一级减速器开式齿轮传动.docx
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一级减速器开式齿轮传动
一级圆柱齿轮减速器设计说明书
一、传动方案拟定…………….………………………………3
二、电动机的选择…………………………………………….4
三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比…….…….6
四、传动装置的运动和动力设计……………………………..7
五、齿轮传动的设计…………………………………………..15
六、传动轴的设计………………………….…………………..18
七、箱体的设计………..…………………….………………….27
八、键连接的设计………………………………………………29
九、滚动轴承的设计……………………………………………31
十、润滑和密封的设计………………………………………32
十一、联轴器的设计……………………………………………33
十二、设计小结……………………………………………….....33
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器
1、工作条件:
输送带常温下连续工作,空载起动,工作载荷平稳,使用期限5年,两班制工作,输送带速度容许误差为±5%,环境清洁。
2、原始数据:
输送带有效拉力F=6500N;
带速V=0.8m/s;
滚筒直径D=335mm;
方案拟定:
采用开始齿轮传动与减速齿轮的组合,即可满足传动比要求;同时由于带传动具有良好的缓冲、吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。
二、电动机选择
1、电动机类型和结构的选择:
选择Y系列三相
异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2、电动机容量选择:
电动机所需工作功率为:
式
(1):
Pd=PW/ηa(KW)
由式
(2):
PW=FV/1000(KW)
因此Pd=FV/1000ηa(KW)
由电动机至运输带的传动总效率为:
η总=η1×η2×η2×η3×η4×η5
式中:
η1、η2、η3、η4、η5分别为开式齿轮传动、轴承、圆柱齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。
取η1=0.98(开式齿轮传动),η2=0.98,η3=0.98,η4=0.99(弹性联轴器),η5=0.96(卷筒)。
则:
η总=0.98×0.98×0.98×0.98×0.99×0.97
=0.886
所以:
电机所需的工作功率:
Pd=FV/1000η总
=(6500×0.8)/(1000×0.886)
=5.87(KW)
3、确定电动机转速
卷筒工作转速为:
n卷筒=60×1000·V/(π·D)
=(60×1000×0.8)/(335·π)
=45.63(r/min)
根据《机械设计基础课程设计指导书》上推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~6,取开式齿轮传动比I1’=2~4。
则总传动比理论范围为:
Ia’=6~24。
故电动机转速的可选范围为:
Nd’=Ia’×n卷筒
=(6~24)×45.63
=274~1095(r/min)
则符合这一范围的转速有:
720、1000r/min
),根据容量和转速,由指导书附表9-1查出两种适用的电动机型号(制表如下):
方
案
电动
机型
号
额定功率
电动机转速
(r/min)
电动机重量
kg
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
开式齿轮传动
减速
器
1
Y160L-8-
7.5
750
720
140
15.77
4
3.9
2
Y160M-6
7.5
1000
970
116
21.2
4
5.3
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
以及带传动、减速器传动比,我们选择第一种方案。
此选定电动机型号为Y160L-8,其主要性能:
电动机主要外形和安装尺寸:
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
160
605×382.5×315
254×210
15
42×110
12×45
三、确定传动装置的总传动比和分配各级传动比:
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为:
Ia=nm/n=nm/n卷筒
=720/45.63
=15.77
2、分配各级传动装置传动比:
总传动比等于各级传动比的乘积,
Ia=i0×i1(式中i0、i1分别为带传动
和减速器的传动比)
为使带传动的尺寸不至过大,满足齿轮传动的传动比大于带传动的传动比要求,取i0=4(普通开式齿轮i0=2~4),
因为:
Ia=i0×i1
所以:
i1=Ia/i0
=15.77/4
=3.94
四、传动装置的运动和动力设计:
将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴,Ⅱ轴,其中:
i0,i1为相邻两轴间的传动比;
η01,η12为相邻两轴的传递效率;
PⅠ,PⅡ为各轴的输入功率(KW);
P’Ⅰ,P’Ⅱ为各轴的输出功率(KW);
TⅠ,TⅡ为各轴的输入转矩(N·m);
T’Ⅰ,T’Ⅱ为各轴的输出转矩(N·m);
nⅠ,nⅡ为各轴的转速(r/min)。
可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数:
1、运动参数及动力参数的计算:
(1)计算各轴的转数:
Ⅰ轴:
nⅠ=nm
=720(r/min)
Ⅱ轴:
nⅡ=nⅠ/i1
=720/3.94=182.7(r/min)
