二级分流式减速器计算说明书机械设计基础课程设计.doc
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1、机械设计基础课程设计二级分流式减速器计算说明书题 目 运输带传动设计 指导教师 张旦闻 院 系 机电工程系 班 级 B100303 学 号 B10030322 姓 名 张阳羊 目录目录2第一章 设计任务书3第二章 传动方案拟定4第三章 电动机的选择53.1选择电动机类型53.2选择电动机的容量计算53.3电动机转速选择及型号确定5第四章 传动装置总体设计74.1计算传动比及分配各级传动比总传动比74.2计算传动装置的运动和动力参数7第五章 皮带轮设计9第六章 齿轮传动设计116.1高速级齿轮传动设计116.2 低速级齿轮传动设计15第七章 轴的设计207.1中速轴(II)的设计207.2高速轴
2、(I)的设计237.3低速轴()设计26第八章 轴的校核30第九章 轴承的选择和校核计算329.1高速轴上的轴承选择与计算329.2中速轴上的轴承选择与计算329.3低速轴上的轴承选择与计算33第十章 键连接的选择与校核计算34第十一章 减速器附件设计36第十二章 润滑方式及密封形式的选择37第十三章 箱体设计38第十四章 总结39第十五章 参考文献40第一章 设计任务书项目内容结果1.1工作条件连续单向运转,载荷有轻微震动,户外工作有粉尘。两班制工作,3年大修,使用期限10年(卷筒支撑及卷筒与运输带之间摩擦影响在运输带工作拉力F中已考虑)。1.2加工条件生产20台,中等规模机械厂,可加工78
3、级精度齿轮。1.3设计工作量减速器装配图1张(A0或A1)零件图13张设计说明书1份1.4设计参数运输带工作拉力F():运输带工作速V():卷筒直径D(): 第二章 传动方案拟定卷筒由电动机驱动,电动机1通过V带2将动力传入减速器3,在经联轴器4传至输送机滚筒5,带动输送带6工作。传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器,结构较复杂,高速级齿轮相对于轴承位置对称,沿齿宽载荷分布较均匀,高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动.传动方案见图1。两级分流式圆柱斜齿轮减速器 第三章 电动机的选择项目内容结果3.1选择电动机类型按已知工作条件和要求查1表12-1,选用Y系列一般用途的三相异步电
4、动机3.2选择电动机的容量计算(1)求,卷筒所需总功率卷筒的转速(2)求电动机至滚筒之间传动装置的总效率为:式中, ,分别为传动系统中带传动、每对轴承、圆柱齿轮传动及联轴器传动的效率,查1表1-7的=0.96、=0.99、=0.98、=0.993=0.96=0.99=0.98=0.993(3)求所需电动机的功率:查1表12-1取额定功率:3.3电动机转速选择及型号确定(1)求该传动系统为分流式圆柱齿轮传动,查阅2表2-3传比为查1表13-2得V带传动比 卷筒转速 电动机转速可选范围(2)确定型号可见同步转速为1500r/min ,3000r/min的电动机都符合,这里初选同步转速为1500r/
5、min ,3000r/min的两种电动机进行比较,如下表3-1 表3-1电动机技术数据比较方案电动机型号额定功率电动机转速质量/kg同步转速满载转速1Y132S1-25.5300029002.3642Y132S-45.5150014402.268综合考虑电动机和传动转至尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,选择Y132S-4型电动机。电动机的外形、安装尺寸见表2 表3-2电动机的外形、安装尺寸型号ABCDEFGHY132S-421617889801033132KABACADHDBBL12280270210315200475 Y132S-4第四章 传动装置总体设计项目内容结果4.1计算传动比及
6、分配各级传动比总传动比(1)总传动比(2)分配传动比查1表13-2取由2得分流式减速器中取,这里取高速级传动比,则低速级传动比为 4.2计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速电动机轴为轴,减速器高速级轴为轴,中速轴为轴,低速级轴为轴,滚筒轴为轴,则 卷筒转速在运输带允许误差之内,合适(2)各轴功率 (3)各轴转矩 第五章 皮带轮设计项目内容结果1求查3表13-8得:2选V带型号选用普通V带,由,查3图13-15得此坐标位于A型区域内A型3求大小带轮基准直径查3表13-9得应不小于75mm,现取由3式13-9得取,其误差小于,故允许4.验算带速带速在525m/s范围内,合适5.求V带基准长度
