机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器.doc
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1、目录一、设计任务书1二、传动方案的拟定及说明1三、电动机的选择3四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比3五、计算传动装置的运动和动力参数4六、传动件的设计计算51.V带传动设计计算52.斜齿轮传动设计计算7七、轴的设计计算121.高速轴的设计122.中速轴的设计153.低速轴的设计19精确校核轴的疲劳强度22八、滚动轴承的选择及计算261.高速轴的轴承262.中速轴的轴承273.低速轴的轴承29九、键联接的选择及校核计算31十、联轴器的选择32十一、减速器附件的选择和箱体的设计32十二、润滑与密封33十三、设计小结34十四、参考资料35设计计算及说明结果一、 设计任务书设计一用于带式运输机上
2、同轴式二级圆柱齿轮减速器1. 总体布置简图2. 工作情况:工作平稳、单向运转3. 原始数据F=(KN)运输带速度(m/s)卷筒直径(mm)5.50.754104. 设计内容(1) 电动机的选择与参数计算(2) 斜齿轮传动设计计算(3) 轴的设计(4) 滚动轴承的选择(5) 键和联轴器的选择与校核(6) 装配图、零件图的绘制(7) 设计计算说明书的编写5. 设计任务(1) 减速器总装配图1张(0号或1号图纸)(2) 齿轮、轴零件图各一张(2号或3号图纸)(3) 设计计算说明书一份二、 传动方案的拟定及说明如任务书上布置简图所示,传动方案采用V带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱,采用V带可起到过载保护作
3、用,同轴式可使减速器横向尺寸较小。6设计计算及说明结果三、 电动机的选择1. 电动机类型选择按工作要求和工作条件,选用一般用途的(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2. 电动机容量(1) 卷筒轴的输出功率;电动机的输出功率传动装置的总效率式中,为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计(以下未作说明皆为此书中查得)表2-4查得:V带传动;滚动轴承;圆柱齿轮传动;弹性联轴器;传动滚筒效率;则故 因为P标准为(11.3)倍的Pd(2) 电动机额定功率由第二十章表20-1选取电动机额定功率。3. 电动机的转速由表2-1查得V带传动常用传动比范围,由表2-2查得两
4、级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围,则电动机转速可选范围为设计计算及说明结果可见同步转速为1500r/min和3000r/min的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1500r/min如下表:选定电动机型号为Y132S-4。4. 电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表20-1、表20-2查出Y90L-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸,并列表记录备份。型号额定功率(kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S -45.5150014402.22.3HDEGKL质量(kg)902450201034081四、 计算传动装置总传动比和分配各级传动比1
5、. 传动装置总传动比2. 分配各级传动比取V带传动的传动比,则两级圆柱齿轮减速器的传动比为所得符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。设计计算及说明结果五、 计算传动装置的运动和动力参数1. 各轴转速电动机轴为0轴,减速器高速轴为轴,中速轴为轴,低速轴为轴,各轴转速为2. 各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率,即3. 各轴转矩电动机轴高速轴中速轴低速轴轴转速(r/min)1440480130.435.435.4功率(kW)5.55.285.074.874.77转矩()36.5105.05369.181298.031291.38传动比i 3 3.663.661效率0.9
6、60.990.970.990.990.96设计计算及说明结果六、 传动件的设计计算1. V带传动设计计算(1) 确定计算功率由于是带式输送机,每天工作两班,查机械设计(V带设计部分未作说明皆查此书)表8-7得, 工作情况系数(2) 选择V带的带型由、 由图8-11选用A型(3) 确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径验算带速v。按式(8-13)验算带的速度,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据式(8-15a),计算大带轮基准直径根据表8-8,圆整为(4) 确定V带的中心距a和基准长度根据式(8-20) ,初定中心距。由式(8-22)计算带所
7、需的基准长度由表8-2选带的基准长度A型设计计算及说明结果按式(8-23)计算实际中心距a。中心距变化范围为502.5514.5mm。(5) 验算小带轮上的包角(6) 确定带的根数 计算单根V带的额定功率由和,查表8-4a得根据,i=3和A型带,查表8-4b得查表8-5得,查表8-2得, 计算V带的根数z。 取4根。(7) 计算单根V带的初拉力的最小值由表8-3得Z型带的单位长度质量q=0.1kg/m,所以应使带的实际初拉力(8) 计算压轴力4根设计计算及说明结果2. 直齿轮传动设计计算按低速级齿轮设计:小齿轮转矩,小齿轮转速,传动比。(1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱齿轮
8、运输机为一般工作机器,速度不高,故选7级精度(GB10095-88)由机械设计(斜齿轮设计部分未作说明皆查此书)表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者硬度差为40HBS。选小齿轮齿数:大齿轮齿数(2) 按齿面接触强度设计按式(10-21)试算,即确定公式内各计算数值a) 试选载荷系数b) 小齿轮传递的传矩c) 由表10-7选取齿宽系数d) 由表10-6查得材料弹性影响系数e) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限f) 由式10-13计算应力循环次数:直齿圆柱齿轮7级精度设计
9、计算及说明结果g) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数h) 计算接触疲劳许用应力:取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得计算a) 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数mntd) 计算载荷系数K由表10-2查得使用系数 根据,7级精度,由图10-8查得动载系数;由表10-4查得=1.436.;表10-3查得;图10-13查得设计计算及说明结果故载荷系数: e) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得f) 计算模数(3) 按齿根弯曲强度设计由式(10-17)确定计算参数a) 计算载荷系数b) 查取齿形系数由表10-5查得c)
