单级圆柱减速器 课程设计计算说明书.doc
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1、机械课程设计说明书 单级减速器的设计 姓名: 学号:班级:工业工程08-01机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.3四、运动参数及动力参数计算.3五、传动零件的设计计算.4六、轴的设计计算.6七、滚动轴承的选择及校核计算. 9八、键联接的选择及计算.11九、联轴器的选择.11十、箱体的设计.12十一、减速器附件.13十二、密封及润滑.14十三、设计总结. 15设计题目:单级圆柱减速器指导教师:一、传动系统方案的拟定设计带式输送机传动系统。要求传动系统中含有两级圆柱齿轮减速器。(1) 工作条件:连续单向运转,载荷平衡,空载启动,使用
2、期限10年,小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为5%(2) 原始数据:输送带有效拉力 F=7500N输送带工作速度 v=2.1m/s误差(1.995-2.205)m/s输送机滚筒直径 d=400mm(3) 传动系统的设计图:二、电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:机械装置传动效率查表可得:V带传动0.96;8级精度一般齿轮:0.97;滚动球轴承2对:0.99弹性联轴器:0.99总传动效率:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.970.990.96=0.8674(2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000总=7
3、5002.1/10000.8674=18.157KW(17.2419.06)3、确定电动机转速: n筒=60 V/D=60 2.1/0.4=100.28r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=1.257.1。取V带传动比I1=27,则总传动比理时范围为Ia=2.549。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=(2.549)100.28=250.74913.72r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、1500r/min、和3000r/min根据容量和转速,由有关手册查出有4种适用的电动机型号:因此有4种传支比方案:如指导书P15页第一表。
4、综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合,则选n=1000r/min。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YIP44-200L2其主要性能:额定功率:22KW,满载转速960r/min,额定转矩2.2。质量63kg。三、计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=960/100.28=9.5732、分配各级伟动比(1) 据指导书P7表1,取齿轮i齿轮=3(单级减速器i=36合理)(2) i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=9.573/3=3.19 四、运动参数及动力参数计算1、计
5、算各轴转速(r/min)nI=n电机=960r/minnII=nI/i带=960/3.19=300. 84(r/min)nIII=nII/i齿轮=300.84/3=100.28(r/min)2、 计算各轴的功率(KW)PI=P联轴器P轴承=18.15/0.990.99=18.51KWPII=PI轴承齿轮=18.51/0.990.97=19.28KWPIII=PII轴承V带=19.28/0.990.96=20.30KW3、 计算各轴扭矩(Nmm)TI=9.55106PI/nI=9.5510618.51 /100.28=1762769.2NmmTII=9.55106PII/nII=9.551061
6、9.28/100.28=1836098.92NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.5510620.30/300.84=644412.3Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算按传动比为3.19选择 (略)2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在,所以齿轮采用软齿面。小齿轮(下标1)选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮(下标2)选用45钢,调质,齿面硬度200280HBS;根据课本P139表6-12选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1100.28(kT1(u+1)/duH2)1/
7、3由式(6-15)确定有关参数如下:传动比i齿=3取小齿轮齿数Z1=30。则大齿轮齿数:Z2=iZ1=330=90实际传动比 传动比误差:i-i0/I=6-6/6=0%b2 =130取b=45mm b1=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=30,Z2=90由表6-9相得YFa1=2.60 YSa1=1.62YFa2=2.2 YSa2=1.79(8)许用弯曲应力F根据课本可知:F= Flim YSTYNT/SF由课本图表查得:Flim1=585Mpa Flim2 =450MpaYNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数S
8、F=1.25计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=58520.88/1.25Mpa=824.68MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =45020.9/1.25Mpa=648.00Mpa将求得的各参数代入式(6-49)F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(21644412.3/1355230) 2.601.62Mpa=53.61Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(21644412.3/13552120) 2.21.79Mpa=12.53Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)
