三级减速器设计讲课教案.doc
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1、三级减速器设计精品文档机械系统创新设计综合实践设计说明书姓 名: 李时召 班 级: 机电1104 学 号: 11221098 指导教师: 杜永平 、李德才 日 期: 2014.1.9 目录0. 设计题目及要求31. 传动装置的总体设计41.1 传动方案的确定41.2 电动机的选择51.3 传动比的计算及分配71.4传动装置的运动和动力参数的计算72.齿轮的设计和计算9 2.1 高速级齿轮传动的设计计算.9 2.2中速级齿轮设计计算.11 2.3低速级齿轮设计计算143.轴的设计与计算.173.1轴的设计.18 3.2 轴的设计计算.19 3.3 轴的设计计算.203.4轴的设计.214. 轴承
2、的校核.23 4.1.23 4.2.235.联轴器的选择.24 5.1输入端联轴器.245.2输出端联轴器246.箱体设计与减速器的润滑.25 6.1箱体的参数设计.25 6.2减速器的润滑.267. 经济性分析268. 设计心得279. 参考文献270. 设计题目:卷扬机传动装置设计(一)设计要求(1)卷扬机由电动机驱动,用于建筑工地提升物料,具体参数:绳的牵引力为12kN,绳的速度0.4m/s,卷筒直径500mm(2)室内工作,小批量生产。(3)动力源为三相交流电380/220V,电动机单向运转,载荷较平稳。(4)使用期限为10年,大修周期为三年,两班制工作。(5)专业机械厂制造,可加工7
3、、8级精度的齿轮、蜗轮。(二) 原始技术数据绳牵引力 F ( kN )10绳牵引速度v(m/s)0.5卷筒直径D/mm470(三) 应完成的任务(1)完成卷扬机总体方案设计和论证(至少提出两种以上的方案),绘制总体设计原理方案图。(2)完成主要传动装置的结构设计,其中减速器的级别至少是二级。(3)完成减速器装配图1张(A0或A1);零件(建议低速轴、大齿轮)工作图2张(A3或A4)。(4)进行经济性分析。(5)编写设计计算说明书1份。设计计算结果1. 传动装置的总体设计1.1传动方案的确定 传动方案的选择主要考虑 1)电机与减速器间是用带连接还是联轴器 2)减速器是二级还是更高级初步确定以下三
4、种方案:方案一如图:特点:传动稳定,价格便宜。但安全性差,承载性能小。拆装难。 方案二:特点:传动比稳定,结构紧凑,承载能力大,但是安装精度高,齿轮工作条件差,磨损严重价格高。 方案三:特点:承载能力大,传动比稳定,工作可靠,结构紧凑,拆装方便,但安装精度高,价格贵,电机与减速器间无过载保护。 通过在经济性、方便性、特别是题设条件等方面的考虑最终确定传动方案三 优点有:承载能力大,传动比稳定,工作可靠,结构紧凑,拆装方便等优点。 缺点:安装精度高,价格贵,电机与减速器间无过载保护等。 对于这些缺点,在下面的设计过程中会尽量减少或消除以使设计的减速器更加合理。1.2电机的选择 1.2.1传动装置
5、的总效率 由所选方案有: 联轴器2个,传动效率一般为0.99,取为0.99 轴承4对,传动效率范围为0.980.99取轴承效率0.99 齿轮啮合对,级精度直齿圆柱齿轮单级传动效率=0.960.98,取0.97。 则计算总效率: 1.2.2工作机所需输入功率 电机输入功率为:,其中 式中:Pd-工作机实际需要的电动机输出功率,KW; Pw-工作机所需输入功率,KW; -电动机至工作机之间传动装置的总效率。 所以5.82 考虑到安全问题,使电动机的额定功率P (11.3)P ,由查表得电动机的额定功率P 7.5KW。 1.2.3确定电动机型号 计算滚筒工作转速 : 由推荐的传动比合理范围,三级级圆
6、柱齿轮减速器的传动比一般范围:27216。(由机械设计课程设计手册 表1-8得)。故电机的可选转速为: 符合要求的Y型电机有4种型号功率(KW)转速(r/min)额定电流(A)重量(kg)Y132s2-27.529001572Y132M-47.5144015.479Y132M-67.597017116Y160L-87.572017.7140 从价格、电机重量体积和齿轮传动的强度问题等综合因素考虑,选择Y132M-4型电机1.3传动比的计算及分配 1.3.1传动装置的总传动比要求应为 传动装置的总传动比为: =nm/nw=1440/20.32=70.866 式中:nm-电动机满载转速 1.3.2
