齿轮低速轴论文18431.doc
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1、 毕业设计摘 要本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。 减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。 本次毕业设计中的减速机是根据用户的选择而设计的非标准减速器。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。
2、合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求,而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。关键词:传动装置,齿轮,低速轴目 录绪 论1一、传动方案拟定2二、电动机的选择2三、计算总传动比及分配各级的传动比3四、运动参数及动力参数计算3五、传动零件的设计计算4六、轴的设计计算7七、滚动轴承的选择及校核计算11八、键联接的选择及计算13九、箱体结构的设计14十、减速器的润滑与密封15结 论16参考文献17致 谢18III曲阜远东职业技术学院毕业论文绪 论由齿轮、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,在现代机械中应
3、用极为广泛。圆柱齿轮传动减速器YK系列圆锥-圆柱齿轮传动减速器适用的工作条件:环境温度为-4040度;输入轴转速不得大于1500r/min,齿轮啮合线速度不大于25m/s,电机启动转矩为减速器额定转矩的两倍。YK系列的特点:采用一级圆弧锥齿轮和一、二、三级圆柱齿轮组合,把锥齿轮作为高速级(四级减速器时作为第二级),以减小锥齿轮的尺寸;齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火、精加工而成,圆柱齿轮精度达到GB/T10095中的6级,圆锥齿轮精度达到GB/T11365中的7级; 减速器的选用原则:(1)按机械强度确定减速器的规格。减速器的额定功率P1N 是按载荷平稳、每天工作小于等于10h、每小时启动5次、允
4、许启动转矩为工作转矩的两倍、单向运转、单对齿轮的接触强度安全系数为1、失效概率小于等于1%等条件算确定.当载荷性质不同,每天工作小时数不同时,应根据工作机载荷分类按各种系数进行修正.减速器双向运转时,需视情况将P1N乘上0.71.0的系数,当反向载荷大、换向频繁、选用的可靠度KR较低时取小值,反之取大值。功率按下式计算:P2m=P2*KA*KS*KR ,其中P2 为工作功率; KA 为使用系数; KS 为启动系数; KR 为可靠系数。(2)热功率效核.减速器的许用热功率PG适用于环境温度20,每小时100%连续运转和功率利用律(指P2/P1N100%)为100%的情况,不符合上述情况时,应进行
5、修正。(3)校核轴伸部位承受的径向载荷。2结构设计2.1V带传动带传动设计时,应检查带轮的尺寸与其相关零部件尺寸是否协调。例如对于安装在减速器或电动机轴上的带轮外径应与减速器、电动机中心高相协调,避免与机座或其它零、部件发生碰撞。减速器内部的传动零件减速器外部传动件设计完成后,可进行减速器内部传动零件的设计计算。1)齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时,应选铸刚或铸铁材料。各级大、小齿轮应该可能减少材料品种。2)传动件的尺寸和参数取值要正确、合理。齿轮和蜗轮的模数必须符合标准。根据设计计算结果,将传动零件的有关数据和尺寸整理列表,并画出其结构简图,以备在
6、装配图设计和轴、轴承、键联结等校核计算时应用。联轴器的选择减速器的类型应该根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器,由于轴的转速高,一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器,例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴(输出轴)与工作机轴联接用的连周期,由于轴的转速较低,传递的转距较大,又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移,因此常选用刚性可以移动联轴器,例如滚子链联轴器、齿式联轴器。联轴器型号按计算转距进行选择。所选定的联轴器,起轴孔直径的范围应与被联接两轴的直径相适应。应注意减速器高速轴外伸段轴径与电动机的轴径不得相差很大,否则难以选择合适的联轴器。 18一 传动方案拟定图
7、1-1 齿轮减速器示意图1、工作条件:使用年限8年,工作为二班工作制,载荷平稳,环境清洁。2、原始数据:滚筒圆周力F=1000N;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=500mm;滚筒长度L=500mm。二 电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9820.970.990.96=0.85(2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000总=10002/10000.85=1.7kw3、确定电动机转速计算滚筒工作转速:n筒=601000V/D=6010002/500=19.11r/min按手册P7表1推荐的
8、传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24,则总传动比理时范围为Ia=2490,故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=(2490)84.93=2037.396878.9r/min根据容量和转速,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,则选n=4075r/min。计算滚筒工作转速: n筒=601000V/D=6010002/500=19.11r/min4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y112M-2。其主要性能:额定功率:4KW,满载转速2890r/min,额定转矩2.3。质
9、量34kg。三 计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=2890/76.4=37,832、分配各级伟动比根据指导书P7表1,取齿轮i齿轮=6(单级减速器i=36合理)i总 =i齿轮i带i带=i总/i齿轮=37.83/6=6.035四 运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=n电机=960r/minnII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)2、 计算各轴的功率(KW)PI=P工作=2.4KWPII=PI带=2.40.96=2.304KWPIII=PII轴承齿轮=2.30
