二级圆锥圆柱齿轮减速器说明书.pdf
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1、CONTENTS 一,设计任务书3 二,总体方案分析4 三,电动机的选择4 四,传动比的分配6 五,计算传动装置的运动和动力参数7 六,高速级圆锥齿轮的计算8 七,低速级圆柱齿轮的计算13 八,链传动的设计计算13 九,减速器轴的结构设计15 十,减速器轴的强度校核计算18 十一,滚动轴承的选择及计算22 十二,键连接的选择及校核计算25 十三,联轴器的选择26 十四,箱体尺寸大的设计27 十五,其它轴系部件的确定29 十六,设计小结30 十七,附图 一,设计任务书 设计题目 :链式输送机的专用传动装置 原始数据 : 运 输 连 牵 引 力F=6kN ;运 势 练 速 度 v=0.8m/s,
2、运输连轮节圆直径D=518mm ; 输送 机效率0.96 w; 输送带速度允许误差为%5 工作条件 :室内,灰尘较多; 动力来源 :电力,三相交流,电压380V ; 检修间隔期 :三年一次大修,二年一次中修,半年 一次小修; 制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生 产。 传动方案 :二级展开式圆锥-圆柱齿轮减速器 介 绍 运 输 机 相 关 参 数和工作条件 二,总体方案分析 本题方案有两个传动部分组成,即链传动和减速器 齿轮传动。由于减速器工作环境比较恶劣,而且要 求平稳高效率的传动,故选用链传动,一是可以更 好的在恶劣的环境中工作(如高温和潮湿的环境), 还可以保证准确的平均传动和高
3、效率的传动。而且, 链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑。 减速器部分是本次课题的重点设计部分,本课题中 的减速器是展开式圆锥-圆柱齿轮减速器。展开式的 减速器结构简单,但齿轮的位置不对称。高速级齿 轮布置在远离转矩输入端。可使轴在转矩作用下产 生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部 分相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。 三,电动机的选择 1,电动机的类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是:两班制,工作环境较恶 劣,380v 交流电,选用Y 系列全封闭自扇冷式笼形 三相异步电动机。 2,电动机的容量 介 绍 展 开 式 二 级 减 速器的特点 根据情况选择Y 系 列 全 封 闭
4、 自 扇 冷 式 笼 形 三 相 异 步 电 动 机。 工作机所需功率 WPWk8. 4 总效率85.0 电动机效率 WPk6 .5 PW r 1)工作机所需功率 W P 根据公式 W W VF P 1000 ,F 为运输牵引力,V 为 运输链速度。由此得出:WWPK W k8 .4 1000 8. 06000 2)计算传动装置总效率 由于动力经过一个传动副或者运动副就会发生 一次损失,故多级串联总效率 w21 本题中:1链传动效率1=0.96 2一对滚动轴承的效率,本 题中一共 3 对滚动轴承, 2=0.99 3圆柱齿轮的传递效率, 3=0.98 4 圆锥齿轮的传递效率, 4=0.98 5联
5、轴器效率,5=0.98 6运输机效率,6=0.96 85.0 6543 3 21 所以电动机效率WPk6 .5 PW r 3) 运输机的转速 W n min5 .29 518 8.0100060v100060 nr D W 方案电动机型号满载转速总传动比 1 Y112M2-6 1440 19.96 2 Y132M2-6 960 39.663 3 Y132S-4 1440 59.494 比较三个方案,选择方案2 比较合适。 所选电机的基本参数如下: Y132M2-6 额定功 率 P0 同步转 速 满载转 速 电压电流功率因 数 5.5 1000 min r 960 min r 380V 12.6
6、A 0.78 质量总传动满载扭电动机电动机电动机 min5.29nr W 选择Y132M2-6 确定传动比 170. 3 1 i 033. 4 2 i 102. 3 3 i 比矩外伸轴 直径 D 外伸轴 长度 E 中心高 H 84 kg 21.52 2.0 38mm 80mm 132m m 四,传动比的分配 总传动比的分配 链传动 170. 3 1 i ,减速器传动比 512.12 170.3 663.39 1 i i if 考虑到两级齿轮润滑问题,两级大齿轮应有相近的浸 油深度。两级齿轮减速器高速级传动比 2 i 和低速级传 动比 3 i 的比值取为1.3,即 32 3 .1 ii 。 则
7、033.4512.123.13.1 2f ii ; 102.3 033.4 512.12 2 3 i i i f 五,传动装置的运动和动力参数计算 1,各轴转速的计算 min 960 0r n min 238 2 o r i n nI 724.76 102.3 238 n 3 i nI II min 2.24 170.3 724.76 1 r i n n II III min 2.24n r nn wIIIIV 2,各轴输入功率 kw5.474 d P kwPPI31.598.099.074. d kw15.598.099.031.5 32III PP kw89.496.099.015.5 1
