二级直齿圆柱齿轮减速器 毕业设计论文.doc
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1、二级直齿圆柱齿轮减速器 摘摘 要要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、轴、轴承及箱体 组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的 作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便,因而应用极为广泛。 本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首 先进行了传动方案的评述,选择齿轮减速器作为传动装置,然后进行减速器的设计 计算(包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选 择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容) 。运 用 AutoCAD 软件进行齿轮减速器的二维平面设计,完
2、成齿轮减速器的二维平面零件 图和装配图的绘制。 关键词:齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率 目目 录录 1、引言.1 2、电动机的选择.2 2.1. 电动机类型的选择 .2 2.2电动机功率的选择 .2 2.3确定电动机的转速 .2 3、计算总传动比及分配各级的传动比.4 3.1. 总传动比 .4 3.2分配各级传动比 .4 4、计算传动装置的传动和动力参数.5 4.1.电动机轴的计算 5 4.2.轴的计算(减速器高速轴) 5 4.3.轴的计算(减速器中间轴) 5 4.4.轴的计算(减速器低速轴) 6 4.5.轴的计算(卷筒轴) 6 5、传动零件 V 带的设计计算.7 5.1.确定计算功率 7
3、 5.2.选择 V 带的型号 7 5.3.确定带轮的基准直径 dd1 dd27 5.4.验算 V 带的速度 7 5.5.确定 V 带的基准长度 Ld和实际中心距 a 7 5.6.校验小带轮包角 18 5.7.确定 V 带根数 Z.8 5.8.求初拉力 F0及带轮轴的压力 FQ.8 5.9.设计结果 9 6、减速器齿轮传动的设计计算10 6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算 .10 6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算 .11 7、轴的设计14 7.1.高速轴的设计 .14 7.2.中间轴的设计 .15 7.3.低速轴的设计 .16 8、滚动轴承的选择20 9、键的选择20 10、联轴器的选择.
4、21 11、齿轮的润滑.21 12、滚动轴承的润滑.21 13、润滑油的选择.22 14、密封方法的选取.22 结 论.23 致 谢.24 参考文献.25 1 1、引言 计算过程及说明国外减速器现状,齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使 用着,是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量 大,或者传动比大而机械效率过低的国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于 领先地位,特别在材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用 寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题,也未解决好。 最近报导,日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器,美国 Jan-Newton 公
5、司研 制的 X-Y 式减速器,在传动原理和结构上与本项目类似或相近,都为目前先进 的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率 以及使用寿命长的方向发展。因此,除了不断改进材料品质、提高工艺水平外, 还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新,平动齿轮传动原理的出现就是一 例。减速器与电动机的连体结构,也是大力开拓的形式,并已生产多种结构形 式和多种功率型号的产品。目前,超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医 疗、生物工程、机器人等领域中,微型发动机已基本研制成功,美国和荷兰近 期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器,则应用前景 远大。 2 2、电动机的选
