机械设计课程设计说明书二级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc
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1、机械设计课程设计说明书 名称:输送带传动装置 学院:机械与动力工程班级:测控 姓名: 学号:目 录一、 课程设计任务书 2二、 设计要求 2三、 设计步骤 21. 传动装置总体设计方案 32. 电动机的选择 43. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 54. 计算传动装置的运动和动力参数 55. V带和带轮的设计 66. 齿轮的设计 87. 轴的设计 198. 滚动轴承的选择和校核 269. 联轴器的选择 2710.箱体的设计 3011.润滑与密封的设计 30四、 设计小结 31五、 参考资料 32一 . 课程设计任务书设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向
2、运转,轻度震动,环境温度不超过35度,输送带运动速度误差不超过5%,减速器单件小批量生产,使用期限10年(350天/年),每天16小时表一: 题号 参数D4主滚筒扭矩(Nm)900主滚筒速度(m/s)0.8主滚筒直径(mm)320二. 设计要求1.减速器装配图1张(A1)。2.轴、齿轮零件图各2张(A3)。3.设计计算说明书1份。三. 设计步骤1.传动装置总体设计方案:1.组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点:齿轮相对轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均,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:(传动装置总
3、体设计图)4.选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。5.传动装置的总效率0.960.970.960.759;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7级精度,油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。2.电动机的选择1.运输带工作压力:F=T/0.5d=900/0.5*320=5625N2.电动机所需工作功率为: PP/56251.3/10000.7595.93kW,3.执行机构的曲柄转速为n=47.77r/min,4.经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i24,二级圆柱斜齿轮减速器传动比i840,则总传
4、动比合理范围为i16160,电动机转速的可选范围为nin(16160)47.77764.37643.3r/min。5.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Y132M4的三相异步电动机,额定功率为7.5,额定电流15.4A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 方案电动机型号额定功率Pkw电动机转速重量N传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带减速器1Y132M-47.51500144081030.142.512.06中心高外型尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸F132515
5、280 315216 1781238 4010 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比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n/n1440/47.7730.142.分配传动装置传动比 (分别为带传动和减速器的传动比)初步取2.5,则减速器传动比为30.14/2.512.06高速级传动比为=3.96,则3.054.计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速1440/2.5576r/min576/3.96145.49r/min/145.49/3.05=47.70 r/min=47.70 r/min(2)各轴输入功率5.930.965.70kW 25.70
6、0.980.955.30kW 25.300.980.954.93kW24=4.930.980.974.69kW则各轴的输出功率: 0.98=5.59 kW0.98=5.19 kW0.98=4.83kW0.98=4.60 kW(3) 各轴输入转矩 = Nm电动机轴的输出转矩=9550 =95505.93/1440=39.33 N所以: =39.332.50.96=94.39 Nm=94.393.960.980.95=348 Nm=3483.050.980.95=988.14Nm=988.140.950.97=910.57 Nm输出转矩:0.98=92.50 Nm0.98=341.04 Nm0.9
7、8=968.38 Nm0.98=891.8 Nm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输入输出输入输出电动机轴5.9339.3314401轴5.705.5994.3992.505762轴5.305.19348341.04145.493轴4.934.83988.14968.3947.704轴4.694.60910.57891.847.705.设计带和带轮1.确定计算功率, 为工作情况系数, 为传递的额定功率,既电机的额定功率.2.选择带型号根据,,选用带型为B型带3.选取带轮基准直径查表得小带轮基准直径,则大带轮基准直径,取。4.验算带速v在525m/s范围内,V带充
8、分发挥。5.确定中心距a和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a:,初定中心距,所以带长, =.查表选取基准长度,得实际中心距, 取6.验算小带轮包角,包角合适。7.确定v带根数z因,带速,传动比,查表,并由内插值法得, =0.96, =0.96。故选Z=5根带。8.计算预紧力查表可得,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6.齿轮的设计(一)高速级齿轮传动的设计计算1,齿轮材料,热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮(1)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 280HBS 取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢
