课程设计单级直齿减速器说明书.doc
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1、目录一、传动方案拟定- 1二、电动机选择- 1三、计算总传动比及分配各级的传动比- 3四、运动参数及动力参数计算- 5五、标准直齿圆柱齿轮传动设计计算- 6六、轴的设计及计算- 7七、滚动轴承的选择- 17八、联轴器的选择- 22九、键的选择与强度计算- 23十、减速器箱体设计- 25十一、减速器的润滑与密封- 26十二、其他技术说明- 27十三、设计小结- 28十四、参考资料- 29一、传动方案拟定题目:设计带式输送机传动装置中的单级直齿圆柱齿轮减速器1 工作条件:一班制,连续单项运转。载荷平稳,室内工作,空载启动,有粉尘,运输带速度允许误差5%2 、使用期限:10年,大修期3年。3、 原始
2、数据:输送带拉力F=2700N;带速V=2.05m/s;滚筒直径D=500mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机(工作要求:连续工作机器)2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:查表,取1 = 0.99,2 = 0.98,3 = 0.95,4 = 0.98,5 = 0.98,6 = 0.96总 =12234356=0.83(2) 电机所需的工作功率:P d = FV/1000总=27002.05/10000.83=6.67KW3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n筒 = 601000V/D= 6010002.05/500= 78.34r/min 按课程设计任务书
3、推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia = 2 4。取V带传动比I0 = 2 4,则总传动比理时范围为Ia = 4 16。故电动机转速的可选范围为nd = Ia n筒=(4 16) 78.34= 313.36 1253.44r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min。根据容量和转速,由指导书附表10查出有两种适用的电动机号,其技术参数及传动比的比较情况见下表:表1 传动比方案电动机型号功率(KW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)Y160L-87.5750720Y160M-67.510009704、确定电动机型号综合考虑电动机和传
4、动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,可知方案2比较合适(在满足传动比范围的条件下,有利于提高齿轮转速,便于箱体润滑设计)。因此选定电动机型号为Y160M-6,额定功率为Ped =7.5KW,满载转速n电动=970r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i总 = n电动/n筒 = 970/78.34 = 12.372、分配各级传动比(1) 据指导书P7表1,取齿轮i带 =3(2) i总 = i齿轮i带i齿轮 = i总/ i带 = 4.12四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)n1= n电动 / i带 = 323.33 r/minn2 = n1/ i
5、齿轮 = 78.34 r/min2、计算各轴的功率(KW)P1 = Pd带= 6.60 KWP2 = P1齿轮轴承齿轮 = 6.15 KW3、计算各轴扭矩(Nmm)Td = 9550Pd / n电动 = 65.67NmT1= 9550PI/n1 = 65.01 NmT2 = 9550P2/n2 = 242.06 Nm五、标准直齿圆柱齿轮传动设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级和齿数 考虑减速器传递功率不大,齿轮采用软齿面。小齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为250HBS。大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度200HBS;一般齿轮传动,选用8级精度。(2)按齿根弯曲疲劳强度设计小齿轮传递扭矩T1 T1
6、 = 9550 P1/n1 = 6.50 104 Nmm取齿宽系数d = 1 , k = 1.3查表得 Hlim1 = 580 Mpa,Flim1 = 440 Mpa Hlim2 = 380 MpaFlim2 = 310 Mpa 取SH = 1.1 , SF = 1.25H1 = Hlim1/SH = 527 MpaH2 = Hlim2/SH = 345 MpaF1 = Flim1/SF = 352 MpaF2 = Hlim2/SF = 248 Mpad1 (2KT1 /d)(u+1/u(ZEZH /H)21/3 = 73.5mm取小齿轮齿数z1 = 25。则大齿轮齿数:z2 = i齿z1 =
7、 4.1225 = 103M = d1/z1 = 2.94,查表,取标准模数m = 3 中心a = m(Z1 Z2)/2 = 192 mm计算分度圆直径d1 = mz1 = 75 mm d2 = mz2 = 309 mm计算齿宽b2 = b = dd1 =73.5mm 取 b2 = 74 mmb1 = b2 +(510)= 80 mm(3)校核齿面接触疲劳强度 查表得 齿形系数 YFa1 = 2.62 YFa2 = 2.18 应力修正系数 YSa1 = 1.59 YSa 2= 1.78 F1 = 2KT1 YFa1 YSa1/bm2 z1 = 41.7 Mpa F1 F2 = F1(YFa2
8、YSa2 / YFa1 YSa1) = 39.4 Mpa F2(4)齿轮圆周速度 v = d1n1/60000 = 1.27 m/s 选8级精度是合适的 六、轴的设计及计算I输入轴的设计计算1、选择轴的材料,确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴,旋转方向假设左旋,属于一般轴的设计问题,选用45号钢调质,查表得b = 650 Mpa ,由插值法得-1b = 60 Mpa2、估算轴的基本直径根据机械设计手册,取C = 107d C (PI /n1)1/3 = 29.24 mm考虑有键槽,将直径增大5%,则d1 = 29.24 (1+5%) mm = 30.70 mm由机械设计手册选d = 3
9、2 mm3、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,靠平键和过盈配合实现周向固定。两轴承分别以轴肩和大筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定,轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。(2)确定轴各段直径和长度I段 : d1= 32 mm联轴器长L = 60 mm取L1 = L-2 = 58 mm。II段:考虑联轴器的安装要求取d2 = 35 mmL2 = 55mm III段:考虑6208型滚动轴承的要求 取d3 = 40 mmL3 = 2 + 20
