机械设计优秀课程设计二级减速器详细版.doc
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1、机械设计课程设计计算说明书题 目 设计带式运输机传动装置两级圆锥-圆柱齿轮减速器 专业班级 机械设计制造及其自动化专业x班 学 号 xxxxx 学生姓名 xxx 指导老师 xxxxxxxxx xxxxxx年x月 x日西 安 文 理 学 院机械设计课程设计任务书学生姓名 田银红 专业班级 机械设计制造及其自动化专业08级一班 学 号 指导老师 周毓明 何斌锋 职 称 教 研 室 机电系机电教研室 题目 设计带式运输机传动装置 编号 Z-1传动系统图:图一原始数据:运输带工作拉力运输带工作速度卷筒直径25001.4250工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,小批量生产,单班制工作,使用期限8年
2、,运输带速度许可误差为5%要求完成:1.减速器装配图1张(A2)。2.零件工作图2张(齿轮和轴)。3.设计说明书1份,6000-8000字。开始日期 12 月 06 日 完成日期 0 年 12 月 31 日目录1选择电动机11.1电动机类型和结构型式11.2电动机容量11.3电动机转速21.4电动机技术数据和外形,安装尺寸22 计算传动装置总传动比和分配各级传动比32.1传动装置总传动比32.2分配各级传动比33计算传动装置运动和动力参数43.1各轴转速43.2各轴输入功率43.3各轴转矩44传动件设计计算64.1圆锥直齿轮设计64.1.1选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数64.1.2按齿
3、面接触强度设计64.1.3校核齿根弯曲疲惫强度84.1.4几何尺寸计算94.2圆柱直齿齿轮设计104.2.1选定齿轮精度等级、材料及齿数104.2.2按齿面接触强度设计由设计104.2.3按齿根弯曲疲惫强度设计105轴设计计算155.1输入轴设计155.2中间轴设计215.3输出轴设计266滚动轴承选择及校核计算326.1输入轴滚动轴承计算327键联接选择及校核计算337.1输入轴键计算337.2中间轴键计算337.3输出轴键计算338.联轴器选择及校核计算348.1多种联轴器比较348.1.1 刚性联轴器348.1.2弹性元件挠性联轴器348.2联轴器选择348.3联轴器校核计算359.减速
4、器附件选择369.1视孔盖和窥视孔369.2放油孔和螺塞369.3油标369.4通气孔369.5起盖螺钉369.6定位销369.7吊环3710.润滑和密封3811.铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸确实定3912.设计小结4013.参考文件41设计计算及说明结果1选择电动机计算驱动卷筒转速选择同时转速为1000r/min或1500r/min电动机作为原动机,可确定以下传动方案:1.1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件,选择通常见途Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。1.2电动机容量(1)工作机输出功率(2)电动机输出功率传动装置总效率依次确定式中各效率:2个联轴器=0.99
5、、4个滚动轴承 =0.98、圆柱齿轮传动=0.97、圆锥齿轮传动=0.96。则 故 (3)电动机额定功率由文件【】中选择电动机额定功率。1.3电动机转速推算电动机转速可选范围,由文件【】表 1 中查得圆锥-圆柱齿轮传动比范围,则电动机转速可选范围为:1.4电动机技术数据和外形,安装尺寸依据容量和转速,查文件【】Y系列三相异步电动机,选定电机,额定功率,满载转速,同时转速。由文件【】表19-1查得关键数据,并统计备用,如表1-1所表示: 表1-1电机技术数据电机型号额定功率电流满载转速电机质量轴径mmY132M2-65.5Kw12.6A960轻382 计算传动装置总传动比和分配各级传动比2.1传
6、动装置总传动比 2.2分配各级传动比所以减速器传动比 圆锥齿轮传动比() 圆柱齿轮传动比 3计算传动装置运动和动力参数3.1各轴转速3.2各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率,即(式中: )3.3各轴转矩表3-1运动和动力参数轴号功率P/kw转矩T/(n.m)转速传动比效率输入输出输入输出电动机轴4.342.7896010.99轴4.264.1742.3841.539602.40.94轴4.013.9395.7493.834003.70.95轴3.813.73336.59329.86108.110.97工作机轴3.703.63326.87320.33108.14传动件设计计算4.1圆锥
7、直齿轮设计已知输入功率4.26kw,小齿轮转速960r/min,齿数比u=2.4,由电动机驱动,工作寿命8年(设每十二个月工作300天),单班制,工作时有轻微振动。4.1.1选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案选择直齿锥齿轮传动。(2)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选择7级精度(GB10095-88)(3)材料选择 由文件【】表10-1选择小齿轮材料为(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。(4) 选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取整。则4.1.2按齿面接触强度设计由文件【】式10-9a由设计计算公式进行试算,即(1) 确定公式内
8、各计算数值 试选载荷系数 计算小齿轮转矩为输 选齿宽系数=0.99=0.98=0.97=0.96由文件【】图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲惫强度极限,大齿轮接触疲惫强度极限由文件【】表10-6查得材料弹性影响系数计算应力循环次数由文件【】图10-19取接触疲惫寿命系数。 计算接触疲惫许用应力式10-12取失效概率为1%,安全系数S=1,得(2)计算试算小齿轮分度圆直径,代入中较小值平均分度圆直径 计算圆周速度v计算载荷系数依据,7级精度,由文件【】图10-8查得动载系数 表10-3直齿轮由文件【】表10-2查得使用系数依据小齿轮一端悬臂部署,查文件【】表10-9得轴承系数,则接触强度载
