〔大学论文〕同轴式斜齿圆柱齿轮二级减速器课程设计说明书〔含word文档〕.pdf
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1、机械设计机械设计机械设计机械设计课程设计说明书课程设计说明书课程设计说明书课程设计说明书 设计题目 同轴式斜齿圆柱齿轮二级减速器 机械与汽车工程学院学院 机械设计制造及其自动化专业 班级学号 设计人 指导老师 完成日期 2009-12-31 1 目目录录 设计任务书1 传动方案的拟定及说明2 电动机的选择2 计算总传动比及分配各级传动比的分配4 计算传动装置的运动和动力参数4 传动零件的设计计算9 轴的设计计算10 滚动轴承的选择及计算21 键连接的选择及校核计算23 联轴器的选择24 减速器附件的选择25 润滑与密封25 参考资料目录26 设计小结与感想27 1 机械与汽车工程学院机械与汽车
2、工程学院 2007200720072007 级机械设计课程设计任务书级机械设计课程设计任务书 一、主要内容 1、 掌握减速器齿轮、轴、轴承、箱体、键等所有零件的设计计算; 2、 会用机械设计手册查取数据和标准件的型号。 二、任务 1、按照设计数据(编号)A4和传动方案(编号) b ,高速级选用 圆柱斜 齿轮和低速 级选用 圆柱斜 齿轮设计减速器装置。 2、绘制传动装置装配图一张; 3、绘制传动装置中轴、齿轮零件图各一张; 4、编制设计说明书一份。 (字数在 8000 字左右) 三、进度安排 时间内容安排 第1天布置任务,总体设计 第2天运动分析、计算传动比、计算功率 第3天齿轮的设计计算 第4
3、天轴的结构设计计算 第5天轴的计算,箱体的设计 第6-8 天绘制装配图、零件图 第9-10 天编制设计说明书、答辩 四、设计数据 数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A0 运输带工作拉力 F(N)1500220023002500260028003000400048003000 运输带速度(m/s)1.11.11.11.11.11.41.21.61.80.8 卷筒直径 D(mm)220240300400200350350400500250 五 、传动方案 a 二级展开式b 二级同轴式c 带-圆柱齿轮式d 圆锥圆柱齿轮式 六、已知条件 1、第四部分的设计数据; 2、工作条件:两班制,连续单
4、向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘(运输带、卷筒及支 撑包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在 F 中考虑) ,环境最高温度 40 C; 3、使用折旧期:8 年检修间隔期:4 年一次大修,两年一次中修,半年一次小修; 4、动力来源:电力,三相交流,380/220V; 5、运输带速度允许误差:5%; 6、生产条件:中等规模制造厂,可加工 78 精度的齿轮及蜗轮,小批量生产。 一、传动方案的拟定及说明一、传动方案的拟定及说明 2 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。 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较 复杂,轴
5、向尺寸较为紧凑,中间轴较长、刚度差。 总体布置简图总体布置简图 1电动机;2、4联轴器;3齿轮减速器;5卷筒;6带式运输机(工作机) 该布置特点:减速器的长度较短,但轴向尺寸及重量较大。两队齿轮浸入油中深度大致 相等。 高速级齿轮的承载能力难于充分利用; 中间轴承润滑相对困难; 中间轴较长, 刚性差, 载荷沿齿宽分布不均匀。 二、电动机的选择二、电动机的选择 1 1 1 1 电动机类型和结构的选择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。Y 系列(IP44)电动机为一般用途全 封闭自扇冷式笼型三相异步电动机, 具有防止灰尘、 铁屑或其他杂物侵入电动机内部之特点, B
6、级绝缘,工作环境温度不超过+40C,相对湿度不超过 95%,海拔高度不超过 1000 m, 额 定电压 380V,频率 50Hz,适用于无特殊要求的机械上,所以选用常用的封闭式 Y(IP44) 系列的电动机。由1p167 3 2 2 2 2 电动机容量的选择电动机容量的选择 1) 工作机所需功率 Pw Pw2500*1.1=2.75kw 电动机的输出功率/ P=Pwd 其中设计方案的总效率=1*2*3*4*5*6 n 1联轴器的传动效率(2 个) 2齿轮的传动效率(2 对) 3轴承的传动效率 (3 对) 本次设计中有 7 级传动效率其中 1 =0.99(两对联轴器的效率取相等) 2=0.98
7、(两对齿轮的效率取相等) 3=0.99(减速器的 3 对轴承)由1表 1-7 均为初选效 率。 3 3 2 2 2 1 0.99*0.99*0.98*0.98*0.99*0.99*0.99=0.91333 wP= 1000 Fv kW / P=Pwd=2.75/0.91333=3.01kw 3 3 3 3 电动机转速的选择电动机转速的选择 由已知得 运输带速度(m/s)1.1 卷筒直径 D(mm)400 其中nw= D v nw卷筒转速(52.55 r/min) 由于本方案中只有齿轮传动,常用的齿轮传动的单级传动比 i=35,故二级 后为 925,nd=472.851313.75r/min,电
8、动机的转速越高,磁极越少,尺寸质 量越小,价格也越低;但传动装置的总传动比要增大,传动级数增大,从而 使成本增加。对 Y 系列电动机,如无特殊要求,通常多选用同步转速为 1500 r/min 和 1000 r/min 的电动机,故初选为同步转速为 1000r/min 的电动机。 4电动机型号的确定电动机型号的确定 由1表 201 查出电动机型号为 Y132M1-6,其额定功率为 4kW,满载转速 960r/min。 基 本符合题目所需的要求。 4 电 动 机 型号 额定功 率/KW 满载转速 r/min 堵 转 转矩 额 定 转矩 最 大 转矩 额 定 转矩 质 量 /Kg Y132M1 -6
