2023年二级直齿直连.doc
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1、目录设计原始数据1第一章 传动装置总体设计方案11.1 传动方案11.2 该方案优缺陷1第二章 电动机选用32.1 计算过程32.1.1 选用电动机类型32.1.2 选用电动机容量32.1.3 确定电动机转速3第三章 传动比分派及计算53.1 计算各轴转速53.2 计算各轴输入功率、输出功率53.3 计算各轴输入、输出转矩63.4 计算成果6第四章 齿轮传动设计计算74.1高速级齿轮传动计算74.2低速级齿轮传动计算10第五章 轴构造设计及校核155.1 轴材料选用及最小直径估算155.2 高速轴构造设计与计算155.2.1 高速轴构造设计155.2.2轴强度校核计算175.2.3键联接选用与
2、强度校核计算195.3 中间轴构造设计与计算205.3.1 中间轴构造设计205.3.2轴强度校核计算215.3.3 键联接选用与强度校核计算255.4 低速轴构造设计与计算255.4.1 低速轴构造设计255.4.2 轴强度校核计算275.4.3 键联接选用与强度校核计算295.5轴承选用及校核305.5.1轴承选用305.5.2轴承校核305.6 联轴器选用31第六章 箱体构造设计以及润滑密封326.1 箱体构造设计326.2 轴承密封326.3 减速器润滑方式33设计小结34参照文献35设计原始数据参数符号单位数值工作机直径Dmm220工作机转速Vm/s1.1工作机拉力FN2600工作年
3、限y年8第一章 传动装置总体设计方案1.1 传动方案 传动方案已给定,外传动为电机直连减速器,减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。方案简图如1.1所示。图 1.1传动装置简图 展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置,因而沿齿向载荷分布不均,故规定轴有较大刚度。 1.2 该方案优缺陷 减速器某些两级展开式圆柱齿轮减速,这是两级减速器中应用最广泛一种。齿轮相对于轴承不对称,规定轴具有较大刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端一边,以减小因弯曲变形所引起载荷沿齿宽分布不均现象。原动机某些为 Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲,该传动方案满足工作机性能规定,适应工作条件、工作可靠,此外还构造简朴、尺寸紧
4、凑、成本低传动效率高。第二章 电动机选用 2.1 计算过程 2.1.1 选用电动机类型 按工作规定和工况条件,选用三相笼型异步电动机,电压为 380V,Y 型。 2.1.2 选用电动机容量 电动机所需功率为由电动机到工作机传动总效率为式中、分别为轴承、齿轮传动、联轴器和工作机传动效率。0.99(轴承),0.97(齿轮),0.99(弹性联轴器),1(工作机效率,已包括工作机轴承效率),则:=0.89 因此=3.20 根据机械设计手册可选额定功率为4 kW电动机。2.1.3 确定电动机转速 工作机轴转速为=95.49 取二级圆柱齿轮减速器传动比,则从电动机到工作机轴总传动比合理范围为。故电动机转速
5、可选范围为95.49 =573 1910 r/min综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量减速器传动比,选电动机型号为Y112M-4,电机重要技术参数如表2.1所示。表2.1 电动机重要技术参数电动机型号额定功率kw电动机转速 r/min电动机重量kg传动装置传动比 满载转速满载电流总传动比Y112M-4414408.77 47.00 15.08 电动机型号为Y112M-4,重要外形尺寸见表 2.2。图2.1 电动机安装参数表2.2 电动机重要尺寸参数中心高外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸HLHDABKDEFG112400265190140122860824第三章 传动比分派
