机械设计基础课程设计设计一带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速.docx
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机械设计基础课程设计设计一带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速
一设计题目:
设计一带式运输机上的两级圆锥—圆柱齿轮减速器
给定数据及要求
已知条件:
运输带工作拉力F=3.5kN;运输带工作速度v=1.6m/s(允许运输带速度误差为±5%);滚筒直径D=320mm;两班制,连续单向运转,载荷较平稳。
环境最高温度350C;小批量生产。
二应完成的工作
1.减速器装配图1张;
2.零件工作图1张(从动轴);
3.设计说明书1份。
设计题目
传动方案的拟订及说明
电动机的选择
计算传动装置的运动和动力参数
带传动的设计计算
传动件的设计计算
轴的设计计算
键联接的选择及校核计算
联轴器的选择
减速器箱体和附件的选择
润滑与密封
设计小结
参考文献
设计计算及说明
结果
一、设计题目
设计一带式运输机上的两级圆锥—圆柱齿轮减速器。
已知条件:
运输带工作拉力F=3.5KN;运输带工作速度v=1.6m/s(允许运输带速度误差为);滚筒直径D=320mm;两班制,连续单向运载,载荷较平稳。
环境最高温度35度;小批量生产。
二、传动方案的拟订及说明
计算驱动卷筒的转速
选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为15。
根据总传动比数值,可拟定以下传动方案:
三、选择电动机
1)电动机类型和结构型式
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y132M—4系列三相异步电动机。
它为卧式封闭结构。
额定功率7.5kw,满载转速1440r/min。
2)电动机容量
(1)卷筒的输出功率
(2)电动机输出功率
传动装置的总效率
式中、…为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。
查得:
V带传动=0.95;滚动轴承=0.99;圆锥齿轮传动=0.96;圆柱齿轮传动=0.96;弹性联轴器=0.99;卷筒轴滑动轴承=0.96;则
故
3)电动机的转速
推算电动机转速可选范围,查得V带传动常用传动比范围,二级圆锥—圆柱直齿轮减速器常用传动比范围,则总传动比范围为。
电动机转速可选范围为:
根据电动机转速可选范围选择电机型号:
一、Y132M—4。
四、计算传动装置的运动和动力参数
1)传动装置总传动比
2)分配各级传动比
取V带传动比为:
则减速器总传动比为:
二级圆锥—圆柱齿轮减速器高速级的传动比为
低速级传动比:
设计计算及说明
结果
3)各轴转速(轴号见图一)
4)各轴输入功率
按电动机所需功率计算各轴输入功率,即
5)各轴转矩
五、带传动的设计计算
1)查课本P218表13—8得
2)根据,由课本P219图13—15查出此坐标点位于A型处,先选用A型计算。
3)由课本P219表13-9,应不小于75,现取,
由表13-9取。
4)验算带速v
带速在5~25m/s范围内,合适。
5)初步选取中心距
取,符合。
则
查表13-2,对A型带选用。
再计算实际中心距
6)算小带轮包角
合适。
7)求V带根数z
设计计算及说明
结果
令查课本P214表13-3得
由此得传动比
查表13-5得
由查表13-7得,查表13-2得,由此得
取6根。
8)求作用在带轮轴上的压力
查课本P212表13-1得,则单根V带的初拉力
作用在轴上的压力
六、传动件的设计计算
圆锥直齿轮设计
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选用8级精度
2)材料选择选择小齿轮材料为(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。
3)选小齿轮齿数24,大齿轮齿数,取整。
则
2、按齿面接触强度设计
由设计计算公式进行试算,即
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数
2)计算小齿轮的转矩
3)选齿宽系数
4)由《机械设计(第八版)》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限
5)计算接触疲劳许用应力,安全系数,得
(2)计算
1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值
2)计算圆周速度v
设计计算及说明
结果
3)计算载荷系数
根据,8级精度,查得动载系数,直齿轮
查得使用系数
根据大齿轮两端支撑,小齿轮作悬臂布置,查得齿向分布载荷系数
接触强度载荷系数
4)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得
5)计算模数m
取标准值
6)计算齿轮相关参数
7)圆整并确定齿宽
圆整取
3、校核齿根弯曲疲劳强度
1)确定弯曲强度载荷系数
2)计算当量齿数
3)由《机械设计(第八版)》表10-5查得齿形系数
应力校正系数
4)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限
5)计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数,得
6)校核弯曲强度
根据弯曲强度条件公式进行校核
满足弯曲强度,所选参数合适。
圆柱直齿轮设计
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选用8级精度。
2)材料选择选择大小齿轮材料均为45钢,小齿轮调质处理,齿面硬度为240HBS,大齿轮正火处理,齿面硬度为186HBS。
3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取整
2、按齿面接触强度设计
由设计计算公式进行试算,即
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数
2)计算小齿轮的转矩
3)选齿宽系数
4)选取区域系数
5)选材料的弹性影响系数
6)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限
10)计算接触疲劳许用应力
安全系数,得
(2)计算
1)试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得
2)计算圆周速度v
3)计算齿宽b及模数m
