单级直齿圆柱减速器设计.doc
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1、湖南工学院 题目 单级直齿圆柱减速器设计 机械工程系 专业班 设计人 学号 指导教师 2006 年 1 月 07 日课程设计评语:课程设计答辩负责人签字年 月 日一、设 计 课 题 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器,运输机连续工作、单向运转、载荷变化不大、空载启动,减速器小批量生产,使用期限5年,一班制工作,卷筒不包括其轴承效率为97%,运输带允许速度误差为5%。 原始数据:运输带拉力 F=2.4Kn 运输带速度 V=1.6m/s 卷筒直径 D=430mm二、设计任务要求1减速器装配图一张(1号图纸)2轴、齿轮零件图各一张(2号图纸或3号图纸)3设计说明书一份三、拟订传动方案 减速
2、器采用单级直齿圆柱齿轮传动,工作机与减速器输出轴采用弹性联轴器连接,因为弹性联轴器有一定的缓冲和吸震能力而且成本低,原动机与减速器输入轴采用一级带传动,其作用是带传动能缓冲减震,且传动平稳宜布置在高速级。传动方案示意图如图(一)所示 图(一)四、选择电动机1选择电动机类型 按工作要求和条件选用三相笼型异步电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。2选择电动机容量 由Pd=Pw/a kw Pw=FV/1000 kw 得Pd= FV/1000a kw 由电动机至运输带的传动总功率为 a=12345 式中:1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。 取:1 =0.96 2
3、=0.98 3=0.97 4=0.99 5 =0.97a=0.960.9820.970.990.97=0.86 Pd= FV/1000a =2.41031.6/10000.86 =4.7kw3确定电动机转速 卷筒轴工作转速为n=601000V/D=6010001.6/430 =71.1r/min查传动比合理范围表,取普通V带传动的传动比i1 = 24 一级圆柱齿轮减速器传动比i2 =36 则总传动比合理范围为ia =624,故电动机转速的可选范围为nd =ian=(624)71.1=426.61706.4 r/min 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/m
4、in。 根据容量和转速,由机械设计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。具体参数情况如下表(一) 方案型 号额定功率Pd kw转速r/min重量kg传动装置传动比同步异步总传动比V带传动减速器1Y132S-45.5150014406820.25352Y132M2-65.510009608513.52.84.53Y160M2-85.575072012510.132.54表(一) 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、带传动和减速器的传动比,可见第2种方案比较适合,因此选定电动机型号为Y132M2-6。其主要性能如下表(二)型 号额定功率kw满 载 转起动电流额定电流起动转矩额定转矩
5、最大转矩额定转矩噪音dB(A)转动惯量Kgm2转速r/min电流A效率%功率因数Y132M2-65.59606.585.30.786.522710.04表(二) 电动机主要外形和安装尺寸列于下表(三)中心高H外形尺寸L(AC/2+AD) HD地脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴 伸尺寸装键部位尺寸FGD1325153453152161781238801041表(三)图(一)五、确定传动装置的总传动比并分配各级传动比1 总传动比确定电动机型号为Y132M2-6,满载转速nm =960r/minia=nm/n=960/71.1=13.52 分配传动装置的传动比 ia= ioi式中io、i分别为带传动
6、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io=2.8(实际的传动比要在设计V带传动时,由所选大、小带轮的标准直径之比计算)则减速器传动比为: i=ia/io=13.5/2.8=4.82 图(二)图(三)其V带轮的轮槽尺寸由普通V带轮的轮槽尺寸表查得:小带轮尺寸如表(五)所示,大带轮尺寸如表(六)所示。轮槽示意图如图(四)槽 型bdHamineFminHfminmin(。)B143.5190.411.510.87.534表(五)槽 型bdHamineFminHfminmin(。)C194.825.50.51614.31038表(六)图(四)许用应力由弯曲疲劳极限图查得 Flim1=3