10、+ 18 = 40 mm段: 取h = 1 mmd4 = d3 + 2h = 42 mm第段与轴连接L4 = b1-2 = 80-2 = 78 mmV段: 考虑到轴肩定位要求,取h = 3 mmd5 = d4 + 2h = 48 mm ,L5 = 10 mmVI段: d6 = 40 mm L6 = 18 mm (3)按弯矩复合进行强度计算Ft = 2T1/d1Fr = Ft tanFn = Ft/cos支承轴距 L = 128 mm绘制轴受力简图(如图a)绘制水平面弯矩图(如图b)轴承支反力:FHA = FHB = Ft/2 = 2032 N由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在水平面弯矩
11、为MHC = RHAL/2 = 140174 Nmm 绘制垂直面弯矩图(如图c)(左旋)FVA = Fr/2 Fnd1/2L = 1233 NFVB = Fr/2 Fnd1/2L = 231 N 截面C左侧的弯矩为MVC1 = RVAL / 2 = 85100 Nmm截面C右侧的弯矩为MVC2 = RVBL/2 = 16000 Nmm绘制合成弯矩图(如图d)截面C左侧的合成弯矩为MC1 = (MCH 2+ MCV12)1/2 = 164000 Nmm截面C右侧的合成弯矩为MC2 = (MHC2 + MVC22)1/2 = 141000 Nmm绘制扭矩图(如图e)转矩:T = 9.55(P1/n
12、1)106 = 6.50104 Nmm 绘制当量弯矩 由弯矩图可知,IV轴和V轴的截面都有可能是危险截面,应分别计算器当量弯矩。 取 0.6C截面:MCe = MC12 +(T)2 1/2 = 168000 NmmMCe = MC2 = 141000 Nmm 两项中选最大值计算D截面:MHD = FHA L - (78 + 10 + 10 + 10) = 61000 NmmMVD = FVA L - (78 + 10 + 10 + 10) = 37000 NmmMD = (MHD2 + MDV2)1/2 = 71300 NmmMDe = MD2 + (T)2 1/2 = 81000 Nmm校核
13、危险截面处的强度C截面:e = MCe/Wc = MCe/0.1d53 = 18.44 Mpa -1bD截面:e = MDe/Wd = MDe/0.1d43 = 8.22 Mpa -1b满足强度要求。II输出轴的设计计算1、选择轴的材料,确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴,属于一般轴的设计问题,选用45号钢正火,查表得 b = 650 Mpa 由插值法得 -1b = 60 Mpa2、估算轴的基本直径根据机械设计手册,取C=107d C (P/ n)1/3 = 45.51mm考虑有键槽,将直径增大5%,则d = 45.51(1 + 5%) mm = 47.79 mm由机械设计手册选d =
14、 48 mm3、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,靠平键和过盈配合实现周向固定。两轴承分别以轴肩和大筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定,轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。(2)确定轴各段直径和长度I段 : d1 = 48 mm联轴器长L = 84 mm取L1 = L - 2 = 82 mm。II段:考虑联轴器的安装要求 取h = 3.5d2 = d1 + 2h = 55 mmL2 = 55 mm III段:考虑6311型滚动轴承的要求
15、 取d3 = 60 mmL3 = 2 + 20 + 31 = 53 mm段: 取h = 1 mmd4 = d3 + 2h = 62 mm 齿宽b2 = 80 mm L4 = b2 2 = 78 mmV段: 考虑到轴肩定位要求 ,取h = 5 mmd5 = d4 + 2h = 72 mm ,取L5 = 10 mmVI段: d6 = 60 mm 6312型轴承查表宽度20mm 取L6 = 31 mm (3)按弯矩复合进行强度计算Ft = 2T2/d2Fr = Ft tanFn = Ft /cos支承轴距 L = 128 mm绘制轴受力简图(如图a)绘制水平面弯矩图(如图b)轴承支反力:FHA =
16、F HB = Ft/2 = 2032 N由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在水平面弯矩为MHC = RHAL/2 = 140174 Nmm 绘制垂直面弯矩图(如图c)(左旋)FVA = Fr/2Fnd2/2L = 1233 NFVB = Fr/2-Fnd2/2L = 231 N 截面C左侧的弯矩为MVC1 = RVAL/2 = 85100 Nmm截面C右侧的弯矩为MVC2 = RVBL/2 = 16000 Nmm绘制合成弯矩图(如图d)截面C左侧的合成弯矩为MC1 = (MHC 2+ MVC12)1/2 = 164000 Nmm截面C右侧的合成弯矩为MC2 = (MHC2 + MVC22
17、)1/2 = 141000 Nmm绘制扭矩图(如图e)转矩:T = 9.55(P2/n2)106 = 2.42105 Nmm 绘制当量弯矩 由弯矩图可知,IV轴和V轴的截面都有可能是危险截面,应分别计算器当量弯矩。 取 0.6 C截面:MCe = MC12 +(T)2 1/2 = 218000 NmmMCe = MC2 = 141000 Nmm 两项中选最大值计算D截面:MHD = FHA L-(78+10+10+10) = 61000 NmmMVD = FVA L-(78+10+10+10) = 37000 NmmMD = (MHD2 + MVD2)1/2 = 71300 NmmMDe =
18、MD2 +(T)2 1/2 = 161000 Nmm校核危险截面处的强度C截面:e = MCe/Wc = MCe/0.1d43 = 10.10 Mpa -1bD截面:e = MDe/Wd = MDe/0.1d33 = 9.68 Mpa -1b满足强度要求。七、滚动轴承的选择根据条件,轴承预计寿命 L = 1036524 = 87600小时1.输入轴轴承的选择(1)选择型号由题目工作条件查表选择载荷系数载荷系数fp = 1.5 ,温度系数ft = 0.90已知轴颈d = 40 mm转速n2 = 10000 r/min初选6208型深沟球轴承基本额定动载荷Cr = 29.5 kN,基本额定静载荷C
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