9、 49602.02.073 机座 号 级数ABCDEFGHKL 132M6216178893880103313212515 三、三、 计算总传动比及分配各级传动比的分配计算总传动比及分配各级传动比的分配 1、计算总传动比 由电动机的满载转速 nm 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: inm/nw=960/52.55=18.268 多级传动中,总传动比为 ii1*i2*i3in 2、合理分配各级传动比 由于减速箱是同轴式布置,所以 i1i2。 因为 i18.268,故取 i1=i2=4.27。 并取齿宽系数 12 5 . 1 aa ( 1a 、 2a 分别为高速级和低速级
10、齿轮的齿宽 系数) 速度偏差=1.33mm 3 2 2 645.1*1 014754.0*14*88.0*410*9.3*9656.1*2 22 cose 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法 面模数,取 mn=2.0mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳 强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,d1=43.37mm 于是由 z1 n m dcos 1 =20.41,取 z1=20;z2=85.4 取 z2=85 这样设计出来的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,也满足了齿根弯曲疲劳强度,并且 做到了结构紧凑,避免浪费。
11、4几何尺寸计算 1)计算中心距 2)按圆整后的中心距修 正螺旋角 3)计算大、小齿轮的分 度圆直径 4)计算齿轮宽度 a () cos2 21n mzz+ =108.2144mm =arcos () a mzz n 2 21+ d1 cos 1n mz =,d2 cos 2n mz = b=dd1=41.1mm 圆整后取 圆整为 108mm =13。3210” d1=41.152mm d2=174.897mm B2=45mm B1=50mm 5)结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160mm,而又小于 500mm,故以选用腹板式为 宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 10 综上所述:
12、齿轮的有关尺寸见下表 名称符号值 法面模数Mn2 端面模数Mt2.05 螺旋角 13。3210” 压力角20 分度圆直径d1=41mmd2=175mm 齿顶圆直径Da1=45mmDa1=179mm 齿根圆直径Df1=36mmDf1=170mm 中心距a108mm 齿宽B1=50mmB2=45mm 齿数Z1=22mmZ2=95mm 当量齿数zv1=24.08zv2=103.98 六、轴的设计计算六、轴的设计计算 I 高速轴: 1确定轴上的功 率、转矩和转速 2已知高速级小 齿轮的分度圆 直径为 d=41mm 则作用在齿轮 上的力 转速 N1=960r/min 功率 P1=3.9204(kW) F
13、t1= d T2 Fr1=Ft cos tan n Fa1=Fttan 转矩 T1=39(Nm) Ft1=1900N Fr1=711N Fa1=457N 3.初步确定轴的最小直 径 3 1 1 01 n P Ada= mmd a 36 1 = 11 4.计算转矩Tca=KaT=1.5*39=58.5 因此选择的联轴器的型号为凸缘联轴器 GY5 型 型号公称转矩 N M轴孔直径 mm轴孔长度 mm Y 型J1 型 GY5400388260 考虑到直径的最小值因此取为 38mm 3轴的结构设计 拟定输入轴齿轮为右旋。 考虑小齿轮分度圆直径较小, 可能需要做成齿轮轴, 选材应当与小齿轮一致,故轴材料
14、选 40Cr 1)确定轴上零件的装配方案 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a)I-II 段由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直 径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为 38mm 孔长定为 44mm b)II-III 段用于安装轴承端盖,轴承端盖的总宽度为 21mm(由减速器的 结构设定决定) ,考虑端盖的拆卸方便以及润滑取端盖与 II 右端距离 为 20mm,考虑端盖取直径 42mm 宽度定为 41mm c)III-IV 段因为要承载径向力和轴向力因此初选为圆锥滚子轴承 30209 直径 45 考虑到轴承的轴向定位可靠,所以该段直径选为 45mm 宽度 定为
15、 51mm d)IV-V 段为小齿轮, 取安装齿轮段轴径为 48mm, 已知齿轮宽是 50mm, 故取宽度为 48mm e)V-VI 段轴肩定位小齿轮右端,由于齿轮段轴径为 48mm,h0.07d 取为 4mm,直径定为 56mm 宽度为 10mm f)VI-段为轴环定位轴承的内环,便于拆卸方便,轴承直径为 45mm, 而 h0.07d 取 h=4 直径 53mm 宽度为 22mm g)VII-VIII 段用于安装轴承,定直径为 45mm,宽度为 22mm 12 13 3)求轴上的载荷 先做出轴上的受力分析图以及弯矩图和扭矩图(见上页图) 由此图来确定该轴的危险截面 水平面支反力 弯矩 垂直面
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