10、 查取应力校正系数由表10-5查得d) 计算弯曲疲劳许用应力由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限设计计算及说明结果由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-12)得e) 计算大、小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大设计计算对比计算的结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是有取,则实际传动比:传动比误差: 允许(4) 几何尺寸计算分度圆直径 计算中心距将中心距圆整为231mm 齿轮宽度 取 设
11、计计算及说明结果由于是同轴式二级齿轮减速器,因此两对齿轮取成完全一样,这样保证了中心距完全相等的要求,且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分,故高速级小齿轮采用左旋,大齿轮采用右旋,低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比3.66模数(mm)3中心距(mm)231齿数3312133121齿宽(mm)105100105100直径(mm)分度圆9936399363齿根圆91.5355.591.5355.5齿顶圆105369105369旋向左旋右旋右旋左旋设计计算及说明结
12、果七、 轴的设计计算1. 高速轴的设计(1) 高速轴上的功率、转速和转矩转速()高速轴功率()转矩T()4805.28 105.05(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=99 ,根据机械设计(轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式(10-14),则(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表15-3,取,于是得(4) 轴的结构设计 1)拟订轴上零件的装配方案(如图) 设计计算及说明结果2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足V带轮的轴向定位,-轴段右端需制出一轴肩,故取-段的直径d-=30mm。V带轮与轴配合
13、的长度L1=118mm,为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上,故-段的长度应比L1略短一些,现取L-=115mm。初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=35mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30208,其尺寸为dDT=40mm80mm19.75mm,故d-=d-=40mm;而L-=18+18=36mm,L-=10mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得30208型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm,因此,套筒左端高度为4.5mm,d-=48mm。取安装齿轮的轴段-的直径d
14、-=42mm,取L-=100mm齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。轴承端盖的总宽度为30mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆,取端盖的外端面与V带轮右端面间的距离L=30mm,故取L-=60mm。至此,已初步确定了轴的各段直径和长度。3)轴上零件的轴向定位V带轮与轴的周向定位选用平键8mm7mm63mm,V带轮与轴的配合为H7/r6;齿轮与轴的周向定位选用平键12mm8mm80mm,为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选齿轮轮毂与轴的配合为H7/m6;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。4)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2
15、,取轴端倒角,各圆角半径见图轴段编号长度(mm)直径(mm)配合说明-11530与V带轮键联接配合-60 35定位轴肩-3640与滚动轴承30208配合,套筒定位-10040与小齿轮键联接配合-1042定位轴环-1840与滚动轴承30208E配合总长度333mm(5) 求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。对于30208型圆锥滚子轴承,由手册中查得a=12mm。因此,轴的支撑跨距为L1=118mm, L2+L3=97.5+90=187.5mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计
16、算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。设计计算及说明结果设计计算及说明结果载荷水平面H垂直面V支反力F,,C截面弯矩M总弯矩扭矩(6) 按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取,轴的计算应力已选定轴的材料为45钢,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。2. 中速轴的设计(1) 中速轴上的功率、转速和转矩转速()中速轴功率()转矩T()131.155.07369.18(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为,根据式(10-14),则安全设计计算及说明结果(3) 初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的
17、材料为45钢,调质处理。根据表15-3,取,于是得(4) 轴的结构设计 1)拟订轴上零件的装配方案(如图) 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=d-=40mm,由轴承产品目录中初步选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308,其尺寸为dDT=40mm90mm25.25mm,故L-=L-=25+20=45mm。两端滚动轴承采用套筒进行轴向定位。由手册上查得30308型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm,因此,左边套筒左侧和右边套筒右侧的高度为4.5mm。取安装大齿轮出的轴段-的直径d-=45
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- 机械设计 课程设计 同轴 二级 圆柱齿轮 减速器
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