机械设计课程设计圆柱圆锥齿轮减速器设计(有图纸).doc
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1、Zhejiang Ocean University机械课程设计说明书全套CAD图纸,加 153893706班级:A04机械(2)班学号:040101206姓名:指导老师: 目 录第一节 设计任务-(3)第二节 电动机的选择和计算-(4)第三节 齿轮的设计和计算-(7)第四节 箱体的设计计算- (16)第五节 轴的设计和校核-(18)第六节 键的校核-(28)第八节 设计结果附录-(32)第九节 小结 -(34)第一节 设计任务 带式运输送机的原理是由电动机通过圆柱-圆锥齿轮减速器给输送机工作轴传力和运动速度。它在社会生产中广泛应用,包括在建筑、工厂、生活等方面。其执行机构如下: 1、 原始数据
2、1) 运输带工作拉力为1.4kN;2) 运输带工作速度为0.85m/s;3)滚筒直径D641mm;4) 滚筒效率0.955) 工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;6)工作环境:室内,灰尘较大,环境最高温度35度7)使用折旧期10年,4年大修一次;8)制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产 2.参考传动方案第二节电动机的选择1、选择电动机的类型按已知工作要求和条件范围选用Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2、确定电动机功率工作所需电动机功率查机械设计手册中的机械传动效率表可得:两级圆锥-圆柱减速器的效率为0.94给定的设计参数=1400N,=0.85m/s所以,=1
3、.19kw电动机的输出功率,其中为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率: 其中连轴器效率=0.99,滚子轴承效率=0.98,7级精度齿轮传动效率=0.97,滚筒滚动效率=0.95,得:电动机所需工作功率为: PP/1.49kW因工作载荷稳定,电动机额定功率只需大于即可=(11.3)所以查Y系列三相异步电动机技术数据表选电动机的额定功率为1.49KW(3)确定电动机转速卷筒轴作为工作轴,其转速为: =25.34r/min 经查表按推荐的传动比合理范围,1级圆锥齿轮减速器传动比i23,二级圆柱齿轮传动比i840,则总传动比合理范围为i16120,电动机转速的可选范围为nin(16120)25.34(4
4、503041)r/min。符合这一范围的同步转速有750,1000,1500和 3000 r/min根据容量和转速,由有关手册查出有三种传动比方案:方案电动机型号额定功率电动机转速 r/min电动机重量 N同步转速满载转速1Y100L61.5kw10009403502Y90S-21.5kw300028402203Y90L-44.0kw15001400270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,选定型号为Y100L6的三相异步电动机,额定功率为1.5kW,满载转速n940 r/min,同步转速1000r/min。其主要性能如下:型号额定功率KW满载时转速r/min电
5、流(380v 时 ) A效率%功率因数%Y100L61.5940677.574622 电动机的外形如图: 3、传动装置的总传动比和传动比分配(1)总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为 in/n37.10 (2)传动装置传动比分配iii式中i,i分别为减速器的高速级齿轮和低速级齿轮的传动比。高速级齿轮的传动比取i2.5,则低速级齿轮的传动比为ii/ i37.10/2.514.84。四.传动装置运动和动力参数的计算(1)各轴转速 nn940/min nn/i 940/2.5376 r/min nn/ (ii)376/14.84=25.34r/min 工作轴:
6、n= n=25.34r/min(2)各轴输入功率PP1.490.991.48kW PP1.480.980.971.41 kWPP1.410.980.971.34Kw 工作轴: = P=1.34 0.980.99=1.30Kw(3) 各轴输入转矩 轴 T9550 P/ n=95501.48/940=15.04kNm 轴 T9550 P/ n=95501.41/376=35.81 kNm 轴 T9550 P/ n=95501.34/25.34=505.01kNm 工作轴 T=95501.30/25.34=489.94kNm运动和动力参数计算结果整理于下表轴名参数 电动机轴 轴轴轴工作轴转速(r/m
7、in)94094037625.3425.34功率P(kw)1.491.481.411.341.30转距T(Nm)15.1915.0435.81505.01489.94传动比i12.518.841效率0.990.970.950.94第三节.齿轮的设计计算 (一)高速级齿轮传动的设计计算、齿轮材料,热处理及精度1)按照输送机构的传动方案,选用直齿圆锥齿轮传动2)输送机为一般工作机器,故选用7级精度(GB10095-88)。3)材料的选择: 查机械手册表选择小齿轮材料为40Cr钢,硬度280HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS。二者材料硬度差40HBS。4)选小齿轮齿数Z=25,大齿
