二级展开式直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明.doc
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1、 设设 计计 题题 目目 设计带式运输机传动装置 机电工程系 机械设计制造及其自动化专业 班 设 计 者 学 号 指 导 教 师 2013 年 6 月 30 日 - 1 - 目目 录录 一、传动方案的拟订4 二 电动机的选择及运动参数的计算5 21 电动机的选择5 22 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比6 23 计算传动装置的运动和动力参数7 三 直齿圆柱齿轮的设计8 3. 1 高速级齿轮设计8 3.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿 数8 3.1.2 按齿面接触强度设计8 3.1.3 按齿根弯曲强度设计10 3.1.4 几何尺寸计算11 3.1.5 总结12 3.2 低速级齿轮设
2、计12 3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数12 3.2.2 按齿面接触强度设计12 3.2.3 按齿根弯曲强度设计15 3.2.4 几何尺寸计算16 3.2.5 总结16 四 轴、键、轴承的设计计算 17 4. 1 高速轴 I I 的设计17 42 中间轴 IIII 的设计.22 43 低速轴 IIIIII 的设计及计算.27 五 减速器润滑方式,润滑剂及密封方式的选择 33 3 5. 1 齿轮和轴承的润滑方式及润滑剂的选择33 - 2 - 5. 2 密封方式的选择34 六 减速器箱体及附件的设计.34 6.1 箱体设计.34 62 减速器附件设计.35 七 减速器技术要求.37
3、结束语.38 参考文献39 - 3 - 机械设计(课程设计任务书)机械设计(课程设计任务书) 一题目一题目:设计带式运输机传动装置 二传动系统图二传动系统图 三原始数据及工作条件 连续单向运转,工作时有轻微振动,空载起动,使用期 10 年,小批量生产, 单两班制工作,运输带速度允许误差为。%5 四要求 1)按第 2.6 组数据进行设计 2)设计工作量: 设计说明书 1 份 减速器装配图(A0) 1 张 零件图(A2) 2 张 - 4 - 一、传动方案的拟订一、传动方案的拟订 工作条件及生产条件: 连续单向运转,工作时有轻微振动,空载起动,使用期 10 年,小批量生产,单两班制工作,运输带速度允
4、许误差为。%5 减速器设计基础数据 输送带工作拉力F(N) 2500 输送带速度 v(m/s) 1.8 卷筒直径 D(mm) 250 图图 1-11-1 带式输送机传动方案带式输送机传动方案 减速器类型:二级展开式直齿圆柱齿轮减速器 设计原则:结构简单,制造方便,成本低廉,传动效率高,使用维护方便。 传动方案:电机联轴器两级直齿圆柱齿轮减速器工作机 方案分析: 带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动 力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器,其 结构简单,但齿轮相对轴承位置不对称,因此要求轴有较大的刚度,高速级和低速级 - 2
5、- 都采用直齿圆柱齿轮传动。 6 设计内容 计算与说明 结果 电动机的选电动机的选 择择 计算工作 装置所需 功率 w P 计算电动 机的输入 功率 0 P 计算电机的 总效率 二、电动机的选择及运动参数的计算二、电动机的选择及运动参数的计算 2.12.1 电动机的选择电动机的选择 (1)选择电动机类型 按已知工作要求和条件选用卧式全封闭的 Y 系列 鼠笼型三相异步交流电动机。 (2)确定电动机的功率 工作装置所需功率的计算 w P kw vF P w ww w 1000 式中,,,工作装置的效率 NFw2500smvw/8 . 1 。代入上式得: 96 . 0 w kw vF P w ww
6、w 6875 . 4 96 . 0 1000 8 . 12500 1000 电动机的输入功率的计算 0 P kw P P w 0 式中,为电动机轴至卷筒轴的转动装置总效率。 ;取滚动轴承效率,7 级精度齿 232 crg t 99 . 0 r 轮传效率 0.96,联轴器的效率,传动滚筒的效 99 . 0 c 率则 96 . 0 t 8416 . 0 96 . 0 x99 . 0 96 . 0 99 . 0 223 故kw P P w 57 . 5 8416 . 0 6875 . 4 0 电动机额定功率=(11.3)=5.577.241kw m P 0 P 电动机的功率有 5.5kw 和 7.5
7、kw,故选择 7.5kw 的电机。 kwPw66 . 2 8416 . 0 kwP5 . 7 0 41 计算卷筒 转速 计算满载 转速 传动装置 总传动比 (3)确定电动机转速 卷筒轴作为工作轴,其转速为: min/58.137 250 8 . 1106106 44 r D v n w w 齿轮的传动比范围:单级圆柱齿轮传动比范围 ,则总传动比范围应为, 53 g i 2595533 i 可见电动机转速的可选范围为: min/ 5 . 343922.123858.137)259(rnin w 符合这一范围的同步转速有 1500r/min 的电机, 查表知选用 Y 系列电动机 Y132M-4 型
