机械设计课程设计用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱齿轮减速器.docx
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机械设计课程设计用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱齿轮减速器
设计计算及说明
结果
一、设计任务书
设计一用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱齿轮减速器
1、总体布置简图
2、工作状况
载荷平稳、单向运转
3、原始数据
鼓轮的扭矩(N•m)
运输带速度(m/s)
鼓轮直径(mm)
带速允许偏差(%)
使用年限(年)
工作制度(班/日)
420
1.0
320
5
5
2
4、设计内容
(1)电动机的选择与参数计算
(2)斜齿轮传动设计计算
(3)轴的设计
(4)滚动轴承的选择
(5)键和联轴器的选择与校核
(6)装配图、零件图的绘制
(7)设计计算说明书的编写
5、设计任务
(1)减速器总装配图一张(0号或1号图纸)
(2)齿轮、轴零件图各一张(3号或4号图纸)
(3)设计计算说明书一份
二、传动方案的拟定及说明
如任务说明书上布置简图所示,传动方案采用展开式二级圆柱斜齿轮减速箱
三、电动机的选择
1、电动机类型选择
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。
2、电动机容量
1)工作机所需功率PW
Pw===2.625kW
2)电动机的输出功率Pd
传动装置的总效率
式中,η1、η2…为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。
由《机械设计课程设计》表2-4查得:
闭式圆柱齿轮传动的效率
弹性连轴器传动的效率
滚动轴承传动的效率
鼓轮轴滑动轴承传动的效率
则
故
3)电动机额定功率Ped
由《课程设计》表20-1选取电动机额定功率
3、电动机的转速
1)工作机主轴转速
2)各级传动比可选范围
由《课程设计》表2-2查得二级圆柱齿轮总传动比可选范围
3)电动机转速的确定
电动机转速的可选范围
参考《课程设计》表19-1(Y系列三相异步电动机的参考比价),本着节约的原则选取4极电动机,同步转速1500r/min,满载转速
4、确定电动机型号
由额定功率,同步转速1500r/min,选取电动机型号为Y112M-4,主要技术数据如下:
型号
额定功率(kW)
满载转速(r/min)
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
四、传动装置的总传动比及其分配
1、总传动比
2、分配各级传动比
圆柱齿轮传动比
同步转速1500r/min
五、计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴转速n(r/min)
减速器高速轴为1轴,中速轴为2轴,低速轴为3轴,
各轴转速为:
2、各轴输入功率P(kW)
3、各轴输入转矩T(N•m)
项目
电动机轴
高速轴1
中速轴2
低速轴3
转速(r/min)
1440
1440
257.14
59.66
功率(kW)
3.052
3.02
2.90
2.78
转矩(N•m)
20.24
20.03
112.22
445.01
传动比
5.60
4.31
效率
0.99
0.96
0.96
六、传动件的设计计算
(一)、齿轮传动设计计算
1、高速齿轮组
(1)选定齿轮类型、精度、材料及齿数
用斜齿圆柱齿轮
用7级精度
料:
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者硬度差为40HBS
初选小齿轮齿数:
大齿轮齿数
选取螺旋角
(2)按齿面接触强度设计
确定公式内各计算数值
a)试选
b)由《机械设计》(齿轮传动设计所用参数全部来自此书)图10-30选取区域系数
c)由图10-26查得,,
d)小齿轮传递的传矩
e)由表10-7选取齿款系数
f)由表10-6查得材料弹性影响系数
g)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限
h)应力循环次数:
i)由图10-19查得接触疲劳寿命系数
j)接触疲劳许用应力:
取失效概率为1%,安全系数S=1
计算
a)小齿轮分度圆直径
b)计算圆周速度
c)齿宽b及模数mnt
d)计算纵向重合度
e)计算载荷系数K
使用系数
根据,7级精度,由图10-8得动载系数
由表10-4查得
由图10-13查得
由表10-3查得
故载荷系数
f)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
g)模数
(3)按齿根弯曲强度设计
确定计算参数
a)计算载荷系数
b)根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数
c)计算当量齿数
d)查取齿形系数:
由表10-5查得
e)查取应力校核系数:
由表10-5查得
f)计算弯曲疲劳许用应力
