一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书机械基础课程设计(可编辑) .doc
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1、一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书机械基础课程设计 机械基础课程设计说明书设计任务书1题目1绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图齿轮轴零件图2参考方案1V带传动和一级闭式齿轮传动2一级闭式齿轮传动和链传动3两级齿轮传动3原始数据4其他原始条件输送带工作拉力FN输送带工作速度vms-1卷筒直径Dmm1600111801工作情况一班制输送机连续单向运转载荷有轻微震动室内工作少粉尘2使用期限10年大修期三年每年工作300天3生产批量100台属小批生产4工厂能力中等规模机械厂可加工78级精度齿轮5动力来源三相交流220V380V电源6允许误差允许输送带速度误差5设计任务1设计图一级直齿或斜齿圆柱齿轮减速器装
2、配图一张要求有主俯侧三个视图图幅A1比例11当齿轮副的啮合中心距时或115当齿轮副的啮合中心距时2设计计算说明书一份16开论文纸约20页8000字目录一 传动装置的总体设计1传动方案的确定12电动机的选择13传动装置的总传动比的计算和分配34传动装置的运动和动力参数的确定3二 传动零件的设计1V带设计52齿轮传动设计73轴的设计114滚动轴承的选择与校核计算185键联接的选择及其校核计算196联轴器的扭矩校核207减速器基本结构的设计与选择21三 箱体尺寸及附件的设计1箱体的尺寸设计232附件的设计25四 设计心得 27五 参考文献 29六 主要设计一览表 30七 附图 31设计内容传动装置的
3、总体设计确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动其传动装置见下图选择电动机选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机封闭自扇冷式结构电压380VY系列选择电动机的额定功率带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据即输送带工作拉力FN输送带工作速度vms-1卷筒直径Dmm160011180表一工作机所需功率为 从电动机到工作机的传动总效率为其中分别为V带传动齿轮传动滚动轴承弹性套柱销联轴器和滚筒的效率查取机械基础P459的附录3 选取 095 0978级精度 099球轴承 0995 096故 电动机所需功率为 又因为电动机的额定功率查机械基础
4、P499的附录50选取电动机的额定功率为22kW满足电动机的额定功率 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速 查机械基础P459附录3 V带常用传动比为i1 24圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2 358级精度根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1i2in之间的关系是i i1i2in可知总传动比合理范围为i 620又 因为 故 电动机的转速可选择范围相应为符合这一范围的同步转速有750rmin1000rmin和1500rmin三种4 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较查机械基础P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比列于下表方案电机型号额定功率kW电机转速r
5、min电机质量kg参考价格元总传动比同步转速满载转速1Y100L1-4221500142038760121662Y90S -622100091063102277973Y132S-822750710798006083表二为降低电动机重量和价格由表二选取同步转速为1500rmin的Y系列电动机型号为Y100L1-4查机械基础P500附录51得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸 mm 见以下两表电动机的技术数据电动机型号额定功率kw同步转速rmin满载转速rminY100L1-422150014202222表三电动机的安装及有关尺寸 mm 中心高H mm 外形尺寸底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴
6、伸尺寸DE键公称尺寸FH100160140128100表四传动装置的总传动比的计算和分配1 总传动比 12166 2 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i i1i2根据V带的传动比范围i1 2 4 初选i13042则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2 358级精度且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中应使带传动比小于齿轮传动比即i带 i齿4计算传动装置的运动和动力参数计算各轴输入功率0轴电动机轴的输出功率为 1轴减速器高速轴的输入功率从0轴到1轴经过V带传动和一个联轴器所以2轴减速器低速轴的输入功率从1轴到2轴经过一对轴承一对齿轮传
7、动一对齿轮啮合传动所以3轴滚筒轴的输入功率从2轴到3轴经过一对轴承一个联轴器所以计算各轴转速0轴电动机轴的转速1轴减速器高速轴的转速2轴减速器低速轴的转速3轴滚筒轴的转速3 计算各轴转矩 0轴电动机轴的转矩1轴减速器高速轴的转矩2轴减速器低速轴的转矩 3轴滚筒轴的转矩 把上述计算结果列于下表参数轴名输入功率 kW转速 rmin 输入转矩Nm传动比传动效率轴0电动机轴221420147963042095轴1高速轴20946679842758409603轴2低速轴20071167001642401098505轴3滚筒轴1977161785表五传动零件的设计箱外传动件设计V带设计1计算设计功率Pd根
8、据V带的载荷有轻微振动一班工作制8小时查机械基础P296表136取KA11即 2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械基础P297图1311选取根据算出的Pd242kW及小带轮转速n11420rmin 查图得d d 80100可知应选取Z型V带3确定带轮的基准直径并验证带速由机械基础P298表137查得小带轮基准直径为5090mmddmin 50mm则取dd1 80mm ddmindd1根据P295表13-4查得由机械基础P295表13-4查V带轮的基准直径得 250mm误差验算传动比 为弹性滑动率误差 符合要求 带速 满足5ms v 2530ms的要求故验算带速
