带式输送机的圆柱直齿轮二级减速器设计.doc
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1、目录一、传动方案4二、选择原动机电动机4(1)确定电动机的功率4(2)确定电动机的转速5三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配6(1)计算总传动比6(2)合理分配各级传动比6四、算传动装置的运动和动力参数7(1)0轴(电机轴)输入功率、转速、转矩7(2)轴(高速轴)输入功率、转速、转矩7(3)轴(中间轴)输入功率、转速、转矩7(4)轴(低速轴)输入功率、转速、转矩7(5)轴(滚筒轴)输入功率、转速、转矩8五、减速箱外传动零件带传动设计8(1)带传动设计要求:8(2)V带传动设计计算9六、减速器内传动零件高速级齿轮设计11(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数11(2)按齿面接触强度设计
2、12(3)按齿根弯曲强度计算14(4)高速级齿轮几何尺寸计算15七、减速器内传动零件低速级齿轮设计15(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数15(2)按齿面接触强度设计16(3)按齿根弯曲强度计算18(4)低速级齿轮几何尺寸计算19八、轴的设计输入轴的设计19(1)确定轴的材料及初步确定轴的最小直径19(2)初步设计输入轴的结构20九、轴的设计输出轴的设计21(1)初步确定轴的最小直径21(2)初步设计输出轴的结构22十、轴的设计中速轴的设计25十一、轴承的选择26(1)输入轴轴承26(2)输出轴轴承26(3)中间轴轴承27十二、输入轴输出轴键连接的选择及强度计算27十三、轴承端盖的设计与选
3、择29十四、滚动轴承的润滑和密封30十五、联轴器的选择30(1)联轴器类型的选择30(2)联轴器的型号选择30十六、箱体30十七、设计小结 、30十八、参考文献31一、传动方案二、选择原动机电动机(1)确定电动机的功率1. 带式输送机所需的功率 由中公式得: 设计题目给定:输送带拉力F(N)=4800N 输送带速度V(m/s)=1.7 m/s 2. 计算电动机的输出功率根据机械设计课程设计确定个部分效率如下:弹性联轴器:(1个)滚动轴承(每对):(共四对,三对减速器轴承,一对滚筒轴承)圆柱齿轮传动:(精度8级)传动滚筒效率:V带传动效率:得电动机至工作机间的总效率:卷筒的效率:电动机的输出功率
4、:(2)确定电动机的转速1. 计算滚筒的转速由公式计算滚筒转速:工作机的转速:设计题目给定:滚筒直径D=450mm输送带速度V(m/s)=1.7m/s 2. 确定电动机的转速两级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为,V带传动比范围为,所以总传动比合理范围为,故电动机转速的可选范围是:符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min查得:方案电动机型号额定功率(KW)电动机转速n/(r/min)参考重量(kg)同步转速满载转速1Y160M1-211300029301152Y160M-41115001460122表中,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及总传动比,即选定2号方案,电动机
5、型号为Y160M-4。电动机相关参数型号额定功率满载转速计算输出功率轴伸长中心高轴颈键槽宽Y160M-4.11kw1460r/min9.9kw605mm160mm42mm8mm带式输送机相关参数皮带速度皮带拉力滚筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率1.7m/s4800N450mm平稳连续8小时9年72.2r/min8.16kw三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后,应合理地分配各级传动比,限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 (1)计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速 可得:总传动比
6、(2)合理分配各级传动比由表23,取带传动比,则 两级减速器传动比由于减速箱是展开布置,所以,取高速级传动比,由得低速级传动比为,从而高速级传动比为传动比分配总传动比电机满载转速电机-高速轴高速轴-中间轴中间轴-低速轴滚筒转速1460r/min=2=3.699=2.7472.2 r/min四、算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算,应首先推算出各轴的转速、功率和转矩,一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。(1)0轴(电机轴)输入功率、转速、转矩(2)轴(高速轴)输入功率、转速、转矩 (3)轴(中间轴)输入功率、转速、转矩 (4)轴(低速轴)输入功率、转速、
7、转矩 (5)轴(滚筒轴)输入功率、转速、转矩 各项指标误差均介于+0.5%-0.5%之间。各轴运动和动力参数见表:各轴运动和动力参数轴名功率P (/kw)转矩T(N/ m)转速n (r/min)传动比i效率电机轴1171.95146020.96轴10.56138.1447303.6990.97轴10.14490.7197.352.740.97轴9.741291.1463.610.99滚筒轴9.551265.4563.6五、减速箱外传动零件带传动设计(1)带传动设计要求:1. 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数;确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和
8、尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况;对外廓尺寸及传动位置的要求;原动机种类和所需的传动功率;主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调,如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调;大带轮直径选定后,要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致;大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调,以保证其装配稳定性;同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。(2)V带传动设计计算1、确定计算功率由2中表8-7查得工作情况系数由2中公式8-21:2、选择V带的带型根据及,由2中图8-11选用B型3、确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径
