设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.pdf
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1、一、设计任务书 (一) 、题目 设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器. (二) 、原始数据 运输机工作轴转矩T:800N.m 运输带工作速度V:0.70m/s 卷筒直径D:350mm (三) 、工作条件 连续单向运转,空载启动,中等冲击,使用期限为10 年 , 双班制工作,运输带速度允许误差为5% 。 二、传动方案的分析与拟定 (1)为满足工作机的工作要求(如所传递的功率及转速),且综合考虑其在结构简单、尺寸 紧凑、加工方便、高传动效率,使用维护方便等方面的要求,对本次设计采用展开式二级圆柱齿 轮减速器 . 。该设计更能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作,且使用维护方便。传动方案简图 如
2、下所示 对传动简图中各标号零件的说明: 1电动机 2-联轴器 3二级圆柱齿轮减速器 4运输带 5-带筒 三、电动机的选择计算 (一) 、选择电动机的类型和结构形式: 根据工作要求采用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机, 电压 380V。 (二) 、选择电动机的容量: 按照机械设计课程设计中式(2-4 ) , 电动机所需工作功率为: W d P P 按照机械设计课程设计中式(2-1 ) 计算结果 计 算 结 果 工作机所需功率为: 80038.22 3.22() 95009500 w W Tn Pkw 传动装置的总效率为: =0.825 所需电动机效率为: 3.22 3.90 0.825 d
3、 Pkw 因载荷平稳,电动机的额定功率Ped 选略大于Pd即可。由表16-1Y 系 列电动机技术数据,选电动机的额定功率Ped 为 3.90kw 。 (三) 、确定电动机的转速 按照机械设计课程设计中式(2-3 ) 卷筒轴工作转速 60 1000 38.22 /min w v nr D V带传动比=24i带 二级圆柱齿轮减速器为 =840i减 ; 则总传动比的范围为, =16160ii i 带 减 故电动机转速的可选范围为 (16160)38.22611.52 6115.2 / min dw ninr 符合这一范围的同步转速有1000r/min 、1500r/min, 3000r/min三种。
4、 方案对比: 如下表所示,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和价格以及 总传动比,可以看出,如为使传动装置结构紧凑,选用方案1 效果较 好;如考虑电动机重量和价格,则应选用方案2。现选用方案2。选 定电动机的型号为Y132M-4 电动机数据及总传动比: 四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算 (一) 、传动装置总传动比的确定和分配 1、传动装置总传动比 1440 37.68 38.22 m w n i n 总 其中, m n为选定的电动机的满载转速 2、分配传动装置各级传动比 减速器的传动比i减为 方 案 电 动 机 型号 额 定 功 率 Ped / KW 电 机 转 速 n/(r/mi
5、n) 同步转速满载转速 1 Y132S2-2 7.5 3000 2920 2 Y132M-4 7.5 1500 1440 3 Y160M-6 7.5 1000 970 =0.825 3.90 d Pkw 38.22 /min w nr Y132M-4 =37.68i总 0 38.68 =12.89 3 i i i 总 减 取两级圆锥 - 圆柱齿轮减速器高速级的传动比 0.50.5 1 (1.4)=4.25ii减(1.412.89 ) 则低速级的传动比 2 1 12.89 =3.03 4.25 i i i 减 ( 二) 、传动装置运动及动力参数的计算 1、0 轴(电机轴) : 0 3.90 d
6、PPkw 0 1440 / min m nnr 0 0 0 3.90 9550955025.86() 1440 P TN m n 2、1 轴(高速轴) 01010 3.90 0.963.74PPPkw 0 1 0 480 / min n nr i 1 1 1 3.74 9550950074.41() 480 P TN m n 3、2 轴(中间轴) 212311 3.90 0.96 0.993.70PPPkw 1 2 1 480 112.94/ min 4.25 n nr i 2 2 2 3.70 95509500312.87() 112.94 P TN m n 4、3 轴(低速轴) 32332