7、分配各级传动比 按照二级传动比计算方法计算三级齿轮传动比: 考虑到减速箱内大齿轮浸油深度等因素影响,取分配比系数为1.3: 1.4传动装置的运动和动力参数的计算 电动机轴 轴(高速轴) 轴 轴 轴 轴(工作轴) 2. 齿轮的设计和计算 2.1高速级齿轮传动的设计计算 (1)许用应力的计算 材料:均选用号钢,均进行调质处理,小齿轮外加表面淬火处理。小齿轮硬度为表面45HRC,心部240HBS。大齿轮硬度为240HBS。主要失效形式为点蚀,不能立即导致不能继续工作,故S=1.N1=60j=601440N2=60j=60268故由教材图10-21得=1.0 =1.0=1.0 =1.01 查课本(机械
8、设计,第八版)第207页图得: =900Mpa =570Mpa=570Mpa =470Mpa综上有:=900Mpa =575.7Mpa=570Mpa =470Mpa (2)计算 初选=80mm 初定=22 =119使用系数由题设工作载荷比较平缓选:=1.0齿间分配系数由教材表10-3选得:=1.4动载荷系数v=6.03m/s由教材图1-0-8得:=1.23齿向分配系数由教材表10-7选得=1.0由教材表10-4得:=1.463综上可得: K=2.52由教材表10-6选出弹性系数=189.8则:d1=53.54mm取=60mm 则=323mm 定 则:m=2.73, 圆整取m=3.0 a=191
9、.5mm h=2.25m=6.75mm 计算齿宽 =42.69mm再由教材表10-7选得:=52mm =47mm(2) 齿根弯曲疲劳强度齿向载荷分布系数由教材图10-13得:=1.30则 K=2.24 计算齿形系数和应力校正系数由教材表10-5得: Y Fa1=2.57 YFa2=2.14 Y Sa1=1.60 Y Sa2=1.83校核弯曲应力 F1=Y Fa1Y Sa1=58.66Mpa F2= F1=55.86Mpa 所以第一对齿轮表面接触强度和齿根弯曲强度满足要求。2.2中速级齿轮设计计算(1)许用应力的计算 材料:材料和工艺和第一对齿轮一样。 主要失效形式为点蚀,不能立即导致不能继续工
10、作,故S=1.N1=60j=60268N2=60j=6065故由教材图10-21得=1.0 =1.0=1.0 =1.10 查课本(机械设计,第八版)第207页图得: =900Mpa =570Mpa=570Mpa =470Mpa综上有:=900Mpa =627Mpa=570Mpa =470Mpa (2)计算 初选=100mm 初定=47 =195使用系数由题设工作载荷比较平缓选:=1.0齿间分配系数由教材表10-3选得:=1.4动载荷系数v=1.4m/s由教材图1-0-8得:=1.08齿向分配系数由教材表10-7选得=1.0由教材表10-4得:=1.469综上可得: K=2.22由教材表10-6
11、选出弹性系数=189.8则:d1=90.39mm取=91mm 则=377mm 定 m=2.93, 圆整取m=3.0 a=234mm h=2.25m=6.75mm 计算齿宽 =89mm再由教材表10-7选得:=95mm =90mm(3) 齿根弯曲疲劳强度齿向载荷分布系数由教材图10-13得:=1.46则 K=2.21 计算齿形系数和应力校正系数由教材表10-5得: Y Fa1=2.506 YFa2=2。16 Y Sa1=1.625 Y Sa2=1.81校核弯曲应力 F1=Y Fa1Y Sa1=144.61Mpa F2= F1=138.83Mpa所以第二对齿轮表面接触强度和齿根弯曲强度满足要求。2
12、.3低速级齿轮设计计算(1)许用应力的计算 材料:考虑到第三对齿轮传递转矩较大,所以选用42GrMo作为小齿轮材料进行调质处理和表面热处理,表面硬度为260HBS,心部为55HRC。大齿轮与前面一样。 主要失效形式为点蚀,不能立即导致不能继续工作,故S=1.N1=60j=6065N2=60j=6020故由教材图10-21得=1.0 =1.0=1.12 =1.18 查课本(机械设计,第八版)第207页图得: =900Mpa =700Mpa=675Mpa =600Mpa综上有:=1008Mpa =826Mpa=675Mpa =600Mpa (2)计算 初选=120mm 初定=43 =135使用系数
13、由题设工作载荷比较平缓选:=1.0齿间分配系数由教材表10-3选得:=1.4动载荷系数v=1.0m/s由教材图1-0-8得:=1.01齿向分配系数由教材表10-7选得=1.0由教材表10-4得:=1.475综上可得: K=2.09由教材表10-6选出弹性系数=189.8则:d1=114.5mm 取=120mm 则=382 定 m=2.89, 圆整取m=3.0 a=251mm h=2.25m=6.75mm 计算齿宽 =98.74mm 再由教材表10-7选得:=105mm =100mm (3)齿根弯曲疲劳强度齿向载荷分布系数由教材图10-13得:=1.48则 K=2.10 计算齿形系数和应力校正系
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