双级圆柱齿轮减速器课程设计说明书Word下载.docx
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有冲击;
工作年限:
5年,2班制
2、传动方案的分析与拟定
1、按题目要求设计带式运输机传动装置
图1带式运输机传动装置简图
2、组成
电机、双级圆柱齿轮减速器、开式齿轮传动、带式运输工作机、联轴器
3、特点
齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点,而斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好,故更适合应用于高速级或要求传动平稳的场合。
开式齿轮传动由于润滑条件较差和工作环境恶劣,磨损快,寿命短,故放置在低速级。
3、电动机的选择计算
1、电动机类型的选择
工业上一般采用三相交流电动机。
Y系列三相交流异步电动机由于具有机构简单、价格低廉、维修方便等优点。
此传动的转动惯量和启动力矩较小,可选用Y系列三相交流异步电动机。
2、电动机功率的选择
工作机所需的有效功率为
为计算电动机所需功率,先要确定从电动机到工作机之间的总效率η。
设、、、、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动(设齿轮精度为8级)、滚动轴承、开式齿轮传动、滚筒的效率,由参考资料【1】p6表2-2查得=0.99,=0.97,=0.98,=0.95,=0.96,则传动装置的总效率为
电机所需功率为
由参考资料【1】第十六章表16-1选取电动机的额定功率为11kW。
3、电动机转速的选择
选择常用的同步转速为1500r/min和1000r/min两种。
4、电动机型号的确定
根据电动机所需功率与同步转速,查文献【1】第十六章表16-1可知,电动机型号为Y160M-4和Y160L-6.根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。
其中滚筒转速为
将此两种电动机的数据和总传动比列入表1中。
表1电动机的数据及总传动比
方案号
电动机
型号
额定功率
/kW
同步转速
/(r/min)
满载转速
总传动比
轴外伸轴
颈/mm
轴外伸长
度/mm
1
2
Y160M-4
Y160L-6
11
1500
1000
1460
970
72.13
47.92
42
110
由表1可知,方案2中虽然电动机转速较低,总传动比小,但电动机价格较贵,体积也比方案1中的大。
而方案1的总传动比也在比较合理的范围内,且电机体积小,价格低,决定选用方案1,即电动机型号为Y160M-4。
查文献【1】第十六章表16-2可知,该电动机的中心高H=160mm,轴外伸轴颈为42mm,轴外伸长度为110mm。
4、传动装置的运动及动力参数的选择与计算
1、传动比的分配
根据文献【1】p7表2-3,取开式齿轮传动的传动比=5.522(齿数比为23/127),则减速器的总传动比为
i=72.13/5.522=13.062
双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为
低速级的传动比为
2、运动及动力参数计算
(1)各轴的转速计算:
(2)各轴的输入功率计算:
(3)各轴的输入转矩计算:
将上述计算结果列于表2中,以供查用。
表2各轴的运动及动力参数
轴号
转速n
功率P
转矩T
/(N·
m)
传动比i
Ⅰ
7.937
51.917
4.116
Ⅱ
354.28
7.545
203.384
3.170
Ⅲ
111.76
7.172
612.854
Ⅳ
6.958
594.568
5、传动零件的设计计算
1、减速器外部开式齿轮的设计计算
开式齿轮的失效形式主要是轮齿弯曲折断和磨损,故设计时应按轮齿弯曲疲劳强度计算模数。
(1)选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力
①选择齿轮材料、热处理方式
按使用条件,属中速、中载,重要性和可靠性一般的齿轮传动,可选用软齿面齿轮。
由于套筒直径D=500mm,开式齿轮中大齿轮直径应大于500mm,不易锻造,可用铸铁材料。
具体选用:
小齿轮:
QT600-3,硬度为190~270HBS
大齿轮:
QT500-7,硬度为170~230HBS
②确定许用应力
a.确定极限应力和
齿面硬度:
小齿轮按240HBS,大齿轮按200HBS。
查文献【2】P48图3-17,得=210MPa,=190MPa.