7、2 3.90 0.990.973.55PPPkw 2 3 2 112.94 37.27 / min 3.03 n nr i 3 3 3 3.55 95509500909.64() 37.27 P TN m n 5、4 轴(滚筒轴) 434433 3.55 0.99 0.99348PPPkw 1 4.25i Y112M-6 0 3.90Pkw 0 1440 / minnr 0 25.86()TN m 1 3.74Pkw 1 480 / minnr 1 74.41()TN m 2 3.70Pkw 2 112.94 / minnr 2 312.87()TN m 3 3.55Pkw 3 37.27 /
8、 minnr 3 909.64()TN m 4 348Pkw 43 37.27 / minnnr 4 4 4 3.48 95509500891.71() 37.27 P TN m n 6、说明 13 轴的输入功率或输出转矩,分别为各轴的输入功率或输入转矩乘 轴承效率0.99 7、将运动和动力参数的计算结果加以总结,列出表格如下所示 各轴运动和动力参数 轴名功率 P / KW 转矩 T/ (N m)转速 n/(r/min) 传动比 i 效率 输 入输 出输 入输 出 电机轴3.90 42.84 1440 3 4.25 3.03 1 096 096 096 0. 98 1 轴3.74 3.59 7
9、4.41 71.43 480 2 轴3.70 3.55 312.87 300.36 112.94 3 轴3.55 3.41 909.64 873.25 37.27 卷筒轴3.48 3.41 869.54 852.15 37.27 五、传动零件的设计计算 - 减速箱内传动零件设计 (一) 、圆柱齿轮传动 : 1、选择材料,确定许用应力 由机械设计表10-1 得, 小齿轮用40cr 表面淬火,硬度为48-55HRC ,取为 55; 大齿轮用45 钢表面淬火,硬度为40-50HRC ,取为 45。 小齿轮许用接触应力 1 500 11 551105 H MPa 4 37.27 / minnr 4 8
10、91.71()TN m 1 1105 H MPa 计 算 结 果 大齿轮许用接触应力 2 500 11 45995 H MPa 小齿轮许用弯曲应力 1 1602.555297.5 f MPa 大齿轮许用弯曲应力 2 1602.545272.5 f MPa 2、齿面接触疲劳强度设计 (1) 、选择齿数 通常 1 20 40Z, 取 1 20Z, 3 24Z 211 4.25 2295Zi Z 423 3.03 2474Zi Z (2) 、小齿轮传递的T1 61 1 1 9.55 1074410 P TN m n 6 2 3 2 9.5510312865 P TN m n (3) 、选择齿宽系数
11、由于齿轮为非对称分布,且为硬齿面, 所以取 d =0.5 (4) 、确定载荷系数K K=1.3 1.6 ,由于齿轮为非对称布置, 所以取 K=1.5 (5) 、计算法面膜数: 一般 00 1 8 20,取 0 1 12, 1 cos0.978 当量齿数 1 24 v Z, 2 78 v Z 齿型系数由 1 表 9-7 查的 1 2.67 F Y, 2 2.27 F Y 取 1F Y 1 2 3 1 1.6cos 2.33 IF dF KT Y Mnd z ,取 1 2.5Mn 一般 00 1 8 20,取 0 1 12, 1 cos0.978 当量齿数 3 26 v Z, 4 61 v Z 齿
12、型系数由机械设计查图10-17 的 3 2.60 F Y, 4 2.28 F Y 取 3F Y 2 995 H MPa 1 297.5 f MPa 2 272.5 f MPa 1 20Z, 3 24Z 2 95Z 2 74Z 1 2.5Mn 2 3.5Mn 1 2 3 2 1.6cos 3.08 IF dF KT Y Mn z 取 2 3.5Mn (6) 、齿轮几何尺寸的计算 确定中心距 121 1 1 115.03 2cos ZZMn a取 1115a 342 2 2 145 2cos ZZMn a 2 3.5Mn 1 115a 2145a 计 算 结 果 计算 角 12 10 1 1 co
13、s11.96 2 ZZMn ar a 1 cos0.978 12 20 2 2 cos12.13 2 ZZMn ar a 1 cos0.978 分度圆 11 1 1 53.680 cos Z Mn dmm 21 2 1 183.937 cos Z Mn dmm 32 3 2 85.890 cos Z Mn dmm 42 4 2 203.988 cos Z Mn dmm 齿顶圆直径1 11 253.68022.558.680n a ddmmm 1 22 2178.9372 2.5183.937 n a ddmmm 332 285.89023.592.890 an ddmmm 42 4 2203.
