二级直齿输入联轴器输出开式齿轮F15300 V024 D470 15X1.docx
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二级直齿输入联轴器输出开式齿轮F15300V024D47015X1
机械设计(论文)说明书
题目:
二级直齿圆柱齿轮减速器
系别:
XXX系
专业:
学生姓名:
学号:
指导教师:
职称:
目录
第一部分课程设计任务书-------------------------------3
第二部分传动装置总体设计方案-------------------------3
第三部分电动机的选择--------------------------------4
第四部分计算传动装置的运动和动力参数-----------------7
第五部分齿轮的设计----------------------------------8
第六部分传动轴承和传动轴及联轴器的设计---------------17
第七部分键连接的选择及校核计算-----------------------20
第八部分减速器及其附件的设计-------------------------22
第九部分润滑与密封----------------------------------24
设计小结--------------------------------------------25
参考文献--------------------------------------------25
第一部分课程设计任务书
一、设计课题:
设计两级展开式圆柱齿轮减速器,使用期限15年(300天/年),1班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。
二.设计要求:
1.减速器装配图一张(A1或A0)。
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3或A2)。
3.设计说明书一份。
三.设计步骤:
1.传动装置总体设计方案
2.电动机的选择
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
4.计算传动装置的运动和动力参数
5.齿轮的设计
6.滚动轴承和传动轴的设计
7.键联接设计
8.箱体结构设计
9.润滑密封设计
10.联轴器设计
第二部分传动装置总体设计方案
1.组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,传动功率大,将开式齿轮设置在低速级。
选择开式齿轮传动和二级圆柱直齿轮减速器(展开式)。
计算传动装置的总效率ηa:
ηa=η12η23η32η4η5=0.992×0.993×0.972×0.95×0.96=0.82
η1为联轴器的效率,η2为轴承的效率,η3为齿轮啮合传动的效率,η4为开式齿轮传动的效率,η5为滚筒的效率(包括滚筒和对应轴承的效率)。
第三部分电动机的选择
1电动机的选择
皮带速度v:
v=0.24m/s
工作机的功率pw:
pw=3.67KW
电动机所需工作功率为:
pd=4.48KW
执行机构的曲柄转速为:
n=9.8r/min
经查表按推荐的传动比合理范围,开式齿轮传动的传动比范围为i1=2~5,二级圆柱直齿轮减速器传动比i2=8~40,则总传动比合理范围为ia=16~200,电动机转速的可选范围为nd=ia×n=(16~200)×9.8=156.8~1960r/min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和开式齿轮传动、减速器的传动比,选定型号为Y160M2-8的三相异步电动机,额定功率为5.5KW,满载转速nm=720r/min,同步转速750r/min。
2确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比:
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:
ia=nm/n=720/9.8=73.5
(2)分配传动装置传动比:
ia=i0×i
式中i0,i1分别为开式齿轮和减速器的传动比。
为使开式齿轮传动外廓尺寸不致过大,选取i0=5,则减速器传动比为:
i=ia/i0=73.5/5=14.7
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:
i12=
则低速级的传动比为:
i23=3.36
第四部分计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴转速:
nI=nm=720=720r/min
nII=nI/i12=720/4.37=164.8r/min
nIII=nII/i23=164.8/3.36=49r/min
nIV=nIII/i0=49/5=9.8r/min
(2)各轴输入功率:
PI=Pd×η1=4.48×0.99=4.44KW
PII=PI×η2⋅η3=4.44×0.99×0.97=4.26KW
PIII=PII×η2⋅η3=4.26×0.99×0.97=4.09KW
PIV=PIII×η2⋅η4=4.09×0.99×0.95=3.85KW
则各轴的输出功率:
PI'=PI×0.99=4.4KW
PII'=PII×0.99=4.22KW
PIII'=PIII×0.99=4.05KW
PIV'=PIV×0.99=3.81KW
(3)各轴输入转矩:
TI=Td×η1
电动机轴的输出转矩:
Td==59.4Nm
所以:
TI=Td×η1=59.4×0.99=58.8Nm
TII=TI×i12×η2⋅η3=58.8×4.37×0.99×0.97=246.8Nm
TIII=TII×i23×η2⋅η3=246.8×3.36×0.99×0.97=796.3Nm
TIV=TIII×i0×η2⋅η4=796.3×5×0.99×0.95=3744.6Nm
输出转矩为:
TI'=TI×0.99=58.2Nm
TII'=TII×0.99=244.3Nm
TIII'=TIII×0.99=788.3Nm
