机械设计课程设计二级圆柱齿轮减速器设计.docx
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1、目 录一、传动方案的分析和拟定1二、电动机的选择32.1 电动机类型的选择32.2 电动机容量选择3三、各级传动比的分配5四、传动系统的运动和动力参数的计数64.1 传动系统的运动和动力参数计算6五、传动零件的设计计算75.1 V带传动设计75.2齿轮传动的设计计算115.3轴的设计与计算14六、联轴器的选择和计算226.1计算名义扭矩226.2确定计算扭矩22七、轴承、联接件、润滑密封及联轴器的选择和验算236.1 主动轴上键联接的选择和计算236.2从动轴上键联接的选择和计算246.3主动轴的轴承设计计算256.4从动轴的轴承设计计算25八、箱体结构及附件的设计258.1减速器附件的选择2
2、7九、课程设计总结3032 设计说明书结果一、传动方案的分析和拟定机器通常是由原动件、传动系统和工作机3个部分组成的。传动系统是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它常具有减速(或增速)、变更运动形式或运动方向,以及将运动和动力进行传递与分配的作用。可见,传动系统是机械的重要组成部分。传动系统的质量和成本在整台机器占有很大的比重。例如,在汽车中,制造传动零、部件所使用的劳动量约占总台汽车劳动量的50%。因此,机器中的传动系统设计的好坏,对整部件机器的性能、成本及整体尺寸的影响都是很大的。所以合理地设计传动系统是机械设计工作的一个重要组成部分。传动方案通常可以用机构简图来表示,它反映运动
3、和动力传递路线与各部件的组成和联接关系。合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求,其次要满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护方便、工艺性和经济性好等要求。很显然,要同时满足这些要求肯定是比较困难的,因此,要通过分析和比较多种传动方案,选着其中最能满足众多要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。1、原始数据带圆周力F/N带速v(m/s)滚筒直径D/mm25001.54502、工作条件三班制,使用年限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差为5%。3、传动方案选择 (a) (b)方案图(a)采用二级圆柱齿轮减速器,结构紧凑且尺寸小,传动效率高,适应繁重工作
4、要求,但是成本较高。方案图(b)选用带传动和闭式齿轮传动,有传动平稳、缓冲吸震、过载保护的优点,虽然结构尺寸大,但与上述其他方案相比最为合理。带式输送机传动系统简图 1电动机;2V带传动;3单机圆柱齿轮减速器;4联轴器: 5滚筒;6输送机二、电动机的选择 2.1 电动机类型的选择根据动力源和工作条件,并参照第12章选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为380V。2.2 电动机容量选择根据已知条件,工作机所需要的有效功率为:Pw=Fv1000=25001.51000=3.75(kw)设:闭式圆柱齿轮传动效率(精度为8级) 齿=0.97联轴器: 联=0.99一对滚动轴效
5、率: 滚=0.99V带传动的效率: 带=0.95估算传动系统总效率为 =011223式中: 01=带=0.95 12=滚齿=0.990.97=0.9603 23=滚联=0.990.99=0.9801 3w=滚输=0.990.96=0.9504 则传动系统的总效率为 总=0.950.96030.98010.9504=0.84工作时,电动机所需的功率为 Pd=Pw=3.750.84=4.46(kw)满足 PePd 条件的Y系列三相异步电动机额定功率取为5.5 kw.(3)电动机转速的选择。根据已知条件,可得输送机滚筒的工作转速 nw 为nw=60 000D=600001.53.14450=63.7
6、0(r/min)初选同步转速为1500 r/min和1000rmin。对应于额定功率Pe为5.5kw的电动机型号分别为Y132S-4型和Y132M2-6型。两种型号电动机有关数据及相应算的的总传动比如下;方案(1500r/min)i=nmnw=144063.69=22.60方案(1000r/min) i=nmnw=96063.69=15.07方案号电动机型号额定功率 /kW同步转速/(r/min)满载转速/ (r/min)总传动比i外伸轴径D/mm轴外伸度E/mm Y132S-45.515001440 22.603880 Y132M2-65.51000960 15.073880输送机滚动筒效率
7、: 输=0.96通过上述两种方案比较用以看出:方案选用的电动机转速高,质量轻,价格低,总传动比为13.38,故选方案较为合理,合理传动比范围,取V带传动的传动比i1 = 24,单级圆柱齿轮传动比i2= 35,则总传动比的合理范围为i=620,所以此电动机只能选择方案(1000r/min)的Y132M2-6型电动机。由表12-2查得电动机中心高H=132mm;轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为:D=38mm和E=80 mm。三、各级传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比由电动机方案得知:i总=15.07由传动方案(b) i23=1查取闭式传动圆柱齿轮传动的传动比为 i12=4由计算可
8、得V带传动比 i01=i总i12i23=15.0714=3.77传动系统各级传动比分别为 i01=3.7; i12=4; i23=1四、传动系统的运动和动力参数的计数4.1 传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。0轴(电动机): n0=nm=960 (r/m) P0=Pd=4.37 (kw) T0=9550P0n0=95504.37960=43.47(Nm)1轴(减速器高速轴): n1=n0i01=9603.7=259.45 (r/m) P1=P001=4.370.95=4.1515(kw) T1=9550P2n2=95504.1515259.45=152.8
