机械设计课程设计说明书二级斜齿圆柱齿轮减速器设计.doc
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1、 机械设计课程设计计算说明书目录一、传动方案分析.5二、电动机的选择.5三、传动比的分配. 6四、V带传动的设计计算. 8五、斜齿圆柱齿轮的设计计算.11六、轴的设计与校核计算以及联轴器的选择.21七、轴承的选择与计算.31八、键的计算校核.32九、减速器的润滑及密封选择. 32十、减速器的附件选择及说明.32十一、参考文献.34 传动装置总体设计计算过程及计算说明设计一带输送机传动装置工作条件:连续单向运转,使用期10年(每年300个工作日),小批量生产,单班制工作,输送机的传动效率为0.97。(第4组数据)原始数据:输送带从动轴所需扭矩;输送带的运行速度;输送带滚筒直径。一、传动方案分析为
2、了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和拟定传动方案,可先由已知条件计算其驱动传送带主动轴滚筒的转速nw 二、电动机类型和结构型式的选择1、电动机类型的选择:根据用途选择Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机。2、功率的确定:工作机所需功率:因为;,把数据带入式子中,所以传动装置的总效率:V带传动效率,滚动球轴承效率,斜齿圆柱齿轮效率(7级精度),联轴器效率,平带效率。所需电动机的功率:电动机额定功率:按选取电动机型号。故选的电动机3、电动机转速的确定:计算工作机轴工作转速: 按机械设计课程设计(高等教育出版社,该书以下简称设计手册)的推荐的传动比范围,取V带传动比范围为24
3、展开式二级圆柱齿轮减速器 则总传动比范围为i=16160。故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有1500 r/min和3000r/min。4、电动机型号的确定由上可见,电动机同步转速可选1500 r/min和3000r/min,额定功率为7.5kW。因为1500r/min的电动机较常用,且较符合工况要求,因此查机械设计课程设计表853(P207)选择电动机型号为Y132M-4。电动机的主要参数见下表型号额定功率/kW满载转速(r/min)Y132M-47.514402.22.2三、传动比的分配计算总传动比及分配各级的传动比1、 总传动比:2、 分配各级传动比:设V带的传动比为,高速
4、级斜齿轮传动比为,低速级斜齿轮传动比为。取V带传动比,则两级减速箱的传动比为:,由上述各式可解得:=3.33 , 3、 各轴的转速n(r/min) 电机轴的转速: 高速轴的转速: 中速轴的转速: 低速轴的转速: 工作轴的转速:=4、 各轴的输入功率P(kW)电机轴的输入功率: 高速轴的输入功率: 中速轴的输入功率:低速轴的输入功率: 工作轴的输入功率:5、 各轴的输入扭矩T(Nm)电机轴的输入功率:高速轴的输入转矩:中速轴的输入转矩:低速轴的输入转矩:工作轴的输入转矩:、依次为电动机轴,高速轴,中速轴,低速轴和工作机轴的输入转矩。参数 轴名电动机轴轴轴轴工作机轴功率P/kW7.56.826.6
5、26.426.29转矩T/N.m49.73112.8368.11942.37932.94转速r/min1440576172.9767.5767.57四、V带传动的设计计算1, 确定计算功率Pca Pca=KAP由表13-8(P218,机械设计第五版 高等教育出版社,该书以下简称课本)可知:KA=1.1由电动机选型可知: P=7.5kw 2, 选择V带的带型根据传动的形式,选用普通V带;再根据Pca、n1,由课本p.157图8-11知:确定选用A型V带。3, 确定带轮的基准直径dd并验算带速v。(1)初选小带轮的基准直径dd1。由课本p.155157表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径dd1=
6、90mm。(2)验算带速v。 按课本p.150式8-13验算带的速度因为 ,所以所选的带速合适。(3) 确定大带轮的基准直径。 根据课本p.150式8-15a,计算大带轮的基准直径dd2。 根据课本p.157表8-9,圆整为(4)确定V带的中心距a和基准长度Ld。1)根据课本p.152式8-20,得故得, 初步定中心距为:2)由课本p.158式8-22计算带所需的基准长度。 由课本p.146表8-2选带的基准长度Ld=1550mm。3)按课本p.158式8-23计算实际中心距a 。 根据课本p.158式8-24可得中心距的可变化范围为: 所以中心距的变化范围为:477.75mm547.5mm。