9、由2中表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径验算带速按2中公式8-13验算带的速度因为,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据2中公式8-15a计算大带轮的基准直径 由2中表8-8取4、确定V带的中心距和基准长度 根据2中公式8-20,,初定中心距由2中公式8-22计算所需的基准长度 由2中表8-2选带的基准长度计算实际中心距由2中公式8-23计算5、验算小带轮上的包角根据2中公式8-25计算:6、计算带的根数z计算单根V带的额定功率由和,查2中表8-4a得根据 和B型带查2中表8-4b得查2中表8-5得,查2中表8-2得,于是由2中公式8-26:计算V带的根数z 取4根7、计算单根V带的初拉
10、力的最小值根据2中公式8-27: 其中q由2中表8-3得A型带应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值由1中公式8-28得: 9、带轮结构设计 查2中表8-10得大、小带轮总宽度:V型带传动相关数据见表。V型带传动相关数据计算功率(kw)传动比i带速V (m/s)带型根数单根初拉力(N)压轴力(N)12.1210.7B42471954.3小带轮直径(mm)大带轮直径(mm)中心距(mm)基准长度(mm)带轮宽度(mm)小带轮包角140280465160076162.7六、减速器内传动零件高速级齿轮设计(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案,高速级齿轮选择如下:1
11、. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高,按照2中表10-8,选择8级精度(GB10095-88)3. 材料 由2中表10-1选择:两者材料硬度差为40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45钢 调质 硬度240HBS4. 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 齿数比(2)按齿面接触强度设计1. 确定公式内各计算数值试选载荷系数小齿轮转矩由文献2中表10-6查得材料弹性影响系数齿宽系数:由文献2中表107知齿宽系数由文献2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限: 计算应力循环次数由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计
12、算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由文献2中式10-12 计算 由式试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b 计算齿宽与齿高比模数 齿高 计算载荷系数据 8级精度。由图10-8查动载荷系数直齿轮由文献2中表10-2查得使用系数由文献2中表10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时由 在文献2中查图10-13 得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由文献2中式10-10a得 计算模数m (3)按齿根弯曲强度计算由文献【1】中式10-5弯曲强度设计公式1. 确定公式内各计算数值 由文献2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度
13、极限 由文献2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 计算载荷系数K 查取齿形系数由2中表10-5查得 查取应力校正系数由2中表10-5查得 计算大小齿轮的 大齿轮的数值大2. 设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积有关,可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数2.64并根据GB1357-87就近圆整为标准值,按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径,算出小齿轮的齿数大齿轮的齿数 取实际传动
14、比:传动比误差: 允许(4)高速级齿轮几何尺寸计算分度圆直径 中心距 齿轮宽度 取 高速级齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径齿宽小齿轮202.51903.75328073.758585大齿轮120300293.7530580七、减速器内传动零件低速级齿轮设计(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 传动速度不高,选择8级精度(GB10095-88) 材料选择小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45 调质 硬度240HBS 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 (2)按齿面接触强度设计1.确定公式内各计算数值试选载荷系数 小
15、齿轮传递的扭矩由2中表10-6查得材料弹性影响系数由2中表10-7选取齿宽系数由2中图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 由2中式10-13计算应力循环次数 由2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由2中式10-12 2.计算 计算小齿轮分度圆直径,代入 计算圆周速度 计算宽度b 计算齿宽与齿高比模数m 齿高 计算载荷系数据 8级精度。由2中图10-8查动载荷系数;直齿轮。由2中表10-2查得使用系数。由2中表10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时 由 查2中图10-13得 故载荷系数 按实
16、际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由2中式10-10a得 计算模数m (3)按齿根弯曲强度计算由2中式10-5弯曲强度设计公式 1. 确定公式内各计算数值 由2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限 由2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 计算载荷系数K 查取齿形系数由2中表10-5查得 查取应力校正系数由2中表10-5查得 计算大小齿轮的 大齿轮的数值大2.设计计算 根据2中表101就近圆整为标准值计算小齿轮齿数 计算大齿轮齿数 实际传动比:传动比误差: 允许(4)低速级齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 中
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- 关 键 词:
- 输送 圆柱 齿轮 二级 减速器 设计
