电动机驱动带式运输减速器设计与减速器加工工艺毕业设计.doc
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1、前言2第1章 减速机齿轮的设计31.1 减速机高速级齿轮的设计31.1.1 规定分析31.1.2 选择齿轮的材料、热解决方式及疲劳极限应力31.2 减速机低速级传动齿轮的设计101.2.1 规定分析101.2.2 选择齿轮的材料、热解决方式及疲劳极限应力10第2章 轴的设计162.1 按轴的扭矩初选轴径和联轴器162.2 轴的结构设计172.3 轴的受力分析172.4 轴的强度校核18第3章 电机的选择21第4章 箱体的设计224.1 结构和尺寸224.2 箱体内壁线的拟定244.2.1 圆柱齿轮减速器244.2.2 输油沟的拟定244.2.4 箱体结构设计还应考虑的几个问题254.2.5 减
2、速箱的附件26第5章 键、轴承、带传动的选择与校核285.1 键的选择与校核285.2 轴承的选择与校核295.2.1 轴承的选择295.2.2 轴承寿命的计算295.3 带传动的选择与校核30结 论33重要参考文献34前言减速器是电机和皮带机之间的独立的闭式传动装置,用来减少转速和增大转矩,以满足工作需要。本次设计的减速器为二级圆柱齿轮减速器,速比为16,传递功率为3.8Kw。高速级齿轮为一对模数mn=2.5mm、螺旋角=1332的斜齿轮,低速级齿轮为一对模数m=4mm的直齿轮。电机与减速器的传动为三角带传动,选用A型三角带,带轮为4槽结构,带传动速比为1.54。电机为Y系列电机,功率4KW
3、,同步转速1500rpm。本设计对减速器齿轮、轴等零件进行了强度校核,对轴承进行了寿命计算,均能满足设计规定。对箱体进行了设计,在满足使用规定的前提下,力求结构简朴,易于加工,节约材料。 关键词:减速器;齿轮;电机;箱体;强度校核第1章 减速机齿轮的设计1.1 减速机高速级齿轮的设计1.1.1 规定分析(1)使用条件分析传递功率:P1=3.8 KW;减速机输入轴转速:n1=960 rpm;电机与减速机传动方式:V形带传动;齿数比u=4;转矩:T=9.55106 =9.55106 =37802 Nmm圆周速度:估计v N,取zN1=1;由图23.2-19查zN2=1.05润滑油膜影响系数zLVR
4、:v=2.714 m/s 选90#中极压工业齿轮油,50=90 mm2/s 由图23.2-20查zLVR =0.83工作硬化系数zW:因小齿轮齿面未硬化,取zW=1按接触强度计算的尺寸系数zX:由图23.2-23查zX =1则:SH1= SH2= =由式23.2-19知,SHmin=1,SH1,2 SHmin 故安全(4)校核齿根弯曲强度由表23.2-22,F=弯曲强度计算的载荷分布系数:KF=KH=1.49,KF=KH=1.5复合齿形系数YFS:由zv1=22.8,zv2=91.3图23.2-24查得,YFS1=4.3,YFS2=3.94弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数Y:按v=1.65,=
5、1332 ,图23.2-28得,Y=0.64 则:F1=F2=F1计算安全系数SF:由表23.2-22 , SF=寿命系数YN:对调质钢,由图23.2-30查得弯曲疲劳应力的循环基数N=3106因N1=1.728109 N N2=4.32108 N ,取YN1=YN2=1相对齿根圆角敏感系数YrelT:图23.2-24,qs11.5,qs21.5由表23.2-30得,YrelT= YrelT=1相对齿根表面状况系数YRrelT:表23.2-45,齿面粗糙度Ra1=Ra2=1.6由式23.2-24得,YRrelT= YRrelT=1尺寸系数YX:图23.2-31,由mn=2.5得,YX=1则:S
6、F1=SF2=由式23.2-20 ,SFmin=1.4 SF1,SF2均大于SFmin 故安全。(5)重要几何尺寸mn=2.5mm mt=2.5715mm z1=21 z2=84 =1332 d1=z1mt=212.5715=54.002mmd2=z2mt=842.5715=216.006mmda1=d1+2ha=54.002+22.5=59.002mmda2=d2+2ha=216.006+22.5=221.006mma=(d1+d2)/2=135.004b2=aa=0.4135=54mmb1=60mm1.2 减速机低速级传动齿轮的设计1.2.1 规定分析(1)使用条件分析传递功率:P1=3.