6、择 2.1.2.1. 电动机类型的选择电动机类型的选择 按已知的工作要求和条件,选用 Y 型全封闭笼型三相异步电动机。 2.22.2电动机功率的选择电动机功率的选择 Pd=Fv/(1000w) 由电动机的至工作机之间的总效率为。 w=12332456 1、2、3、4、5、6分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、 齿轮传动联轴器、卷筒轴的轴承、卷筒的效率。 则 w=0.960.9930.9720.970.980.96 =0.82 Pd=Fv/(1000w)=25001.710000.82 =5.2kw 2.32.3确定电动机的转速确定电动机的转速 卷筒轴的工作转速为 nW =601000VD
7、 =6010001.7300 3 =108.28rmin 取 V 带传动比 i 1=2 4。 齿轮传动比 i2=840。则总传动比为 i总=16160 故电动机转速的可选范围 nd=i总nW =16160108.28rmin =173217325rmin 符合这一范围的同步转速有 3000 rmin,再根据计算出的容量,由参考 文献【1】 查得 Y132s1-2 符合条件 型号额定功率同步转速满载转速 Y132s1-25.5 kw3000rmin2900rmin 4 3、计算总传动比及分配各级的传动比 3.1.3.1. 总传动比总传动比 i总=n电动/nW=2900/108.28=26.78
8、3.23.2分配各级传动比分配各级传动比 i1为 V 带传动的传动比 i1的范围(24) i1=2.5 i2为减速器高速级传动比 i3为低速级传动比 i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 =1 i总= i1 i2 i3 i4 i2 i3=26.78/2.5=10.71 i2=(1.3 i2 i3)1/2=3.7 i3=2.9 5 4、计算传动装置的传动和动力参数 4.1.4.1.电动机轴的计算电动机轴的计算 n0=nm=2900rmin P0= Pd =5.2kw T09550P0n0 95505.22900 =17.12N.m 4.2.4.2.轴的计算轴的计算( (减速器高速轴减速器高速轴
9、) ) n1=n0i1 =29002.5 =1160rmin P1=P01 5.20.96 4.99kw T19550P1n1 带 95504.991160 41.1N.m 4.3.4.3.轴的计算轴的计算( (减速器中间轴减速器中间轴) ) n2=n1i2 =11603.7 =313.51 rmin P2=P1223 =4.990.9920.97 =4.75kw T29550P2n2 95504.75313.51 144.57 N.m 6 4.4.4.4.轴的计算轴的计算( (减速器低速轴减速器低速轴) ) n3=n2i3 =313.512.9 108.11rmin P3P2234 4.75
10、0.990.970.97 4.42kw T39550P3n3 95504.42108.11 390.53 N.m 4.5.4.5.轴的计算轴的计算( (卷筒轴卷筒轴) ) n4=n3108.11rmin P4P356 4.420.980.964.16kw T49550P4n4 95504.16108.11 367.41 N.m 7 5、传动零件 V 带的设计计算 5.1.5.1.确定计算功率确定计算功率 PC=KAP额=1.15.5=6.05 kw 5.2.5.2.选择选择 V V 带的型号带的型号 由 PC的值和主动轮转速,由【1】图 8.12 选 A 型普通 V 带。 5.3.5.3.确定
11、带轮的基准直径确定带轮的基准直径 dd1 dd2 由【1】表 8.6 和图 8.12 选取 dd180mm ,且 dd180mmdmin75mm 大带轮基准直径为。 dd2dd1n0n1 =2900801160 200mm 按【1】表 8.3 选取标准值 dd2200mm 则实际传动比 i, i dd2dd1 20080 2.5 主动轮的转速误差率在5内为允许值 5.4.5.4.验算验算 V V 带的速度带的速度 Vdd1n060000 12.14ms 在 525 ms 范围内 5.5.5.5.确定确定 V V 带的基准长度带的基准长度 L Ld d和实际中心距和实际中心距 a a 按结构设计
12、要求初定中心距 a0=500mm L02 a0dd1dd22dd2dd124 a0 1000280216022000 =1446.8mm 由【1】表 8.4 选取基准长度 Ld1400mm 实际中心距 a 为 8 aa0LdL02 1000+14001446.82 476.6mm 5.6.5.6.校验小带轮包角校验小带轮包角 1 1 180dd2dd1a 57.3 18020080476.6 57.3 165.6120 合格 5.7.5.7.确定确定 V V 带根数带根数 Z Z ZPcP0 PcP0P0KKc P01.221.291.222900280032002800 1.24kw P0K
13、bn011Ki 0.00102752900111.1373 0.3573kw KL0.96 K0.97 Z6.051.240.35730.970.96 4.06 圆整得 Z=4 5.8.5.8.求初拉力求初拉力 F0及带轮轴的压力及带轮轴的压力 F FQ Q 由【1】表 8.6 查得 q0.1kgm F0500Pc2.5K1zVqV2 113N 轴上压力 Fq为 Fq2Fzsin165.62 21134sin165.62 894.93N 9 5.9.5.9.设计结果设计结果 选用 4 根 A1400GBT115441997 的 V 带 中心距 476.6mm 轴上压力 894.93N 带轮直径