TIV'=TIV×0.99=3707.2Nm
第五部分齿轮的设计
(一)高速级齿轮传动的设计计算
1齿轮材料、热处理及精度:
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故选用二级展开式圆柱直齿轮减速器,小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面。
材料:
高速级小齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为小齿轮:
250HBS。
高速级大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为大齿轮:
200HBS。
取小齿齿数:
Z1=22,则:
Z2=i12×Z1=4.37×22=96.14取:
Z2=97
2初步设计齿轮传动的主要尺寸,按齿面接触强度设计:
确定各参数的值:
1)试选Kt=1.3
2)T1=58.8Nm
3)选取齿宽系数ψd=1
4)由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8
5)由图8-15查得节点区域系数ZH=2.5
6)查得小齿轮的接触疲劳强度极限:
σHlim1=610MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限:
σHlim2=560MPa。
7)计算应力循环次数:
小齿轮应力循环次数:
N1=60nkth=60×720×1×15×300×1×8=1.56×109
大齿轮应力循环次数:
N2=60nkth=N1/u=1.56×109/4.37=3.56×108
8)由图8-19查得接触疲劳寿命系数:
KHN1=0.88,KHN2=0.9
9)计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得:
[σH]1==0.88×610=536.8MPa
[σH]2==0.9×560=504MPa
许用接触应力:
[σH]=([σH]1+[σH]2)/2=(536.8+504)/2=520.4MPa
3设计计算:
小齿轮的分度圆直径:
d1t:
==53.9mm
4修正计算结果:
1)确定模数:
mn===2.45mm
取为标准值:
2.5mm。
2)中心距:
a===148.8mm
3)计算齿轮参数:
d1=Z1mn=22×2.5=55mm
d2=Z2mn=97×2.5=243mm
b=φd×d1=55mm
b圆整为整数为:
b=55mm。
4)计算圆周速度v:
v===2.07m/s
由表8-8选取齿轮精度等级为9级。
5校核齿根弯曲疲劳强度:
(1)确定公式内各计算数值:
1)由表8-3查得齿间载荷分配系数:
KHα=1.1,KFα=1.1;齿轮宽高比为:
===9.78
求得:
KHβ=1.09+0.26φd2+0.33×10-3b=1.09+0.26×0.82+0.33×10-3×55=1.37
,由图8-12查得:
KFβ=1.34
2)K=KAKVKFαKFβ=1×1.1×1.1×1.34=1.62
3)由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数:
齿形系数:
YFa1=2.69YFa2=2.21
应力校正系数:
YSa1=1.58YSa2=1.8
4)由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为:
σFlim1=245MPaσFlim2=220MPa
5)同例8-2:
小齿轮应力循环次数:
N1=1.56×109
大齿轮应力循环次数:
N2=3.56×108
6)由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为:
KFN1=0.84KFN2=0.86
7)计算弯曲疲劳许用应力,取S=1.3,由式8-15得:
[σF]1===158.3
[σF]2===145.5
==0.02685
==0.02734
大齿轮数值大选用。
(2)按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度:
mn≥
==2.21mm
2.21≤2.5所以强度足够。
(3)各齿轮参数如下:
大小齿轮分度圆直径:
d1=55mm
d2=243mm
b=ψd×d1=55mm
b圆整为整数为:
b=55mm
圆整的大小齿轮宽度为:
b1=60mmb2=55mm
中心距:
a=149mm,模数:
m=2.5mm
(二)低速级齿轮传动的设计计算
1齿轮材料、热处理及精度:
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故选用二级展开式圆柱直齿轮减速器,小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面。
材料:
高速级小齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为小齿轮:
250HBS。
高速级大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为大齿轮:
200HBS。
取小齿齿数:
Z3=24,则:
Z4=i23×Z3=3.36×24=80.64取:
Z4=81
2初步设计齿轮传动的主要尺寸,按齿面接触强度设计:
确定各参数的值:
1)试选Kt=1.3
2)T2=246.8Nm
3)选取齿宽系数ψd=1
4)由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8
5)由图8-15查得节点区域系数ZH=2.5
6)查得小齿轮的接触疲劳强度极限:
σHlim1=610MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限:
σHlim
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