一级齿轮减速器带传动设计计算说明指导书.doc
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1、 目录目一、 设计任务书-2二、 传动方案分析和确定-3三、 电动机选择计算-4四、 传动装置运动及动力参数选择和计算-6五、 传动零件设计计算-8六、 轴设计计算-16七、 滚动轴承选择和计算-25八、 键连接选择和计算-28九、 联轴器选择-29十、 减速器润滑方法和密封类型选择润滑油牌号选择和装油量计算-30十一、铸造减速器箱体关键结构尺寸-31十二、设计小结-32十三、参考文件-33一、 设计任务书1.1 机械课程设计目标 课程设计是机械设计课程中最终一个教学步骤,也是第一次对学生进行较全方面机械设计训练。其目标是:1. 经过课程设计,综合利用机械设计课程和其它先修课程理论和实际知识,
2、来处理工程实际中具体设计问题。经过设计实践,掌握机械设计通常规律,培养分析和处理实际问题能力。2. 培养机械设计能力,经过传动方案确实定,设计计算,结构设计,查阅相关标准和规范及编写设计计算说明书等各个步骤,要求学生掌握通常机械传动装置设计内容、步骤和方法,并在设计构思设计技能等方面得到对应锻炼。1.2 设计题目设计运输原料带式运输机用圆柱齿轮一级减速器。1.3 工作和生产条件两班制工作,常温下连续单向运转,空载起动,载荷平稳,室内工作,环境有轻度粉尘,每十二个月工作300 天,减速器设计寿命10 年,电压为三相交流电(220V/380V).运输带许可速度误差: 51.4 设计要求依据给定工况
3、参数,选择合适电动机、选择联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器(全部轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖和其它附件)和和输送带连接联轴器。滚筒及运输带效率h=0.96,工作时,载荷有轻微冲击。室内工作,水分和颗粒为正常状态,产品生产批量为成批生产。1.5原始数据 见下表表1 原始数据输送带拉力F (N)输送带速度v (m/s)驱动带轮直径D (m)40000.93501.6设计内容1.6.1确定传动装置类型,画出机械系统传动简图。1.6.2选择电动机,进行传动装置运动和动力参数计算。1.6.3传动装置中传动零件设计计算。1.6.4绘制传动装置中一级减速器装配图一张(A0)。1.6.5绘制高速轴齿
4、轮轴、低速轴和低速轴大齿轮零件图各一张(A3)。1.6.6编写和提交设计计算说明书(电子版和纸版)各一份。 二、传动方案分析和确定1、设计方案 单级圆柱齿轮减速器及带传动。2、原始数据(按学号分到第A16组)输送带拉力F (N)输送带速度v (m/s)驱动带轮直径D (m)40000.93503、工作和生产条件两班制工作,常温下连续单向运转,空载起动,载荷平稳,室内工作,环境有轻度粉尘,每十二个月工作300 天,减速器设计寿命10 年,电压为三相交流电(220V/380V),运输带许可速度误差: 5。4、传动方案分析整体传动方案关键分为两部分,即带传动和齿轮传动,因为带传动传动平稳,故放在高速
5、级,减速器齿轮传动放在带传动以后。因为滚筒工作转速较低,故减速器齿轮传动采取直齿圆柱齿轮啮合传动就好,又因为滚筒工作载荷较大,故带传动传动比不宜过大,不然带轻易打滑。4、传动方案确实定(以下图) 1、带传动 2、减速器 3、联轴器 4、输送带 5、滚筒 6、电动机三、电动机选择计算(1)选择电动机类型: Y系列三相异步电动机(2)选择电动机功率 依据已知条件F、v和D,确定求出输送带功率Pw 传动装置总效率:式中各部分效率由机械设计基础课程设计 邢琳、张秀芳主编82页表8-20差得一般V带传动效率1 、一对滚动轴承(球轴承)效率2 、闭式齿轮传动效率3、刚性联轴器效率4、卷筒传动效率5取1=0
6、.96,2=0.99,3=0.97,4=0.97,5=0.96那么有 电动机所需功率:式中,取载荷系数K = 1查机械设计课程设计表16-1,取电动机额定功率 Ped=5.5kW(3)选择电动机转速 滚筒转速: 由机械设计课程设计 朱文坚、黄平主编表2-1差得V带传动比常见值范围,单级齿轮减速器传动比则总传动比范围为 。故电动机转速可选范围为2951178.6 r/min符合这一范围同时转速有750和1000 r/min依据容量和转速,由机械设计课程设计表16-1查出有两种适用电动机型号,故有两种传动方案可供选择,以下表传动方案电动机型号额定功率(kW)电动机转速(r/min)传动装置传动比同
7、时转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M2-85.5750 710 14.462.89 52Y132M2-65.5 1000 960 19.5 3.9 5(4)确定电动机型号 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,选择方案2较为适合(在满足传动比范围条件下,有利于提升齿轮转速,便于箱体润滑设计)。所以,选择电机型号和关键数据以下:电动机型号额定功率(kW)同时转速(r/min)满载转速nm(r/min)Y132M2-65.510009602.02.0四、传动装置运动及动力参数选择和计算1、传动装置总传动比: 又 取V带传动比: 单级圆柱齿轮减速器传动比2、计算
8、运动和动力参数(1)计算各轴输入功率电动机轴Pd = 4.14kW轴I(减速器高速轴) 轴II(减速器低速轴) 卷筒轴 (2)计算各轴转速电动机轴 轴I : 轴II :卷筒轴 : (3)计算各轴转矩电动机轴 轴I 轴II 卷筒轴 把上述计算结果列于下表:轴号转速n/(r/min)输入功率P/kW输入转矩T/Nm传动比i传动效率电机轴9604.1441.18 3.90.96轴2463.97 154 5 0.96轴493.81 743 1 0.96卷筒轴493.66 713五、传动零件设计计算1、一般V带设计计算 传动比: 两班制,天天工作16小时电机轴输入功率 电机轴转速 1)确定计算功率式中取
