同轴式二级圆柱直齿轮减速器设计Word格式文档下载.docx
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1)电动机功率计算P
工作机功率:
==2.5kw
电动机需要功率:
Pd=Pw/η
总效率:
其中,η1_________联轴器,为0.99
η2_________III轴轴承效率,为0.99
η3_________低速级齿轮啮合效率,为0.97
η4_________II轴轴承效率,为0.99
η5_________高速级齿轮啮合效率,为0.96
η6__________I轴轴承效率,为0.99
Η7_________皮带效率,为0.96
故,η=0.86
Pd=2.5/0.86=2.9kw
2)电动机转速计算
工作机转速nw=14r/min
电动机转速:
nd=nw*i总*iV带
其中:
i总=8~40i总为减速器总传动比
iV带取5iV带为皮带传动比
故nd=560~2800r/min
3)选定电动机
根据求出的P、n查手册。
选定电动机:
型号:
Y100L2—4、
同步转速n=1500r/min、满载转速nm=1430r/min、
额定功率P额=3kw
2、传动比的分配
i总*iV带=nm/nw=1430/14=102.1
其中,i总=i高*i低,且i高=i低
故,i总=i低2=20.4
故,i低=4.5,i高=4.5
3、计算各轴的n,P,T
1)各轴转速
电动机轴:
nm为1430r/min
I轴:
nI=nm/5=286r/min
II轴:
nII=nI/i高=63.6r/min
III轴:
nIII=nII/i低=14.1r/min
2)各轴输入功率
Pd=Pw/ŋ总=2.9kw
PI=Pd*ŋ9=2.8kw
PII=PI*ŋ78=2.7kw
PIII=PII*ŋ56=2.6kw
3)各轴扭矩T
电动机轴:
Td=9550*Pd/nm=19.4N*m
I轴:
TI=Td*ŋ9=18.6N*m
II轴:
TII=TI*ŋ78*i高=79.6N*m
TIII=TII*ŋ56*i低=344N*m
4、齿轮的设计计算
(一)、高速级齿轮的设计计算
1、选定尺寸类型、精度等级、材料及齿数
1)、选定圆柱直齿轮传动
2)、螺旋输送机机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度
3)、选定材料:
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调制,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢调制,硬度为240HBS
4)、选定小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数
2、按齿面接触强度计算
由设计公式进行试算,即
(1)、确定公式内各计算数值
1)、试选载荷系数Kt=1.3。
2)、计算小齿轮传递的扭矩
3)、由表10-7选取宽度系数Фd=1。
4)、由表10-6查得材料的弹性影响系数
5)、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为=600MPa;
大齿轮的接触疲劳强度极限为=550MPa。
6)、由式10-13计算应力循环次数
7)、由图10-19取接触疲劳系数KHN1=0.9,KHN2=0.98
8)、计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式10-12得
(2)、计算
1)、计算小齿轮分度圆直径,代入中较小者的值
=62.5544mm
2)、计算圆周速度v
3)、计算齿宽b
4)、计算齿宽与齿高之比b/h
模数
齿高
齿轮宽高比为:
5)、计算载荷系数
根据圆周速度v,7级精度,由图10-8查得动载荷系数Kv=1.11
直齿轮,;
由表10-2查得使用系数=1
由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时,
=1.35
由b/h、KHB查图10-13得
故载荷系数
6)、按实际载荷系数矫正所算得的分度圆直径,由式10-10a得
7)、计算模数m
3、按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度设计公式为
(1)、确定公式内的各计算数值
1)、由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限、大齿轮的弯曲强度极限
2)、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数
3)、计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得
4)、计算载荷系数K
5)、查取齿形系数
由表10-5得齿形系数
6)、查取应力校正系数
由表10-5查得
7)、计算大、小齿轮的YFa*YSa/[aF],并加以比较
(2)、设计计算
=2.0007
取两次计算较小的模数m=2.0007
将模数就近圆整为标准值得m=2.5
按另一种方法计算出来的分度圆直径d=65.785mm
计算小齿轮齿数
取z1为z1=27
大齿轮齿数z2=z1*i=122
4、几何尺寸计算
(1)、计算分度圆直径
d1=z1*m=67.54mm
