二级直齿圆柱齿轮减速器的设计.doc
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1、目录机械设计课程设计任务21、传动装置总体设计31.1传动方案分析31.2、该方案的优缺点31.3、传动方案确定32、电动机的选择32.1电动机类型和结构型式32.2 选择电动机容量43、机构的运动分析及动力参数选择与计算43.1总传动比的确定及各级传动比的分配43.2运动和动力的参数计算54 、V带设计及计算64.1 原始数据64.2 设计计算65 、各齿轮的设计计算85.1、高速级减速齿轮设计85.2、低速级减速齿轮设计106 、轴的设计计算及校核116.1 低速轴的结构设计116.2、中速轴尺寸156.3、高速轴尺寸167、键联接强度校核167.1低速轴齿轮的键联接167.2 低速轴联轴
2、器的键联接168、 轴承选择计算178.1 减速器各轴所用轴承代号178.2低速轴轴承寿命计算179润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1910箱体及其附件的结构设计1910.1减速器箱体的结构设计1910.2箱体主要结构尺寸表2010.3减速器附件的结构设计2011.设计总结2112、参考资料22机械设计课程设计任务一.设计题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器(第10组数据)寝室号123456789103.63.84.04.24.44.64.85.05.25.50.80.70.60.750.91.00.80.70.60.7550530500450400550530500450520二运输机的工作条件
3、工作时不逆转,载荷有轻微的冲击;单班制工作,每年按300天计,轴承寿命为齿轮寿命的三分之一以上。1.电动机 2.带传动 3.减速器 4.联轴器 5.滚筒 6.传送带皮带运输机简图三、设计任务1.选择电动机型号;2.计算皮带冲动参数;3.选择联轴器型号;4.设计二级斜齿圆柱齿轮减速器。四、设计成果1.二级圆柱齿轮减速器装配图一张;2.零件工作图2张;3.设计计算说明书1份.1、传动装置总体设计1.1传动方案分析(1)外传动为V带传动。(2)减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。(3)方案简图如下:1.2、该方案的优缺点 该工作机有轻微振动,由于V带有缓冲吸振能力,采用V带传动能减小振动带来的影响,并
4、且该工作机属于小功率、载荷变化不大,可以采用V带这种简单的结构,并且价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速,这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边,以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为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的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1.3、传动方案确定电动机选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机;工作机用V带轮传动,而且将带传动布置于高速级;减速器选用闭式直齿圆柱齿轮减速
5、,用二级减速。2、 电动机的选择2.1电动机类型和结构型式根据直流电动机需直流电源,结构复杂,成本高且一般车间都接有三相交流电,所以选用三相交流电动机。又由于Y系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂,为防止型砂等杂物掉入电动机,故选用封闭式电动机。根据本装置的安装需要和防护要求,采用卧式封闭型电动机。Y(IP44)笼型封闭自扇冷式电动机,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。电动机选择根据动力源和工作条件,对载荷有轻微冲击,长期工作的机器。故优先选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机。2.2 选择电动
6、机容量(1)电动机所需功率为w, 工作机所需要的功率为 (2) 由电动机至工作机的总效率 h带传动V带的效率=0.940.97 取= 0.96一对滚动轴承的效率=0.980.995 取= 0.99一对齿轮传动的效率=0.960.98 取= 0.97联轴器的效率=0.990.995 取= 0.99传动滚筒效率=0.96又 所需电动机功率为KW因有点轻微的冲击,载荷基本上平稳,电动机额定功率略大于即可。Y系列电动技术数据,选电动机的额定功率为5.0KW。3、机构的运动分析及动力参数选择与计算3.1 总传动比的确定及各级传动比的分配3.1.1 理论总传动比 nm : 电动机满载转速1440r/min
7、nw=60v/D=25.73.1.2 各级传动比的分配(1)V带传动的理论传动比,初取3 (2)两级齿轮传动的传动比 (3)齿轮传动中,高低速级理论传动比的分配取,可使两极大齿轮直径相近,浸油深度接近,有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑,减小减速器的轮廓尺寸。但过大,有可能会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比,一般可在中取,要求d2 l - d2h2030 mm。取 ,又 则5.12,注意:以上传动比的分配只是初步的。传动装置的实际传动比必须在各级传动零件的参数,如带轮直径、齿轮齿数等确定下来后才能出来,故应在各级传动零件的参数确定后计算实际总传动比。一
8、般总传动比的实际值与设计要求值的允许误差为3% 5%。3.2运动和动力的参数计算0轴(电动机轴) 1轴(高速轴) 2轴(中间轴) 3 轴(低速轴): 4轴(滚动轴): 4、带设计及计算4.1 原始数据电动机功率 kw电动机转速 r/minV带理论传动比工作时不逆转、单班制、工作机为带式运输机4.2 设计计算(1) 确定计算功率PcaPca =KAPd根据单班制工作,即每天工作8小时,工作机为带式运输机,查得工作系数KA=1.1Pca =KAPd=1.15.0= 5.5 kw(2)选取普通V带带型根据Pca,nd确定选用普通V带型。 (3)确定带轮基准直径 dd1和dd2a. 初选 小带轮基准直
