二级圆柱齿轮减速器设计说明书(优秀).doc
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1、机械设计 课程设计 任务书 设计任务 :螺旋运输机两级斜齿轮圆柱齿轮减速箱传动方案。1、电动机 2、 皮带轮(小) 3、 大带轮 4 、皮带 5、减速箱 6高速级齿轮传动 7 低速级齿轮传动 8 联轴器 9 圆锥齿轮传动 10 螺旋运输机原始数据1 螺旋运输机上圆周力P=4000N2 螺旋运输机上圆周速度V=0.8m/s3 螺旋运输机直径 D=250mm4 圆锥齿轮传动比 i=1:15 工作年限为五年(每年按300天计算),两班制生产,每班工作八小时,运输机工作平稳转向不变。6 批量生产。目 录设计任务书第一章 减速箱传动方案的拟定及说明一、工作机器特征的分析二、传动方案的拟定第二章 运动参数
2、计算一、电机的选择 二、传动比的分配 三、运动参数的计算第三章 各传动零件的设计计算一、 皮带轮的设计计算二、 皮带轮结构设计三、 齿轮的设计 四、 各轴的设计 五、 轴承的选择与校核 六、 键的选择与校核第四章 减速箱的箱体设计第五章 减速器的润滑第六章 减速箱的附件第七章 设计小结附录附表一 减速箱中的标准件附表二 减速箱中的非标准件附表三 箱体的结构图附表四 参考文献第一章 减速箱传动方案的拟定及说明一 、工作机器特征的分析 由设计任务书可知:该减速箱用于螺旋运输机,工作速度不高(V=0.8m/s),圆周力不大(P=4000N),因而传递的功率也不会太大.由于工作运输机工作平稳,转向不变
3、,使用寿命不长(5年),故减速箱应尽量设计成闭式,箱体内用油液润滑,轴承用脂润滑.要尽可能使减速箱外形及体内零部件尺寸小,结构简单紧凑,造价低廉,生产周期短,效率高。二、传动方案的拟定及说明 根据设计任务书中已给定的传动方案及传动简图,分析其有优缺点如下:优点: (1)、电动机与减速器是通过皮带进行传动的,在同样的张紧力下,三角皮带较平带传动能产生更大的摩擦力,而且三角皮带允许的中心中距较平带大,传动平稳,结构简单,使用维护方便,价格低廉。故在第一级(高速级)采用三角皮带传动较为合理,这样还可以减轻电动机因过载产生的热量,以免烧坏电机,当严重超载或有卡死现象时,皮带打滑,可以起保护电机的作用。
4、(2)、斜齿圆柱齿轮较直齿圆柱齿轮传动平稳,承载能力大、噪音小,能减轻振动和冲击,若设计时旋向选择合理,可减轻轴的负荷,延长使用寿命,故此减速器的两对齿轮均采用斜齿圆柱齿轮传动。(3)、高速级齿轮布置在远离扭矩输入端,这样可以减小轴在扭矩作用下产生的扭转变形,以及弯曲变形引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。缺点:(1)、皮带传动稳定性不够好,不能保证精确的传动比,外廓尺寸较大。(2)、齿轮相对轴和轴承不能对称分布,因而对轴的要求更高,给制造带来一定麻烦。综上所述,这种传动方案的优点多,缺点少,且不是危险性的缺点,故这种传动方案是可行的。 第二章 运动参数计算一、 电机的选择1、选择电机型号:按设
5、计任务书要求,螺旋运输机是运送粉粒状物质,工作过程平稳,转向不变,故宜采用防尘的电机。根据【1】*表12-1介绍,J02型电机为封闭扇风自冷式鼠笼转子三相异步电动机。该型号电机可以直接接入三相交流电网,寿命长,运转平稳,使用维修方便,而且体积小,重量轻,价格便宜,能防止灰尘侵入电机内部,适用于灰尘多,工作环境不太好的场合,故选用J02型电动机为原动机。2、电动机功率的确定由于该电动机按工作机的要求须长期连续运转,载荷变化小,在常温下工作,故按电动机的额定功率等于或略大于所需功率来选择电动机。、工作机构所需的功率Nw 由【4】*(2-1)式 Nw= (kw) Nw=3.2 kw Nw=3.2 k
6、w 、电动机及工作机的总效率:=皮.轴承.齿.锥.联.滑.减速器由【1】*表13-2查得皮=0.96 (三角皮带传动)轴承=0.98 (滚动轴承) 齿=0.97 (斜齿圆柱齿轮锥=0.92 (一对开式)联=0.99 (联轴器)滑=0.97 (润滑正常)减速器=0.95 (双级圆柱齿轮减速器)故=0.960.980.970.990.920.970.95 =0.71 =0.71、电动机所需的功率Nm由【4】*(2-3)Nm=K K:过载系数,按说明书书要求取K=1.2 则:Nm =1.2=5.41KW按Nm Nm的原则,由【1】*表12-2 取Nm=5.5Kw Nm=5.5Kw一般地最常用、市场上