d2=z2*m=305mm
(2)、计算中心距
a=(d1+d2)/2=186.25mm
(3)、计算齿轮宽度
b=Фd*d1=67.5mm
取B2=68mm,B1=72mm
(2)、低速级齿轮的设计计算
设计步骤同高速级齿轮设计,设计计算结果如下:
模数m=4
齿数:
z1=27,z2=122
分度圆直径:
d1=108mm,d2=488mm
中心距:
a=298mm
齿宽:
B1=116mm,B2=112mm
因减速器为同轴式,故高速级齿轮中心距与低速级齿轮中心距应相等,为满足齿轮强度要求,故高速级齿轮应按照低速级齿轮设计。
因此,高速级与低速级齿轮参数均如下所示:
B1=112mm,B2=108mm
5、轴的设计计算与强度校核
(1)、高速轴的设计计算
1、已知条件:
轴的输入功率P、转速n、转矩T分别为:
P=2.8kW,n=286r/min,T=18.6Nm
2、初步确定轴的最小直径
先按式15-2初步确定轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢,调质处理。
查表取A0=112,则最小直径
取安全系数S=1.3,最小直径为dmin=31mm
3、轴的结构设计
(1)、最小直径处显然是安装皮带轮,取皮带轮宽度为50,为保证其与轴端挡圈充分接触,应取轴的长度略小于其宽度,故,取第1段轴的长度和轴径分别为l1=49mm,d1=31mm,
(2)联轴器采用轴肩定位,取轴肩高度为4mm,故第2段轴径和长度分别为l2=50mm,d2=39mm,
(3)、初步确定滚动轴承型号
查设计手册,确定滚动轴承为6209,其尺寸为
故,第3段轴的轴径和长度分别为d3=45mm,l3=40mm,
(4)、第4段轴安装高速级齿轮,考虑到齿轮应与定位块充分接触,故应取轴的长度略短于齿轮宽度,现已知齿轮宽度为B=112mm,则,取第四段轴的轴径和长度分别为d4=50mm,l4=111mm,
(5)、齿轮采用轴肩进行定位,取轴肩高度为h=7mm,宽度为10mm,则第5段轴的轴径和长度分别为d5=64mm,l5=10mm。
(6)、第6段轴应考虑到轴承的安装尺寸,故其轴径和长度分别为
d6=56mm,l6=10mm。
(7)、第7段轴安装轴承,故d7=d3,则其轴径和长度分别为d7=45mm,l7=19mm。
(二)、中间轴的设计计算
轴的输入功率P、转速n分别为:
P=2.7kW,n=63.6r/min
取安全系数S=1.2,故最小直径为dmin=48mm
(1)、最小直径处显然是安装滚动轴承,查设计手册,初步确定滚动轴承的型号为6210,基本尺寸为,取轴承距箱体内壁距离为10,高速级小齿轮距箱体内壁距离为10,则第1段轴的轴径及长度分别为d1=50mm,l1=41mm
(2)、第2段轴安装中间轴大齿轮,由前面设计可知大齿轮宽度B=108,为保证齿轮与固定块的充分接触,应取轴的长度略小于齿轮宽度,故第2段轴的长度和轴径分别取l2=107mm,d2=65mm
(3)、齿轮采用轴肩定位,为保证两对齿轮能够正确啮合,取轴肩宽度为120mm,高度h=7mm,故第3段轴的轴径和长度分别为l3=120mm,d3=80mm
(4)、第4段轴安装中间轴小齿轮,为保证小齿轮与定位块充分接触,应取轴长略小于齿轮宽度。
前面已计算得小齿轮宽度为B=112mm,故,轴径和轴长分别为d4=65mm,l4=111mm
(5)、第5段轴安装轴承,取中间轴小齿轮距箱体内壁的距离为10mm,则d5=50mm,l5=41mm。
(三)、输出轴的设计计算
P=2.6kW,n=14.1r/min
取安全系数S=1.1,故最小直径为dmin=69.6
(1)、最小直径处显然是安装联轴器,查设计手册,确定联轴器的型号为LX5-Y,基本尺寸为,为保证其与轴端挡圈充分接触,应取轴的长度略小于其宽度,故,取1段轴的长度和轴径分别为l1=141mm,d1=71mm。
(2)联轴器采用轴肩定位,取轴肩高度为5mm,故第2段轴径和长度分别为l2=50mm,d2=81mm。
查设计手册,确定滚动轴承为6217,其尺寸为
故,第3段轴的轴径和长度分别为d3=85mm,l3=49mm。
(4)、第4段轴安装低速级齿轮,考虑到齿轮应与定位块充分接触,故应取轴的长度略短于齿轮宽度,现已知齿轮宽度为B=108mm,则,取第四段轴的轴径和长度分别为d4=90mm,l4=107mm。
(5)、齿轮采用轴肩进行定位,取轴肩高度为7mm,故d5=104mm,l5=10mm。
d6=100mm,l6=10mm。
(7)、第7段轴安装轴承,故d7=d3,则其轴径和长度分别为
d7=85mm,l7=28mm。
(4)、输出轴的强度校核
1、求作用在齿轮上的力
已知齿轮的分度圆直径为,而,
轴计算简图及载荷方向如下图所示。
则,
垂直方向,,即
水平方向,
2、做出弯矩图和扭矩图
根据轴的计算简图和各力的值,做出弯矩图和扭矩图如下
3、按弯扭合成应力校核轴的强度
通过弯矩图和扭矩图可以明显看出,轴上齿轮处承受最大弯矩和扭矩,为危险截面。
根据式15-5及齿轮处的数据,以及单向旋转、扭转切应力为动脉循环变应力,取a=0.6,轴的应力为
前面已经选定轴的材料为45钢,调质处理,由表15-1查得
故安全。
6、轴承的寿命校核(输出轴)
根据轴承寿命的计算公式
其中,
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- 同轴 二级 圆柱 齿轮 减速器 设计