8、三相异步电机,其 满载转速。电动机的安装结构型式以及min/1440rnw 其中心高、外形尺寸如下: 电 动 机 型 号 额 定 功 率 (K W) 同 步 转 速 n( r/m in ) 满 载 转 速 n( r/m in ) 机 座 中 心 高 H 外伸 轴颈 轴伸 尺寸 Y13 2M- 4 7.5150 0 1400 132 38mm80mm 2.22.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 min/ 58.137 r nw min/ 5 .1591 96.572 r n min/1440rnw 47.10i - 2 - 计算输入 轴转速 1 n
9、 计算中间 轴转速 2 n 计算输出 轴转速 3 n 计算各轴 输入功率 计算各轴 输入转矩 (1)传动装置总传动比 47.10 58.137 1440 w m n n i (2)分配传动装置各级传动比 输入轴和中间轴的传动比为,圆周齿轮的传动比为 12 i 35, 可取 3,则 12 i 49 . 3 3 47.10 34 i 2.32.3 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 (1)各轴的转速 计算输入轴转速min/1440nm 1 rn 计算中间轴转速min/480 3 1440 12 1 2 r i n n 计算输出轴转速min/54.137 49 . 3 480
10、2 2 3 r i n n 工作轴min/54.137 3 rnnw (2)各轴输入功率 输入轴功率kwP06 . 7 99 . 0 x96 . 0 x99 . 0 x5 . 7 1 中间轴功率 kwPP gr 71 . 6 96 . 0 99 . 0 06 . 7 12 输出轴功率kwPP r 57 . 6 99 . 0 99 . 0 71 . 6 c23 (3)各轴输入转矩 输入轴= w TmN n P T74.49 1440 5 . 7 95509550 m m 1 中间轴mN n P T50.133 480 71 . 6 95509550 2 2 2 输出轴mN n P T18.456
11、 54.137 57 . 6 95509550 3 3 3 将以上算的的运动和动力参数列表如下: 轴名 I 轴 II 轴 III 轴工作轴 3 12 i 49 . 3 34 i min/ 1440 1 r n min/ 480 2 r n min/ 54.137 3 r n min/ 54.137 r nw kwP06 . 7 1 kwP71 . 6 2 kwP57 . 6 3 mNT74.49 1 m.50.133 2 NT mNT18.456 3 - 2 - 计算齿轮 齿数和 1 z 2 z 高速级 齿轮的设 计 计算小齿 轮传递的 转矩 计算应力 循环次数 参数 转速 n(r/min)
12、1440480137.54137.54 功率 P(kW) 7.066.716.576.57 转矩 T(Nm) 49.74133.50456.18456.18 传动比 i 33.491 效率0.9490.9790.99 三、三、直齿圆柱齿轮减速器的设计直齿圆柱齿轮减速器的设计 3.13.1 高速级齿轮的设计高速级齿轮的设计 3.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用直齿圆柱齿轮传动 2)选用 7 级精度 3)材料选择,由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质) ,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质) ,硬度为 240HBS,二者材料硬度差为 40HBS 4)
13、试选小齿轮齿数,大齿轮齿数为24 1 z 。72243 2 z 3.1.2 按齿面接触强度设计 按设计计算公式(109a)进行试算,即 2.32 t d1 3 2 1 1 H E d Z u uKT (1)确定公式内的各计算数值 试选载荷系数 Kt1.3 计算小齿轮传递的转矩。 mmN n 49740 P1095.5 T 1 5 1 由表 107 选取尺宽系数 d1 24 1 z =72 2 z mmN 4 1 10 974 . 4 T =4.15 1 N - 2 - 算小齿轮 分度圆直 径 t d1 计算圆周 速度 V 计算齿宽 b 由表 106 查得材料的弹性影响系数 2 1 a 8 .
14、189 MPZE 由图 1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度 极限MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限600 1lim H MPa;550 2lim H 由式 1013 计算应力循环次数 60n1jLh60 1440 1 (2 8 300 10) 1 N 4.15 9 10 9 9 2 1038 . 1 3 1015 . 4 N 由图 1019 查得接触疲劳寿命系数:0.9; 1HN K 0.95 2HN K 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1,安全系数 S1,由式(1012)得 MPaMPa S NKH H 5406009 . 0 1lim1 MPaMPa S NKH H 5 .
15、52255095 . 0 2lim2 (2)计算 试算小齿轮分度圆直径 d1t,代入中较小的值。 H t d1 3 2 1 1 32 . 2 H E d t Z u uTK =52.178mm 3 2 4 5 . 522 8 . 189 3 13 1 10974 . 4 3 . 1 32 . 2 计算圆周速度 V V=3.93m/s 100060 11 nd t 100060 1440178.52 计算齿宽 b b=d=152.178mm=52.178mm t d1 9 10 9 2 10 38 . 1 N MPa H 540 MPa H 5 . 522 =52.178mm t d1 V=3.