7、20MPa Flim2=313MPa 由最小安全系数表查得SF =1.4 则F1=Flim1/SF=320/1.4=228.57MPa F1=Flim2/SF=223.57MPa计算大、小齿轮的YFS /F并进行比较 YFS1 /F1 =4.3/228.57=0.0188 YFS2 /F2 =3.94/223.57=0.0176将各参数代入公式(二)计算得 F1 =36.38 MPaF1故满足齿根弯曲疲劳强度要求。5 几何尺寸计算 d1= m z1=422=88mm d2= m z2=4106=424mm a = m/2(z1+z2)=4/2(22+106)=256mm b =64.02mm
8、取b2=65mm b1=b2+(510)mm 取b1 =70mm7验算初选精度等级是否合格 齿轮圆周速度 U=d1 n1/601000=88342.86/601000=1.58m/s6m/s 对照常用圆柱齿轮传动的精度等级及其应用范围表可知选择8级精度合适。8 根据计算所得的齿轮参数绘制齿轮零件图 九、传动轴设计 1 拟订轴上零件的装配方案确定其定位和固定方式轴:该轴采用齿轮轴,挡油环、左端轴承、轴承端盖依次从轴左端向右安装,而右端只安装轴承及端概。其示意图如图(五)所示轴:齿轮、套筒、右端轴承、轴承端盖、半联轴器依次从轴的右端向左安装,而左端只安装轴承及端盖。其示意图如图(六)所示图(五)图
9、(六)2 按扭转强度估算轴的直径 材料选45号钢 轴:输入功率 P1=4.512kw 转速 n1=342.86r/min 轴: 输入功率 P2=4.289kw 转速 n2=71.13r/min可得d1min=C(P/n)1/3=120(4.512/342.86)1/3=28.33mm d2min=C(P/n)1/3 =120(4.289/71.13)1/3 =47.05mm3 根据轴向定位要求确定轴的各段长度和直径 轴:参见图(五) 从左端起第一段,该段安装V带轮,因有一键槽轴径应增加5%,取30mm,长度l1=60mm 左起第二段,考虑V带轮轴向定位要求,该段直径取38mm,根据轴承端盖的装
10、拆以及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖外端面与V带轮右端面间的距离为45mm,故取该段长l2 =70mm 左起第三段,该段装滚动轴承,直径取40mm,长度l3 =20mm 左起第四段,考虑滚动轴承的轴向定位要求,该段应为定位轴肩,直径取48mm,长度l4 =10mm 左起第五段,该段为齿轮轴的轮齿部分,其d1 =88mm,b1=70mm 左起第六段,该段为定位轴肩,直径取48mm,长度l6 =10mm 左起第七段,该段安装滚动轴承,直径取40mm,长度l7 =20mm轴:参见图(六) 从联轴器开始右起第一段,由于联轴器处有一键槽,轴径应增加5%取50mm,轴段长l1 =80mm 右起第二段,
11、考虑联轴器的轴向定位要求,该但直径取55mm,根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑脂要求,取端盖外端面与半联轴器左端面间的距离为45mm,故取该段长l2 =70mm 右起第三段,该段装滚动轴承,直径取=60mm,长度l3 =40mm 右起第四段,该段装有齿轮,直径取65mm,齿轮宽为b2=65mm,为了保证定位的可靠性,取轴段长度l4 =63mm 右起第五段,考虑齿轮的轴向定位要求,需有定位轴肩,取轴肩直径75mm长度l5 =12mm 右起第六段,该段为滚动轴承安装处,取轴径60mm,长度l6 =23mm4 求齿轮上作用力的大小方向 轴:作用在齿轮上的转矩为 T1=125.682Nm 圆周
12、力 Ft1=T1/(d1/2)=125.682103/(88/2)=2856.4N 径向力 Fr1=Ft1tan=2856.4tan20。=1039.64N 轴向力 F1=0N 各力方向如图(七)a所示 轴:作用在齿轮上的转矩为 T2 =575.86 Nm 圆周力 Ft2=T2/(d2/2)=575.86103/(424/2)=2716.32N 径向力 Fr2=Ft2tan=2716.32tan20。=988.66N 轴向力 F2=0N 各力方向如图(八)a所示5 轴承的支反力根据轴承支反力的作用点,以及轴承和齿轮在轴上的安装位置建如图(七)轴、如图(八)轴的力学模型。轴:水平面的支反力 RA
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