6、及计算 按展开二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比,取,得4.59 因此3.28 3.1 计算各轴转速轴 1440.00 轴 313.40 轴 95.49 工作机轴 95.49 3.2 计算各轴输入功率、输出功率各轴输入功率轴 =3.16 KW轴 =3.04 KW轴 =2.92 KW工作机轴 =2.86 KW各轴输出功率轴 =3.13 KW轴 =3.01 KW轴 =2.89 KW工作机轴 =2.83 KW3.3 计算各轴输入、输出转矩电动机输出转矩为21.20 轴输入转矩20.99 轴输入转矩92.60 轴输入转矩291.83 工作机轴输入转矩286.02 各轴输出转矩分别为各轴输入转矩乘轴承效
7、率0.99。3.4 计算成果 表 3.1 运动和动力参数计算成果轴名功率P(kw)转矩T(Nm)转速n传动比效率输入输出输入输出r/mini电动机轴3.20 21.20 1440.00 1.00 0.99 轴3.16 3.13 20.99 20.78 1440.00 4.59 0.96 轴3.04 3.01 92.60 91.67 313.40 3.28 0.96 轴2.92 2.89 291.83 288.91 95.49 1.00 0.98 工作机轴2.86 2.83 286.02 283.16 95.49 第四章 齿轮传动设计计算 4.1高速级齿轮传动计算 选用直齿圆柱齿轮,齿轮1材料为
8、40Cr(调质),硬度为280HBS,齿轮2材料为45钢(调质)硬度为240HBS。齿轮1齿数20,齿轮2齿数92。按齿面接触强度: 齿轮1分度圆直径其中:载荷系数,选1.6齿宽系数,取0.8齿轮副传动比,4.59 材料弹性影响系数,查得189.8许用接触应力,查得齿轮1接触疲劳强度极限600。查得齿轮2接触疲劳强度极限550。计算应力循环次数:(设2班制,一年工作292天,工作8年)1440.00 28292832.29 7.03 查得接触疲劳寿命系数0.95,0.97取失效概率为,安全系数1,得:570533.5则许用接触应力=551.75有43.23 圆周速度3.26 齿宽34.58 模
9、数2.16 4.86 7.11 计算载荷系数:已知使用系数1;根据3.26 ,8级精度,查得动载系数1.05;用插值法查得8级精度、齿轮1相对支承非对称布置时接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数1.41 ;查得弯曲强度计算齿向载荷分布系数1.35;查得齿间载荷分派系数1;故载荷系数1.49 按实际载荷系数校正所算分度圆直径 42.17 计算模数:2.11 按齿根弯曲强度:计算载荷系数1.42 查取齿形系数:查得2.80 ,2.20 查取应力校正系数: 1.55,1.782查得齿轮1弯曲疲劳极限500查得齿轮2弯曲疲劳极限380取弯曲疲劳寿命系数0.95,0.97计算弯曲疲劳使用应力:取弯曲疲劳安
10、全系数1,得475368.6 计算齿轮1并加以比较0.0091 0.0106 齿轮2数值大则有:1.26 对比计算成果,由齿面接触疲劳强度计算模数不不不小于由齿根弯曲疲劳强度计算模数,取模数1.50 ,已可满足弯曲强度。但为了同步满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算分度圆直径42.17 来计算应有齿数。则有:28.11 28取28,则128.65 129计算齿轮分度圆直径:42193.5几何尺寸计算计算中心距:=118计算齿轮1宽度:40齿轮2宽度35。4.2低速级齿轮传动计算选用直齿圆柱齿轮,齿轮3材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,齿轮4材料为45钢(调质)硬度为240HBS。齿轮
11、3齿数20,齿轮4齿数66。按齿面接触强度: 齿轮3分度圆直径其中:载荷系数,选1.6齿宽系数,取0.8齿轮副传动比,3.28 材料弹性影响系数,查得189.8许用接触应力,查得齿轮3接触疲劳强度极限600。查得齿轮4接触疲劳强度极限550。计算应力循环次数:(设2班制,一年工作292天,工作8年)313.40 2829287.03 2.14 查得接触疲劳寿命系数0.97,0.99取失效概率为,安全系数1,得:582544.5则许用接触应力=563.25有71.57 圆周速度1.17 齿宽57.26 模数3.58 8.05 7.11 计算载荷系数:已知使用系数1;根据1.17 ,8级精度,查得
