毕业设计(论文)变速装置设计.doc
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1、第 1章 设计任务书1.1 已知条件1.出轴功率: ;2.轴转速 :,; 3.情况:三班制间隙工作,载荷有轻微冲击,电动机单向运转,电机的基准负载率:=60 (按连续工作计算);4.折旧期(5年);5.环境:有灰尘,环境温度为35;6.间隔期:三年一次大修,两年一次中修,一年一次小修。 7.动力来源:电力,三相交流,电压380/220V。8.速度允许误差: 2。1.2 设计工作量1.减速器转配图1张();2.零件工作图1张();3.设计说明书(43页)。1.3 设计简图 设计简图给出了基本的传动装置和结构。简图如下: 图1.1第2章 传动装置的确定2.1 组成传动装置由电动机,变速装置,工作机
2、组成。2.2 特点齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴间载荷分布不均匀,要求轴有较大德尔刚度,采用锥齿和直齿结合的方式传动平稳。2.3 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。其最终确定的传动方案如设计简图所示。第3章 选择电动机3.1 计算电机所需功率V带传动功率滚子轴承(稀油润滑)效率圆锥齿轮传动效率圆柱齿轮传动效率链传动联轴器电机至工作机之间的传动装置的总功率工作机所需功率电动机所需功率=0.96 =0.98 =0.97 =0.98 =0.96 =0.95=0.960.970.980.960.95=0.76=100.960.95=9.12kw=3.2 确定电动机的转速取
3、v带传动比i=24 圆柱齿轮和圆锥齿传动各为1.电机所需功率9.6kw,电机的基准负载率为60,三班倒间歇工作,载荷有轻微冲击,电动机单向运转,按连续工作计算;确定电动机的转速为额定功率13kw,型号YZR180L6电动机外形尺寸如下:表3.1机座号安装尺寸HABCCAKDEFGGD螺栓直径180L1802792791211801555110821419.99M12外形尺寸180LACABHDBBLLCHA360360460380685800223.3 计算传动装置的总传动比总传动比取=2.0 则 =(1.31.5) 取=1.4 经计算=1.76 =1.25带轮传动比高速级传动比低速级传动比3
4、.4 计算传动装置的运动和动力参数将传动装置的各轴由高速到低速依次定位1轴,2轴,3轴,4轴,5轴,各轴的转速(),各轴的输入功率(kw),各轴的转矩(Nm),相邻两轴间的传动效率电动机额定功率电动机满载转速()电动机实际所需的输出功率(kw)工作机所需功率工作机转速()工作机上的转矩(Nm)3.4.1 各轴转速3.4.2 各轴输入功率3.4.3 各轴输入转矩运动和动力参数结果如下表:表3.2 运动和动力参数结果轴名功率kw转矩Nm转速输入输出输入输出电机轴9.695.2096319.229.03182.78179.1248028.948.76312.06305.82272.7338.768.