9、合适4确定中心距离带的基准长度并验算小轮包角由式可得0780250280250即231660选取 500mm 所以有由机械基础P293表132查得Ld1600mm实际中心距 符合要求3042 1420 805确定带的根数z查机械设计手册取P1 035KWP1 003KW由机械基础P299表138查得取Ka 095 由机械基础P293表132查得KL116 则带的根数所以z取整数为6根6确定带轮的结构和尺寸根据V带轮结构的选择条件Y100L1-4型电机的主轴直径为d 28mm由机械基础P293 V带轮的结构判断当3ddd1 90mm 300mm可采用H型孔板式或者P型辐板式带轮这次选择H型孔板式
10、作为小带轮由于dd2 300mm所以宜选用E型轮辐式带轮总之小带轮选H型孔板式结构大带轮选择E型轮辐式结构7确定带的张紧装置 选用结构简单调整方便的定期调整中心距的张紧装置8计算压轴力 由机械基础P303表1312查得Z型带的初拉力F055N上面已得到 16174oz 6则9带轮的材料选用灰铸铁HT200减速器内传动件的设计齿轮传动设计1选择齿轮材料热处理方法及精度等级 齿轮材料热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动传动速度不高传动尺寸无特殊要求属于一般的齿轮传动故两齿轮均可用软齿面齿轮查机械基础P322表1410小齿轮选用45号钢调质处理硬度260HBS大齿轮选用45号钢调质处理硬度为22
11、0HBS 精度等级初选减速器为一般齿轮传动圆周速度不会太大根据机械设计学基础P145表57初选8级精度2按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定其设计公式为确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮圆周速度也不大精度也不高而且齿轮相对轴承是对称布置根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础P147表58得K的范围为1416 取K15小齿轮的转矩接触疲劳许用应力接触疲劳极限应力由机械设计学基础P150图530中的MQ取值线根据两齿轮的齿面硬度查得45钢的调质处理后的极限应力为 600MPa 560MPa 接触疲劳寿命系数ZN 应力循环
12、次数公式为 N 60 n jth 工作寿命每年按300天每天工作8小时故 th 300108 24000h N1 60466798124000 6722108查机械设计学基础P151图531且允许齿轮表面有一定的点蚀 ZN1 102 ZN2 115 接触疲劳强度的最小安全系数SHmin查机械设计学基础P151表510得SHmin1 计算接触疲劳许用应力将以上各数值代入许用接触应力计算公式得齿数比因为 Z2 i Z1所以齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置且为软齿面传动查机械基础P326表1412得到齿宽系数的范围为0811取 计算小齿轮直径d1 由于故应将代入齿面接触疲劳设计公式得
13、圆周速度v查机械设计学基础P145表57v1 2ms该齿轮传动选用9级精度主要参数选择和几何尺寸计算齿数对于闭式软齿面齿轮传动通常z1在2040之间选取为了使重合度较大取z120则z2iz180使两齿轮的齿数互为质数最后确定z2 81模数m标准模数应大于或等于上式计算出的模数查机械基础P311表141选取标准模数m 3mm分度圆直径d中心距a齿轮宽度b大齿轮宽度 小齿轮宽度 其他几何尺寸的计算齿顶高 由于正常齿轮 所以齿根高 由于正常齿 所以全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为齿形系数YF根据Z1Z2查机械设计学基础P153表511得YF1281YF2224弯曲
14、疲劳许用应力计算公式 弯曲疲劳极限应力根据大小齿轮的材料热处理方式和硬度由机械设计学基础P154图533的MQ取值线查得 弯曲疲劳寿命系数YN 根据N1 6722 和N2 查机械设计学基础P156图534得 YN1 1 YN2 1 弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性查机械设计学基础P151表510取SFmin12弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得齿根弯曲疲劳强度校核因此齿轮齿根的抗弯强度是安全的轴的设计高速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢并经调质处理查机械基础P369表161得其许用弯曲应力初步计算轴的直径 由前计算可知P1 209KWn
15、1 466798rmin 其中A取112 考虑到有一个键槽将该轴径加大5则查机械基础P458附录1取d 25mm轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴即将齿轮与轴制为一体根据轴上零件的安装和固定要求初步确定轴的结构设有7个轴段1段该段是小齿轮的左轴端与带轮连接该轴段直径为25mm查机械基础P475附录23取该轴伸L160mm 2段 参考机械基础P373取轴肩高度h为15mm则d2 d12h 28mm 此轴段一部分用于装轴承盖一部分伸出箱体外3段此段装轴承取轴肩高度h为1mm则d3 d22h 30mm选用深沟球轴承查机械基础P476附录24此处选用的轴承代号为6306其内径为30mm宽度为19 m
16、m为了起固定作用此段的宽度比轴承宽度小12mm取此段长L3 17mm4段与6段为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便齿轮与轴承之间要有一定距离取轴肩高度为2mm则d4 d6 d32h 33mm长度取5mm则L4 L65mm5段此段为齿轮轴段由小齿轮分度圆直径d 60mm可知d6 60mm因为小齿轮的宽度为70mm则L5 70mm7段此段装轴承选用的轴承与右边的轴承一致即d7 30mmL717mm由上可算出两轴承的跨度Lmm高速轴的轴段示意图如下 按弯矩复合强度计算A圆周力B径向力 绘制轴受力简图绘制垂直面弯矩图轴承支反力 由两边对称知截面C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为如图绘制水平面弯矩
17、图绘制合弯矩图绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化取 06绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩 校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处W01d43所以 轴强度足够2低速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢并经调质处理查机械基础P369表161得其许用弯曲应力 初步计算轴的直径由前计算可知P2 2007KWn2 116700rmin计算轴径公式即其中A取106 考虑到有一个键槽将该轴径加大5则查机械基础P458附录1取d 30mm轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求并考虑配合高速轴的结构初步确定低速轴的结构设有6个轴段1段 此段装联轴器装联轴器处选用最小直径d
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