两级圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书.docx
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两级圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书
两级圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书
一、设计任务书
1、设计题目:
设计二级圆锥—圆柱齿轮减速器
设计卷扬机传动装置中的两级圆锥-圆柱齿轮减速器。
该传送设备的传动系统由电动机—减速器—运输带组成。
轻微震动,单向运转,两班制,在室内常温下长期连续工作。
(图1)
1—电动机;2联轴器;3—减速器;4—卷筒;5—传送带
2、原始数据:
运输带拉力F(KN)
运输带速度V(m/s)
卷筒径D(mm)
使用年限(年)
1.35
1.5
295
10
3、设计内容和要求:
1.编写设计计算说明书一份,其内容通常包括下列几个方面:
(1)传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择;
(2)电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算;
(3)传动零件的设计计算(如除了传动,蜗杆传动,带传动等);
(4)轴的设计计算;
(5)轴承及其组合部件设计;
(6)键联接和联轴器的选择及校核;
(7)减速器箱体,润滑及附件的设计;
(8)装配图和零件图的设计;
(9)校核;
(10)轴承寿命校核;
(11)设计小结;
2.要求每个学生完成以下工作:
(1)减速器装配图一张(0号或一号图纸)
(2)零件工作图二张(输出轴及该轴上的大齿轮),图号自定,比例1︰1。
(3)设计计算说明书一份。
二、传动方案的拟定
运动简图如下:
(图2)
由图可知,该设备原动机为电动机,传动装置为减速器,工作机为运输设备。
减速器为两级展开式圆锥—圆柱齿轮的二级传动,轴承初步选用圆锥滚子轴承。
联轴器2和8选用弹性柱销联轴器。
三、电动机的选择
电动机的选择见表3-1
表3-1
计算项目
计算及说明
计算结果
1.选择电动机的类型
按工作要求和条件,选用三相笼型异步电动机,Y系列,封闭式结构,电压380V,频率50Hz。
Y100L2-4
2.选择电动机功率
运输带功率为
Pw=Fv/1000=1350*1.5/1000Kw=2.025Kw
查表2-1,取一对轴承效率轴承=0.99,锥齿轮传动效率锥齿轮=0.96,斜齿圆柱齿轮传动效率齿轮=0.97,联轴器效率联=0.99,(说明本设计书均按精度等级为8级,润滑方式为希油润滑)得电动机到工作机间的总效率为
总=4轴承锥齿轮齿轮2联=0.994*0.96*0.97*0.992=0.88
电动机所需工作效率为
P0=Pw/总=2.025/0.88Kw=2.301Kw
Pw=2.025Kw
总=0.88
P0=2.301Kw
3.确定电动机转速
输送带带轮的工作转速为
nw=(1000*60V)/D=1000*60*1.5/π*295r/min=97.11r/min
按课程设计指导书由表9.2可知圆锥-圆柱齿轮传动传动比一般范围为i总=10~25,圆柱齿轮传动传动比i锥=0.25i总=0.25*(10~25)=2.5~6.25则i齿=4电动机的转速范围为
n0=nwi总≤97.11*(10~25)r/min=971.1~2427.75r/min
由表15.1知,符合这一要求的电动机同步转速只有1500r/min,所以选用1500r/min的电动机,其满载转速为1420r/min额定工作功率为Ped=3Kw
其型号为Y100L2-4
其主要性能如下表:
型号
额定功率Kw
满载时
转速
电流(380V)
A
效率
%
功率
因数
3
1420
6.8
82.5
0.81
7.0
2.2
2.2
电动机的外形尺寸:
中心高H
外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD
底角安装尺寸
A×B
地脚螺栓孔
直径K
轴伸尺寸
D×E
装键部位
尺寸F×GD
100
380×288×245
160×140
12
28×60
8×31
nw=97.11r/min
nm=1420r/min
Ped=3Kw
四、传动比的计算及分配
传动比的计算及分配见表4-1
表4-1
计算项目
计算及说明
计算结果
1.总传动比
i=nm/nw=1420/97.11=14.62
i=14.62
2.分配传动比
高速级传动比为
i1=0.25i=0.25*14.62=3.65
为使大锥齿轮不致过大,锥齿轮传动比尽量小于3,取i1=2.95
低速级传动比为
i2=i/i1=14.62/3.65=4.96
i1=3.65
i2=4.96
五、传动装置运动、动力参数的计算
传动装置运动、动力参数的计算见表5-1
表5-1
计算项目
计算及说明
计算结果
1.各轴转速
n0=1420r/min
n1=n0=1420r/min
n2=n1/i1=1420/2.95r/min=481.35r/min
n3=n2/i2=481.35/4.96r/min=97.04r/min
nw=n3=97.04r/min
n1=n0=1420r/min
n2=481.35r/min
nw=n3=597.04r/min
2.各轴功率
p1=p0联=2.301*0.99kw=2.278kw
P2=p11-2=p1轴承锥齿=2.278*0.99*0.96kw=2.16kw
P3=p22-3=p2轴承直齿=2.16*0.99*0.97kw=2.07w
Pw=p33-w=p3轴承联轴承=2.07*0.99*0.99*0.99kw=2.01kw
p1=2.278kw
P2=2.16kw
P3=2.07kw