5、58382.27374.6021848.328.15363.16355.9021858.07.84348.63341.65218第四章 传动零件的设计计算4.1 普通v带传动4.1.1 设计V带V带与带相比,当量摩擦系数大,能传递较大的功率,且结构紧凑,在机械传动中应用最广。其主要步骤有:确定计算功率、选择普通v带的型号、确定两带轮的基准直径 、验算带速、确定中心距a和带的基准长度、验算小带轮包角、计算v带根数z、计算单根v带的初拉力、带轮的结构设计、计算作用在轴上的压力。1. 确定计算功率在反复启动,工作条件恶劣的场合,应取表值的1.2倍。查表得 =1.2则工作情况系数2. 选择普通v带的型
6、号根据=11.52 =960 选择B型v带3. 确定两带轮的基准直径B型v带 =112140mm 取=125mm =(1-)=960 =480 =(1-) =21251 =250mm带传动的滑动率 =0.010.02取整=250mm符合带轮直径:4. 验算带速V=6.30带速v在525范围内,符合要求5. 确定中心距a和带的基准长度初步确定中心距 0.7(+)2(+) 0.7(125+250)2(125+250) 22.5750取=1.5(+)=1.5(125+250)=560mm带的基准长度计算公式由下求得:=2+(+)+ =2560+(125+250)+ =1120+588.75+6.98
7、 =1715.72选定与计算值相近的带的基准长度的标准值长度修正系数=0.95 + =560+ 602.14mm 取a=602mm考虑到安装调整和张紧的需要中心距应有调整量一般取 =-=602.14-0.0151800=575.14mm =+0.03=602.14+0.031800=656.14mm6. 验算小带轮包角=180-57.3 =180-57.3 =168120由于120满足条件 包角数=0.987. 计算v带根数z在=2 ,=963的情况下单根B型v带的基本额定功率=1.67,单根B型v带的额定功率冲量=0.30单根v带在实际工作条件下所能传递的许用功率 =(+) =(1.67+0
8、.30) 0.980.95 =1.83kwz=6.30取z=7根一般情况下z10根,则符合条件8. 计算单根v带的初拉力查B型v带的每米长质量q=0.17单根v带的初拉力为:=()+ = (-1)+0.17=2.09.329. 计算作用在轴上的压力 =2zsin = 27209.32sin =2914.42N10. 带轮的结构设计V带轮的一般有具有轮槽的轮缘(带轮的外缘部分) 、轮辐(轮缘与轮毂相连的部分)和轮毂(带轮和轴相配合的部分)三部分组成。普通v带轮最常用的材料是灰铸铁;当带的速度v25时,可用HT150。11. 设计结果选用7根B1800GB115441989普通v带,中心距a=60
9、2mm,直径=125mm, =250mm,轴上压力=2914.42N,带轮的具体结构形式及尺寸可参考图纸 。表4.1 B型v带的轮槽尺寸:带 项目 BdefBB型 v带14412191.25813940B=(Z-1)e +2f =(7-1) 19+212.5 =139mm4.2 锥齿轮设计4.2.1 精度等级材料为45刚度,硬度为250HBS;若为减速器,精度等级为8级;用途为一般机械中的齿轮,不属于分度系统的机床齿轮,飞机,拖拉机中不重要的齿轮,纺织机械,农业机械中的重要齿轮;圆周速度:v3。4.2.2 确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动,且两齿轮均为齿面硬度HBS小于或等于350的软齿
10、面、齿面点蚀为主要的失效形式。应选按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸。然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。4.2.3 按齿面接触疲劳强度设计4.2.3.1 转矩 = =95.202.00.96Nm =182.78Nm4.2.3.2 转矩载荷系数K工作机械的载荷特性为中等冲击,取K=1.44.2.3.3 齿数和齿宽系数锥齿轮1的齿数取为24,则锥齿轮2的齿数圆整得=43实际齿数比为齿数比的误差为54.2.3.4 分度圆锥角 和 的计算Tan=1.1917 =60.83齿轮相对于轴承的位置为不对称布置而且齿面为软吃面,故取=0.54.2.3.5 许用接触应力查得安全系数
11、=1.0=60nj=604801(105240)=N齿轮转速,J除了转一转时同侧齿面啮合次数齿轮的工作寿命有接触疲劳寿命系数曲线得 =1.04 =1.09=624Mpa=654Mpa材料的弹性系数=189.8(Mpa) gu = = =10.88mm m=4.4 圆整得 取标准模数m=4.54.2.3.6 主要尺寸计算=m=4.524=108mm=m=4.543=193.5mm锥距 : R=110.79110.80mm齿宽 : bR=110.8=36.9mm取b=30mm4.2.3.7 按齿根弯曲疲劳强度校核1. 齿形系数由标准外齿轮的齿数系数表查的 =2.6 =2.42. 应力修正系数由标准