7、供应最多的是周期转速为1500r/min的电动机,故在满足额定功率的情况下优先选用之。电动机选择结果如下:型号额定功率满载转速起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩重量JO2-42-45.5kw1440r.p.m1.82.074kg、电动机的重要数据如下表:由【1】*表12-3查得安装尺寸ABCD(gc)EF(jz)GHK2161788932801026.813213外形尺寸bB1b2HL1Lh1b32752101403155052501855、所选电机外形、传动比的分配1、 分配原则、各级传动的传动比不应超过其传动比的最大值。、使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸。、使二级齿轮减
8、速器中,各级大齿轮的浸油深度大致相等,以利实现油池润滑。、 使各级圆柱齿轮传动的中心距保持一定比例。设计内容计算及说明结果2、计算总传动比i由【4】* (2-4) 式i=n电:电动机的转速Nw:工作机构的转速.i=23.55i=23.553、分配各级传动比:4、检验由【4】*表2-1,可知i皮=24考虑到传动大则皮带轮大轮与小轮直径相差较大,小皮带包角小,故取i皮=2 由【4】*(2-6)式 if=1.3isif-减速器高速级传动比is-减速器低速级传动比 i= i皮ifisi锥 = i皮1.3is2i锥 is=3则 if =3.9i实=23.931=23.4i=23.55 i=0.00640
9、.64%并且,所求Is、If均在斜齿圆柱齿轮许可的范围i之内。i皮=2is=3if =3.9合理 三、运动参数的计算由于减速器是通用减速器,大批量生产。各零件的承载能力与电动机承载能力相对应。因此以电动机的额定功率作为设计功率来计算。N, N,N_分别表示、轴输入功率(Kw) n,n,n分别表示、轴的转速(r/min) T,T,T分别表示、轴的扭矩(Nm)根据【4】* (211)式N=Nm皮=5.50.96=5.28 KwN=N滚齿=5.50.960.980.97=5.02 kwN=N滚齿=5.020.980.97=4.77 Kw由【4】*(2-10)式n=720r/minn=184.6185
10、 r/minn= =1440/23.4=62 r/min由【4】*(2-12)式T=9550N/n=95505.28/72070N.mT=9550N/n=95505.02/185260N.mT=9550N/n=95504.77/62735 N.m轴号转速( r/min) 功率(KW) 扭矩(N.m)7205.28701855.02260624.77735第三章 各传动零件的设计计算一、皮带轮的设计计算.根据【3】*12-3 P356P360所列计算步骤及参考P360例题作如下设计:设计内容计算与说明结果1、确定计算功率Nca.Nca=Kw.Nm Kw工作情况系数 由【3】*表12-4得Kw=1
11、.1Nca=KwNm =1.15.5=6.05 KwNca=6.05kw 2、选择皮带型号根据Nca及主动轮转速 ,由 【3】*图12-9 查得:皮带轮型号为A型A型3、确定带轮的计算直径D1和D2确定主动轮的直径D1验算V确定大带轮的直径D2 确定中心距a和皮带长度 验算主动轮上的包角a1验算(绕转次数)确定皮带的根数计算皮带轮的拉力S0计算皮带传动作用在轴上的压力根据D1Dmin的原则,由【3】*表12-5查得: D1=100mmV=7.54m/s根据【3】*12-3推荐V=1020m/s。V过少,D1就小,将使所需的有效圆周力P过大,所需皮带根 过多,故将D1取为D1=140mm这时V=
12、10.55m/s适合书推荐要求,且:VVmax=25m/s D2=i皮D1 =2140=280mma0a2a0理论中心距K a中心距计算系数由【3】表达126查得K a=1.08a0=1.08280=320.4mm 由【3】(1220)式L02a0 (D2D1) =3302.4(280140)=1280.4mm 由【3】表122查得,对应的标准长度L和公称长度LiL=1275mm, Li=1250mm aa0=302.4 300mm amin=a0.015L =3000.0151275 =280.875mm281mmamax=a0.03L=3000.031275=338.3mma1=18016
