双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书讲解.docx
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双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书讲解
武汉工程大学机械设计课程设计
设计计算说明书
题目:
双级展开式斜齿圆柱齿轮减速器
院系:
机电工程学院
班级:
机电3班
姓名:
学号:
指导教师:
一、设计任务书………………………………………………2
二、传动方案的分析与拟定…………………………………………2
三、电动机的选择与计算……………………………………………3
四、传动比的分配……………………………………………………4
五、传动装置的运动及动力参数的选择和计算……………………5
六、传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择………………6
七、联轴器的选择及计算……………………………………………17
八、键连接的选择及计算……………………………………………18
九、轴的强度校核计算………………………………………………19
十、润滑和密封………………………………………………………22
十一、箱体及附件的结构设计和选择………………………………23
十二、设计小结………………………………………………………24
十三、参考资料………………………………………………………25
计算与说明
主要结果
一设计任务书
设计带式传输机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器。
设计数据及工作条件:
1、带式输送机的原始参数
鼓轮直径D(mm)
450
输送带速度v(m/s)
0.90
输出转矩T(N·m)
400
2、工作条件与技术要求
(1)工作环境:
一般条件,通风良好;
(2)载荷特性:
连续工作,近乎平稳,正向运转;
(3)使用期限:
8年,每日两班制工作;
(4)卷筒效率:
;
(5)运输带允许误差:
±5%;
(6)生产规模:
成批生产.
设计注意事项:
1.设计由减速器装配图1张,零件图2张(包括低速轴和低速轴上大齿轮),以及设计计算说明书一份组成;
2.设计中所有标准均按我国标准采用,设计说明书应按规定纸张及格式编写;
3.设计图纸及设计说明书必须按进度完成,经指导教师审查认可后,才能给予评分或答辩。
二传动方案的分析与拟定
根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为
为防止过载以及过载而引起的安全事故,可拟定传动方案为:
外部V带传动+内部双级圆柱齿轮传动。
机构整体布置如图所示:
T=400N·m;
V=0.90m/s;
D=450mm
三电动机的选择与计算
1.电动机的类型选择
根据动力源和工作条件,选用Y系列三相交流异步电动机。
2.电动机的功率
工作机有效功率:
设电动机到工作机之间的总效率为η,并设η1,η2,η3,η4,η5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、V带传动以及滚筒的效率。
查文献4表2-2可得:
η1=0.99,η2=0.97,η3=0.99,η4=0.96,η5=0.96,由此可得:
总效率:
η=η1η22η34η4η5
=0.99×0.972×0.994×0.96×0.96
=0.82
电动机所需功率:
查文献4表16-1选取电动机的功率为2.2kW。
3.电动机型号的确定
在常用的同步转速为1500r/min和1000r/min两者之间选择。
根据电动机所需功率好同步转速,查[2]表20-1,电动机型号为Y112M-6和Y100L1-4型,根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。
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
电动机转速
电动机质量
Kg
总传动比
参考比价
同步
满载
1
Y112M-6
2.2
1000
940
45
24.59
2.22
2
Y100L1-4
2.2
1500
1420
34
37.15
1.67
两个方案均可行,方案2电动机成本低,对选定的传动方案传动比也适中,故选方案2.
选定电动机型号为Y100L1-4,其它主要参数列于表2.
电动机型号
额定功率Kw
电动机转速
中心高
mm
外伸轴径mm
轴外伸长度mm
同步
满载
Y100L1-4
2.2
1500
1420
100
28
60
四传动比的分配
(1)总传动比
(2)取V带传动的传动比,则减速器的总传动比为
双级圆柱齿轮高速级传动比
低速级传动比
总效率:
η=0.82
电动机型号:
Y100L1-4
五传动装置的运动及动力参数的选择和计算
1.各轴的转速计算
电动机轴为0轴、高速轴为轴、中间轴为轴、低速轴为轴、卷筒轴为轴。
nⅠ==1420r/min
nⅡ=nⅠ/i1=
nⅢ=nⅡ/i2=
nⅣ=nⅢ/i3=
2.各轴的输入功率计算
PⅠ=Pd=2.2kW
PⅡ=PⅠη4=2.2×0.96kW=2.112kW
PⅢ=PⅡη2η3=2.112×0.97×0.99kW=2.028kW
PⅣ=PⅢη2η3=2.028×0.97×0.99kW=1.947kW
3.各轴的输入转矩计算
T1=9550P1/n1=9550×2.2/1420N·m=14.80N·m
T2=9550P2/n2=9550×2.112/568N·m=35.51N·m
T3=9550P3/n3=9550×2.028/129.09N·m=150.03N·m
T4=9550P4/n4=9550×1.947/38.19N·m=486.88N·m
将上述数据归纳总结如下表所示。
表1.各轴的运动和动力参数
轴号
转速(r/min)
功率(kW)
转矩(N·m)
传动比i
电动机输出轴Ⅰ
1420
2.2
14.80
2.5
4.40
3.38
高速轴Ⅱ
568
2.112
35.51
中间轴Ⅲ
129.09
2.028
150.03
低速轴Ⅳ
38.19
1.947
486.88
减速器总传动比:
i=14.86
高速级传动比:
i2=4.40
低速级传动比
i3=3.38
计算与说明
主要结果
六传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择
1.减速器外部传动——V带传动的设计计算
(1)、确定计算功率
两班制工作,即每天工作16h,查阅表8-8得工况系数KA=1.2,故
=KAP=1.2×2.2kW=2.64kW
(2)、选择普通V带的型号
根据、n1=1420r/min,由文献3图2-7初步选用A型带。
(3)、选取带轮基准直径dd1和dd2
由表8-7和8-9取dd1=90mm,并取ε=0.02,则
由表8-9取最接近的标准系列值dd2=224mm。
(4)、验算带速v
因v在5~25m/s范围内,故带速合适。
(5)、确定中心距a和带的基准长度
初定中心距a0的取值范围为
初选中心距a0=500mm。
由此计算所需带长为
查阅文献3表2-4,选择基准长度=1550mm。
由此计算实际中心距得
中心距变化范围为477mm至547mm.