8、轮Z=2.5 取整得Z=63。2、按齿面接触强度计算:由计算公式d进行计算确定公式内的各计算值:试选定载荷系数1.3计算小齿轮的转距: 齿宽系数由查表得,材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的 (6)由公式计算压力循环次数,N=60=60N=查得接触疲劳寿命系数K,K 计算接触疲劳许用应力:取失效概率为1,安全叙述为S=1,可得,=2) 计算:计算小齿轮的分度圆直径代入中的较小值,d=(2)计算圆周速度vv(3)计算载荷系数:根据v=3.14m/s ,7级精度,查得动载系数K=1.56查得使用系数:K查得7级精度的小齿轮相对支承非对称分布时:K 代入数据得:K=1.8
9、8有由b/h=10.666,查表得,K=1.88故载荷系数 K=KKK K=1.25(4)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径, d=大齿轮齿数其中c=18(因为两齿轮齿面硬度都小于350HBS)mm 取=63 =62.1/2.5=24.8取为25齿数比u=63/25=2.52 而之前设定的传动比为2.5与设计要求传动比的误差为 在误差允许范围内(5)模数 大端模数=对比此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数
10、2.55并就近圆整为标准值m=3mm(6)分度圆直径: (7)节锥顶距 (8)节圆锥角(未变位时,与分度圆锥角相等)(9)大端齿顶圆直径:小齿轮 mm大齿轮 mm(10)齿宽 取(11)两个圆锥直齿的具体数据如下:1)齿轮 1 的材料及热处理 材料名称 40Cr 热处理 调质 硬度范围 235275(HBS) 硬度取值 275 (HBS) 接触强度极限应力 b(H1) 733 (N/mm2) 接触强度安全系数 S(H1) 1.10 弯曲强度极限应力 b(F1) 299 (N/mm2) 弯曲强度安全系数 S(F1) 1.40 齿轮 2 的材料及热处理 材料名称 45 热处理 调质 硬度范围 21
11、7255(HBS) 硬度取值 240 (HBS) 接触强度安全系数 S(H2) 1.10 弯曲强度极限应力 b(F2) 231 (N/mm2) 弯曲强度安全系数 S(F2) 1.40 弯曲强度许用应力 (F2) 316 (N/mm2) 2)、齿轮基本参数(mm)- 项目名称 齿轮 1 齿轮 2 - 1. 大端模数 m 3.00 - 2. 齿 数 z 25 63 - 3. 大端分度圆直径 de 75.00 187.50 - 4. 分锥度(度) 21.6444 68.3556 - 5. 切向变位系数 xt 0.00 0.00 - 6. 法向变位系数 x 0.00 0.00 - 7. 外锥距 Re
12、101.67 - 8. 齿宽系数 R 0.30 - 9. 齿 宽 B 30.50 - 10. 轴线夹角 90.0000 (度) - 11. 顶 隙 不等顶隙 - 12. 平均分度圆直径 dm 63.75 159.38 - 13. 中锥距 Rm 86.42 - 14. 平均模数 Mm 2.55 - 15. 齿顶高 Ha 3.00 3.00 - 16. 齿根高 Hf 3.60 3.60 - 17. 齿顶角 a(度) 1.6902 1.6902 - 18. 齿根角 f(度) 2.0279 2.0279 - 19. 顶锥角 a(度) 23.3346 70.0457 - 20. 齿顶角 f(度) 19.
13、6165 66.3276 - 21. 齿顶圆直径 da 80.58 189.71 - 22. 冠顶距 AK 92.64 34.71 - 23. 大端分度圆齿厚 s 4.71 4.71 - 24. 大端分度圆法向弦齿厚 s 4.71 4.71 - 25. 大端分度圆法向弦齿高 hn(_) 3.03 2.98 - 26. 当量齿数 zv 26.90 169.45 - 27. 导圆半径 r 0.00 - 28. 端面重合度 v 1.76 - 29. 轴向重合度 v 0.00 - 30. 法向重合度 vn 1.76 - 31. 中点分度圆的切向力 Ft 449.36 - 32. 径向力 Fr 152.
14、02 60.33 - 33. 轴向力 Fx 60.33 152.02 - 34. 齿轮速度 Vm 3.14 - 3)、接触强度、弯曲强度校核结果和参数 1. 齿轮1接触强度许用应力H1 633.15 (N/mm2) 2. 齿轮2接触强度许用应力H2 509.55 (N/mm2) 3. 接触强度计算应力H 464.55 (N/mm2) 满足 4. 齿轮1弯曲强度许用应力F1 409.45 (N/mm2) 5. 齿轮1弯曲强度计算应力F 78.48 (N/mm2) 满足 6. 齿轮2弯曲强度许用应力F2 315.89 (N/mm2) 7. 齿轮2接触强度计算应力F 78.27 (N/mm2) 满足
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