13、0=180160 =152120由【3】*公式(12-23)得 = = 8.27-1max max=20-1由【3】*(12-24)式=K:考虑包角不同时的影响系数由【3】*表12-7,并用插入法求得K=0.95(0.95-0.92)=0.926KL:考虑皮带长度不同时的影响系数,即长度系数由【3】*表12-8,KL=0.93又:Ne=(NO+NO):考虑皮带材质情况的材质系数,因为一般用途的传动机构中,多用棉线绳结构的皮带,取=0.75No:单根皮带的许用功率。查【3】*表12-3 , 并用插入法V=10.55S-1在10与11之间,No=2.15=2.08kwN0:计入传动比的影响时,单根
14、皮带所传递的功率增量。N0=Kb n1(11/ki) kwkb:考虑不同型号皮带的挠性不同对弯曲时的影响系数,即弯曲时的影响系数。由3* 表12-9查得:Kb =10310-3n1 主动轮转速 1440r/minki 传动比影响系数由3*表12-10 ki =1.12Ne=kbn1(11/ki)=1.0310-31440(11/1.12)=0.1589 kw故Ne=(N0+N0) =0.75(2.0825+0.1589)=1.68kwZ=4(根)由3 * (12-25) S0=15.6G由3 *表12-11 取G=10N S0=156N=2ZSOsin12 =24156sin76o=1211N
15、V=7.54m/sD1=140mm 合格D2=280mma0=320.4mmL0=1280.4mmL=1275mmLi=1250mma=300mma1=152合格Ne=1.68kwZ=4根S0=156NQ=1211N 二、皮带轮结构设计1、对三角皮带带轮设计的要求:、重量轻;、结构工艺性好,无过大铸造内应力,便于制造;、质量分布均匀;、轮槽工作面要精细加工56,以减少皮带的磨损;、应保证一定的几何尺寸精度,以使载荷分布均匀;、要有足够的强度和刚度;、尽可能的从经济角度加以考虑。2、皮带轮的材料 根据V=10.55ms30ms ,考虑到加工方便及经济性的原则,采用HT15-30的铸铁带轮。3、结
16、构尺寸的设计 、轮槽的设计对与A型皮带由【3】*表12-12查得有关参数 M f T s b B=34 12.5 3.5 16 10 11 6 68b=17 B=(Z-1)t+2s=(4-1)16+210=68mm、小带轮的设计D1=140mm3d,d为电机轴的直径=32mm,3d=96mm,且D1300mm,故采用腹板式。考虑到D1与3d较接近,为方便制造,腹板上不开孔。a)、有关结构尺寸确定:由【3】*表达式12-13得:d1=1.8d=1.832=58mmD1=D22(mf)=140262(12.53.5)=110mmDw=D2f=14023.5=147mmL=2d=232=64mmb)
17、、结构图如下:、大带轮的设计 D2=280mm300mm, 故采用腹板式。又:D1d1=25058=192100 ,故在腹板上开4孔,a)、有关结构尺寸如下:d=32mm; 第I轴直径d1=1.832=58mmD0=0.5(D1d1)=0.5(25058)=154mmD1=280262(12.53.5)=250mmd0=0.25(2803058)=48mmL=2d=322=64mmDw=D2f=2807=287mmb)、结构图如下:三、齿轮的设计1、齿轮传动设计总体原则及分析:根据如下(设计说明书所给的传动方案) 轴上作用着一对齿轮,为了减小轴所受的轴向力,应使轴轴向力方向相反,由于轴的Z4齿
18、轮受力方向应与圆锥齿轮受力相反,故Z4应为右旋;同理,Z3应为左旋,Z2应为左旋,Z1为右旋。 高速级齿轮的转速较高,为改善接触条件及使受力均布,高速级齿轮Z1、Z2的螺旋角应大于低速级齿轮的螺旋角。 为满足设计任务书之传动平稳的要求,齿轮的模数应取较小值,而适当增大齿轮的齿数,这样就能减小运动过程中的噪声、振动,使运转平稳。2、高速级齿轮设计计算已知:n=720r/min,if=3.9,N=5.28Kw,Lh=530028=24000h、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按设计任务书给定的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。运输机为一般工作状态的机器,转速不高,故齿轮选择8级精度。工作机运转过程
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