单级齿轮减速器说明书.doc
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1、精密机械设计课程设计课题名称:带式运输机传动系统中的单圆柱齿轮减速器数据组别:A1(4)班级:08测控2班姓名姚剑锋学号:0811212033指导老师:杨建红机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.二、电动机的选择.3三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.7四、传动装置的运动和动力设计.8五、普通V带的设计.12六、齿轮传动的设计.15七、传动轴的设计.20八、箱体的设计.30九、键连接的设计32十、滚动轴承的设计33十一、润滑和密封的设计35十二、联轴器的设计36十三、设计小结.36十四、参考文献.38设计题目:单级圆柱齿轮减速器机械系:测控技术与仪器(2)班设计者:姚剑锋学 号:
2、0811212033指导教师:杨建红 一、设计课题: 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续工作,单向运转载荷变化不大,空载启动。减速器小批量生产,使用期限10年,一班制工作,卷筒不包括其轴承效率为96%,运输带允许速度误差为5%。 原始数据 题号4运输带拉力F(KN)2.5运输带速度V(m/s)1.5卷筒直径D(mm) 450设计任务要求:1. 减速器装配图纸一张(号图纸)2. 轴、齿轮零件图纸各一张(号图纸)3. 设计说明书一分计算过程及计算说明一、传动方案拟定第四组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动、工作条件:输送机连续工作,单向运转,载荷变化不大,空载启动,使用年限
3、10年,二班工作制,输送带速度容许误差为+/5%。、原始数据:滚筒圆周力F=2500N;带速V=1.5m/s;滚筒直径D=450mm;方案拟定:采用带传动与齿轮传动的组合,即可满足传动比要求,同时由于带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择:选择Y系列高效率三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。其型号为YX132M
4、2-6。n=960r/min 2、电动机容量选择:电动机所需工作功率为:式(1):da (kw) 由式(2):V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为:总=5式中:1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.94,0.98,0.97,.则:总=0.940.980.970.990.96 =0.82所以:电机所需的工作功率:Pd= FV/1000总 =(25001.5)/(10000.82) =4.5(kw)3、确定电动机转速 卷筒工作转速为: n卷筒601000V/(D) =(6010001.5)/(450)
5、=67.94 r/min根据手册表推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取带传动比= 。则总传动比理论范围为:a。故电动机转速的可选范为 Nd=Ian卷筒 =(624)67.94 =407.641630.56r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000和1500r/min根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:(如下表)方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.5100096
6、0800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6,其主要性能:电动机主要外形和安装尺寸:中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325203453152161781228801041三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为: ia=nm/n=nm/n卷筒=960
7、/67.94=14.13总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i (式中i0、i分别为带传动 和减速器的传动比) 2、分配各级传动装置传动比: 根据指导书P7表1,取i0=2.8(普通V带 i=24)因为:iai0i所以:iiai014.13/3.534四、传动装置的运动和动力设计:将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,.以及i0,i1,.为相邻两轴间的传动比01,12,.为相邻两轴的传动效率P,P,.为各轴的输入功率 (KW)T,T,.为各轴的输入转矩 (Nm)n,n,.为各轴的输入转矩 (r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1、 运动
8、参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转数: 轴:n=nm/ i0=271.96 (r/min)轴:n= n/ i1 =68.00 r/min 卷筒轴:n= n(2)计算各轴的功率:轴: P=Pd01 =Pd1=5.50.94=5.17(KW)轴: P= P12= P23 =5.170.980.97 =4.91(KW)卷筒轴: P= P23= P24 =4.910.980.99=4.76(KW)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为: Td=9550Pd/nm=95505.5/960=54.71Nm轴: T= Tdi001= Tdi01=54.713.530.94=181.54 Nm 轴: T=
