毕业设计(论文)二级圆柱齿轮减速器设计.doc
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1、济源职业技术学院毕 业 设 计题目 二级圆柱齿轮减速器的设计 系别 机电系 专业 机电一体化技术 班级 机电0711班 姓名 学号 07011121 指导教师 日期 2009年12月 设计任务书设计题目:二级圆柱齿轮减速器设计要求:运输带拉力 F = 2400 N运输带速度 V = 1.8m/s卷筒直径 D = 260 mm滚筒及运输带效率 =0.96 。要求电动机长期连续运转,载荷不变或很少变化。电动机的额定功率Ped稍大于电动机工作功率Pd。工作时,载荷有轻微冲击。室内工作,水份和灰份为正常状态,产品生产批量为成批生产,允许总速比误差为 4%,要求齿轮使用寿命为8年,传动比准确,有足够大的
2、强度,两班工作制,轴承使用寿命不小于25000小时,要求轴有较大刚度,试设计二级圆柱齿轮减速器。设计进度要求:第一周:熟悉题目,收集资料,理解题目,借取一些工具书。第二周:完成减速器的设计及整理计算的数据,为下步图形的绘制做准备。第三周:完成了减速器的设计及整理计算的数据。第四周:按照上一阶段所计算的数据,完成Solidworks装配体和CAD零部件的的绘制。第五周:根据设计和图形绘制过程中的心得体会撰写论文,完成了论文的撰写。第六周:修改、打印论文,完成。 指导教师(签名): 摘 要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是: 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠,可传递空
3、间任意两轴之间的运动和动力; 适用的功率和速度范围广; 传动效率高,=0.92-0.98; 工作可靠、使用寿命长; 外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便,因而应用极为广泛。齿轮减速器按减速齿轮的级数可分为单级、二级、三级和多级减速器几种;按轴在空间的相互配置方式可分为立式和卧式减速器两种;按运动简图的特点可分为展开式、同轴式和分流式减速器等。单级圆柱齿轮减速器的最大传动比一般为810,作此限制主要为避免外廓尺寸过大。若要求i10时,就应采用二级圆柱齿轮减速器。二级
4、圆柱齿轮减速器应用于i:850及高、低速级的中心距总和为250400mmm的情况下。 本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述,选择齿轮减速器作为传动装置,然后进行减速器的设计计算(包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容)。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计,完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。运用Solidworks软件进行齿轮减速器的三维立体图形的设计,完成齿轮减速器的三维立体零件图和装配体的绘制。关键词:齿轮啮合 轴传动
5、传动比 传动效率目 录摘 要II1 传动装置总体设计11.1 传动简图11.2 拟定传动方案11.3 电动机的选择21.4 传动比的分配31.5 计算传动装置的运动及动力参数42 齿轮的设计62.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算62.2 低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算93 传动零件的设计计算123.1 输入轴的结构设计123.2 中间轴的结构设计163.3 输出轴的结构设计203.4 键的选择243.5 滚动轴承的选择264 润滑方式,润滑剂牌号及密封件的选择294.1 齿轮的润滑294.2 滚动轴承的润滑294.3 润滑油的选择294.4 密封方法的选取29结 论31致 谢32参考文献
6、33附 录: 设计效果图341 传动装置总体设计1.1 传动简图 绘制传动简图如下: 从带的拉力、带的速度、卷筒直径、齿轮的工作寿命等多方面因素考虑,选择并确定传动简图。1-1带式输送机传动系统简图 1电动机;2联轴器:3两级圆柱齿轮减速器;4联轴器;5滚筒;6输送带1.2 拟定传动方案采用二级圆柱齿轮减速器,适合于繁重及恶劣条件下长期工作,使用与维护方便。(缺点:结构尺寸稍大)。高速级常用斜齿,低速级可用直齿或斜齿。由于相对于轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮在远离转矩输入端,以减少因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均的现象。常用于载荷较平稳的场合,应用广泛。传动比范围:i = 8