9、1 (Nm)2轴(减速器低速轴): n2=n1i12=259.454=64.86 (r/m) P2=P112=4.15150.9603=3.986(kw) T2=9550P2n2=95503.98664.86=586.89 (Nm)3轴(输送机滚筒轴): n3=n2i23=64.861=64.86 (r/m) P3=P223=3.9860.940896=3.75 (kw) T3=9550P3n3=95503.7564.86=552.15 (Nm)轴号 电动机单级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴转n/ (r/min)960 259.45 64.86 64.86 功率P/kW4.374.151
10、53.9863.75 转距T/ (Nm 43.47 152.81 586.89 552.15 传动比i3.741五、传动零件的设计计算5.1 V带传动设计1、确定计算功率由公式可确定计算功率,式中:P所需传递的额定功率,kW 工作情况系数根据原动机工作条件,表10-7得KA=1.0PC=KAP=1.05.5=5.5 kW2、选择V带的带型号 根据=5.5Kw和小带轮的转速=960r/min ,图10-8选定V带型号为B型。3、确定带轮的基准直径并验算带速(1)初选小带轮的基准直径。图10-8可知,小带轮基准直径的推荐值为112140mm,表10-8取小带轮的基准直径为=125mm,故dd2=d
11、d1n1n2=125960259.45=462.51 mm由表10-8,取dd2=450 mm,实际传动比i为 i=dd2dd1=450125=3.6(2)验算带速。由公式: 计算可知 =6.28 m/s一般条件下应控制在5m/s25m/s,可知带速合适。 4、确定V带的中心距a和基准长度(1)由公式 可以算出402 mm01150 mm, 初取中心距=500mm。(2)计算带所需的基准长度由公式:可以算出=1955.56mm(3) 表10-2,取=2000 mm。(4) 根据公式:可以算出实际中心距 =522 mm(5) 验算小带轮的包角,由公式计算可知=144.4120(符合小带轮包角的要
12、求)。5、计算带的根数Z表10-4,由线性插值法可得 P0=1.64+1.931.641200950960950=1.65 kW表10-5,由线性插值法可得 P0=0.25+0.30.25980800960800=0.294 kW表10-6,由线性插值法可得K=0.89+0.920.89150140144.4140=0.9032表10-2, 可得KL=0.98,由公式 =5.5(1.65+0.294)0.90320.98=3.19V带取4根。6、计算单根V带的初拉力F0 由参考资料2查表10-1查得B型带的单位长度质量q=0.17kgm F0=500+qv2 =500+0.176.282N 2
13、00N7、计算压轴力FQ FQ2zF0sin=(24200sin)N1523.4N5.2齿轮传动的设计计算 1、材料选择带式输送机的工作载荷比较平稳,对减速器的外廓尺寸没有限制,为了便于加工,采用软齿面齿轮传动。小齿轮选用45钢,调质处理,查参考资料2表11-1取小齿轮齿面平均硬度为240HBS;大齿轮选用45钢,正火处理,查参考资料1表11-1取大齿轮齿面平均硬度为190HBS。2、参数选择(1)通常,对于开式传动,=1720;对于闭式传动=2040。由于采用软齿面闭式传动,故齿数取=30,113.1所以取整数,z2=114(2)根据工况查参考资料2表11-2,取载荷系数。(3)齿宽系数的选
14、择。由于是单级齿轮传动,且两支承相对齿轮为对称布置,两轮均为软齿面,查参考资料2表11-5知,对于对称布置且大轮或两轮齿面硬度HBS的圆柱齿轮的齿宽系数,取载荷系数=1.2。(4)采用单级减速传动,齿数比。3、确定许用应力小齿轮的齿面平均硬度为240HBS。则小齿轮许用接触应力和许用弯曲应力可根据参考资料2表11-1通过线性插值计算,即许用接触应力:许用弯曲应力:大齿轮的齿面平均硬度为195HBS,由参考资料2表11-1通过线性插值求得大齿轮的许用接触应力和许用弯曲应力分别为许用接触应力:许用弯曲应力:4、计算小齿轮的转矩由转矩公式,式中:主动轮传递的功率(kw);主动轮的转速(r/min)。
15、计算出小齿轮的转矩为5、按齿面接触疲劳强度计算因为对于闭式软齿面(硬度)的齿轮传动,其主要失效形式为齿面点蚀,故先按齿面接触疲劳强度进行计算,确定齿轮传动的主要参数和尺寸,然后校核齿根弯曲疲劳强度。 对于标准直齿圆柱齿轮,接触疲劳强度的设计公式为 式中:为小齿轮的分度圆直径();为小齿轮的转矩();为齿数比,;为齿宽系数,其中b为齿宽();为弹性影响系数;为许用接触应力(MPa)。则取较小的许用接触应力,由参考资料2表11-3取弹性影响系数=189.8代入上接触疲劳强度设计式中,得小齿轮的分度圆直径为 =() 75,7mm所以,小齿轮的模数为取标准模数。6、计算齿轮的主要几何尺寸小齿轮分度圆直
16、径:大齿轮分度圆直径:小齿轮齿顶圆直径:大齿轮齿顶圆直径: 中心距: 齿轮的设计宽度 :齿全高:齿厚:齿根高:齿顶高:小齿轮齿根圆直径:大齿轮齿根圆直径:为了保证齿轮传动有足够的啮合宽度,一般取大齿轮的齿宽,小齿轮的齿宽+(510),即。故取,。7、按齿根弯曲疲劳强度校核确定有关系数如下。齿形系数 查参考资料2表11-4得=2.62,应力修正系数 查参考资料2表11-4得 ,由弯曲校核公式得 综上所述,齿根弯曲强度校核合格。8、齿轮精度的选择由齿轮传动的圆周速度为 故查参考资料1表12-2,可选择精度等级为9的齿轮。9、齿轮的受力分析图6-1所示为一标准直齿圆柱齿轮传动,轮齿在节点P处接触。忽
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