9、 Ti112= Ti124 =181.5440.980.99=704.52 Nm卷筒轴输入轴转矩:T = T24 =683.35 Nm计算各轴的输出功率:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故:P=P轴承=4.230.98=4.15 KWP= P轴承=4.150.98=4.07 KW计算各轴的输出转矩:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:则:T= T轴承=181.540.98=177.91 NmT = T轴承 =704.520.98=690.43 Nm综合以上数据,得表如下:轴名效率P (KW)转矩T (Nm)转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴5.554.7
10、19603.530.94轴5.55.1754.71181.54271.9640.98轴5.174.91181.54704.5268.001.000.96卷筒轴4.914.76704.52683.3568.00五. V带的设计 1、选择普通V带型号由表75得出 KA =1.2因此:Pd=KAP=1.25.5=6.6( KW)且n1=960r/min 根据课本P134表7-17得知其交点在A型带 2、确定D1、D2(带轮直径) 由图717,D1=112140,取D1=140 D2=(n1/n2)D1(1-) =482.32 取D2=500 3、验算带速 V=n1d1/(100060)=7.04m/
11、s在525m/s内4、确定带基准长度 初定中心距a0=8500.7(d1+d2) a0 2(d1+d2)448a01280,计算近似长度LL0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0) =2743取L=28005、确定实际中心距aa=a0+(Ld-L0)/2=878.56、验算小带轮包角1=180-(d2-d1)57.3/a =1561207、计算V带根数Z P0=1.67,K=0.93Z=PC/((P0+P0)KLK) 方案1:取A型V带 确定带轮的基准直径,并验算带速: 则取小带轮 d1=100mmd2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =2.8100(1-0.02)=2
12、74.4mm 由表9-2取d2=274mm (虽使n2略有减少,但其误差小于5%,故允许) 带速验算: V=n1d1/(100060)=3.2 取Z=48、计算FQ 由书9-18的初拉力公式有F0=500PC(2.5/K-1)/z c+q v2=170.9得作用在轴上的压力FQ=2zF0sin(/2) =1338.69、带轮结构设计 见下页d0dHL带轮示意图如下:S1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2六、齿轮传动的设计:(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮的材料为45号钢调质,表面淬火,齿面硬度为300HBS;大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为300HBS。
13、齿轮精度初选8级(2)、初选主要参数 Z1=20 ,u=4 Z2=Z1u=204=80 取a=0.3,则d=0.5(i+1)=0.675(3)确定许用应力 1)许用接触应力 且查表可得: 按接触极限应力较低计算,只求2由于载荷稳定,求齿应力循环次数NN=n*t , n960/4=240r/min , t = 16*300*1O=48000hN=690000000因此 : 2=669/1.1=6082) 许用弯曲应力 (4)计算齿轮工作转矩T1=183.47N*M=183470N*MM(5)计算小齿轮分度圆直径 d1 =72.8 选Z1=20,Z2=Uz1=4*20=80 m=d1/z1=72.
14、8/20=3.6mm,取m=4 a=2(z1+z2)=200mm齿宽取b=80mm(6)验算接触应力 H=1.768 * 271 * 1 * =532.88H接触强度足够 (7)验算弯曲应力 大齿轮的F=3.75*2*183470*1.05*1 / 72.8*72.8*3.5 = 77.89N/MMF2=270N/MM弯曲强度足够其他参数齿顶高ha=1*4=4齿根高hf=(1+0.25)*4=5全齿高h=(2*1+0.25)*4=9齿顶圆直径da=4*(80+4*2)=352齿根圆直径df=4*(80-4*2)=280 (3)按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值 载
15、荷系数 查课本表6-6 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551064.23/342.86 =1.18105 Nmm 材料弹性影响系数 由课本表6-7 ZE=189.8 区域系数 ZH=2.5 重合度系数t=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2) =1.88-3.2(1/20+1/90)=1.69 Z= 许用应力 查课本图6-21(a) 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 则 取两式计算中的较小值,即H=560Mpa于是 d1 = =52.82 mm (4)确定模数 m=d1/Z152.82/20=2.641 取标准模数值 m=3(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算
16、 校核式中 小轮分度圆直径d1=mZ=320=60mm齿轮啮合宽度b=dd1 =1.060=60mm复合齿轮系数 YFS1=4.38 YFS2=3.95重合度系数Y=0.25+0.75/t =0.25+0.75/1.69=0.6938许用应力 查图6-22(a) Flim1=245MPa Flim2=220Mpa 查表6-8 ,取SF=1.25 则 计算大小齿轮的并进行比较 取较大值代入公式进行计算 则有=71.86F2故满足齿根弯曲疲劳强度要求(6) 几何尺寸计算 d1=mZ=320=60 mm七 轴的设计1, 齿轮轴的设计(1)轴的材料 此减速器传递的功率属于小功率,对材料无特殊要求,选用
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