7、401-1带式输送机传动系统简图 1电动机;2联轴器:3两级圆柱齿轮减速器;4联轴器;5滚筒;6输送带1.3 电动机的选择(1)选择电动机类型按已知工作要求和条件,选用Y型全封闭笼型三相异步电动机(2)选择电动机功率工作机所需电动机输出功率为由电动机至工作机之间的总功率(包括工作机效率)为: 其中:联轴器的效率齿轮传动的轴承的效率齿轮传动的效率 卷筒轴承的效率卷筒的效率则: = 0.84工作机所需电动机功率:卷筒的工作转速为:初选同步转速为1000和1500的电动机对应以额定功率Pm为5.5KW的电动机型号应分别取为Y132S4型和Y132M26型。方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速总传
8、动比Y132M265.510009607.26Y132S45.51500144010.88综合考虑电动机和传动装置的尺寸,重量以及减速器的传动比,选定方中电动机型号问为Y132S4,所选电动机的额定功率为Ped=5.5 KW ,满载转速 =1440 r/min ,总传动比适中,传动装置结构较紧凑。所选电动机的主要外形尺寸为:中心高H=132mm 轴伸出部分用于安装联轴器轴段的直径和长度分别为D=38mm ,E=80mm 。1.4 传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比有传动系统方案知 有参考文献2表2.2查取圆柱齿轮传动的传动比为根据浸油原则取高速级传送比为:低速级传动比为:传动系统个传动比
9、分别为: 1.5 计算传动装置的运动及动力参数0轴1轴(减速器高速轴)2轴3轴滚筒轴2 齿轮的设计2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算由于传递的功率不大,选用软面齿轮组合。小齿轮用45钢调质,硬度为220250HBS;大齿轮选用45钢正火,硬度为170210HBS。因为是普通减速器,有参考文献1表10.21选8级精度,要求吃面粗糙度Ra3.26.3um。(1) 按齿根弯曲疲劳强度设计(2) 按选择材料及精度等级斜齿轮传动的设计公式可得转矩T1 1) 载荷系数K查参考文献1表10.11取K=12) 齿数z、螺旋角和齿宽系数因为是软齿面传动,取z1=24,则圆整后z2取91初选螺旋角当量齿数为
10、;有参考文献1表1013查的齿形系数YF1=2.64,YF2=2.19。 有参考文献1表10.14查的应力修正系数YS1=1.60 , YS2=1.79有参考文献1表10.20选取。3) 许用弯曲应力按参考文献1图10.25查=210Mpa , =190Mpa 。有参考文献1表10.10查得SF=1.4N1=6014401(852401)=1.44109查参考文献1图10.26得有参考文献1式(10.14)得 有参考文献1式(10.38)得有参考文献1表10.3取标准模数值4) 确定中心距a为取a=118mm确定螺旋角为此值与初选值相差不大,故不必重新计算。(3) 交合齿面接触疲劳强度确定有关
11、系数与参数:1) 分度圆直径d2) 齿宽b取表b2=30 , b1=353) 齿数比uU=i=3.764) 许用接触应力有参考文献1图10.24查得 有参考文献1表10.10查得SH=1有参考文献1图10.27得 , 有参考文献1表10.12查得弹性系数故(4)验算齿轮圆周速度v有参考文献1表10.22知道8级精度是合适的。2.2 低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算(1)选择材料及精度等级小齿轮选用45钢调质,硬度为220250HBS;大齿轮选用45钢正火,硬度为170210HBS,精度等级选8级。(2)按齿面接触疲劳强度设计1)转矩T22)载荷系数K查参考文献1表10.11 取K=1.13)齿
12、数和齿宽系数小齿轮的齿数取为35,则大齿轮的齿数,圆整后取101,由参考文献1表10.20选取0.64)许用接触应力由参考文献1图10.24查得 由参考文献1表10.10查得查参考文献1图10.27得 , 由参考文献1式(10.13)可得故由参考文献1表10.3取标准模数m=2.5mm(3) 计算主要尺寸取b3=55mm(4) 按齿根弯曲疲劳强度校核由参考文献1式(10.24)得出,如则校核合格。确定有关系数和参数:1) 齿形系数YF查参考文献1表10.13得YF3=2.47 , YF4=2.182) 应力修正系数YS查参考文献1表10.14得YS3=1.65 , YS4=1.803)许用应力
