西华大学-二级减速器课程设计说明书.doc
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1、 课 程 设 计 说 明 书课程设计说明书 课 程 名 称: 机械设计课程设计 课 程 代 码: 题 目: 二级斜齿圆柱齿轮减速器 学 生 姓 名: 张伟荣 学 号: 3120130316205 年级/专业/班: 13级机电2班 学院(直属系) : 机械工程学院 指 导 教 师: 杜强 机 械 设 计 课 程 设 计 任 务 书学院名称: 机械工程学院 专业: 机械电子工程 年 级: 2013级 学生姓名: 张伟荣 学号: 3120130106205 指导教师: 杜强 一、设计题目 带式运输机的减速传动装置设计二、主要内容 决定传动装置的总体设计方案;选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数;
2、传动零件以及轴的设计计算;轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算;机体结构及其附件的设计;绘制装配图及零件图;编写计算说明书并进行设计答辩。三、具体要求原始数据:运输带线速度v = 1。76 (m/s) 运输带牵引力F = 2700 (N)驱动滚筒直径D = 470 (mm)工作条件:使用期5年,双班制工作,单向传动;载荷有轻微振动;运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。四、完成后应上交的材料机械设计课程设计计算说明书;减速器装配图一张;轴类零件图一张;齿轮零件图一张。五、推荐参考资料西华大学机械工程与自动化学院机械基础教学部编。机械设计课程设计指导书,2006秦小屿。机械设计基础(第二版)
3、。成都:西南交大出版社,2012指导教师 杜 强 签名日期 2015 年 6 月 25日系 主 任 审核日期 2015 年 6 月 25 日目 录一.传动方案的拟定二.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 三。传动零件的设计计算四。轴的结构设计及强度计算五.滚动轴承的选择与寿命计算六。键的强度计算七.联轴器的选择八。减速器机体结构设计及附件设计总结参考文献计算过程及计算说明一传动方案拟定(1) 工作条件:使用年限5年,工作为二班工作制,单向运转,小批量生产,载荷平稳,环境清洁。(2) 原始数据:滚筒圆周力F=2。7kN;带速V=1。76m/s;滚筒直径D=470mm。二电动机选择1、电动
4、机类型的选择: Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)计算传动装置的总效率ha:ha=h13h22h32=0.9720.9830。992=0.87h1为轴承的效率,h2为齿轮啮合传动的效率,h3为联轴器的效率。(2)电机所需的工作功率:皮带速度v:v=1.76m/s工作机的功率pw:Pw= 4。75 KW电动机所需工作功率为:Pd= 5.46 KW执行机构的曲柄转速为:n = 71。52 r/min经查表按推荐的传动比合理范围,二级圆柱直齿轮减速器传动比ia=840,电动机转速的可选范围为nd = ian = (840)72.24 = 577。92889.6r/min。综合考虑电动机和
5、传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,选定型号为Y132M2-6的三相异步电动机,额定功率5.5KW,满载转速nm=960r/min,同步转速1000r/min。传动装置总体设计图三 确定传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比: 由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=960/71.52=13.42(2)分配传动装置传动比:取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12 = 则低速级的传动比为:i23 = 3。21四 计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速:nI = nm = 960 = 960 r/minnII = nI/i12
6、= 960/4.18 = 229。66r/minnIII = nII/i23 = 229。66/3。21 = 71。55 r/min(2)各轴输入功率:PI = Pdh3 = 5.5。0。99 = 5.445 KWPII = PIh1h2 = 5.4450。980.97 = 5.176 KWPIII = PIIh1h2 = 5。1760。980。97 = 4.92 KW 则各轴的输出功率:PI = PI0。98 = 5.336 KWPII = PII0.98 = 5.072 KWPIII = PIII0.98= 4。822 KW(3)各轴转矩: 电动机轴的输出转矩:Td = = 54。32 N
7、m 所以各轴输入转矩为:TI = Tdh3 = 54。320.99 = 53.78 Nm TII = TIi12h1h2 = 53。784.180.980.97 = 213.67 NmTIII = TIIi23h1h2 = 213.673。210。980.97 = 652。98 Nm 输出转矩为:TI = TI0.98 = 52。70 NmTII = TII0.98 = 209。40 NmTIII = TIII0.98 = 639。92 Nm四 齿轮的设计(一) 高速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度: 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故选用二级展开式圆柱斜齿轮减速器。材料:高