16、93m/s B=40.598mm b/h=10.67 - 2 - 计算载荷 系数 计算弯曲 疲劳许用 应力 计算齿宽与齿高之比 h b 模数=2.174mm t m 1 1 z d t 24 52.178mm 齿高=2.252.174mm=4.89mm t 2.25mh b/h=52.178/4.89=10.67 计算载荷系数。 根据 v=3.93m/s,7 级精度,由图 108 查得动载系数 =1.2; v K 直齿轮=1 FH KK 由表 10-2 查得使用系数 KA=1 由表 104 查得 8 级精度小齿轮相对支撑非对称布置时, =1.423 H K 由 b/h=10.67,=1.420
17、.查图 1013 查得 H K F K =1.35;故载荷系数 K=KAKV=11.211.423=1.71 F K H K 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式 (1010a)得 =mm=57.17mm 1 d 3 1 / tt KKd 3 3 . 1/71 . 1 178.52 计算模数 m m=mm=2.38mm 1 1 z d 24 57.17 3.1.3 按齿根弯曲强度设计 由式(105)得弯曲强度的设计公式为 m 3 2 1 1 2 F SaFa d YY z KT (1)确定公式内的各计算数值 K=1.71 =57.17mm 1 d m=2.38mm =303.57 11
18、FE Mpa - 2 - 计算载荷 系数 K 计算模数 计算齿轮 齿数 计算齿轮 齿数 由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 =500Mpa;大齿轮的弯曲疲劳极限强度=380MPa 1FE 2FE 由 10-18 取弯曲寿命系数=0.85 =0.88 1FN K 2FN K 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 见表(10-12)得 =()/S=303.57Mpa 11 FE 11FEFN K 4 . 1 50085 . 0 = ()/S=238.86Mpa 22 FE 22FEFN K 4 . 1 38088 . 0 计算载荷系数 K K= KAKV=11.211
19、.35=1.62 F K H K 查取应力校正系数 由表 105 查得 =1.58;=1.76 1Sa Y 2Sa Y 查取齿形系数 由表 105 查得 =2.23865 . 2 1Fa Y 2Fa Y 计算大、小齿轮的并加以比较 F SaFaY Y =0.01378 1 11 F SaFaY Y 71.310 58 . 1 65. 2 =0.016527 2 22 F SaFa YY 247 80 . 1 17 . 2 大齿轮的数值大。 (2)设计计算 m=1.66mm 3 2 4 01652.0 241 10974.4620.12 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于m 由齿根弯
20、曲疲劳计算的模数,由于齿轮模数的大小主m 要取决于弯曲所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度 所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与直径的乘 =238.8 22 FE 6Mpa K=1.62 1 11 F SaFaY Y =0.01378 2 22 F SaFa YY =0.016527 m=1.66mm =28 1 Z =84 2 Z - 2 - 齿轮几何 尺寸计算 计算中心 距 计算齿轮 宽度 选定齿轮 类型、精 度等级、 材料及齿 数 低速级齿 轮齿数 积)有关,可取由弯曲强度算得的模数 1.66mm 并就近 圆整为标准值(第一系列)m=2.0mm,按接触强度算得 的分度圆直径 d=57
21、.17,算出小齿轮齿数 小齿轮齿数 =/m=57.17/228 1 Z 1 d 大齿轮齿数 =3 28=84 2 Z 11Z i 3.1.4 几何尺寸计算 (1)计算大、小齿轮的分度圆直径 =28 2=56mm 1 dm 1 Z =m=84 2 =168mm 2 d 2 Z (2)计算中心距 a=(+)/2=(56+168)/2=112mm, 1 d 2 d (3)计算齿轮宽度 b=d=56mm 1 d =61mm,=56mm 1 B 2 B 备注齿宽一般是小齿轮得比大齿轮得多 5-10mm 3.1.5 小结 由此设计有 模数分度圆直径齿宽齿数 小齿轮 2566128 大齿轮 21685684
22、 3.23.2 低速级齿轮的设计低速级齿轮的设计 3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用直齿圆柱齿轮传动 2)选用 7 级精度 3)材料选择,由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质) =56mm 1 d =168mm 2 d a=112mm =61mm 1 B =56mm 2 B 30 1 z 105 2 z - 2 - 计算小齿 轮传递的 转矩 计算应力 循环次数 计算接触 疲劳许用 应力 ,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质后表面淬 火) ,硬度为 240HBS,二者材料硬度差为 40HBS 4)试选小齿轮齿数,大齿轮齿数为 30 1 z ,取
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