二级减速器说明书1.1.doc
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1、 目 录一、前言- 1 -二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算- 2 -三传动零件的设计计算- 5 -四、轴的设计计算及校核- 11 -五、箱体的设计及说明- 10 -六、键连接的选择与计算- 22 -七、滚动轴承的选择及计算- 24 -八、联轴器的选择- 25 -九、润滑与密封的- 26 -十、减速器附件设计 - 27 -十一、设计小结 - 29 - 参考资料- 31 -一、前言传动方案:带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器原始数据:1、运输带工作拉力F = 1900 N 2、运输带工作速度 v = 1.3 m/s3、卷筒直径 D= 250 mm 工作条件: 连续单向运转,工作时有
2、轻微振动,空载启动,使用期限为8年,小批量生产,单班制工作,运输带速度允许误差为5%。减速器部分为两级展开式圆柱齿轮减速,这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边,以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算电动机的选择1、选择电动机类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V。2、选择电动机功率
3、(1)传动装置的总效率:确定各部分效率:滚动轴承的效率(五对)球轴承=0.99,闭式齿轮传动效率齿轮=0.97,联轴器效率联轴器=0.99,传动卷筒效率卷筒=0.96,。滚子链=0.96总=5球轴承2齿轮2联轴器卷筒滚子链 =0.9950.9720.9920.960.96=0.808(2)所需电动机功率:3、确定电动机转速计算卷筒的工作转速:通常,取二级圆柱齿轮减速器传动比范围,套筒滚子链的传动比为=15,则总传动比的范围为=8200,故电动机转速的可选范围为:(85200)99.3179519862r/min。符合这一范围的同步转速有1000、1500、3000r/min。根据容量和转速,由
4、有关手册查出有三种适用的电动机型号,因此有三种传动比方案,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和链传动、减速器的传动比,可见第3方案比较适合,则选。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y112M-4(4级)。其主要性能:额定功率4KW;满载转速1440r/min;额定转矩2.2Nm。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比由选定的电动机满载转数nm工作机主动轴转速,可得传动装置总传动比为: 2、分配传动装置各级传动比(1)取套筒滚子链传动的传动比为2,则减速器的传动比为(2)两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比=3.186(3)则低速级齿
5、轮传动比四、计算传动装置的运动和动力参数1、0轴(电机轴)2、1轴(高速轴)3、2轴(中间轴)4、3轴(低速轴)5、4轴(小滚轮轴)5、5轴(滚筒轴)1至4轴的输入功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输出转矩乘轴承效率0.99:1轴的输出功率 1轴的输出转矩 2轴的输出功率 2轴的输出转矩 3轴的输出功率 3轴的输出转矩 4轴的输出功率 4轴的输出转矩 5轴的输出功率 5轴的输出转矩 运动和动力参数如下表:轴名功率P/kW转矩T/()转速n/(r/min)传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴3.0620.314401 0.993.186 0.962.276 0.961 0.99 2 0.96
6、0.961轴3.033.0020.0919.8914402轴2.912.8861.4960.88451.983轴2.792.76134.17132.8198.594轴2.732.70139.28129.97198.59滚筒轴2.592.56249.10246.6199.295三、传动零件的设计计算3.1链传动设计:(1)选择链轮齿数 取小链轮齿数,大链轮齿数(2)确定计算功率查得,单排链:当量动载荷(3)选择链条型号和节距由 可选16A型号的链, 节距P=25.4mm(4)计算链节数和中心距初选中心距取,则;取链节数:;由 所以则链传动的最大中心距为:(5)确定链的速度V 以及润滑方式: 查表
7、得:采用滴油润滑 (6)计算压轴力: 有效圆周力: 链轮水平布置 则压轴力3.2齿轮的结构设计及计算:高速级齿轮传动的设计计算 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 根据传动方案,选用直齿圆柱齿轮轴传动。 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。 材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 选小齿轮齿数28,大齿轮齿数,圆整后齿数取。2、按齿面接触疲劳强度设计(1)按照下式试算:确定有关参数如下:1) 传动比实际传动比齿数比: 2)转矩3)试选载荷
8、系数。4)由机械设计表10-7选取齿宽系数。5)由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。6)由机械设计图10-30选取区域系数。7)由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限8)由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数,9)计算接触疲劳应力取失效概率为1,安全系数S=1,由式10-12得:因此,许用接触应力10)由机械设计式10-13计算应力循环次数(2)设计计算1)试算小齿轮分度圆直径。2)计算圆周速度3)计算齿宽b及模数4)计算载荷系数根据,7级精度,由机械设计图10-8查得动载荷系数=1.12;直齿轮,查表10-3得,;查机械设计表10
9、-2得使用系数=1;由机械设计表10-4用插值法查得:7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,由机械设计图10-13,以及,查得=1.375;故载荷系数5)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得6)计算模数3、按齿根弯曲强度设计按式(10-5)得弯曲强度的设计公式为: 确定公式内的各计算数值1)由机械设计图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2)由机械设计图10-18查得弯曲疲劳寿命系数,3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得:4)计算载荷系数5)查取齿形系数由机械设计表10-5查得,6) 查取应力校正系数由机