14、 80mm 和 200mm 10 6、减速器齿轮传动的设计计算 6.1.6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算高速级圆柱齿轮传动的设计计算 6.1.1.选择齿轮材料及精度等级选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 号钢调质,硬度为 220250HBS。大齿轮选用 45 号钢正火, 硬度为 170210HBS。因为是普通减速器 故选用 9 级精度 ,要求齿面粗糙度 Ra3.26.3m 6.1.2.6.1.2.按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计 T1=41.1Nm=41100Nmm 由【1】表 10.11 查得 K=1.1 选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取 25,则大齿轮齿数 Z2=i2Z1
15、=92.5,圆整得 Z1=93,齿面为软齿 面,由【1】表 10.20 选取 d=1 由【1】图 10.24 查得 HLim1 =560 MPa HLim2 =530 MPa 由表【1】10.10 查得 SH=1 N1=60njLh=6011601( 1030016) 3.34109 N2= N1 i2=3.341093.7=9.08108 查【1】图 10.27 知 ZNT1=0.9 ZN=1 H1= ZNT1HLim1SH0.95601=504 MPa H2= ZNT2HLim2SH15301 =530 MPa 故 d176.43KT1i21di2H1213 =76.431.1411003
16、.7113.7504213 =46.62mm m= d1Z1=46.6225=1.86 由【1】表 10.3 知 标准模数 m=2 6.1.3.6.1.3.计算主要尺寸计算主要尺寸 d1=m Z1=225=50mm 11 d2=m Z2=293=186mm b=dd1=150=50mm 小齿轮的齿宽取 b2=50mm 大齿轮的齿宽取 b1=55m a=mZ1Z22=225932=118m 6.1.4.6.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核按齿根弯曲疲劳强度校核 查【1】表 10.13 得 YF1 =2.65 YF2=2.18 应力修正系数 YS 查【1】表 10.14 得 YS1=2.21 YS2
17、=1.79 许用弯曲应力F 由【1】图 10.25 查得 Flim1 =210 MPa Flim2 =190 MPa 由【1】表 10.10 差得 SF=1.3 由【1】图 10.26 查得 YNT1=YNT2=0.9 有公式(10.14)可得 F1= YNT1Flim1SF =2100.91.3=145.38 MPa F2= YNT2Flim2SF =1900.91.3=131.54 MPa 故 F1 =2KT YF YSbm2Z1=76.19MPaF1=145.38MPa F2 =F1YF2YS2YF1YS176.192.211.792.651.59 71.53MPaF2 131.54MP
18、a 所以齿根弯曲强度校核合格。 6.1.5.6.1.5.检验齿轮圆周速度检验齿轮圆周速度 Vd1n1600003.14501160600003.03 m/s 由【1】表 10.22 可知选 9 级精度是合适的 6.2.6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算低速级圆柱齿轮传动的设计计算 6.2.1.选择齿轮材料及精度等级选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 号钢调质,硬度为 220250HBS。大齿轮选用 45 号钢正火, 硬度为 170210HBS。因为是普通减速器 故选用 9 级精度 ,要求齿面粗糙度 Ra3.26.3m 6.2.2.6.2.2.按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计
19、 T2=144.57Nm=145000Nmm n2=313.51rmin 12 由【1】表 10.11 查得 K=1.1 选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取 31,则大齿轮齿数 Z2=i3Z1=89.9,圆整得 Z1=90,齿面为软齿 面,由【1】表 10.20 选取 d=1 由【1】图 10.24 查得 HLim1 =550 MPa HLim2 =530 MPa 由表【1】10.10 查得 SH=1 N1=60njLh=60313.511( 1030016) 9.03108 N2= N1 i3=9.031082.9=3.11108 查【1】图 10.27 知 ZNT1=1 ZN=1.06 H1=
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