7、5)验算小带轮上的包角1 (6)计算带的根数Z1)计算单根V带的额定功率Pr 由dd1=90mm和nd1=1440r/min,查课本p.152表8-4a得 根据,和A型带,查课本p.153表8-4b得,查课本p.155表8-5可以得 ,查课本p.146表8-2得,于是得, 2)计算V带的根数Z ,所以Z取8根。(7)计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min由课本p.149表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m所以由课本p.158式8-27得, 应使带的实际初拉力(8)计算压轴力Fp由课本p.159式8-28可得压轴力的最小值为: 五、斜齿圆柱齿轮的设计计算 1、高速级已知输入功率
8、齿数比为3.33,小齿轮的转速为576r/min,由电动机驱动,使用期为10年(每年工作300天),单班制,输送机连续单向运转。(1)选定齿轮类型、精度等级,材料及齿数1)选用闭式斜齿圆柱齿轮传动。2)该减速器为通用减速器,速度不高,故选用7级精度。3)因传递功率不大转速不高,由课本p191表10-1选择小齿轮材料为45(调质后表面淬火),硬度为280HBS,大齿轮为45钢(调质后表面淬火),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选小齿轮齿数,大齿轮,取80。5)选取螺旋角。初选螺旋角(2)按齿面接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算,即,其中1)小齿轮转矩2)试取载荷系数
9、3)由课本p217图10-30选取区域系数4) 由课本p201表10-6查得材料弹性影响系数5)由课本p205表10-7选取齿宽系数6)由课本p215图10-26查得,则7) 由课本p209图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳极限8)计算应力循环次数9)由课本p208图10-19查得接触疲劳寿命系数 10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,则则11)试算小齿轮分度圆直径12)计算圆周速度v13)计算齿宽及模数14)计算纵向重合度 15)计算载荷系数根据齿轮工况,查课本p193表10-2得,根据v=1.661m/s,7级精度,由课本p194
10、图10-8查得动载系数由课本p195表10-3查得齿间载荷分配系数由课本p197表10-4得接触疲劳计算的齿向载荷分布系数由课本p197图10-13得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数则接触强度载荷系数16)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径(3)按齿根弯曲疲劳强度设计1)确定弯曲强度载荷系数2)根据纵向重合度,查得螺旋角影响系数3)计算当量齿数4)查课本p200表10-5得,,5)计算弯曲疲劳许用应力由课本p208图10-22查得弯曲疲劳寿命系数=0.89,=0.9取安全系数由课本p209图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 按脉动循环变应力确定许用弯曲应力6)计算大小齿轮的并加以比较大齿
11、轮的数值大7)模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取标准值,已满足齿根弯曲疲劳强度。但是为了同时满足齿面接触疲劳强度,需按接触强度算得的分度圆直径,来计算应有的齿数故取,则,取。8)计算中心距将中心距圆整为9)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。10)计算大、小齿轮的分度圆直径, 取., 取11)计算齿轮宽度圆整后取;12)计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙: 13)计算齿顶圆直径、齿根圆直径: 14)齿轮旋向:小圆柱斜齿轮左旋,大圆柱斜齿轮右旋。 (4)大齿轮结构设计因为齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于50