12、动载系数1.05;用插值法查得8级精度、齿轮3相对支承非对称布置时接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数1.42 ;查得弯曲强度计算齿向载荷分布系数1.35;查得齿间载荷分派系数1;故载荷系数1.49 按实际载荷系数校正所算分度圆直径 69.91 计算模数:3.50 按齿根弯曲强度:计算载荷系数1.42 查取齿形系数:查得2.80 ,2.26 查取应力校正系数: 1.55,1.742查得齿轮3弯曲疲劳极限475查得齿轮4弯曲疲劳极限368.6取弯曲疲劳寿命系数0.95,0.97计算弯曲疲劳使用应力:取弯曲疲劳安全系数1,得475368.6 计算齿轮3并加以比较0.0091 0.0107 齿轮3数值
13、大则有:2.06 对比计算成果,由齿面接触疲劳强度计算模数不不不小于由齿根弯曲疲劳强度计算模数,取模数2.50 ,已可满足弯曲强度。但为了同步满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算分度圆直径69.91 来计算应有齿数。则有:27.96 28取28,则91.89 92计算齿轮分度圆直径:70230几何尺寸计算计算中心距:=150计算齿轮3宽度:65齿轮4宽度60。表4.1 各齿轮重要参数名称代号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距 amm118150传动比 i 4.59 3.28 模数 mnmm1.52.5端面压力角a2020啮合角 a2020齿数 z 281292892分度圆直径dmm
14、42.00 193.50 70.00 230.00 齿顶圆直径damm45.00 196.50 75.00 235.00 齿根圆直径dfmm38.25 189.75 63.75 223.75 齿宽 bmm40356560材料 40Cr(调质)45钢(调质)40Cr(调质)45钢(调质)齿面硬度 HBS280HBS240HBS280HBS240HBS第五章 轴构造设计及校核 5.1 轴材料选用及最小直径估算根据工作条件,初选轴材料为45钢,调质处理。按照扭转强度法进行最小直径估算,即:。算出轴径时,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴强度影响。当该轴段界面上有一种键槽时,d增大5%-7%,当
15、该轴段界面上有两个键槽时,d增大10%-15%。查得A=103126,则取A=110。轴14.30 轴23.46 轴34.39 考虑键槽对各轴影响,则各轴最小直径分别为:轴15.30 轴26.97 轴39.55 将各轴最小直径分别圆整为5倍数:d1=20 mm,d2=30 mm,d3=40 mm。5.2 高速轴构造设计与计算5.2.1 高速轴构造设计高速轴轴系零件如图所示图5.1 高速轴构造(1)各轴段直径确定d11:用于连接高速轴外传动零件,直径大小为轴1最小直径,d11=d1min=20mm。d12:密封处轴段,左端用于固定大带轮轴向定位,根据大带轮轴向定位规定,轴直径大小较d11增大6m
16、m,d12=26mm。d13:滚动轴承处轴段,应与轴承内圈尺寸一致,且较d12尺寸大1-5mm,选用d13=30mm,选用轴承型号为深沟球轴承6206。d14:考虑轴承安装规定,查6206轴承安装规定da=36,根据轴承安装选用d14=36。d15:齿轮处轴段,由于小齿轮直径较小,采用齿轮轴构造。d16:过渡轴段,规定与d14轴段相似,d16=d14=36mm。d17:滚动轴承轴段,规定与d13轴段相似,d17=d13=30mm。各轴段长度确定l11:根据大带轮或者联轴器尺寸规格确定,取l11=32mm。l12:由箱体构造、轴承端盖、装配关系等确定,取l12=59mml13:由滚动轴承型号和外
17、形尺寸确定,取l13=29mml14:根据箱体构造和小齿轮宽度确定,取l14=77.5mml15:由小齿轮宽度确定,取l15=40mml16:根据箱体构造和小齿轮宽度确定,取l16=5mml17:由滚动轴承型号和外形尺寸确定,取l17=31mm图5.2高速轴尺寸图表5.1高速轴各段尺寸直径d11d12d13d14d15d16d17mm2026303642.00 3630长度l11l12l13l14l15l16l17mm32592977.5405315.2.2轴强度校核计算 5.2.2.1轴计算简图 轴所受载荷是从轴上零件传来,计算时一般将轴上分布载荷简化为集中力,其作用点取为载荷分布段中点。作
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