13、由参考文献1图10.25查的 ,由参考文献1表10.10查的 SF=1.3由参考文献1表10.26查的 由参考文献1式(10.14)可得故(5)验算圆周速度v由参考文献1表10.22可知,选8级精度是合适的。3 传动零件的设计计算 3.1 输入轴的结构设计(1)选择轴的材料,确定许用应力。有已知条件知减速器的功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质处理,由参考文献1表14.7查得强度极限,由参考文献1表14.2得许弯曲用应力。(2) 按弯曲强度估算轴径根据参考文献1表14.1得C=107118.又由参考文献1式(14.2)得考虑到轴的最小直径处要按联轴器,会有键槽存在,故将估算直
14、径加大3%5%,取为16.818.89mm。为了使所选轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。又因为所选取电动机型号为Y132S-4,其轴径D=mm,所以必须选取轴孔直径系列包括D=38mm的联轴器。查表得,考虑到转矩变化较小,所以取=1.75,则:联轴器的计算转矩为 所以,查标准GB/T 5014-2003,选用HL3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为630 000Nmm。半联轴器长L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度=60mm,故d1取30mm(3) 设计轴的结构并绘制结构草图1) 确定各轴段的直径轴段为最小直径处,d1=30mm;考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位,轴段上
15、应有轴,d2取35mm;轴段和轴段要安装轴承,d3=d7=40mm;轴段和轴段要对轴承进行轴向定位,d4=d6=43mm;2)确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为35mm,为保证齿轮端面与箱体不相碰,齿轮端面与箱体间距取为15mm;为保证安装在箱体轴承孔内并考虑轴承的润滑,取轴承端面与箱体的距离为5mm,所以轴段长度取17mm;为防止斜齿在啮合时向两边挤出大量润滑油,增加轴承的阻力,应在小齿轮与轴承之间装设挡油盘。所以安装轴承和挡油盘轴段和轴段的长度取20mm;考虑到中间轴的轴承支点距离轴段长度取84.5mm;所以高速轴的轴承支点距离l=160.5mm4)轴的结构草图图1-1(4)按弯曲合成强度校核
16、轴径1)画出轴的受力图(见图1-2)2)做水平面内的弯矩图(见图1-2)。支点反力为截面处的弯矩截面处的弯矩3)做垂直面内的弯矩图(见图1-2),支点反力为截面左侧的弯矩为截面右侧的弯矩为截面处的弯矩为4)合成弯矩图(图1-2)截面截面5)求转矩图(图1-2)6)求当量弯矩因减速器单向运转,故可认为转矩为脉动循环变化,修正系数为0.6。截面截面7)确定危险截面及校核强度 截面截面查参考文献1表14.2得,满足的条件,故设计的轴有足够的强度和裕量。图1-23.2 中间轴的结构设计(1)选择轴的材料,确定许用应力。有已知条件知减速器的功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质处理,由参
17、考文献1表14.7查得强度极限,由参考文献1表14.2得许弯曲用应力。(2)按弯曲强度估算轴径根据参考文献1表14.1得C=107118.又由参考文献1式(14.2)得中间轴最小直径取(3) 设计轴的结构并绘制结构草图1) 确定各轴段的直径轴段和轴段为最小直径处且要安装轴承,d1=d5=30mm;轴段和轴段上要安装齿轮,d2=d4=35mm;轴段要对两齿轮进行轴向定位,d3=40mm。2)确定各轴段的长度两齿轮轮毂宽度分别为为30mm和60mm,为保证两齿轮固定可靠,轴段和轴段的长度应略短于齿轮轮毂的宽度,所以轴段和轴的长度分别为28mm和58mm;为保证齿轮端面与箱体不相碰,齿轮端面与箱体间
18、距取为15mm;为保证安装在箱体轴承孔内并考虑轴承的润滑,取轴承端面与箱体的距离为5mm,所以轴段长度取39.5mm,轴段长度取37mm;轴段要对两齿轮进行轴向定位,为防止两齿轮干涉,轴段长度取10mm;所以中间轴的轴承支点距离l=158.5mm4)轴的结构草图图2-1(4) 按弯曲合成强度校核轴径1)画出轴的受力图(见图2-2)2) 做水平面内的弯矩图(见图2-2)。支点反力为截面处的弯矩截面处的弯矩截面处的弯矩3) 做垂直面内的弯矩图(见图2-2),支点反力为 截面左侧的弯矩为截面右侧的弯矩为截面处的弯矩为4)合成弯矩图(见图2-2)截面截面截面5)求转矩图(图2-2)6)求当量弯矩因减速
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