14、9882 3.5210.988 an ddmmm 齿根圆直径1 11 2.553.6802.52.547.430 n f ddmmm 21 2 2.5176.3802.52.5172.687n f ddmmm 2 33 2.585.8902.5 3.577.140 n f ddmmm 42 4 2.5203.988 2.5 3.5195.238n f ddmmm 齿宽 2d1 b d0.5 53.68026.840mm取 2 30bmm mm355305bb 21 4d3 b d0.5 85.89042.945mm取 4 45bmm 34 bb545550mm 齿面接触疲劳强度校核 1 11
15、11 1 610 HH KTi bid d 满足强度要求 1 22 222 1 610 HH KTi b d d i 满足强度要求 0 1 11.96 0 2 12.13 1 53.680dmm 2 183.937dmm 3 85.890dmm 4 203.988dmm 2 30bmm 1 35bmm 4 45bmm 3 50bmm 2 33 33 1 610 HH KTi bid d 满足强度要求 2 44 44 1 610 HH KTi bid d 满足强度要求 验证速度误差 32 3.1485.89112.94 0.51/ 60 100060 1000 d n vm s 由表 19-8
16、取 10 级精度 4 3.1435037.27 0.683/ 60100060 1000 Dn vm s 0.690.683 100%1.0%5% 0.69 v 齿轮设计满足工作要求 ( 二) 、高速级普通 V带传动的设计计算 1、确定设计功率 c P 由机械设计查表10-2 , 1.1 A K,已知3.90 d PPkw 根据 1 式( 8-15 )设计功率为:1.1 3.904.29 cA PKPkW 2、选定带型 根据机械设计表8-1 确定为 A型 V带 3、小带轮和大带轮基准直径 取小带轮基准直径 1 112 d dmm, 则大带轮基准直径 2 3 112336 d dmm取 2 35
17、5 d dmm 4、验算带速 根据机械设计式(8-13 ) ,带速 v 为 1 0 8.44/ 60 1000 d d n vm s 带速太高则离心力大,使带与带轮间的正压力减小,传动能力下降;带速太低,在传递相同功率 时,则要求有效拉力Fe 过大,所需带的根数较多,载荷分布不均匀,则一般带速在5-25m/s 范 围内,符合要求。 5、初定中心距 中心距过大,则结构尺寸大,易引起带的颤动;中心距过小,在单位时间内带的绕转次数会 增加,导致带的疲劳寿命或传动能力降低。中心距a 直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕 转次数。 根据机械设计式(8-20 ) ,中心距 0 a 为: 2121 27.
18、 0 0dddd ddadd 0 326.9934a 取 0 550amm 4.29 c PkW 1 112 d dmm 2 355 d dmm 8.44/vm s 0 550amm 6、初算带基准长度 根据 1 式( 7-14 ) ,带的基准长度 0d L 为 0 2 00 42 2 12 21 a dd ddaL dd ddd = 2 355 112 2 5501123551860.402 24550 mm 由机械设计式(8-2 )选取标准基准长度 d0 L1800mm 7、实际中心距 由机械设计式(8-23 ) ,实际中心距a 为 dd0 0 L -L1800-1860.402 a550
19、519.799mm 22 a 考虑到安装,调整和补偿张紧的需要,实际中心距允许有一定变动。取a=520mm 8、验算小带轮包角 由机械设计式(8-25 ) ,小带轮包角 1为 21 1 355112 18057.318057.3153.23120 550 dd dd a 故小带轮包角 120 1 ,符合要求 9、V带根数 由机械设计式(8-26 ) V带根数 Z 为: L d KKPP P Z 00 取 0 1.62PKW 0 0.17PKW 0.93K 1.01 L K 所以4.907Z根取5Z根。 10、单根 V带张紧力 初拉力 Fo过小,传动能力小,易出现打滑;初拉力Fo 过大,则带的寿
20、命低,对轴及轴承的压力 大,一般认为,既能发挥带的传动能力,又能保证带寿命的单根V带的初拉力 由机械设计式(8-27 ) ,单根 V带的张紧力 0 F 为: 2 0 5. 2 500qvP ZvK K F C 由机械设计表8-3 查得 mkgq/10.0 0 1800 d Lmm a=520mm Z=5 计 算 结 果 故 0 F213.394N 11、作用在轴上的压力 由机械设计式(8-31 ) ,带作用在V带上的压力 Q F 为: 1 0 153.23 2sin2213.3945sin2076 22 Q FF ZN 六、轴的计算 ( 一) 、初步计算轴的最小直径 A、高速轴设计 1、选择轴
21、的材料 45 号刚调质处理 2、轴径的初步计算 确定 A值 45 号刚, A=103126, 因为为减速器的高速轴,所以A取较大值 A=120 初步计算直径 1 3 3 1 3.74 12023.79 480 P dAmm n 取 d=35mm B、中间轴设计 1、选择轴的材料 45 号钢调质处理 2、轴径的初步计算 确定 A值 45 号钢, A=103126 因为为减速器的中间轴,所以A取中间值,即A=105 初步计算直径 1 3 3 1 3.70 10533.59 112.94 P dAmm n 考虑键槽 ( 两个 ) 对轴强度削弱的影响,应将直径加大7% 取 d2 =50 mm C、低速
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- 设计 用于 运输机 展开式 二级 圆柱齿轮 减速器
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