7、8 KW;积极齿轮转速:n1=240 rpm;齿数比u=4;转矩:T=9.55106 =9.55106 =151208 Nmm=151.208 Nm圆周速度:估计v SHmin 故安全(4)校核齿根弯曲强度由表23.2-22,F=弯曲强度计算的载荷分布系数:KF=KH=1.53,KF=KH=1.2复合齿形系数YFS:由zv1=21,zv2=84,图23.2-24查得,YFS1=4.35,YFS2=3.94弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数Y:按v=1.66,=0 ,图23.2-28得,Y=0.72 则:F1=F2=F1计算安全系数SF:由表23.2-22 , SF=寿命系数YN:对调质钢,由图2
8、3.2-30查得弯曲疲劳应力的循环基数N=3106因N1=4.32108 N N2=1.08108 N ,取YN1=YN2=1相对齿根圆角敏感系数YrelT:图23.2-24,qs11.5,qs21.5由表23.2-30得,YrelT= YrelT=1相对齿根表面状况系数YRrelT:根据表23.2-45,齿面粗糙度Ra1=Ra2=1.6 由式23.2-24得,YRrelT= YRrelT=1尺寸系数YX:图23.2-31,由m=4得,YX=1则,SF1=SF2=由式23.2-20 ,SFmin=1.4 SF1,SF2均大于SFmin 故安全。(5)重要几何尺寸m=4mm z1=21 z2=8
9、4 d1=z1m=214=84mmd2=z2m=844=336mmda1=d1+2ha=84+24=92mmda2=d2+2ha=336+24=344mma=(d1+d2)/2=210 mmb2=aa=0.4210=84mmb1=90mm第2章 轴的设计2.1 按轴的扭矩初选轴径和联轴器轴的材料:45轴的转速:60rpm轴所传递的功率:3.8KW轴所传递的转矩:T=9.55106 =9.55106 =604833 Nmm=604.833 Nm轴上装有齿轮,轴端装有联轴器,需开键槽。由表26.1-1查,b=650 Mpa (抗拉强度)s=360 Mpa (屈服强度)-1=270 Mpa(弯曲疲劳
10、极限)-1=155Mpa(扭转疲劳极限)E=2.15105MPa表26.3-1选公式初步估算轴径:dmin=A (由表26.3-2选A=118-107,取A=115)装联轴器、齿轮的轴开有键槽,轴径增长3-5%,取轴端直径为48mm。选联轴器,考虑动载荷及过载,取联轴器工作情况系数K=1.5。联轴器工作转矩:Tc=KT=1.5604.833=907250 Nmm=907.25 Nm根据工作规定选联轴器,由d=48mm,Tc选联轴器型号:HL4 柱销联轴器,允许最大转矩TP=1600Nm2.2 轴的结构设计根据轴的受力,选取6000型滚动轴承,为便于轴承装配,取装轴承处直径d1=55mm,d2=
11、60mm。初选6311型轴承,轴承规格为5512029,轴环宽为15mm。齿轮周向固定为平键,轴向固定为轴环和轴套,轴承的固定靠轴套、轴肩、轴承盖固定,联轴器靠轴肩固定。2.3 轴的受力分析轴传递的转矩:T1=9.55106 =604833 Nmm=604 Nm齿轮所受的圆周力:Ft=轴的弯矩、扭矩。齿轮所受的径向力:Fr=Ft (n=20)齿轮所受的轴向力:Fx=Fttan0=0联轴器由于制造、安装误差所产生的附加圆周力:F0=0.3求支反力:水平面内:MA=0,RBZ(a+b)-Fra=0RBZ=RZ=0,RAZ=Fr-RBZ,则RAZ=1309-444=865N在垂直面内:MA=0,RB
12、Y(a+b)-Fta=0 RBY=RAY=Ft-RBY=3595-1220=2375NF0作用在A、B点的支反力:MB=0,RA0(a+b)-F0c=0RA0=RB0=RA0+F0=1275+2684=3959N则,齿轮的作用力在水平面内的弯矩:MDZ=63Nm齿轮的作用力在垂直面内的弯矩:MDy=173Nm齿轮的作用力的合成弯矩:M D=F0作用的弯矩:MD0=281NmMD0的作用平面不定,但当其与上述合成弯矩共面时是最危险的,此时 ,MD= M D+ MD0=184+281=465 Nm轴所受的转矩为:T1=604 Nm2.4 轴的强度校核a 拟定危险截面根据轴的结构尺寸及弯、扭矩图,截
13、面B处弯矩较大,且有轴承配合引起的应力集中;E处也较大,直径较小,有圆角引起的应力集中;D处弯矩最大,且有齿轮配合与键槽引起的应力集中,属危险截面,故对D截面进行强度校核。b 安全系数校核计算减速机轴转动,弯矩引起的为对称循环的弯应力,转矩引起的为脉动循环的剪应力。弯曲应力幅为:a= W抗弯断面系数,由表26.3-16,W=18.310-6m3由于是对称循环弯曲应力,平均应力m=0由式26.3-2,S=-145#钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限,由表26.1-1,-1=270MPa K正应力有效应力集中系数,表26.3-5,K=1.5 表面质量系数,表26.3-8,=0.92 尺寸系数,表26.
14、3-11 ,=0.81剪应力幅m=WP抗扭断面系数,表26.3-16,WP=39.510-6m3由式26.3-3,S-145#钢扭转疲劳极限,由表26.1-1,-1=155MPa K剪应力有效应力集中系数,表26.3-5,K=1.63(按键槽) K=1.89(按配合),取:K=1.89 表面质量系数,表26.3-8,=0.92 尺寸系数,表26.3-11 ,=0.81 平均应力折算系数,表26.3-13,=0.21D面的安全系数:式26.3-1,S=由表26.3-4,S=1.3-1.5,SS,截面D是安全的。轴的布置参考图 :第3章 电机的选择减速机输入轴转速:n1=960 rpm;传递功率:
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