一斜齿圆柱齿轮减速器机械相关.docx
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一斜齿圆柱齿轮减速器机械相关
计算及说明
结果
一、传动方案拟定
题目:
设计带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器
(1)工作条件:
皮带式输送机单向运转,有轻微振动,经常满载、空载启动、二班制工作,运输带允许速度误差为5%,使用寿命十年,每年工作300天。
(2)原始数据:
输送带拉力F=3.2kN;带速V=1.15m/s;滚筒直径D=400mm。
整体传动示意图
二、电动机的选择
1、电动机类型的选择:
Y系列三相异步电动机(工作要求:
连续工作机器),卧式封闭结构。
2、选择电动机的容量
工作机的有效功率Pw为Pw=FV=3.2X1.15=3.68kW
从电动机到工作机传送带间的总效率为η。
η=
由《机械设计课程设计指导书》可知:
:
V带传动效率0.96
:
滚动轴承效率0.98(球轴承)
:
齿轮传动效率0.97(8级精度一般齿轮传动)
:
联轴器传动效率0.99(齿轮联轴器)
:
卷筒传动效率0.96
由电动机到工作机的总效率η==0.83
因此可知电动机的工作功率为:
==kW=4.43kW
式中:
——工作机实际所需电动机的输出功率,kW;
Pw——工作机所需输入功率。
kW;
η——电动机至工作机之间传动装置的总功率。
3、确定电动机转速
工作机卷筒轴的转速=r/min=54.94r/min
按推荐的传动比合理范围,V带传动在(2~4)之间,一级圆柱齿轮传动在(3~6)之间,所以总传动比的合理范围=6~24,故电动机的转速可选范围为==330~1319r/min,符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min。
根据容量和转速,有机械设计手册查出有两种适用的电动机型号,其技术参数及传动比的对比情况见下表:
表1传动比方案
方案
电动机型号
额定功率(kW)
同步转速
r/min
满载转速
r/min
重量(kg)
总传动比
V带传动
减速器
1
2
Y132M2-6
Y160M2-8
5.5
5.5
1000
750
960
720
84
119
17.47
13.11
3.2
2.5
5.46
5.24
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,可知方案1较合适(在满足传动比范围的条件下,有利于提高齿轮转速,便于箱体润滑设计)。
因此选定电动机型号为Y132M2-6,额定功率为Ped=5.5kW,满载转速n=1000r/min。
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、传动装置的总传动比为
i===17.47
2、分配各级传动比
因i=,初取=3.2,则齿轮减速器的传动比为
===5.46
3、计算传动装置的运动参数和动力参数
(1)各轴转速
Ⅰ轴===300r/min
Ⅱ轴===54.95r/min
卷筒轴r/min
(2)各轴功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
(3)各轴转矩
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
表2运动和动力参数
参数
轴名
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
转速n/r
960
300
54.94
54.94
功率P/kW
4.43
4.25
4.04
3.92
转矩T/Nm
44.07
135.29
702.13
681.27
传动比i
3.2
5.46
1
效率η
0.96
0.95
0.97
四、V带设计
设计参数应该满足带速、小带轮包角、一般带根数等方面的要求。
1、求计算功率Pc
查表13-8得,
2、选V带型号
可用普通V带或窄V带,现选以普通V带。
由,n=960r/min
查《机械设计基础》表13-15可知选A型,
3、求大小带轮基准直径
由表13-9可知不小于75mm,现取
=
由表13-9可知取
4、验证带速
在525m/s的范围内,合适
5、求V带基准长度和中心距a
初选中心距:
+
取,符合++
由《机械设计基础》第205页13-2式可得带长
+
有表13-2对A型带选
实际中心距:
6、验算小带轮包角
,合适
7、求V带根数
今n=960r/min,
查表13-3,
由式13-9得传动比
查表13-5知:
由查表13-7得:
,查表13-2得:
由此得,取4根
8、求作用在带轮轴上压力
查表13-1得q=0.1Kg/m;
的单根V带的初拉力:
轴上的压力:
五、齿轮的设计
(1)择齿轮类型,材料,精度,及参数
①选用闭式斜齿圆柱齿轮传动(外啮合)
②选择齿轮材料;小齿轮材料都取为45号钢,调质,HBS=197-286。
=600MPa。
=450MPa;大齿轮材料取为:
45号钢,正火处理HBS=156-217。
=380MPa。
=300MPa。
(表11-1)。
由表11-5:
=1;=1.25;
=2.5;=188.9;(表11-4)
[]=/=600MPa;[]=/=300MPa
[]=/=360MPa;[]=/=240MPa
按齿轮接触强度设计计算:
选取齿轮为8级的精度制造,取载荷系数=1.3,(表13-3);齿宽系数=1.2;(表11-6)
初选螺旋角=15;
小齿轮齿数=20;大齿轮齿数=205.46=110;
79.33mm
模数===3.83取=4;
中心距=270mm;
螺旋角:
==arccos=15.64;
分度圆直径:
==83.076mm;==456.918mm;
齿宽==1.279.33=99.6mm;
取=105mm;=100mm;
验算齿面弯曲强度:
齿形系数=2.82。
=1.57。
=2.2。
=1.84。
(表11-8;11-9)
==48MPa;
=48=37.86MPa;
<[]。
<[]。
故安全;
齿轮的圆周速度:
==1.3m/s
齿轮传动的几何尺寸,制表如下:
(详细见零件图)
名
称
代
号
结果
小齿轮
大齿轮
法面模数
4
螺旋角
15.64
中心距
270mm
传动比
5.5
法面压力角
20
齿顶高
4
齿根高
5
全齿高
9
顶隙
c
1.125
齿数
z
20
110
分度圆直径
83.076
456.918
齿顶圆直径
91.076
464.918
齿根圆直径
df
73.076
446.918
齿轮宽
b
105
100
六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计。
名称
符号
结果
公式
机座壁厚
8mm
0.025a+18
机盖壁厚
8mm
0.02a+18
机座凸缘壁厚度
b
12mm
1.5
机盖凸缘厚度
12mm
1.5
机座底凸缘壁厚
20mm
2.5
地脚螺钉直径
24mm
0.036a+12
地角螺钉数
n
6
a>250-500时;n=6
轴承旁连接螺栓直径
16mm
0.75
机盖与机座连接螺栓直径
12mm
(0.5-0.6)
轴承端盖螺钉直径
10mm
(0.4-0.5)
窥视孔螺钉直径
8mm
(0.3-0.4)
定位销直径
10mm
(0.7-0.8)
至外机壁距离
见下表
至凸缘边缘距离
见下表
轴承旁凸台半径
外机壁纸轴承作端面距离
40mm
++(8-12)
大齿轮顶圆与内机壁距离
12mm
>1.2
齿轮端面与内机壁距离
10mm
>
机盖机座肋厚
7/7mm
轴承端盖外径
140/165mm
轴承端盖凸缘厚度
12mm
(1-1.2)
表,值(mm)
螺栓直径
M8
M10
M12
M16
M20
M24
M30
13
16
18
22
26
34
40
11
14
16
20
24
28
34
七:
轴的设计
1.高速轴的设计。
(1)选择轴的材料:
选取45号钢,调质,HBS=197-286;
(2)初步估算轴的最小直径
据教材公式,
查表14-2得c=110;3.952kw;253.70r/min;
=28mm;28(1+5%)=26.6取=30mm;
2.轴的结构设计:
考虑带轮的机构要求和轴的刚度,取装带轮处轴径;
齿轮轮毂直径:
==(52.5-70)mm取=55mm;
根据密封件的尺寸,选取装轴承处的轴径为=45mm;
查《机械设计手册》第三版P949;选取轴承:
型号
孔径
外径
宽B
动载
KN
静载
KN
油
r/min
脂
r/min
7209AC
45mm
85
mm
19
mm
36.8
27.2
9000
6700
两轴承支点间的距离:
;
式中:
―――――小齿轮齿宽,
――――――箱体内壁与小齿轮端面的间隙,
―――――――箱体内壁与轴承端面的距离,
―――――轴承宽度,
得到:
=168mm
带轮对称线到轴承支点的距离:
;
式中:
―――――轴承盖的凸缘厚度,
(=27)
―――――螺栓头端面至带轮端面的距离,15mm
―――――轴承盖M10螺栓头的高度,查得k=6;
――――带轮宽度;
(查表13-10得的值);
求得:
=88mm;
2.按弯扭合成应力校核轴的强度。
(1)计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
圆周力:
=2135.29/83=3257N
径向力:
=3257=1231N
轴向力:
=911.8N
(2)计算支反力
水平面:
N
垂直面:
=840.9N
1231-840.9=390N
(3)求F在支点产生的反力:
N
N
(4)求垂直面的弯矩:
Nm
=32.76Nm
(5)求水平弯矩:
Nm
求合成弯矩:
=252Nm
=136.43Nm
(6)求轴传递的扭矩:
Nm
(7)求危险截面的弯矩当量:
a-a截面最危险,其当量弯矩为:
265Nm
(8)计算危险截面处轴的直径:
==35mm安全;
3.低速轴的设计。
①选择轴的材料:
选取45号钢,调质,197-286
②初步估算轴的最小直径
据教材公式,
查表14-2得c=110;3.96kw;54.95r/min
=45.8;45.81.05=48.06mm取d=50mm;
2.轴的结构设计:
考虑带轮的机构要求和轴的刚度,取装联轴器处轴径:
d=50mm;
齿轮轮毂直径:
==(52.5-70)mm取=65mm;
根据密封件的尺寸,选取装轴承处的轴径为=60mm;
查《机械设计手册》第三版P949;选取轴承:
型号
孔径
外径
宽B
动载
KN
静载
KN
油
r/min
脂
r/min
7212AC
60mm
110mm
22
mm
38.5
28.5
9000
6700
两轴承支点间的距离:
;
式中
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