9、荷系数按实际载荷系数校正所算得分度圆直径,得计算模数 取标准值,文件【】表10-6模数圆整为 计算齿轮相关参数 计算齿宽 文件【】表10-7圆整为(取整)4.1.3校核齿根弯曲疲惫强度(1)确定计算参数载荷系数计算当量齿数 由文件【】表10-5查得齿形系数 应力校正系数 安全系数由文件【】图10-18取弯曲疲惫寿命系数 由文件【】图10-20c查得小齿轮弯曲疲惫强度极限,大齿轮弯曲疲惫强度极限许用应力(2)校核强度由式10-23计算得 可知弯曲强度满足,参数合理。4.1.4几何尺寸计算(1)锥齿轮大端分度圆直径 86.25mm,=210mm(2)计算锥距R 113.51mm(3)节圆锥角: (
10、4)大端齿顶圆直径:86.25mm=210mm113.51mmmm(5)计算齿宽 文件【】表10-7圆整为(取整)4.2圆柱直齿齿轮设计(软齿面)已知输入功率4.01 kw,小齿轮转速400r/min,齿数比u=3.7,由电动机驱动,工作寿命8年(设每十二个月工作300天),单班制,工作有轻微震动。4.2.1选定齿轮精度等级、材料及齿数(1)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选择7级精度(GB10095-88)(2)材料选择 由文件【】表10-1选择大小齿轮材料均为45钢(调质),小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS。(3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数4.2.2按齿
11、面接触强度设计由设计计算公式进行试算,即(1) 确定公式内各计算数值试选载荷系数计算小齿轮转矩选齿宽系数 由文件【】表10-6查得材料弹性影响系数由文件【】图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲惫强度极限,大齿轮接触疲惫强度极限计算应力循环次数由文件【】式10-13 由文件【】图10-19取接触疲惫寿命系数计算接触疲惫许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由式10-12得(2) 计算试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得计算圆周速度v计算齿宽b及模数计算载荷系数依据,7级精度,由文件【】图10-8查得动载系数由文件【】表10-3查得由文件【】表10-2查得使用系数由文件【】表10-4查得由文
12、件【】图10-13查得 接触强度载荷系数按实际载荷系数校正所算得分度圆直径,式10-10a得计算模数 4.2.3按齿根弯曲疲惫强度设计由式10-5得弯曲疲惫强度设计公式(1)确定公式内个计算数值由文件【】图20-20c查得小齿轮弯曲疲惫强度极限,大齿轮弯曲疲惫强度极限,由文件【】图10-18取弯曲疲惫寿命系数 计算弯曲疲惫许用应力取弯曲疲惫安全系数,由式10-12得 计算载荷系数由文件【】表10-5查得齿形系数应力校正系数 计算大、小齿轮并加以比较,取较小值计算。大齿轮数值大(2) 设计计算 齿面接触疲惫强度计算模数大于由齿根弯曲疲惫强度计算模数,齿轮模数大小关键取决于弯曲强度所决定承载能力,
13、齿面接触疲惫强度所决定承载能力仅和齿轮直径(即模数和齿数乘积)相关,可取由弯曲疲惫强度算得模数2.15 文件【】表10-1就近圆整为标准值 按接触疲惫强度算得分度圆直径 这么设计出齿轮传动既满足了齿面接触疲惫强度又满足了齿根弯曲疲惫强度,并做到结构紧凑,避免浪费。 分度圆直径中心距 齿宽 则 按计算后再作合适圆整,而常将小齿轮齿宽在圆整值基础上人为加宽5-10,以预防大小齿轮因装配误差产生轴向错位时造成啮合齿宽减小而增大轮齿单位齿宽工作载荷。 mmu=3.75轴设计计算5.1输入轴设计(1) 求输入轴上功率、转速和转矩 (2)求作用在齿轮上力 已知高速级小圆锥齿轮分度圆半径为而 圆周力、径向力
14、及轴向力方向图5-1所表示(3)初步确定轴最小直径先按式15-2初步估算轴最小直径。选择轴材料为(调质)依据文件【】表15-3,取,得 取高速轴输入轴最小直径为安装联轴器直径,为了使所选轴直径和联轴器孔径相适应,故需同时选择联轴器型号。联轴器计算转矩,查文件【】表14-1,因为转矩改变很小,故取,则 图5-1轴载荷分析 因为该轴和连轴器相连一端直径要和电机相同,应小于联轴器公称转矩,所以查标准GB/T5014-或文件【】,选HL3弹性套柱销联轴器,其公称转矩为,半联轴器孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器和轴配合毂孔长度为。(4) 轴结构设计确定轴上零件装配方案(见图5-2)依据轴向定位要求确定
15、轴各段直径和长度1)为了满足半联轴器轴向定位,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段直径,为了满端盖密封,2-3轴段右端需制出一轴肩,故取3-4段直径, 2)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选择单列圆锥滚子轴承,参考工作要求并依据,由文件【】表15-7中初步选择0基础游隙组,标准精度级单列圆锥滚子轴承30308,其尺寸为 图5-2轴结构和装配 轴上周向定位圆锥齿轮周向定位采取平键连接,按由文件【】表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为36mm,同时为确保齿轮和轴配合有良好对中性,故选择齿轮轮毂和轴配合为;滚动轴承和轴周向定位是由过渡配合来确保,此处选轴尺寸公差为r6
16、。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为(5)求轴上载荷,确定截面表5-1轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T(6)按弯扭合成应力校核轴强度依据上表中数据及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴计算应力前已选定轴材料为(调质),由文件【】表15-1查得,故安全。(7)正确校核轴疲惫强度判定危险截面截面 截面5右受应力最大截面5左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5左侧弯矩M为截面5上扭矩为截面上弯曲应力截面上扭转切应力轴材料为,调质处理。由表15-1查得。截面上因为轴肩而形成理论应力集中系数及按文件【】附表3-2查取。因,经插值后查得又由文件【】附图3-1可得轴材料敏感系数为
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