8、速级小齿轮选用40Cr钢调质,齿面硬度为小齿轮:197-250HBS。高速级大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为 大齿轮:217286HBS。2 初步设计齿轮传动的主要尺寸,按齿面接触强度设计:确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.1 2) T1 = 9。55 Nm3) 选取齿宽系数yd = 1。2 4) 查得材料的弹性影响系数ZE = 188 5) 节点区域系数ZH = 2。5 6) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim1 = 700 MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim2 = 590 MPa。 7) 计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N1 = 60nkth = 60960
9、1530028 = 1.38109大齿轮应力循环次数:N2 = 60nkth = N1/u = 1。38109/4.15 = 3.23108 8) 查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 1,KHN2 = 1 9) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1。1,得:sH1 = = 700/1.1 =636 MPasH2 = = 590/1.1 = 536 MPa许用接触应力:sH = (sH1+sH2)/2 = (636+536)/2 = 586 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 48.60 mm 中心距:a = = = 125 mm确定模数:取小齿齿数:Z1
10、= 25,取则:Z2 = i12Z1 = 4。1525 = 103.75 取:Z2 = 104mn = =1.91 mm 取为标准值:2 mm。计算齿轮参数:123.1 取123 Z1 = =23.88 即Z1=24 Z2=123-24=99 齿数比Z1 /Z2=99/24=4。125与i4。18的要求相比,误差为0。9%,可用 = = = 满足要求小齿轮分度圆直径=48.78mm大齿轮分度圆直径=201.2mm齿轮宽度b=yd = mm 取小齿轮宽度65mm 大齿轮宽度60mm 4) 计算圆周速度v: v = = = 4.97 m/s 选取齿轮精度等级为8级。5 校核齿根弯曲疲劳强度:(1)
11、 确定公式内各计算数值: 1) 查得齿间载荷分配系数:KHa = 1。1,KFa = 1。1;齿轮宽高比为: = = = 13.33求得:KHb = 1。09+0.26fd2+0.3310-3b = 1.09+0。260。82+0。3310360 = 1。27,查得:KFb = 1。34 2) K = KAKVKFaKFb = 11.11.11。34 = 1。62 3) 查得齿形系数和应力修正系数:齿形系数:YFa1 = 2。54 YFa2 = 2.14应力校正系数:YSa1 = 1。64 YSa2 = 1.81 4) 按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为:sFlim1 = 245 MP
12、a sFlim2 = 220 MPa 5) 计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N1 = 1。38109大齿轮应力循环次数:N2 = 3。23108 6) 查得弯曲疲劳寿命系数为:KFN1 = 1 KFN2 = 1 7) 计算弯曲疲劳许用应力,取S=1.1,得:sF1 = = = 222。7sF2 = = = 200 = =0。0187 = = 0.0193大齿轮数值大选用。(2) 按式823校核齿根弯曲疲劳强度:mn = = 1。66 mm1。662所以强度足够.(3) 各齿轮参数如下:大小齿轮分度圆直径:d1 = 48。8 mmd2 = 201.2 mm圆整的大小齿轮宽度为:b1 = 6
13、5 mm b2 = 60 mm中心距:a = 125 mm模数:m = 2(二) 低速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度: 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故选用二级展开式圆柱直齿轮减速器。材料:低速级小齿轮选用40Cr钢调质,齿面硬度为小齿轮:197250HBS。 高速级大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为大齿轮:217286HBS。2 初步设计齿轮传动的主要尺寸,按齿面接触强度设计:确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.1 2) T2 = 9。55 Nm3) 选取齿宽系数yd = 1.2 4)5查得材料的弹性影响系数ZE = 188 5) 5查得节点区域系数ZH = 2.
