二级圆锥圆柱齿轮减速器毕业设计Word格式文档下载.docx
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④工作可靠、使用寿命长;
⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。
由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
减速器与电动机的连体结构,也是大力开拓的形式,并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。
近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展,使得机械加工精度,加工效率大大提高,从而推动了机械传动产品的多样化,整机配套的模块化,标准化,以及造型设计艺术化,使产品更加精致,美观化。
1总体传动方案的设计
传动装置由电机、减速器和工作机组成。
考虑到电动机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。
初步确定传动系统总体方案如图1-1所示,选择V带传动和二级圆锥圆柱齿轮传动。
图1-1传动方案
2电动机的选择
2.1选择电动机类型
按照工作要求和工作条件,则选择Y系列三相笼型异步电动机,其结构为全封闭自扇冷式结构,额定电压为380V。
2.2选择电动机容量
选择电动机所需功率为
,所以选择电动机时应保证电动机的额定功率Ped略大于工作机所需的电动机Pd即可,即Ped≥Pd。
(1)计算带式运输机所需的功率为:
(2-1)
(2)各机械传动效率的参数选择:
(弹性联轴器),
(圆锥滚子轴承),
(圆锥齿轮传动),
(圆柱齿轮传动),
(卷筒)
传动总效率:
(2-2)
(3)电动机的输出功率:
(2-3)
(4)确定电动机转速:
选择二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比合理范围
=8~22
工作机滚筒转速:
(2-4)
所以电动机转速范围为
,符合这一范围的同步转速为:
750r/mim,1000r/min,1500r/min。
考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1000r//min的电动机。
电动机选择如表所示:
表2-1电动机参数
型号
额定功率/kw
满载功率(r/min)
启动转矩
最大转矩
额定转矩
Y112M-6
2.2
940
2.0
3传动装置运动及动力参数计算
3.1确定传动装置的总传动比和分配传动比
传动装置总传动比:
(3-1)
分配各级传动比:
(3-2)
<
3,成立
3.2计算各轴的转速
轴
轴
3.3计算各轴的输入功率
轴:
(3-3)
滚筒轴P滚:
3.4计算各轴的输入转矩
因电动机轴的输出转矩
(3-4)
所以
轴:
=
(3-5)
滚筒轴:
4减速器齿轮的参数计算
4.1高速级减速齿轮的设计计算
(1)选定高速齿轮类型、精度等级、材料和齿数
按传动方案方案选用直齿圆锥传动,压力角取为20°
。
带式输送机为一般工作机器,查手册[2]选用7级精度。
小齿轮、大齿轮材料选择如下表:
表4-1齿轮材料参数
齿轮型号
材料牌号
热处理方法
强度极限
屈服极限
小齿轮
45
调质
650
360
大齿轮
正火
580
290
选择小齿轮齿数
,则大齿轮齿数
,取
,
实际齿数比
(4-1)
(2)按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径:
(4-2)
1)确定各式中参数:
取
,小齿轮传递的转矩
,选取齿宽系数
,查手册[2]得区域系数
,弹性影响系数
,查手册[2]得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为
、
计算应力循环次数:
(4-3)
(4-4)
查手册[2]得接触疲劳寿命系数
取失效概率为1%,安全系数S=1。
则有:
(4-5)
(4-6)
取二者中较小者作为该齿轮的接触疲劳需用应力,既
2)计算小齿轮分度圆直径
=68.921mm
3)调整小齿轮分度圆直径
计算圆周速度v
(4-7)
(4-8)
当量齿轮的齿宽系数
(4-9)
计算实际载荷系数
查手册[2]得使用系数
,动载系数
,齿间载荷分配系数
,齿向载荷分配系数
实际载荷系数
(4-10)
按实际载荷系数得分度圆直径:
(4-11)
齿轮模数:
(4-12)(3)按齿根弯曲疲劳强度计算
1)试算模数
(4-13)
确定公式中的各参数值:
试选取
,查手册[2]得齿形系数:
,应力修正系数:
,小齿轮和大齿轮齿根弯曲疲劳强度极限分别为
,弯曲疲劳寿命系数
取弯曲疲劳安全系数S=1.5。
(4-14)
(4-15)
因为大齿轮的
大于小齿轮,所以取
2)计算模数
(4-16)
=
=1.347mm
对比计算结果,齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,因为齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,所以可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.347mm,并就近圆整为标准值m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径
算出小齿轮齿数
取
则大齿轮数
为了使两齿轮的齿数互质,取
2)查手册[4]得计算小齿轮的基本几何尺寸
3)
计算分度圆直径:
计算分锥角:
(4-17)
计算齿轮宽度:
(4-18)
(4)校核计算
1)分度圆直径校核
(4-19)
修正各式中参数
即
2)校核
(2)校核模数
因
,故按大齿轮校核
=1.631mm
因实际
均大于要求值,故所设计的齿轮强度足够。
4.2低速级减速齿轮的设计计算
选定低速齿轮类型、精度等级、材料和齿数
按传动方案选用直齿圆柱齿轮传动
查手册[2]选用7级精度
材料选择及热处理如下表:
表4-2齿轮材料参数
齿面硬度(HBS)
45Cr
280
240
齿轮齿数选择:
选齿轮齿数
,根据传动比
,则大齿轮齿数为
实际传动比
(1)按齿面接触疲劳设计
1)试算分度圆直径
(4-20)
,试选
,查手册[2]得齿宽系数
,区域系数
,材料的弹性影响系数
2)计算接触疲劳强度重合系数
(4-21)
(4-22)
(4-23)
3)计算接触疲劳许用应力
查手册[2]得小齿轮和大齿轮接触疲劳极限分别为
计算应力循环次数:
,取失效率为1%,安全系数S=1。
则有
(4-24)
取两者较小者作为齿轮的解除疲劳许用应力,即
4)计算小齿轮分度圆直径
(4-25)
=
=46.339mm
5)调整小齿轮分度圆直径
计算实际载荷前的数据准备
圆周速度:
(4-26)
齿轮齿宽:
(4-27)
查手册[2]得
齿轮的圆周力:
(4-28)
查手册[2]得齿间载荷分配系数
,齿间载荷分布系数
由此,得到实际载荷系数
按实际载荷系数算得的分度圆直径
(4-29)
及相应的模数
(2)按齿根弯曲接触疲劳强度设计
1)试算模数,即
(4-30)
试选
,计算弯曲疲劳强度用重合系数
(4-31)
查手册[2]得齿形系数
应力修正系数
小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为
弯曲疲劳寿命系数
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得到:
取两者中较大者,所以取
=
=1.468mm
调整齿轮模数
计算实际载荷系数前的数据准备:
齿宽b:
齿高h:
齿高比
根据
,7级精度,查手册[2]得动载系数
动载荷系数
得按实际载荷系数算得的齿轮模数:
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.48mm并就近圆整为标准值m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径
,算出小齿轮齿数
,为使
与
互为质数,取
(3)几何尺寸计算
1)计算分度圆直径
2)计算
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