12、外齿轮的应力修正系数表查得 =1.59 =1.683. 许用弯曲应力由试验齿轮的弯曲疲劳极限图查得=220Mpa =230Mpa由软齿面(350HBS)的安全系数查表得=1.3由其安全疲劳寿命系数表查得=1齿根弯曲疲劳许用应力为 故 = = =4.24 圆整取=4.5与齿面接触疲劳计算结果相吻合。则强度满足要求盐酸齿轮的圆周速度由常用精度等级齿轮的加工发放表校核得选B级精度是合适的4. 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图以大齿轮为例,齿轮的齿顶圆直径为=+=193.5+24.5=197.88mm由于200mm,所以齿轮应采用实体式结构。5. 齿轮3与齿轮1呈对称分布,平衡轴向和径向间的摆动,其结
13、构尺寸与齿轮1相同。6. 计算齿轮1,2,3的结构参数 分度圆锥角: =19.17 =60.83 分度圆直径: =105.88mm =193.5mm齿顶高: =4.51=4.5mm齿根高: =(+)=(1+0.25)4.5=53625mm齿顶圆直径: =+cos=105.88+24.5cos39.17=112.85mm =+cos=193.5+24.5cos60.38=197.88mm齿根圆直径: =-cos=105.88-24.5cos39.17=98.90mm =-zhacos=193.5-24.5cos60.38=189.11mm =110.80mm =110.80=36.9mm 取 =
14、35mm 齿顶角: =10.62 =10.62 齿根角: =arctan=arctan=10.62 =arctan=arctan=10.62齿顶圆锥角: =+=39.17+10.62=49.79 =+=60.83+10.62=71.45齿根圆锥角: =-=39.17-10.62=28.55 =-=60.83-10.62=50.21当量齿数: =30 =88齿轮1,2,3的结构参数表:表4.2 齿轮1,2,3的结构参数齿轮项目齿轮1齿轮2齿轮3分度圆锥角39.1760.8339.17分度圆直径105.88193.5105.88齿顶高4.54.54.5齿根高5.6255.6255.625齿顶圆直径
15、112.85197.88112.85齿根圆直径98.90189.1198.90锥距110.80110.80110.80齿宽353535齿顶角120.6210.6210.62齿根角10.6210.6210.62齿顶圆锥角49.7971.4549.79齿根圆锥角28.5550.2128.55当量齿数3088304.3 齿轮设计4.3.1 选择齿轮材料及精度等级齿轮4选用45 调质,硬度220250HBS,齿轮4选用45正火,硬度为170210HBS由于该机构为普通变速装置,许昂9级精度,要求齿面粗糙度6.3um4.3.2 确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动,且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于3
16、50的软齿面,齿面电蚀为主要的失效形式,应选用按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸,然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。4.3.3 按齿面接触疲劳强度设计1. 转矩 182.781.760.97312.06nm2. 载荷系数由原动机工作机械的载荷特性为中等冲击 则 取1.23. 齿数和齿宽系数齿轮4的齿数取为24,齿轮的齿数取为33则大齿数 1.252430 小齿数 2427实际齿数比为: 1.25齿数比的误差为:05因二级齿圆柱齿轮为不对称布置,而齿轮表面为软齿面,选取0.54. 许用接触应力 =580Mpa =580Mpa =600Mpa由试验齿轮接触疲劳极限图查的
17、硬度350HBS 软齿面的安全系数表 1.360 60272.731(105240) 3.460 60272.731(105240) 3.4=2.7=2.75. 由接触疲劳寿命系数表查得 1.1 1.1580Mpa580Mpa故 76.43 =76.43 =118.29M 4.9mm圆整取得m5.0 ; 4.54.3.4 主要计算尺寸5.024120mm5.030150mm0.512060mm60+565mm同理:4.533148.5mm 4.527121.5mm 0.5148.574.25mm取75mm 80mm 则+=65+80=145mm4.3.5 按齿根弯曲疲劳强度校核1. 齿形系数2
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