14、5 6) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim1 = 590 MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim2 = 450 MPa。 7) 计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N3 = 60nkth = 602311530028 = 3.33108大齿轮应力循环次数:N4 = 60nkth = N1/u = 3.33108/3.20 = 8) 查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 1,KHN3 = 1 9) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1,安全系数S=1.3,得:sH3 = = = 454 MPasH4 = = 346 MPa许用接触应力:sH = (sH3+sH4)/2 = (454
15、+346)/2 =400 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 77.9 mm 中心距:a = = = 164 mm 确定模数:取小齿齿数:Z3 = 25,取则:Z4 = i23Z3 = 3.2125 = 80 取:Z4 = 80mn = =3.07 mm 取为标准值:3 mm。计算齿轮参数: 取107 Z1 = =25。49 即Z1=25 Z2=10725=82 齿数比Z1 /Z2=82/25=3.28与i3。21的要求相比,误差为1。5%,可用 = = = 满足要求小齿轮分度圆直径=77mm大齿轮分度圆直径=252。5mm齿轮宽度b=yd = mm 取大齿轮宽度100mm
16、 小齿轮宽度105mm 4) 计算圆周速度v:v = = =1.01 m/s选取齿轮精度等级为8级。5 校核齿根弯曲疲劳强度:(1) 确定公式内各计算数值: 1) 查得齿间载荷分配系数:KHa = 1.1,KFa = 1.1;齿轮宽高比为: = = = 11。56求得:KHb = 1.09+0.26fd4+0.3310-3b = 1.09+0.260。82+0。3310393 = 1.29查得:KFb = 1。34 2) K = KAKVKFaKFb = 11.11。11。34 = 1。62 3) 查得齿形系数和应力修正系数:齿形系数:YFa3 = 2.58 YFa4 = 2.23应力校正系数
17、:YSa3 = 1.61 YSa4 = 1.79 4) 按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为:sFlim3 = 245 MPa sFlim4 = 220 MPa 5) 同小齿轮应力循环次数:N3 = 3.33108大齿轮应力循环次数:N4 = 6) 查得弯曲疲劳寿命系数为:KFN3 = 1 KFN4 = 1 7) 计算弯曲疲劳许用应力,取S=1.3,得:sF3 = = = 188。5sF4 = = = 169。2 = = 0。022 = = 0。024大齿轮数值大选用.(2) 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度:mn = = 2。81 mm2.813所以强度足够.(3) 各齿轮参数如下:大
18、小齿轮分度圆直径:d3 = 77 mmd4 = 252.5 mm圆整的大小齿轮宽度为:b3 =100 mm b4 = 105 mm中心距:a = 164 mm,模数:m = 3五 传动轴承和传动轴及联轴器的设计轴的设计1 输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1:P1 = 5.445KW n1 = 960 r/min T1 = 54。16 Nm2 求作用在齿轮上的力: 已知高速级小齿轮的分度圆直径为:d1 = 60 mm 则:Ft = = = 1805。3 NFr = Fttanat = 1805.3tan200 = 657。1 N3 初步确定轴的最小直径: 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料
19、为45钢(调质),根据机械设计(第八版),取A0 = 110,得:dmin = A0 = 110 = 19。6 mm 输出轴的最小直径为安装联轴器直径处d12,所以同时需要选取联轴器的型号,联轴器的计算转矩:Tca = KAT1,由于转矩变化很小,故取:KA = 1。2,则:Tca = KAT1 = 1.254.16 = 64.99 Nm 由于键槽将轴径增大4%,选取联轴器型号为:LT4型,其尺寸为:内孔直径20 mm,轴孔长度38 mm,则:d12 =22 mm,为保证联轴器定位可靠取:l12 =40mm.半联轴器右端采用轴端挡圈定位,按轴径选用轴端挡圈直径为:D = 30 mm,左端用轴肩
20、定位,故取II-III段轴直径为:d23 = 27 mm。右端距箱体壁距离为12mm,取:l23 = 50 mm。4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:初选轴承的类型及型号。为能顺利地在轴端IIIIV、VIIVIII上安装轴承,其段满足轴承内径标准,故取:d34 = d56= 25 mm;因轴只受径载荷作用,查轴承样本选用:6204型深沟球轴承,其尺寸为:dDT = 204714 mm,轴承右端采用套筒定位,取:l34 = 16 mm。右端轴承采用挡油环定位,由轴承样本查得, 6204型轴承的定位轴肩高度:h = 3 mm。 齿轮的定位及安装齿轮处轴段尺寸的确定。由于:d12d56 ,
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