卷筒轴:
nⅢ=nⅡ/i2
=182.7/4=45.63(r/min)
(2)计算各轴的功率:
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1
=5.87×0.98=5.75(KW)
Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=5.75×0.98×0.98
=5.52(KW)
卷筒轴:
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η3·η4
=5.52×0.98×0.99×0.98=5.25(KW)
计算各轴的输入转矩:
因为电动机轴输出转矩为:
Td=9550·Pd/nm=9550×5.87/720
=77.8(N·m)
Ⅰ轴:
TⅠ=Td·η01=Td·η1
=77.8×0.98×0.98=74.7(N·m)
Ⅱ轴:
TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η3
=74.7×3.94×0.98×0.98×0.98=277(N·m)
卷筒轴:
TⅢ=TⅡ·η23=TⅡ·η3·η4
=277×4×0.98×0.98×0.98×0.98
=1022(N·m)
计算各轴的输出功率:
由于Ⅰ~Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:
所以:
P’Ⅰ=PⅠ×η=5.75×0.98=5.63(KW)
P’Ⅱ=PⅡ×η=5.52×0.98=5.4(KW)
P’Ⅲ=PⅢ×η=5.25×0.98×0.99=5.09(KW)
计算各轴的输出转矩:
由于Ⅰ~Ⅱ轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率:
所以:
T’Ⅰ=TⅠ×η
=74.7×0.98=73.2(N·m)
T’Ⅱ=TⅡ×η
=277×0.98=271.4(N·m)
T’Ⅲ=TⅢ×η
=1022×0.98×0.99=991.5(N·m)
由《机械零件》表1得到:
η1=0.98
η2=0.98
η3=0.98
η4=0.99
i0为带传动传动比
i1为减速器传动比
滚动轴承的效率η在本设计中取0.98。
综合以上数据,得表如下:
轴名
效率P(KW)
转矩T(N·m)
转速n
r/min
传动比i
效率
η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
5.87
77.8
720
3.94
0.98
Ⅰ轴
5.75
5.63
74.7
73.2
720
1.00
0.96
Ⅱ轴
5.52
5.4
277
271.4
182.7
4.00
0.97
卷筒轴
5.25
5.09
1022
991.5
45.63
五、齿轮传动的设计:
(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为200HBS。
齿轮精度初选8级
(2)、初选主要参数
Z1=20,u=3.94
Z2=Z1·u=20×3.94=78.85
取ψa=0.3,则ψd=0.3·(i+1)·=1.48
(3)按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
d1≥
确定各参数值
载荷系数查《机械零件》表6-6取K=1.0
小齿轮名义转矩
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.75/720
=0.747×105N·mm
材料弹性影响系数
由《机械零件》表6-7ZE=189.8
区域系数ZH=2.5
重合度系数
εt=1.88-3.2·(1/Z1+1/Z2)
=1.88-3.2×(1/20+1/79)=1.68
Zε=
许用应力查《机械零件》图6-21(a)
查表6-8按一般可靠要求取SH=1.25
则
取两式计算中的较小值,即[σH]=256Mpa
于是d1≥
=
=72.2mm
(4)确定模数
m=d1/Z1≥72.2/20=3.6
取标准模数值m=3.5
(5)按齿根弯曲疲劳强度校核计算
校核
式中小轮分度圆直径d1=m·Z=3.5×20=70mm
齿轮啮合宽度b=Ψd·d1=1.48×70=103.6mm
复合齿轮系数YFS1=4.38YFS2=3.95
重合度系数Yε=0.25+0.75/εt
=0.25+0.75/1.72=0.686
许用应力《机械零件》查图6-22(a)
σFlim1=460MPaσFlim2=320Mpa
查表6-8,取SF=1.25
则
计算大小齿轮的并进行比较
<
取较大值代入公式进行计算则有
=54.6<[σF]2
故满足齿根弯曲疲劳强度要求
(6)几何尺寸计算
(1)分度圆直径d1
d1=mn*z1/cos(β)=3.5*20/0.984401=71.11mm
(2)分度圆直径d2
d2=mn*z2/cos(β)=3.5*79/0.984401=280.88mm
(3)齿顶高ha1
ha1=han'*mn=1*3.5=3.5mm
(4)齿顶高ha2
ha2=han'*mn=1*3.5=3.5mm
(5)齿根高hf1
hf1=(han'+cn')*mn=(1+0.2)*3.5=4.2mm
(6)齿根高hf2
hf2=(han'+cn')*mn=(1+0.2)*3.5=4.2mm
(7)齿高h1
h1=ha1+hf1=3.5+4.2=7.7mm
(8)齿高h2
h2=ha2+hf2=3.5+4.2=7.7mm
(9)齿顶圆直径da1
da1=d1+2*ha1=71.1092+2*3.5=78.11mm
(10)齿顶圆直径da2
da2=d2+2*ha2=280.881+2*3.5=287.88mm
(11)齿根圆直径df1
df1=d1-2*
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