7、和中心距初步选取中心距取,符合由3式13-2得带长查3表13-2对A型带选用再由3式13-16计算实际中心距6.验算小带轮包角由3式13-1得合适合适7.求V带根数Z由3式13-15得:根据,查3表13-3得:,查3表13-3得:传动比查3表13-5得:由查3表13-7和表13-2得取5根8.求作用在带轮轴上的压力查3表13-1得:,由式13-17得:单根V带初拉力作用在带轮轴上的压力为:9.带轮结构尺寸小带轮工作图,见图5-1图5-1小带轮工作图第六章 齿轮传动设计项目内容结果6.1高速级齿轮传动设计(1)选择材料、精度及参数按图1所示传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动,带式运输机为一般工作机器
8、,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)查图表3表11-1,选择:小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为217286HBS, 大齿轮材料为45钢(调质),硬度为197286HBS。 查3表11-5 取,.,齿轮弯曲疲劳许用应力则=(+)/2 =(700+600)/2=650MPa齿轮接触疲劳许用应力小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为260HBS大齿轮材料为45钢(调质),硬度为220 HBS(2)按齿面接触强度设计依式计算1)确定公式内各计算数值a载荷系数初选载荷系数b小、大齿轮齿数、,齿数比初选小齿轮齿数,则大齿轮齿数,取实际齿数比: C小齿轮传递的转矩d选、查3 (P171)选取
9、节点区域系数查3表11-4弹性系数e螺旋角及其系数初选螺旋角:螺旋角系数:f齿宽系数由3表11-6知,软齿面、对称分布取:-g计算小齿轮分度圆直径按式计算小齿轮分度圆直径2)计算圆周速度=3.1447.71654.54/(601000)m/s=1.64m/s3)计算齿宽b及模数 4)计算载荷系数根据有轻微冲击,使用系数;根据V=1.64 m/s,7级精度查4图9-23得动载系数;查4表10-4接触疲劳齿向载荷分布系数 的值与直齿轮相同得:;查4图10-13得弯曲强度计算齿向载荷系数:;查4表10-3得齿间载荷分布系数:则载荷系数5)按实际载荷系数校正所得分度圆直径由式得:(3)按齿根弯曲疲劳强
10、度设计按式计算1)确定公式内各计算数值a.载荷系数b.计算当量齿数、c.齿形系数查3图11-8 ,d.齿根修正系数查3图11-9 ,e.计算大小齿轮的并加以比较 =2.661.61/336=0.01275 =2.231.78/252=0.01575,0.012750.01575大齿轮值大f.计算模数由3表4-1取按接触疲劳强度得的分度圆直径计算应有的齿数: 取由=26,则取(4)几何尺寸计算1)中心距将中心距圆整为122mm2)修正螺旋角按圆整的中心距修正螺旋角 因值改变不多,故参数 , ,等不必修正3)计算大小齿轮的分度圆直径、 圆整后取,4)计算齿轮宽度、圆整后取 ,(5)验算齿面接触强度
11、将各参数代入3式(11-8)得安全安全(6)齿轮的圆周速度对照3表11-2选7级精度是适宜的适宜(7)结构设计由小齿轮做成齿轮轴,由160mm500mm ,大齿轮采用腹板式结构6.2 低速级齿轮传动设计(1)选择材料、精度及参数按图1所示传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动,带式运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88) 查图表3表11-1,选择:小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为217286HBS, 大齿轮材料为45钢(调质),硬度为197286HBS。 查3表11-5 取,.,齿轮弯曲疲劳许用应力则=(+)/2 =(700+600)/2=650MPa齿轮接触疲劳许用
12、应力小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为260HBS大齿轮材料为45钢(调质),硬度为220 HBS(2)按齿面接触强度设计依式计算1)确定公式内各计算数值a.载荷系数初选载荷系数b.小、大齿轮齿数、,齿数比初选小齿轮齿数,则大齿轮齿数,取实际齿数比: c.小齿轮传递的转矩d.选、查3 (P171)选取节点区域系数查3表11-4弹性系数f.齿宽系数由3表11-6知,软齿面、对称分布取:-g.计算小齿轮分度圆直径计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)计算载荷系数根据有轻微冲击,使用系数:;根据V=0.83m/s,7级精度查4图9-23得动载系数:;查4表10-4接触疲劳齿