Pw=2.01kw
3.各轴转矩
T0=9550p0/n0=9550*2.301/1420N·mm=15.53N·m
T1=9550p1/n1=9550*2.278/1420N·mm=15.32N·m
T2=9550p2/n2=9550*2.16/481.35N·mm=42.85N·m
T3=9550p3/n3=9550*2.07/97.04N·mm=203.71N·m
Tw=9550pw/nw=9550*2.01/97.04N·mm=179.81N·m
T0=15.53N·m
T1=15.32N·m
T2=42.85N·m
T3=203.71N·m
Tw=179.81N·m
六、传动件的设计计算
一、高速级锥齿轮传动的设计计算
锥齿轮传动的设计计算见表6-1
表6-1
计算项目
计算及说明
计算结果
1.选择材料、热处理方式和公差等级
考虑到带式运输机为一般机械,大、小锥齿轮均选用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由<<机械设计>>教材表10-1得齿面硬度HBS1=217~255,HBS2=162~217.平均硬度HBS1=236,HBS2=190.HBS1-HBS2=46.在30~50HBS之间。
选用8级精度。
45钢
小齿轮调质处理
大齿轮正火处理
8级精度
2.初步计算传动的主要尺寸
因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲劳强度进行设计。
其设计公式为
1)小齿轮传递转矩为T1=1532N·mm
2)因v值未知,Kv值不能确定,可初步选载荷系数Kt=1.3
3)由表10-6,查得弹性系数ZE=189.8
4)直齿轮,由图10-30查得节点区域系数ZH=2.5
5)齿数比=i1=3.65
6)取齿宽系数=0.3
7)许用接触应力可用下式公式
由图10-21、a查得接触疲劳极限应力为
小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为
N1=60n1aLh=60*1420*1*2*8*300*10=3.5712*109
N2=N1/i1=3.5712*109/3.65=9.784*108
由图8-5查得寿命系数KN1=1,KN2=1.05;由表8-20取安全系数SH=1,则有
取
初算小齿轮的分度圆直径d1t,有
≥69.6mm
d1t≥69.6mm
3.确定传动尺寸
(1)计算载荷系数由表10-2查得使用系数KA=1.0,齿宽中点分度圆直径为
dm1t=d1t(1-0.5)=69.6*(1-0.5*0.3)mm=59.15mm
故vm1=πdm1tn1/60*1000=π*63.614*710/60*1000m/s=24.4m/s
由图10-8降低1级精度,按9级精度查得动载荷系Kv=1.19,由图10-4查得齿向载荷分配系数Kß=1.13,则载荷系数K=KAKvKß=1.0*1.19*1.13=1.34
(2)对d1t进行修正因K与Kt有较大的差异,故需对Kt计算出的d1t进行修正,即
d1=≥69.6=70.31mm
(3)确定齿数选齿数Z1=23,Z2=uZ1=3.65*23=83.95,取Z2=84,则,,在允许范围内
(4)大端模数m ,取标准模数m=3.5mm
(5)大端分度圆直径为
d1=mZ1=3.5*23mm=80.5mm>70.31
d2=mZ2=3.5*84mm=294mm
(6)节锥顶距为
R=
(7)齿宽为b==0.3*152mm=45.2mm
取B=45mm
d1=70.31mm
Z1=23
Z2=84
m=3.5mm
d1=80.5mm
d2=294mm
R=152mm
=45mm
B2=40mm
4.校核齿根弯曲疲劳强度
齿根弯曲疲劳强度条件为
≤
(1)K、b、m和同前
(2)圆周力为
Ft=
(3)齿形系数YF和应力修正系数YS
即当量齿数为
由图10-5查得YFa1=2.65,YFa2=2.12,由图8-9查得YSa1=1.58,YSa2=1.865
(4)许用弯曲应力
由图10-20查得弯曲疲劳极限应力为
由图10-18查得寿命系数KN1=KN2=1,安全系数SF=1.25,故
满足齿根弯曲强度
5.计算锥齿轮传动其他几何尺寸
ha=m=3.5mm
hf=1.25m=1.25*3.5mm=4.375mm
C=0.2m=0.2*3.5mm=0.857m
中间锥角
大端齿顶圆直径
da1=d1+2mcos=80.5+2*3.5*0.96445mm=87.132mm
da2=d2+2mcos=294+2*3.5*0.264235mm=295.85mm
齿根圆直径
df1=d1-2.5mcos=57.5-2.5*3.5*0.96445mm=51.4723mm
df2=d2-2.4mcos=295.85-2.5*3.5*0.264235mm=293.54mm
齿宽/厚45mm
ha=3.5mm
hf=4.375mm
C=0.857m
da1=87.132mm
da2=295.85mm
df1=49.1mm
df2=293.54mm
45mm
二、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算
斜齿圆柱齿轮的设计计算见表6-2
表6-2
计算项目
计算及说明
计算结果
1.选择材料、热处理方式和公差等
大、小斜齿圆柱齿轮均选用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由表10-1得齿面硬度HBW1=217~255,HBW2=162~217.平均硬度HBW1=236,HBW2=190.HBW1-HBW2=46.在30~50HBW之间。
选用8级精度。
45钢
小齿轮调质处理
大齿轮正火处理
8级精度
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