二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器机械设计基础课程设计.doc
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1、永城职业学院机械设计基础课程设计计算说明书题 目: 二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器 班 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导教师: 2011 年 06 月 01日目 录设计任务书- 1 -第一章 传动方案的分析及拟定- 2 -第二章 电动机的选择及计算- 3 -2.1 电动机的选择- 3 -2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比- 3 -2.2.1 总传动比- 3 -2.2.2分配传动装置传动比- 3 -2.3 计算传动装置的运动和动力参数- 3 -2.3.1 各轴转速- 3 -2.3.2 各轴输入功率- 4 -2.3.3 各轴输入转矩- 4 -第三章 传动零件的设计计算- 5 -3.1
2、 设计带和带轮- 5 -3.2 二级展开式斜齿齿轮减速器设计- 6 -3.2.1 高速级齿轮传动的设计计算- 6 -3.2.2 低速级齿轮传动的设计计算- 9 -第四章 轴的设计及计算- 12 -4.1 传动轴的设计- 12 -4.1.1 V带齿轮各设计参数附表- 12 -4.1.2 主动轴- 13 -4.1.3 中间轴- 16 -4.1.4 从动轴- 20 -第五章 滚动轴承的选择及计算- 23 -5.1 主动轴的轴承设计工作能力计算- 23 -5.2 中间轴的轴承设计工作能力计算- 24 -5.3 从动轴的轴承设计工作能力计算- 26 -第六章 连接件的选择及计算- 27 -6.1 键的设
3、计和计算- 27 -6.2 联轴器设计- 29 -第七章 箱体的设计- 29 -7.1 箱体结构设计- 29 -第八章 润滑、密封装置的选择及设计- 32 -8.1 润滑密封设计- 32 -设计小结- 33 -参考文献- 33 -设计任务书专业 班级学号 姓名 设计题目: 设计一热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器(下图所示为其传动系统简图),用于传送清洗零件。 已知条件:(1)工作情况:双班制工作,连续单向运转,工作有轻微振动,允许输送带速度误差为;(2)使用寿命:10年(其中带、轴承寿命为3年以上);(3)动力来源:电力,三相交流,电压380/220V;(4)卷筒效率:0.96
4、(包括卷筒与轴承的效率损失);(5)原始数据:运输带所需扭矩 运输带速度 卷筒直径。设计任务: (1)减速器装配图1张(号图);(2)零件工作图2张(号图);(3)设计计算说明书1份。设计计算及说明结果第一章 传动方案的分析及拟定1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。其传动方案如下:图1-1:传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。传动装置的总效率0.960.9
5、70.960.759为V带的效率,为第一对轴承的效率,为第二对轴承的效率,为第三对轴承的效率,为每对齿轮啮合传动的效率(齿轮为9级精度,油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。第二章 电动机的选择及计算2.1 电动机的选择卷筒的转速nn=40.11r/min运输带功率Pw:Pw=1.68KW电动机输出功率P0:P0P/1.68/0.7592.22kW额定功率Pw:Pw=(11.3) P0(11.3)2.22=2.222.88KW经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比24,二级圆柱斜齿轮减速器传动比840,则总传动比合理范围为16160,电动机转速的可选范围为:n0n(16160)
6、40.11641.766417.6r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比。查1表5-1(P120)选定型号为Y100L24的三相异步电动机,额定功率为3.0,满载转速nm=1420 r/min,同步转速1500r/min。2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 2.2.1 总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:nm/n1420/40.1135.40 2.2.2分配传动装置传动比式中分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取2.5,则减速器传动比为35.40/2.514.16根据各原则,查
7、图得高速级传动比为5,则2.8322.3 计算传动装置的运动和动力参数 2.3.1 各轴转速1420/2.5568r/min568/5113.6r/min/113.6/2.832=40.113 r/min=40.113r/min 2.3.2 各轴输入功率2.880.962.76kW22.760.980.952.57kW22.570.980.952.39kW24=2.390.980.972.27kW则各轴的输出功率:0.98=2.71 kW0.98=2.52 kW0.98=2.34kW0.98=2.23 kW 2.3.3 各轴输入转矩电动机轴的输出转矩:=9550 =95502.88/1420=
8、19.37 Nm =19.372.50.96=46.49 Nm=46.4950.980.95=216.39 Nm=216.392.8320.980.95=570.532Nm=570.5320.950.97=525.745Nm输出转矩:0.98=45.56 Nm0.98=212.06Nm0.98=559.12Nm、0.98=515.23Nm运动和动力参数结果如下表:轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min传动比i输入输出输入输出电动机轴2.8819.3714202.51轴2.762.7146.4945.5656852轴2.572.52216.39212.06113.62.8323轴2.392.