8、2IIIII PP kw79.498.089.4 6IIIIV PP 3,各轴输入转矩 mn n P T o 455.54 960 474.595509550 d d m P T I I I n213 238 31.59550 n 9550 mn03.641 724.76 15.59550 n 9550 II II II P T mn7.1929 2.24 89.49550 n 9550 III III III P T mn26.1890 2 .24 79.49550 IV T 六,高速级齿轮的设计 1,选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动。 输送机为一般工
9、作机械,速度不高, 故选用 8 级精度。 材料选择引用教材表10-1 选择小齿轮45 钢,调制 处理,平均硬度为235HBS 。 大齿轮材料为45 钢,正火,硬度为190HBS ,二者 硬度差为 45HBS 。 选 小 齿 轮 齿 数z1=24, 则79.9624033.4z 122 zi, 取 97z2。齿数042.4 24 97 u 2,按齿面接触疲劳强度计算 u5.01 92.2 2 3 1 1 RR H E KTZ d R b R ,一般取 R=1/3 教材表 10-6 查的材料的弹性影响系数a8.189MPZE 已经算出mn455.54 d1 TT;u=4.042 查表得3 .209
10、8. 14 .12. 115.1KKKKK VA 5)查表得 01. 1 1HN K , Pam550 1hlim ,取 S=1 计算 Pa S K mHHN H m5.555 1li1 则 mm7.64 042.4)3 .05 .01(3.0 10455.543 .2 5.555 8 .189 92.2d 2 3 2 3 1 所以,模数 69.2 24 7.64 m 1 1 z d ,取标准 m=3mm 。 大端分度圆直径 7 .6472243d 11 mz 齿轮相关参数: 1)取Z1=22,则 66322d 11 mz ; 7.88033.422d 22 mz ,取 89z2 , mm24
11、7893d2 2)节锥顶钜: mm408.137042.41 2 66 u1 2 d22 R 3) 335313 042.4 1 arctan 1 tanar1 u c 26676 2 4)大端齿顶圆直径: 小齿轮: 85.71cos2d 111 md a mm 大齿轮: mmmd3.231cos2d 222a 5)齿宽 mmRR22.41408.1373 .0b 取 mmb42b 21 3,按齿根弯曲强度计算 F SF RR YY uZ KT aa 22 1 2 1 3 1)5 .01( 4 m 1) 已 得 出 MNT213 1 ; 24 1 Z;042. 4u; 3 .2 FFVA KK
12、KKK 2)查表10-5 得 65.21FaY20. 22FaY 58.11aSY78.12aSY 3)查图 10-20c 得 mPa F 420 1 Pa F m320 2 根据公式 b jLNn60 , 查的 91.0 1FN K , 92.0 2FN K 计算 Pa K FFN Fm273 4.1 42091.0 4.1 1 1 1 Pa F m210 4.1 32092.0 2 4 计算大小齿轮 F SaF YY a 的并加以比较 0153.0 273 58.165.2 1 1a1 F SaF YY 0186.0 210 78.12.2 2 2a2 F SaF YY 大齿轮的数值大 计
13、算(按大齿轮计算) : mm YY uZ KT F SF RR 01.3 0186.0 033.41243.05 .013.0 3.2102134 1)5.01 ( 4 m 222 3 3 aa 22 1 2 1 3 )( 和之前计算得m 值一致,则齿轮参数如下: 1)Z1=22 ,则66322d 11 mz;7.88033. 422z 212 iz, 取89z2,mm247893d2 2)节锥顶钜:mm408.137042.41 2 66 u1 2 d 22 R 3) 335313 042. 4 1 arctan 1 tanar1 u c 26676 2 4)大端齿顶圆直径: 小齿轮: 85
14、.71cos2d 111 md a mm 大齿轮: mmmd3.231cos2d 222a 5)齿宽 mmRR22.41408.1373 .0b 取 mmb42b21 6)平均分度圆直径 )5 .01(d Rm d mm1.5685.066)5.01 (d 1 1Rmd mm95.22685.0267)5.01 (d 2 2Rm d 7)当量分度圆半径 cos2 r m v d mm2.31 91.02 1.56 cos2 r 1 1 1 m v d mm8 .1260 09.02 95.226 cos2 r 2 2 2 m v d 8)当量齿数Zv 3.73 9.0 66 cos 1 1 1