13、向载荷分布系数:;查4图(图10-13)弯曲强度计算齿向载荷系数得;查4表(表10-3)得齿间载荷分布系数则载荷系数5)按实际载荷系数校正所得分度圆直径由式得:6)模数(3)按齿根弯曲疲劳强度设计按式计算1)确定公式内各计算数值a.载荷系数b.齿形系数查3图11-8 ,c.齿根修正系数查3图11-9 ,d.计算大小齿轮的并加以比较 =2.61.63/336=0.01261 =2.251.77/252=0.01580,0.012610.01580大齿轮值大e.计算模数由以上计算结果对比,由齿面疲劳接触强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳接触强度计算的法面模数,取,已可满足弯曲强度,但为了同时满足
14、接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算的分度圆直径来计算应有的齿数计算应有的齿数得: 取由则,取(4)几何尺寸计算1)中心距将中心距圆整为182mm2)计算大小齿轮的分度圆直径、 圆整后取,3)计算齿轮宽度、圆整后取 ,(5)验算轮齿弯曲强度由3式11-5安全(6)齿轮的圆周速度对照3表11-2选7级精度是适宜的适宜(7)结构设计小齿轮(齿轮3)采用实心结构,大齿轮(齿轮4)采用腹板式结构各齿轮参数见表6-1 表6-1各齿轮参数齿宽b模数m齿数Z分度圆直径d中心距a高速级小齿轮50 22654123高速级大齿轮4592192低速级小齿轮853.52898182低速级大齿轮8076266第七章 轴的设
15、计7.1中速轴(II)的设计已知中速轴的传递功率,转速,转矩,齿轮2和分度圆直径,齿轮宽度,齿轮3分度圆直径,齿轮宽度1求作用在齿轮上的力轴上力的方向如下图7-1所示 图7-1轴上力的方向2初步确定轴的最小直径根据式初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理。查3图表14-2,取,得该轴直径,有一个键槽,轴颈增大5%7%,安全起见,取轴颈增大5%则 ,该轴的最小直径为安装轴承处的直径,取为3轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案如图7-2所示根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 图7-2中速轴上零件的装配方案(1)轴承与轴段及轴段由于配对的斜齿轮相当于人字齿,轴II相对于机座固定,故
16、初步选取0组游隙,0级公差6009轴承,其尺寸为dDB=45mm75mm16mm,内圈定位轴肩直径,外圈定位内径,故取轴段和轴段的直径(2)齿轮2、2、轴段和轴段的设计轴段上安装齿轮2,轴段上安装齿轮2,为了便于齿轮的安装,和应分别大于和,可取齿轮2左端采用轴肩定位,右端采用套筒定位,套筒外径取60mm。宽度取b=10mm,齿轮2左端采用轴肩定位右端采用套筒定位(3)齿轮3和轴段由于齿轮3的直径比较小,采用实心式,由为了齿轮3便于安装取。取其轮毂宽度与齿轮宽度相等,右端采用轴肩定位,左端采用套筒定位固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面,轴段的长度应比相应齿轮的轮毂略短,故取。(4)轴段和轴段的长
17、度因为 ,(5)轴段齿轮2左端采用轴肩定位,根据 则:,取,取(6)箱体内壁之间距离 轴段和长度齿轮2左端面与箱体内壁距离与齿轮2右端面与箱体内壁距离均取为则箱体内壁之间的距离为:该减速器齿轮的圆周速度小于3m/s,故轴承采用脂润滑,需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座,轴承内端面距离箱体内壁的距离取为,中间轴上两个齿轮的固定均有挡油环完成,挡油环轴孔宽度初定为 轴段的长度为:轴段的长度为:7)轴上零件的周向定位齿轮的周向定位都采用普通平键型键连接按:,; ,;,。查1图表4-1取各键的尺寸为:轴段和选键:bhL=14mm9mm40mm 轴段选键:bhL=16mm10mm70mm滚动轴承的周
18、向定位靠过渡配合来保证,选公差为m6(8)确定轴上圆角和倒角尺寸查1表1-27,取轴端倒角为1.5,各轴肩处圆角半径为R17.2高速轴(I)的设计项目内容结果已知高速轴传递功率,转速,转矩,每个齿轮传递转矩齿轮1和分度圆直径齿宽1. 求作用在齿轮上的力圆周力、径向力及轴向力的方向如图7-3所示 图7-3 圆周力 ,径向力及轴向力的方向2.定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢r,调质处理。查3图表14-2,取,得该轴直径,有一个键槽,轴颈增大5%7%,安全起见,取轴颈增大5%则,圆整后取。输入轴的最小直径是安装大带轮处的直径。考虑到该段轴径取得太小,轴承的寿命可能满足
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