9、= 5/2(30+90)=300mm(10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.14135300.84/601000=2.12m/s六、轴的设计计算-输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质,硬度217255HBS根据课本公式,并查表 ,取c=115d115 (20.30/300.84)1/3mm=46.02mm考虑有键槽,将直径增大5%,则d=46.02(1+5%)mm=48.32可选d=55mm2、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴
10、承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定(2)确定轴各段直径和长度工段:d1=55mm 长度取L1=280mmh=2c c=1.3mmII段:d2=d1+2h=55+221.3=60.2mm取d2=60mm初选用7212c型角接触球轴承,其内径为60 mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为60mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长:L2=(2+60+14)= mmIII段直径d3=70mmL3=L1-L=135-2=133mm段直径d4=80mm长度与右面的套筒相同,即L4=80mm由手册得:c=1.5 h=2c=21.5=3m
11、md4=d3+2h=70+23=76mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:(60+32)=66mm, 长度为30mm第6断,轴承内径D6=60mm,则与之相同长度为L6=23mm,稍大于轴承宽度侧可以。预留了砂轮越程槽。宽5mm,深2mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=255mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径:已知d1=150mm求转矩:已知T1=612032.97Nmm求圆周力:Ft根据课本P127(6-34)式得Ft=2T2/d2=2644412.3/150=8592.14N求径向力Fr根据课本P127(6-
12、35)式得Fr=Fttan=8592.14tan200=3127.29N因为该轴两轴承对称,所以:LA=LB=255/2=127.5mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力:FAY=FBY=Fr/2=1563.64NFAZ=FBZ=Ft/2=4296.07N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MC1=FAyL/2=1563.64127.5 = 199364.1Nmm(3)绘制水平面弯矩图(如图c)截面C在水平面上弯矩为:MC2=FAZL/2=4296.07127.5= 547748.9 Nm m(4)绘制合弯矩图(如图d)MC=(MC12+
13、MC22)1/2=( 199364.12+547748.9 2)1/2=582902.13Nmm(5)绘制扭矩图(如图e)转矩:T=9.55(P2/n2)106=644412.3Nmm (6)绘制当量弯矩图(如图f)转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取=1,截面C处的当量弯矩:Mec=MC2+(T)21/2=582902.132+(1644412.3)21/2=868931.59Nmm(7)校核危险截面C的强度由式(6-3)e=Mec/0.1d33=868.931/0.1553=52.22 MPa -1b=60MPa该轴强度足够。-输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢,硬度(217
14、255HBS)根据课本P235页式(10-2),表(10-2)取c=115dc(P3/n3)1/3=115(19.28/100.28)1/3=66.37mm取d=70mm2、轴的结构设计(1)轴的零件定位,固定和装配单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承和皮带轮依次从右面装入。(2)确定轴的各段直径和长度初选7216c型角接球轴承,其内径为80mm,宽度为25mm。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体
15、内壁应有一定矩离,则取套筒长为60mm,则该段长95mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。其余长度按高速轴设计II断:齿轮轴d=90mm, L=128mm。低速齿轮比高速齿轮略窄5mm有助于传动稳定。III断:轴肩,d3=106mm, L3= 35mm。IV 断:d4=90mm,L4 =30mm, 为轴肩,定位轴承。V 断:d5=80mm,L5=29mm,为轴承断,VI断:d6 =70mm, L6 =200mm,连接联轴器。(3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径:已知d2=450mm求转矩:已知T3=1836098.92Nmm求圆周力Ft:根据课本的得Ft=2T3/d2=21836.1103/
16、450=8160.4N求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Fttan=8160.40.36379=2970.15N两轴承对称LA=LB=125mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=2970.15/2=1485.07N FAZ=FBZ=Ft/2=8160.4/2=4080.2 N (2)由两边对称,书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=1485.07125=185.63N/m(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=4080.2125=510.0N/m(4)计算合成弯矩MC=(MC12+MC22)1/2=(185.6
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