9、径80mm查小带轮基准直径,则大带轮基准直径,式中为带传动的滑动率,通常取(1%2%),查表后取。验算带速v 在525m/s范围内,带充分发挥。 c. 计算dd2dd2 mm (4)确定普V带的基准长度和传动中心距根据0.55(dd1+dd2) a 0 2(dd1+dd2)189.75mm a 0690mm初步确定中心距 a 0 = 00mmLd = =1318.4mm 取Ld = 1400 mm计算实际中心距a 441(5)验算主轮上的包角= 主动轮上的包角合适(6)计算V带的根数ZP0 基本额定功率 P0=0.85 P0额定功率的增量 P0=0.17包角修正系数 =0.93长度系数 =0.
10、9= = 取Z=5根 (7)计算预紧力 F0qV带单位长度质量q=0.10 kg/m=126.8 N应使带的实际出拉力 (8)计算作用在轴上的压轴力FPN5 各齿轮的设计计算5.1、高速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)5.1.1齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高,材料选取,都采用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。齿轮精度用8级,轮齿表面精糙度为Ra1.6,软齿面闭式传动,失效形式为占蚀,考虑传动平稳性,齿数宜取多些,取Z1=34 则Z2=Z1i=342.62=89 5.1.2设计计算。(1)设计准则,按齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核
11、。(2)按齿面接触疲劳强度设计, T1=9.55P/n=9.554.67/384=116142 Nmm选取材料的接触疲劳,极限应力为 HILim=580 HILin=560选取材料弯曲疲劳极阴应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n, at=60(836010)=6.64109 N2= N1/u=6.64109/2.62=2.53109查得接触疲劳寿命系数;ZN1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ;YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数:SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入得 则V1=(d1
12、tn1/601000)=1.3m/s ( Z1 V1/100)=1.3(34/100)m/s=0.44m/s查得Kv=1.05。 K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.96mm取标准模数:m=2mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=234=68mm d2=mz2=289=178mm a=m(z1z2)/2=123mm b=ddt=168=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75(4) 校核齿根弯曲疲劳强度查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮的弯曲强度. 5.2、低速级减速齿轮设计(直
13、齿圆柱齿轮)5.2.1齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高,材料按表7-1选取,都采用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。齿轮精度用8级,轮齿表面精糙度为Ra1.6,软齿面闭式传动,失效形式为占蚀,考虑传动平稳性,齿数宜取多些,取Z1=34 则Z2=Z1i=343.7=1045.2.2设计计算。(1)设计准则,按齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2)按齿面接触疲劳强度设计, T1=9.55P/n=9.554.67/148=301341 Nmm选取材料的接触疲劳,极限应力为 HILim=580 HILin=560选取材料弯曲疲劳极限应力
14、 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n at=60148(836010)=2.55109 N2= N1/u=2.55109/3.07=8.33108查得接触疲劳寿命系数;ZN1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ;YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数:SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入得 则V1=(d1tn1/601000)=0.55m/s ( Z1 V1/100)=0.55(34/100)m/s=0.19m/s查得Kv=1.05,K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=K
15、AKVKK=1.377 ,修正 M=d1/Z1=2.11mm取标准模数:m=2.5mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2.534=85mm d2=mz2=2.5104=260mm a=m(z1z2)/2=172.5mm b=ddt=185=85mm取b2=85mm b1=b2+10=95(4)校核齿根弯曲疲劳强度查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮的弯曲强度.总结:高速级 z1=34 z2=89 m=2 低速级 z1=34 z2=104 m=2.56 轴的设计计算及校核6.1 低速轴的结构设计6.1.1低速轴上的功率P3、转速n3、转矩T3 6.1.2估算轴的最
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