12、0mm,故以选用腹板式结构为宜。有关尺寸按课本p232图10-39推荐用的结构尺寸设计。,(由后面轴设计得),故,具体参照大齿轮零件草图(见下图)。2、低速级已知输入功率,齿数比为2.56,小齿轮的转速为172.97r/min,由电动机驱动,使用期为10年(每年工作300天),单班制,输送机连续单向运转。(1)选定齿轮类型、精度等级,材料及齿数1)选用闭式斜齿圆柱齿轮传动。2)该减速器为通用减速器,速度不高,故选用7级精度。3)因传递功率不大转速不高,由课本p191表10-1选择小齿轮材料为45(调质后表面淬火),硬度为280HBS,大齿轮为45钢(调质后表面淬火),硬度为240HBS,二者材
13、料硬度差为40HBS。4)选小齿轮齿数,大齿轮,取。5)选取螺旋角。初选螺旋角(2)按齿面接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算,即,其中,1)小齿轮转矩2)试取载荷系数3)由课本p217图10-30选取区域系数4) 由课本p201表10-6查得材料弹性影响系数5)由课本p205表10-7选取齿宽系数6)由课本p215图10-26查得,则7) 由课本p209图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳极限8)计算应力循环次数9)由课本p208图10-19查得接触疲劳寿命系数 10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,则则11)试算小齿轮分度圆直
14、径12)计算圆周速度v13)计算齿宽及模数14)计算纵向重合度 15)计算载荷系数根据齿轮工况,查课本p193表10-2得,根据v=0.881m/s,7级精度,由课本p194图10-8查得动载系数由课本p195表10-3查得齿间载荷分配系数由课本p197表10-4得接触疲劳计算的齿向载荷分布系数由课本p197图10-13得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数则接触强度载荷系数16)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径(3)按齿根弯曲疲劳强度设计1)确定弯曲强度载荷系数2)根据纵向重合度,查得螺旋角影响系数3)计算当量齿数4)查课本p200表10-5得,,5)计算弯曲疲劳许用应力由课本p206图10-
15、18查得弯曲疲劳寿命系数=0.89,=0.9取安全系数由课本p208图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 按脉动循环变应力确定许用弯曲应力6)计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大7)模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差较大,取标准值,已满足齿根弯曲疲劳强度。但是为了同时满足齿面接触疲劳强度,需按接触强度算得的分度圆直径,来计算应有的齿数故取,则,取。8)计算中心距将中心距圆整为9)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。10)计算大、小齿轮的分度圆直径, 故取, 故取11)计算齿轮宽度圆整后取;12)计算齿顶高、齿根
16、高、齿全高、顶隙: 13)计算齿顶圆直径、齿根圆直径: 14)齿轮旋向:小圆柱斜齿轮左旋,大圆柱斜齿轮右旋。(4)大齿轮结构设计因为齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式结构为宜。有关尺寸按课本p231图10-39推荐用的结构尺寸设计。,(由后面轴设计得),故,具体参照大齿轮零件草图(见下图) 。六、轴的设计及校核计算1、初算轴径输入轴的设计计算1)已知:,2)选择材料并按扭矩初算轴径选用调质,硬度280HBS, ,根据课本P366(15-2)式,并查课本p370表15-3,取。考虑到最小直径处要连接带轮要有键槽,将直径增大5%,则d=26.18(1+5%)mm=27
17、489mm。则取。中间轴的设计计算1). 已知:,2)选择材料并按扭矩初算轴径选用调质,硬度280HBS, ,根据课本P370(15-2)式,并查课本p370表15-3,取。考虑到键对轴强度的削弱及轴承寿命的要求,有两个键槽,则将直径增大10%,则d=38.66(1+10%)mm=42.529mm。则取。 输出轴的设计计算1). 已知:,2)选择材料并按扭矩初算轴径选用调质,硬度280HBS, ,根据课本P370(15-2)式,并查课本p370表15-3,取。考虑到键对轴强度的削弱及轴承寿命的要求,有两个键槽,将直径增大10%,则d=52.473(1+10%)mm=57.72mm。则取。 3
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