4)计算载荷系数
根据,8级精度,查得动载系数
查得,查得使用系数,查得
接触强度载荷系数
6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得
7)计算模数
取
8)几何尺寸计算
1)计算大小齿轮的分度圆直径和中心距
2)计算齿轮宽度
3、校核齿根弯曲疲劳强度
1)确定弯曲强度载荷系数
2)由课本P173图11-8查得齿形系数
应力校正系数
3)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限
4)计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数,得
5)校核弯曲强度
满足弯曲强度,所选参数合适。
七、轴的设计计算
输入轴设计
1、求输入轴上的功率、转速和转矩
2、求作用在齿轮上的力
已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为
3、初步确定轴的最小直径
1)先初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢(调质),根据课本P245表14-2,取,得,输入轴的最小直径为安装V带轮的直径,此段与V带轮通过平键连接,则轴应增加5%,得,取整,取。
2)为了满足带轮的轴向定位,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径
3)初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308,其尺寸为,,而。
这对轴承均采用轴肩进行轴向定位,查得30308型轴承的定位轴肩高度,因此取。
4)由于,故取
5)取安装齿轮处的轴段6-7的直径;为使套筒可靠地压紧轴承,5-6段应略短于轴承宽度,故取。
6)轴承端盖的总宽度为20mm。
根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油
的要求,取
7)为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。
4轴上的周向定位
圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,按查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为40mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为m6。
5确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为
6求轴上的载荷
水平面的支承反力
垂直面的支承反力
水平面的弯矩
垂直面的弯矩
合成弯矩
轴传递的转矩
7、按弯扭合成应力校核轴的强度
因为轴的单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取,轴的当量弯矩为
轴的材料为45钢,调质处理,查得
与V带轮相连处虽仅受转矩但其直径最小,故也是危险截面。
故可知安全。
中间轴设计
1、求中间轴上的功率、转速和转矩;
2、求作用在齿轮上的力
已知圆锥直齿轮的平均分度圆直径
圆柱直齿轮的分度圆直径
3、初步确定轴的最小直径
先初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢,调质处理,查得,得,中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和。
1)选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306,其尺寸为,。
这对轴承均采用套筒进行轴向定位,查得30306型轴承的定位轴肩高度,因此取套筒直径。
2)取安装齿轮的轴段,,锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位,根据,取,为了使套筒端面可靠地压紧端面,故取,齿轮的右端采用轴肩定位,则取轴环处的直径为。
3)已知圆柱直齿轮齿宽,为了使套筒端面可靠地压紧端面,故取。
4),取。
(3)轴上的周向定位
圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,选取平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为32mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;圆柱齿轮的周向定位采用平键连接,选取平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为100mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为m6。
(4)确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为
4求轴上的载荷
水平面的支承反力
垂直面的支承反力
水平面的弯矩
B点左:
右:
C点左:
右:
垂直面的弯矩
合成的弯矩
转矩:
7、按弯扭合成应力校核轴的强度
因为轴的单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取,轴的当量弯矩为
轴的材料为45钢,调质处理,查得
故安全。
输出轴设计
1、求输出轴上的功率、转速和转矩
2、求作用在齿轮上的力
已知圆柱直齿轮的分度圆半径
3、确定轴的尺寸
先初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢(调质),取,得,输出轴的最小直径为安装联轴器的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩,选取,则
选HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为1250000,半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。
1)为了满足半联轴器的轴向定位,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的
直径,左端用轴端挡圈定位,按轴端挡圈直径,
半联轴器与轴配合的毂孔长度,为
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- 机械设计 基础 课程设计 设计 一带 运输机 两级 圆锥 圆柱齿轮 减速