机械课程设计-二级同轴式减速器设计.doc
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1、各专业全套优秀毕业设计图纸机械课程设计说明书 二级同轴式减速器设计专 业 : 机械设计制造及其自动化 学 号 : 2012071232 设 计 人 : 张 光 丽 指导老师 : 应 丽 霞 日 期 : 2014. 12. 20 哈尔滨工程大学 目 录设计任务书.3传动方案的拟定及说明.4电动机的选择.4计算传动装置的运动和动力参数.5传动件的设计计算.5轴的设计计算.12滚动轴承的选择及计算.17键联接的选择及校核计算.19连轴器的选择.19减速器附件的选择.20润滑与密封.21设计小结.21参考资料目录.21机械设计课程设计任务书题目:设计一螺旋输送机驱动装置的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 总
2、体布置简图 1电动机;2联轴器;3齿轮减速器;4高速级齿轮;5低速级齿轮;6联轴器;7输送机滚筒二 工作条件:两班制工作运送砂石、每班工作8小时,单向运转(载荷平稳),螺旋输送机效率为092.三 原始数据 螺旋轴转矩T(Nm):400螺旋轴转速n(r/min):120螺旋输送机效率():0.92使用年限(年):10(设每年工作300天)工作制度(小时/班):8检修间隔(年):2生产批量:小批量生产四 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算;2. 斜齿轮传动设计计算;3. 轴的设计;4. 滚动轴承的选择;5. 键和连轴器的选择与校核;6. 装配图、零件图的绘制;7. 设计计算说明书的编写;五
3、设计任务1 减速器总装配图一张;2 齿轮、轴零件图各一张3 设计说明书的编写(一)传动方案的拟定及说明1.由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。2.本传动机构的特点是:减速器的轴向尺寸较大,中间轴较长,刚度较差,当两个大齿轮侵油深度较深时,高速轴齿轮的承载能力不能充分发挥。常用于输入轴和输出轴同轴线的场合。(二)电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。2 电动机容量的选择1) 工作机所需功率Pw =Tn/9550,其中n=120r/min,T=400 Nm,得
4、Pw5.026KW2) 电动机的输出功率PdPw/分别为联轴器,滚动轴承,齿轮传动及螺旋输送机的效率。由表2-3选取计算得=0.82,则pd=6.13KW3 电动机转速的选择螺旋轴的转速nw=120r/min,按表2-2推荐的合理范围,二级圆柱齿轮减速器的传动比i=840。所以,电动机转速范围nd=inw=(9604800)r/min初选为同步转速为1500r/min的电动机4电动机型号的确定由表145查出电动机型号为Y132M-4,其额定功率为7.5kW,满载转速1440r/min,效率87,功率因数0.85,额定电流7.0,净质量81Kg,额定转矩2.3,合目所需要求。(三)计算传动装置的
5、运动和动力参数1、传动比的分配:目的过程分析结论分配传动比由电动机的满载转速nd和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: ind/nw=1440/120=12由于减速箱是同轴式布置,所以i1i2。因为i12,i1=i2= 速度偏差为0.5%5%,所以可行。 i1=3.5 i2=3.52、各动力参数的设定:目的 过程分析结论传动系统的运动和动力参数计算设:从电动机到输送机滚筒轴分别为0轴、1轴、2轴、3轴、4轴;对应于各轴的转速分别为 、 、 、 、 ;对应于0轴的输出功率和其余各轴的输入功率分别为 、 、 、 、 ;对应于0轴的输出转矩和其余名轴的输入转矩分别为 、 、 、 、
6、;相邻两轴间的传动比分别为 、 、 、 ;相邻两轴间的传动效率分别为 、 、 、 。轴号电动机两级圆柱减速器工作机O轴1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)n0=1440n1=1440n2=411.43n3=117.55n4=117.55功率P(kw)P0=6.13P1=6.09P2=5.85P3=5.62P4=5.08转矩T(Nm)T0=40.65T1=40.37T2=135.8T3=456.8T4=413.1两轴联接联轴器齿轮齿轮联轴器传动比 ii01=1i12=3.5i23=3.5i34=1(四)传动件设计计算目的过程分析结论选精度等级、材料和齿数按齿面接触强度设计按齿根弯曲强度设计几何尺
7、寸计算选精度等级、材料和齿数按齿面接触强度设计按齿根弯曲强度设计几何尺寸计算A:低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计1 选精度等级、材料及齿数1) 材料及热处理:由表7-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为ZG35CrMo(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS;2) 精度等级选用8级精度;3)试选小齿轮齿数Z120,则大齿轮齿数Z2Z1i2=70; 4)选取螺旋角。初选螺旋角14。2.按齿面接触强度设计d11)确定公式内的各计算数值(1)试选Kt1.6;(2)由图712选取区域系数ZH2.433;(3)由表75选取尺宽系数d1;(4)由图715查得10
8、.75,20.87,则121.62;(5)材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa1/2;(6)由图718按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa;(7)由式717计算应力循环次数N160n1jLh60411.4110163001.18109 N260n2jLh60(411.4/3.5)110163003.38108(8)由图7-19查得接触疲劳寿命系数ZN10.98;ZN21.07;(9)计算接触疲劳许用应力: 取安全系数SH1,由式(718)得 H10.98600MPa588MPa; H21.07550MPa535MPa;