(6)、验算小带轮包角α1
带轮基准直径:
dd1=90mm
dd2=224mm
安装中心距:
a=524mm
带的基准长度:
=1550mm
计算与说明
主要结果
(7)、确定带的根数
已知=90mm,,查表8-4得kW,查表8-5得Δ=0.17kW;因α=165°,查表8-6得;因,查表8-2得,因此
取z=3根。
(8)、确定初拉力F0
单根普通V带的初拉力为
(9)、计算压轴力FQ
(10)、带轮的结构设计
小带轮装在电动机轴上,轴孔直径应等于电动机外伸轴径,即28mm
轮缘宽度B由[2]表9-1
轮毂长度
取<电动机处伸出长度=60mm
小带轮外径由[1]表8-11
<电动机中心高,合适
大带轮装在减速器高速轴上,轴孔直径待定
轮缘宽度同上小带轮B=50mm
轮毂长度l待定
材料:
HT150
据[1]式(8-14),带传动实际平均传动比为
,取,则
A、小带轮的结构设计
由于dd1=90mm≤300mm,所以带轮采用腹板式结构,
B、大带轮的结构设计
由于dd2=224mm≤300mm,所以带轮采用腹板式结构。
小带轮包角:
α1=165°
带的根数:
Z=3
初拉力:
F0=110N
压轴力:
FQ=654N
小带轮:
顶圆直径:
da1=95.5mm
轮毂长度:
L1=50mm
大带轮:
顶圆直径:
da2=380.5mm
轮毂长度:
L2=60mm
计算与说明
主要结果
2.高速级传动齿轮的设计计算
高速级主动轮输入功率2.112kW,转速568r/min,转矩T2=35.51N·m,齿数比u=i2=4.40,单向运转,载荷平稳,每天工作16小时,预期寿命8年,电动机驱动。
(1)、选择齿轮的材料及热处理方式
小齿轮:
45钢,调质处理,齿面硬度280HBS;
大齿轮:
45钢,调质处理,齿面硬度240HBS。
(2)、确定许用应力
A.确定极限应力和
许用接触应力σHlim1=600MPa,σHlim2=550MPa;
许用弯曲应力σFlim1=500MPa,σFlim2=380MPa。
B.计算应力循环次数N,确定寿命系数ZN,YN
查文献3图3-7和图3-9得,ZN1=0.9,ZN2=0.95;YN1=0.85,YN2=0.88.
C.计算许用应力
安全系数:
,,则:
/
/
/
/
(3)、初步确定齿轮基本参数和主要尺寸
A.选择齿轮类型
选用较平稳、噪声小、承载能力较强的斜齿圆柱齿轮传动。
B.选用8级精度
C.初选参数
初选参数:
,,Z2=Z1u=24×4.46≈105.6,取,,齿宽系数。
D.初步计算齿轮主要尺寸
小齿轮1齿数:
Z1=24
大齿轮2齿数:
Z2=107
变位系数:
齿宽系数:
计算与说明
主要结果
由于载荷平稳,取载荷系数K=1.3,根据螺旋角查得节点区域系数;弹性系数;取重合度系数;螺旋角系数为:
;=σHP2=523MPa,
查表10-2得使用系数,由图10-8得,查表10-3得,查表10-4得,
因此,有:
故:
取标准模数,小齿轮齿数,取,,取,与互为质数。
则中心距
圆整后取a=126mm。
调整螺旋角:
计算分度圆直径:
法面模数:
中心距:
a=126mm
螺旋角:
分度圆直径:
d1=45.07mm;
d2=206.97mm
计算与说明
主要结果
计算齿宽:
大齿轮:
,
小齿轮:
;
(4)、验算轮齿的弯曲疲劳强度
计算当量齿数:
查图得,齿形系数:
,;应力修正系数:
,
。
取,,查图10-8取,表10-3取,表10-4取,图10-13取,
则:
齿根弯曲强度足够。
(5)、齿轮结构设计
齿顶圆直径:
齿根圆直径:
大齿轮齿宽:
b2=45mm
小齿轮齿宽:
b1=50mm
齿顶圆直径:
da1=49.07mm
da2=210.97mm
计算与说明
主要结果
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- 展开式 圆柱齿轮 减速器 设计 说明书 讲解