15、 1 v1 z m d Z m v 2470 1.0 247 cos 2 2 2 2 v2 z m d Z m v 9)当量齿轮的齿数比 33 7 .73 2470 u 1 2 v v v z z 10)平均模数 55.285.03)5 .01(mm R m 高速级齿轮传动的尺寸如下: 名称计算公式结果 模数M 齿数 1 Z 2 Z 分度圆直径 mzd 66322d11mz mm mm267893d 22 mz mm 齿顶圆直径cos2damd 85.71cos2d111mda mm mmmd3.231cos2d222a 齿宽 R R bmmb42b21 节锥顶钜 2 u1 2 d R 137
16、.408mm 平均分度圆直径 )5 .01(d Rm d mm1.5685.066)5 .01(d1 1Rm d 95.22685.0267)5.01(d 2 2Rmd 当量分度圆半径 cos2 r m v d mm2 .31 91.02 1.56 cos2 r 1 1 1 m v d mm8.1260 09.02 95.226 cos2 r 2 2 2 m v d 当量齿数 Zv cos zv z m d m v 3.73 9.0 66 cos 1 1 1 1 v1 z m d Z m v 2470 1.0 247 cos 2 2 2 2 v2 z m d Z m v 当量齿轮的齿数比 1
17、2 u v v v z z 33 7.73 2470 u 1 2 v v v z z 平均模数 )5 .01 (mm R m 2.55 七,低速级齿轮的设计 低速级齿轮的设计和高速级齿轮的设计是一样的,其中包括齿面解除疲 劳强度计算、齿根弯曲强度计算和校核。 计算过程省略,得一下数据: 名称计算公式结果 法面模数 m 3.0mm 法面压力角 20 齿数 1 Z 2 Z 31 97 传动比 3 i 3.102 分度圆直径 1 d 2 d 93mm 291mm 齿顶圆直径 mhd aa*11 2d mhd aa*22 2d 99mm 297mm 中心矩 cos2 )21( a zzm 192mm
18、齿根圆直径 mchd a *)(2d *f mm84 1f d mm282d 2f 齿宽B mm98 1 B mm93 2 B 八,链传动的设计 传动比 170.3i 主动轮转速 min 2.24n r nIII 虚拟电动机额定功率 wPP III k89.4 (1)轮齿 取 19 1 Z , 则 23.601917.312ZiZ ,取 612Z 2)计算功率 查表 9-6, 5.1kA 查图 9-13 , 1.35kz 单排链 kwpkkP zA 9 .989.435.15.1 ca 链条型号和节距 由 ca P和 n 查表选型号32A ,查表 9-1 ,p=50.8mm 连接和中心矩 初选
19、mmp)25001500(8.50)5030()5030(a0 取mm1800a0 13.112 1800 8.50 ) 2 1961 ( 2 6119 8.50 1800 2 ) 2 ( 2 z 2 2 0 2 12210 0p a pzzz p a L 取mmL112p 查表 9-7 24467. 0f1 最大中心矩 mm zzLpf p 8.1789 )6119(112224467.0 )(2a 211 链速 v 和润滑方式 sm zLn p /389.0 100060 8.50192 .24 100060 v 1 查图 9-14 采用地油润滑 压轴力 p F 有效圆周力N v p Fe
20、69.12570 389.0 89.4 10001000 水平布置15.1 pF KNFeKF F 5 .1445569.1257015.1 pp 九,轴的结构设计 (一)轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件,初选轴的材料为45 钢,调制处 理。按扭矩强度法进行最小直径估算,即: n P A 3 min 0d。 除算轴径时,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键 槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时, d 增大 5%7% ,两个键槽增大10%15% , 0A 值查表 可知,对于 45 钢 0 A为 103126. 确定高速轴126 01 A, 中间轴120 02 A,低速轴112 03
21、 A。 高速轴: mm n A5.22 960 474. 5 126 p d 3 1 1 3 01min1 ,最小直径处 要安装一键槽 来连接联轴器 mmd09.24%)71(d min1min1 ,取 mm25dmin1 中间轴: mm n A78.33 238 31.5 120 p d2 3 2 2 3 02min ,取 mm35d min2 低速轴: mm n A517.45 724.76 15. 5 112 p d 3 3 3 3 03min3 最小直径处安装一键槽来连接链 mm7.48%)71(517.45d3 取 mm50dmin3 (二)减速器的装配草图设计 根据轴上零件的结构、
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