9、2)计算:(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t:d1t=59.69mm(2) 计算圆周速度:v=1.29m/s(3) 计算纵向重合度: ;(4) 计算载荷系数K: 已知载荷平稳,所以取KA=1;根据v=1.29m/s, 8级精度,由图77查得动载系数KV=1.12;由表78查得K=1.08由表73查得K=1.4。故载荷系数 K=KAKVKK=11.121.41.08=1.69(5)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径: d1=mm=60.8mm(6)计算齿宽b:b=dd1=160.8mm=60.8mm(7)计算模数mn: mn =mm=2.95取mn=3mm3.按齿根弯曲强度设计 mn1)确定计
10、算参数(1)计算载荷系数:K=KAKVKK=11.121.41.08=1.69(2)根据纵向重合度=0.318dZ1tan=1.59,从图714查得螺旋角影响系数 :Y0.88;(3)计算当量齿数:Zv1=Z1/cos=20/cos14=21.89; Zv2=Z2/cos=70/cos14=76.63;(4)查取齿型系数:由表74查得YF1=2.80;YF2=2.24;(5)查取应力校正系数:由表74查得Ys1=1.55;Ys2=1.75;(6)计算F:由图716查得弯曲疲劳强度极限:Flim1=550Mpa;Flim2=440MPa;由图717查得弯曲疲劳寿命系数:YN1=0.88;YN2=
11、0.90;取SF=1.25;F1= F lim1 YN1/SF=5500.88/1.25=387.2MPa;F2= F lim2 YN1/SF =4400.90/1.25=316.8MPa;(7)验算齿根弯曲疲劳强度:F1=KFtYF1YS1Y/bmn=97.58MPa;F2=F1/(YF1YS1)YF2YS2=88.13MPa;KAFt/b=21135800/(60.8)2=73.47N/mm100 N/mm,计算得弯曲条件满足;( 8 ) 设计计算:mn=2.98对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数mn,可取由弯曲强度算得的模数2.98,并就近
12、圆整为标准值:n3.03. 几何尺寸计算:1) 计算中心距 :Z1=19.67,取Z1=20,Z2=Z1i1=70;a=139.13mma圆整后取140mm2)按圆整后的中心距修正螺旋角:=arcos=1521,53,3)计算大、小齿轮的分度圆直径:d1=62.2mmd2=217.8mm4)计算大、小齿轮的齿根圆直径:5)计算齿轮宽度: b=dd1b=62.2mmB1=65mm,B2=60mm;5)结构设计以大齿轮为例,因齿轮齿顶圆直径小于160mm,故以选用实心结构。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。B. 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1. 选精度等级、材料及齿数(1) 材料及热处理:由表7-1选择
13、小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为ZG35CrMo(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS;(2) 精度等级选用8级精度;(3) 试选小齿轮齿数Z120,大齿轮齿数Z2Z1i1=203.5=70;(4) 选取螺旋角,初选螺旋角14。 2. 按齿面接触强度设计 d11) 确定公式内的各计算数值:(1) 试选Kt1.6;(2) 由图712选取区域系数ZH2.433;(3) 由表75选取尺宽系数d1;(4) 由图715查得10.75,20.87,则121.62;(5) 由表76查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa1/2;(6) 由图718按齿面硬度查
14、得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPa;(7) 由式717计算应力循环次数:N160n1jLh601440110163004.15109;N260n2jLh60(1440/3.5)110163001.185109;(8) 由图7-19查得接触疲劳寿命系数ZN10.92;ZN20.98;(9) 计算接触疲劳许用应力:取失效概率为,取安全系数SH1,由式(718)得: H1Hlim1ZN1/SH=0.92600MPa552MPa; H2Hlim2ZN2/SH=0.98550MPa539MPa; 2)计算:(1)试算小齿轮分度圆直径d1t:d
15、1t=41.55mm(2)计算圆周速度:v=3.1m/s(3)计算纵向重合度: (4)计算载荷系数K:已知载荷平稳,所以取KA=1;根据v=3.1m/s,8级精度,由图77查得动载系数KV=1.18;由表78查得K=1.08;由表73,假设KAFt/b100N/mm,得K=1.4。故载荷系数 K=KAKVKK=11.181.41.08=1.78按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径:d1=mm=43.05mm 计算齿宽b:b=dd1=143.05mm=43.05mm计算模数mn: mn =mm,按表7-7 取mn=2.5mm;3. 按齿根弯曲强度设计 mn1)确定计算参数:(1)计算载荷系数:K
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