10、械设计表 10-5查得,7)计算小、大齿轮的并加以比较大齿轮的数值较大。 设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取m=2.0mm已可满足弯曲强度。4.计算几何尺寸(1) 小、大齿轮的分度圆直径 (2) 计算中心距(3)计算齿宽圆整后,小齿轮齿宽,大齿轮齿宽。低速级齿轮传动的设计计算 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数根据传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。精度等级仍选用7级精度(GB10095-88)。材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料
11、硬度差为40HBS。选小齿轮齿数30,大齿轮齿数,圆整齿数取69。2、按齿面接触疲劳强度设计(1)按照下式试算:确定有关参数如下:1)实际传动比:=69/30=2.3齿数比:=2.32)转矩。3)试选载荷系数。4)由机械设计P201表10-6查得材料的弹性影响系数。5)由机械设计表10-7选取齿宽系数。6)由图机械设计10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限7)由机械设计式10-13计算应力循环次数8)由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数,9)计算接触疲劳应力取失效概率为1,安全系数S=1,由式10-12得:因此,许用接触应力(2)设计计算1)试算小
12、齿轮分度圆直径d3t。 2)计算圆周速度3)计算齿宽b及模数5)计算载荷系数查机械设计表10-2得载荷系数=1根据v=1.36m/s,7级精度,由图10-8查得动载荷数=1.10由机械设计表10-4查得的值与直齿轮的相同,故由机械设计表10-13查得=1.35因此,载荷系数6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7)计算模数3、按齿根弯曲强度设计根据教材P201公式10-5:得弯曲强度的设计公式为确定有关参数和系数根据教材P208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。根据教材P206图10-18取弯曲疲劳寿命系数,。计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1
13、.4,根据教材P205公式10-12得计算载荷系数K查取齿形系数根据教材P200表10-5查得;。查取应力校正系数根据教材P200表10-5查得;。计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m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m=3mm。4.计算几何尺寸(1) 小、大齿轮的分度圆直径(2) 计算中心距(3)计算齿宽圆整后,小齿轮齿宽,大齿轮齿宽。四、轴的设计计算高速轴的设计计算1、 按扭矩初算轴径图7-1 I轴
14、示意图选用45钢调质,硬度217255HBS。根据教材P370(15-2)式,并查表15-3,取。d115 (3.0294/1440)1/3mm=14.7mm输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,根据教材P351表14-1,考虑到转矩变化很小,故取,则按照计算转矩应小于连轴器公称转矩的条件,根据机械设计综合课程设计P146表6-100,选用LX3型弹性柱销联轴器,公称转矩为。半联轴器的轴孔直径为30mm,故取输入轴最小直径为30mm。2、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配考虑到齿轮分度圆与轴径相差
15、不太大(),选用齿轮轴。半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。选用圆头(A型)普通平键,键的尺寸为,半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此时选轴的直径尺寸公差为m6。(2)确定轴各段直径和长度表7-1 I各轴段直径名称依据确定结果(mm)大于轴最小径17.7mm,电机轴径38mm,且考虑与联轴器内孔标准直径配合,联轴器选择LX3型30联轴器定位35考虑轴承选用代号为6008轴承轴承内经,外径,宽度40考虑轴承定位46考虑到齿轮分度圆与轴径相差不太大(),选用齿轮轴,此时6046(同一轴承)40(3)确定轴各段直径和长度1轴段安装联轴器:半联轴器宽度,取。2轴段的长度
16、:,其中为联轴器的内端面至轴承端盖凸缘厚度, ,取 ;为轴承端盖凸缘厚度,;为轴承盖的上端面至轴承座孔边缘的距离,取齿轮距箱体内壁之间的距离,考虑到箱体铸造误差,在确定轴承位置时,应距内壁一段距离s,取,已知轴承宽度,箱座厚度,则。3轴段的长度:应略小于或等于深沟球轴承宽度,。4轴段长度:取轴上两齿轮间的距离,。5轴段长度:其长度与齿宽相同,。6轴段长度:。7轴段长度:其长度为轴承宽度与挡油环宽度和,。3按弯扭合成应力校核轴的强度求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力 3绘垂直面的弯矩图4绘水平面的弯矩图 5合成弯矩图 6轴的转矩 现将计算出的截面C处的、及的值列于下表。载
17、荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T图7-2 I轴的载荷分析图根据教材P373公式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取。抗弯截面系数 轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查得。因此,故轴的强度符合要求。中速轴的设计计算1、 按扭矩初算轴径图7-3 II轴示意图选用45钢调质,硬度217255HBS。根据教材P370(15-2)式,并查表15-3,取d115 (2.49/156.39)1/3mm=28.93mm2、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配齿轮与轴的周向定位采用平键连接,大小齿轮安装轴段直径相同,查得平键截面,键槽用
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