10、40.980.96=2.168KW3、计算各轴扭矩(Nmm)TI=9.55106PI/nI=9.551063.58/2890=11830NmmTII=9.55106PII/nII=9.551063.437/478.9=68539NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551063.23/79.8=386547Nmm五 传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算(1)选择普通V带截型由课本P83表5-9得:kA=1.3PC=KAP=1.33.58=4.6KW由课本p97图8.10得:选用A型V带(2)确定带轮基准直径,并验算带速由机械设计基础P104页8.13,推荐的小带轮基准直径
11、为5075mm,则取dd1=75mmdmin=50dd2=n1/n2dd1=2890/478.950=301.7mm取dd2=300mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=407550/300=679.2r/min转速误差为:n2-n2/n2=679.2-481.7/478.9=197.50.05(不允许)带速V:V=dd1n1/601000=504075/601000=10.65m/s在525m/s范围内,带速合适。(3)确定带长和中心矩根据课本P84式(5-14)得0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)7(50+300)a02(50+300)所以有:245mma0700mm
12、a0=1.5(dd1+dd2)=525由课本得:L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2525+1.57(50+300)+(300-50)2/4525=1629mm根据课本P71表(5-2)取Ld=1600mm根据课本P84式(5-16)得:aa0+Ld-L0/2=525+1600-1629/2 =510.5mm(4)验算小带轮包角1=1800-dd2-dd1/a57.30=1800-300-50/510.557.30=1800-28.10=151.901200(适用)(5)确定带的根数根据机械设计基础P100表(8-3)P1=0.26KW根据机械设计基础P10
13、2表(8-4)P1=0.34KW根据机械设计基础P102表(8-5)K=0.93根据机械设计基础P103表(8-6)KL=0.99由课本P103式(8-18)得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL=4.654/(0.26+0.34) 0.930.99=8.424(6)计算轴上压力由课本P106表8-24查得q=0.1kg/m,由式(8-24)单根V带的初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/K-1)+qV2=5004.654/87.56(2.5/0.93-1)+0.17.562N=310N则作用在轴承的压力FQ,由课本P87式(5-19)FQ=2ZF0sin1/2=28310sin176.
14、1/2=4957N2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度220HBS;根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式(6-15)确定有关参数如下:传动比i齿=6取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数:Z2=iZ1=620=120实际传动比I0=120/2=60传动比误差:i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比:u=i0=6由课本P138表6-
15、10取d=0.9(3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551063.58/458.2=12722.3Nmm(4)载荷系数k由课本P153表10.11取k=1(5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本10.34查得:HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数:ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齿轮和一般工业齿轮,按一般可靠度要求选取安全系数SH
16、=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得:d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm模数:m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根据课本P107表6-1取标准模数:m=2.5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P157(10.19)式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.5120mm=
17、300mm齿宽:b=dd1=0.950mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.56YFa2=2.14 YSa2=1.88(8)许用弯曲应力F根据课本P136(6-53)式:F= Flim YSTYNT/SF由课本图6-35C查得:Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由图6-36查得:YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=2902
18、0.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式(6-49)得:F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2112722.3/452.5220) 2.801.56Mpa=19.8Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2112722.3/452.52120) 2.801.56Mpa=3.3Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/
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