9、34570.532559.1240.11314轴2.272.23525.745515.2340.113P02.22kWPw=2.222.88KWn0641.766417.6r/min 第三章 传动零件的设计计算3.1 设计带和带轮确定计算功率查2表6-8(P75)得:,式中为工作情况系数,为传递的额定功率,既电机的额定功率.选择带型号根据,查2图6-7(P76)选用带型为A型带选取带轮基准直径查2表6-2(P68)得小带轮基准直径,则大带轮基准直径,式中为带传动的滑动率,通常取(1%2%),查2表6-2(P68)后取。实际传动比:从动轮的实际转速:=570.28r/min从动轮的转速误差率为在
10、内,为允许值。验算带速v 在525m/s范围内,带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度初步选取中心距:,初定中心距,所以带长:=查2表6-3(P70)选取基准长度得实际中心距:取验算小带轮包角,包角合适。确定v带根数z,由公式得根据,查2表6-5(P73),用线性插值法得查2表6-6(P74)查得功率增量为查2表6-3(P70)得带长度修正系数.查2表6-7(P75),并由内插值法得由公式得故选Z=3根带。计算预紧力查2表6-1(P68)可得,故单根普通带张紧后的初拉力为: 计算作用在轴上的压轴力: 3.2 二级展开式斜齿齿轮减速器设计 3.2.1 高速级齿轮传动的设计计算(1) 材料,热处理
11、及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮250HBS取小齿齿数高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮210HBS,,取. 初选齿轮精度由查2表7-7(P107),选择9级,齿根喷丸强化。(2) 计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计公式: 确定各参数的值:转矩: 查2表7-10(P112)载荷系数查2表7-11(P113) 齿轮材料的弹性系数 齿数和齿宽系数取小齿轮的齿数,则大齿轮的齿数.因二级齿轮传动为不对称布置,而齿轮齿面又为软齿面,故查2表7-14(P115)选取 (为齿数比,即)
12、 许用接触应力查2图7-25(P110)查得、 查2图7-24(P110), 查2表7-9(P109) 小齿轮的分度圆直径 计算摸数、当量齿数初选螺旋角 查2表7-2取标准模数 计算齿轮的主要参数: 传动的中心距为:取,由于变化不大,故参数不必修正计算齿宽取(3)齿根弯曲疲劳强度校核确定有关参数于系数齿形系数由2表7-12查得应力修正系数由2表7-13查得许用弯曲应力由2图7-26查得,由2表7-9查得由2图7-23查得由式子得: 故: 齿根弯曲疲劳强度校核合格。 验算齿轮的圆周速度 由2表7-7可知,选取9级精度是合适的。 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图(略) 3.2.2 低速级齿轮传动的
13、设计计算(1) 材料,热处理及精度齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮250HBS取小齿齿数高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮210HBS,,取. 初选齿轮精度由查2表7-7(P107),选择9级精度,齿根喷丸强化。(2) 计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计公式: 确定各参数的值:转矩: 查2表7-10(P112)载荷系数查2表7-11(P113) 齿轮材料的弹性系数 齿数和齿宽系数取小齿轮的齿数,则大齿轮的齿数.因二级齿轮传动为不对称布置,而齿轮齿面又为软齿面,故查2表7-14(P115)选取 (为齿数比,即) 许用接触应力查2图7-25(P110)查得
14、 查2图7-24(P110), 查2表7-9(P109) 小齿轮的分度圆直径 计算摸数、当量齿数初选螺旋角 查2表7-2(P91)取标准模数 传动的中心距为:取实际的螺旋角,由于变化不大,故参数不必修正。计算齿轮的主要参数: 计算齿宽 取(3) 齿根弯曲疲劳强度校核确定有关参数于系数齿形系数由2表7-12查得应力修正系数由2表7-13查得许用弯曲应力由2图7-26查得,由2表7-9查得由2图7-23查得由式子得: 故: 齿根弯曲疲劳强度校核合格。(4) 验算齿轮的圆周速度 由2表7-7可知,选取9级精度是合适的。(5) 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图(略)第四章 轴的设计及计算4.1 传动轴
15、的设计 4.1.1 V带齿轮各设计参数附表1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮2.552.8322. 各轴转速n(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)568113.640.11340.1133. 各轴输入功率 P(kw)(kw)(kw)(kw)2.76 2.572.392.274. 各轴输入转矩 T(kNm)(kNm)(kNm) (kNm)46.49216.39570.532525.7455. 带轮主要参数小轮直径(mm)大轮直径(mm)中心距a(mm)基准长度(mm)带的根数z9022447114003 4.1.2 主动轴. 求输出轴上的功率P,转速,转矩P=2.76KW
16、=568r/min=46.49Nm. 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为而 圆周力F,径向力F及轴向力的方向如载荷分析图所示。. 初步确定轴的最小直径先按初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,正火处理,根据2,,取。 因最小直径与大带轮配合,故有一键槽,可将轴径加大5%,即,选用普通V带轮,取大带轮的毂孔直径为,故取 ,大带轮的基准直径,采用3根V带传动,计算的大带轮宽度。. 轴的结构设计主动轴设计结构图: (主动轴) 各轴段直径的确定与大带轮相连的轴段是最小直径,取;大带轮定位轴肩的高度取,则;选7005AC型轴承,则,左端轴承定位轴肩高度去,则;与齿轮配合的轴段直径,齿
17、轮的定位轴肩高度取,则。 轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度,齿轮宽度,大带轮宽度为,轴承端盖宽度30mm.箱体内侧与轴承端面间隙取,两齿轮之间的距离取10mm,齿轮与箱体内侧的距离,分别为,大带轮与箱体之间的间隙。与之对应的轴各段长度分别为,首先确定顶轴承的支点位置时,查1 P142附表6-3,对于7005AC型的角接触球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. . 求轴上的载荷 主动轴的载荷分析图: 画输出轴的受力简图,如图(a)所示。 画水平平面的弯矩图,如图(b)所示。通过列水平平面的受力平衡方程,可求得: 则 画竖直平面的弯矩图,如图(c)所示。通过列竖直平面的受力平衡方程,可求得:
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