b.计算应力循环次数N,确定寿命系数、
查文献【2】P50图3-19得,
c.计算许用应力
由文献【2】P51表3-4取=1.4。
(2)确定齿轮的基本参数和主要尺寸
①选择类型
根据齿轮传动的工作条件,选用直齿圆柱齿轮传动
②选择齿轮精度等级
按估计圆周速度≤4m/s,由文献【2】P59表3-5,初选8级精度。
③初选参数
初选:
=23,=127,,=0.35
④初步计算齿轮的主要尺寸
因电动机驱动,工作机有冲击,查文献【2】P38表3-1,得=1.5;
因齿轮速度不高,取;
因非对称布置,轴的刚性较小,取=1.1,=1.2,。
查文献【2】图3-14,得,,查图3-15,得,。
取。
比较齿轮的,按大者计算弯曲疲劳强度。
故取
考虑齿面磨损的影响,应将求出的模数加大10%~15%,并取标准值,不必验算齿面接触疲劳强度。
最终取m=8毫米,分度圆,,齿宽,
2、减速器内部齿轮的设计计算
Ⅰ、高速级齿轮传动
45号钢,调质处理,硬度为229~286HBS
45号钢,正火处理,硬度为169~217HBS
b.确定极限应力和
小齿轮按230HBS,大齿轮按190HBS。
查文献【2】P48图3-16,得=580MPa,=550MPa.
查文献【2】P48图3-17,得=220MPa,=210MPa.
查文献【2】P50图3-18得,
由文献【2】P51表3-4取=1,=1.4。
根据齿轮传动的工作条件,选用斜齿圆柱齿轮传动
按估计圆周速度≤6m/s,由文献【2】P59表3-5,初选8级精度。
β=12°
,=26,,,=0.9
因非对称布置,轴的刚性较小,取=1.13,=1.2,。
由文献【2】P41图3-11,查得=2.45;
查文献【2】P41表3-2,得;
取,。
初步计算出齿轮的分度圆直径、等主要参数和几何尺寸:
传动比。
按文献【2】P60表3-7,取标准模数=2mm,则
圆整后取:
a=140mm。
修改螺旋角:
与估计值相符。
,取,。
⑤验算轮齿弯曲强度条件
按文献【2】P54式(3-17)验算轮齿的弯曲强度条件。
计算当量齿数:
计算弯曲应力:
齿轮强度能够满足要求。
Ⅱ、低速级齿轮传动
c.确定极限应力和
,=29,,,=0.9
按文献【2】P60表3-7,取标准模数=3mm,则
a=185mm。
满足假设条件。
6、轴的设计计算
1、选择轴的材料
选择轴的材料为45号钢,经调质处理,其机械性能由文献【2】P131表6-1查得:
,,,;
查文献【2】P141表6-4,得。
2、初步计算轴径
选C=110
高速级:
考虑到轴端装联轴器需开键槽,将其轴径增加4%~5%,故取轴的直径为25mm。
中间级:
无键槽影响,取最小轴径为40mm。
低速级:
考虑到轴端装联轴器需开键槽,将其轴径增加4%~5%,故取轴的直径为50mm。
外部开式齿轮支承轴:
考虑到轴端装联轴器需开键槽,将其轴径增加4%~5%。
考虑联轴器配合,取轴的直径为48mm。
3、低速轴的结构设计
按工作要求,轴上所支撑的零件主要有齿轮、轴端联轴器以及滚动轴承。
根据轴上零件的定位、加工要求以及不同的零件装配方案,参考轴的结构设的基本要求,可确定轴的各段长度。
综合考虑各种因素,故初步选定轴的结构尺寸如图2所示。
图2低速轴结构图
4、按弯扭合成校核
(1)画受力简图
画轴空间受力简图a,把轴上作用力分解为垂直面受力图b和水平面受力图c,分别求出垂直面上的支反力和水平面上的支反力。
对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩可当做集中力作用于轴上零件的宽度中点。
图3轴上受力简图
(2)轴上受力分析
轴传递的转矩:
齿轮的圆周力:
齿轮的径向力:
齿轮的轴向力:
(3)计算作用于轴上的支反力
水平面支反力
垂直面支反力
(4)计算轴的弯矩,并画弯、转矩图(如图3所示)
分别作出垂直面和水平面上的弯矩图(d)、(e),并按进行弯矩合成。
画转矩图(f)。
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