9、工作情况系数KA 由机械设计 第八版表8-7查得,取KA=1.32)选择V带类型依据计算功率和小带轮转速,查机械设计 第八版图8-10,选择A型V带3) 确定带轮基准直径并验算带速v 初选小带轮基准直径 由机械设计 第八版表8-6和表8-8,取小带轮基准直径 验算带速v 因为5m/sv30m/s,故带速适宜。 计算大带轮基准直径 依据机械设计 第八版表8-8,圆整为=450mm4)确定V带中心距a和基准长度 初定中心距 故,初定 计算带所需基准长度 由机械设计 第八版表8-2选带基准长度 计算实际中心距a 故中心距改变范围为5)验算小带轮上包角 6)计算带根数z 计算单根V带额定功率由和查机械
10、设计 第八版表8-4a得 依据,i1 = 3.9和A型带,查机械设计 第八版表8-4b得查机械设计 第八版表8-5得查机械设计 第八版表8-2得故 计算V带根数z 取5根7)计算单根V带初拉力最小值 由机械设计 第八版表8-3得B型带单位长度质量q=0.1kg/m 所以 应使带实际初拉力8)计算压轴力 9)带轮结构设计 材料选择HT150小带轮直径300mm,采取腹板式大带轮实景300mm,采取轮辐式机械设计 第八版表8-10差得各参数以下 小带轮 大带轮 基准宽度 11 11 基准线上槽深 2.75 2.75 基准线下槽深 8.7 8.7 槽间距 150.3 150.3槽边距 9 9 轮缘厚
11、 8 8外径 112 450内径 30 30 带轮宽度 80 80 带轮结构 实心式 轮辐式 槽型 A A结构以下图所表示2、齿轮传动设计计算 齿轮传动传动比i2 = 5,工作寿命,每十二个月工作300天,天天两班制,每班8小时。选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择直齿圆柱齿轮传动卷筒机为通常工作机器,速度不高,故选择7级精度(GB 10095-88)材料选择 由机械设计 第八版表10-1选大、小齿轮材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,两齿轮均为硬齿轮,齿面硬度均为4855HRC。初选小齿轮齿数,大齿轮齿数按齿面接触强度设计 确定公式内各计算值 试选载荷系数 小齿轮传输转矩 由机械设计 第
12、八版表10-7选择齿宽系数 由机械设计 第八版表10-6查得齿轮材料弹性影响系数 由机械设计 第八版表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 j为齿轮每转一周,同一齿面啮合次数,取j=1 为齿轮工作寿命, 故 由机械设计 第八版表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 计算 计算小齿轮分度圆直径,带入中较小值 计算圆周速度v 计算齿宽b 计算齿宽和齿高之比 模数 齿高 计算载荷系数 依据,7级精度,由机械设计 第八版表10-8查得动载荷系数;直齿轮选 由机械设计 第八版表10-2查得使用系数 由机
13、械设计 第八版表10-4用插值法查得 7级精度、两齿轮相对支承对称部署取 由,查机械设计 第八版图10-13得 故载荷系数 按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 计算模数m 按齿根弯曲强度设计 由弯曲强度设计公式 确定公式内各计算数值 由机械设计 第八版图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 由机械设计 第八版图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S=1.4,则 计算载荷系数K 查取齿形系数 由机械设计 第八版表10-5查得 ,查取应力校正系数 由机械设计 第八版表10-5查得 ,计算大、小齿轮并加以比较 故小齿轮较大设计计算 对比计
14、算结果,由齿面接触疲惫强度计算模数m大于由齿根弯曲疲惫强度计算模数,因为齿轮模数m大小关键取决于弯曲疲惫强度所决定承载能力,而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,故可取由弯曲疲惫强度所算得模数2.2,并就近圆整为标准值m=2.5,由接触疲惫强度所算得分度圆直径算出小齿轮齿数 取大齿轮齿数 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。几何尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取大齿轮宽度,小齿轮宽度则齿轮传动几何尺寸,制表以下:(具体见零件图)计算大、小齿轮齿顶高、齿根高和齿全高h取 计算大、小齿轮
15、齿顶圆直径 和齿根圆直径 齿轮结构设计 因为小齿轮直径很小,故暂定为齿轮轴结构,大齿轮采取孔板式结构,大齿轮结构设计以下 图所表示(由后面轴计算决定)取取六、轴设计计算输入轴(高速轴)设计计算 选择轴材料,确定许用应力输入轴为齿轮轴,故其材料应和小齿轮材料一样,选择40Cr,调质处理,由机械设计 第八版表15-1查得材料硬度为241286HBS,拉伸强度极限,弯曲疲惫强度极限,许用弯曲应力 估算轴基础直径 依据教材机械设计 第八版公式,取,则 考虑有键槽,将直径增大5%,则 轴结构设计,初定轴径及轴向尺寸 考虑带轮机构要求和轴刚度,取装带轮处轴径;依据密封件尺寸,初选装轴承处轴径为d35mm
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