9、正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=iZ=3.9624=95.016 取Z=96. 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。2,初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:试选=1.6选取区域系数 Z=2.433 则计算应力值环数N=60nj =605761(163508)=1.93510hN=N/i=4.8910h 查课本 10-19图得:K=0.93 K=0.96齿轮的疲劳强度极限安全系数取1=550 =450 许用接触应力 =189.8MP , =1T=95.510=95.5109/576=9.4410N.m3.设计计算小齿轮的分度圆直径d=计
10、算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=58.05mm计算摸数m 初选螺旋角=14=,取=2.5mm计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.252.5=5.625 = =10.32计算纵向重合度=0.318=1.903计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 动载系数K=1.07,K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231058.05=1.47K=1.35 , K=1.2故载荷系数:KK K K K =11.071.21.47=1.88按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=580.5=60.63计算模数=4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式
11、 确定公式内各计算数值小齿轮传递的转矩94.4kNm 确定齿数z因为是硬齿面,故取z24,zi z3.962495.04传动比误差 iuz/ z96/244i15,允许计算当量齿数zz/cos24/ cos1426.27 zz/cos96/ cos14105.09初选齿宽系数 1初选螺旋角 初定螺旋角 14载荷系数KKK K K K=11.071.21.351.73查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.592 Y2.182 应力校正系数Y1.596 Y1.784重合度系数Y端面重合度近似为1.88-3.2()1.883.2(1/241/96)cos14 1.713a
12、rctg(tg/cos)arctg(tg20/cos14)20.6469014.07609因为/cos,则重合度系数为Y0.25+0.75 cos/0.673螺旋角系数Y轴向重合度 1.841,Y10.79计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.35小齿轮应力循环次数N160nkt605761103501619.3510大齿轮应力循环次数N2N1/u4.8910弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮弯曲疲劳寿命系数均取1,取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1
13、987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=60.63来计算应有的齿数.于是由:z=29.41 取z=30那么z=3.96*30=119 几何尺寸计算计算中心距 a=153.56将中心距圆整为154按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径d=61.84d=245.297计算齿轮宽度B=圆整后 (二) 低速级齿轮传动的设计计算材料:低速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=30高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS z=2.3330=69.
14、9 圆整取z=70. 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。 按齿面接触强度设计1.确定公式内的各计算数值试选K=1.6查课本由图10-30选取区域系数Z=2.45试选,查得 =0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71应力循环次数N=60njL=60145.491(1635010)=4.8910 N=1.6110接触疲劳寿命系数均取1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取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力=550/1=550 575查材料的弹性影响系数Z=189.8MP选取齿宽系数 T=95.510=95.5105
15、.30/145.49=34.7910N.m =77.472.计算圆周速度 0.590 3.计算齿宽b=d=177.47=77.474.计算齿宽与齿高之比 模数 m= 齿高 h=2.25m=2.252.526=5.6835 =77.47/5.6835=14.405.计算纵向重合度6.计算载荷系数KK=1.12+0.18(1+0.6+0.2310b =1.12+0.18(1+0.6)+ 0.231077.47=1.4772使用系数 K=1 同高速齿轮的设计,查表选取各数值=1.04 K=1.35 K=K=1.2故载荷系数K=11.041.21.4772=1.8447.按实际载荷系数校正所算的分度圆
16、直径d=d=77.47计算模数3.按齿根弯曲强度设计m确定公式内各计算数值(1)计算小齿轮传递的转矩347.9kNm(2)确定齿数z因为是硬齿面,故取z30,zi z3.053091.5传动比误差 iuz/ z92/303.07i0.665,允许(3)初选齿宽系数 由表查得1(4)初选螺旋角 初定螺旋角12(5)载荷系数KKK K K K=11.041.21.351.6848(6)当量齿数 zz/cos30/ cos1232.056 zz/cos92/ cos1298.30由课本表10-5查得齿形系数Y和应力修正系数Y (7)螺旋角系数Y轴向重合度 2.03Y10.797(8计算大小齿轮的 查
17、得齿轮弯曲疲劳强度极限 弯曲疲劳寿命系数均取1 S=1.4= 计算大小齿轮的,并加以比较 大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算. 计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=3mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=87.04来计算应有的齿数.z=28.38 取z=30z=3.0530=91.5 取z=92 初算主要尺寸计算中心距 a=124.726将中心距圆整为125 修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正 分度圆直径 d=92.01d=28
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