由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
g)计算大、小齿轮的,并加以比较
大齿轮的数值大
设计计算
取模数
齿数
(4)取,则
(5)几何尺寸计算
计算中心距
,圆整为116mm
按圆整后的中心距修正螺旋角
计算大、小齿轮的分度圆直径
计算齿轮齿宽
圆整后取
2、校合低速齿轮组
(1)齿轮类型、精度、材料及齿数
选用斜齿圆柱齿轮
选用7级精度
材料:
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者硬度差为40HBS
小齿轮齿数:
大齿轮齿数
螺旋角
(2)按齿面接触强度校合
确定公式内各计算数值
a)由《机械设计》(齿轮传动设计所用参数全部来自此书)图10-30选取区域系数
b)由图10-26查得,,
c)小齿轮传递的传矩
d)由表10-7选取齿款系数
e)由表10-6查得材料弹性影响系数
f)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限
g)应力循环次数:
h)由图10-19查得接触疲劳寿命系数
i)接触疲劳许用应力:
取失效概率为1%,安全系数S=1
j)计算圆周速度
k)齿宽b及模数mn
l)计算纵向重合度
②计算载荷系数K
a)使用系数
b)根据,7级精度,由图10-8得动载系数
c)由表10-4查得
d)由图10-13查得
e)由表10-3查得
故载荷系数
故
(3)按齿根弯曲强度校合
确定计算参数
a)计算载荷系数
b)根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数
c)计算当量齿数
d)查取齿形系数:
由表10-5查得
e)查取应力校核系数:
由表10-5查得
f)计算弯曲疲劳许用应力
由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
由图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳强度极限
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
g)计算大、小齿轮的,并加以比较
大齿轮的数值大
校合计算
取模数
齿数
取,则
(4)几何尺寸计算
中心距
.
按圆整后的中心距修正螺旋角
计算大、小齿轮的分度圆直径
计算齿轮齿宽
(二)总结
最后选定齿轮的齿数分别为高速组23和133低速组27和113,分度圆直径分别为,,,中心距和144.28mm。
齿轮组齿宽为41,36和61,56。
i1=5.80,i2=4.16i=i1i2=22.097E=0.08%满足要求。
两小齿轮采用实心式,两大齿轮采用腹板式。
结构设计从略。
七、轴的设计计算
(一)、高速齿轮轴
1、求输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1
2、求作用在齿轮上的力
因已知高速级小齿轮的分度圆直径为
则
圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示
3、初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢调质处理。
根据《机械设计》(关于轴的设计校核的参数均来自此书)表15-3,取,于是得
输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ。
为了使所选的轴直径dⅠ-Ⅱ与联轴器的孔径相适应,故同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩,查表14-1,考虑为输送机,故取,则:
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查手册,考虑到电动机的型号,电动机一端选用D=28mm,选用HL2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为315N•m。
半联轴器的孔径dⅠ=20mm,故取dⅠ-Ⅱ=20mm;半联轴器长度L1=40mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度38mm。
4、轴的结构设计
(1)拟订轴上零件的装配方案用如图所示装配方案
(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
dI-II=20mm,dII-III=23mm,dIII-IV=25mm,dIV-V=31mm,dV-VI=28mm,dVI-VII=35.7mm,dVII-VIII=28mm,dVIII-IX=31mm,dIX-X=25mm。
lI-II=38mm,lII-III=68mm,lIII-IV=15mm,lIV-V=30mm,lV-VI=51,lVI-VII=41mm,
lVII-VIII=3mm,lVIII-IX=7mm,lIX-X=15mm
至此,已初步确定了轴的各段直径和长度。
(3)轴上零件的周向定位
半联轴器与轴的联接,选用平键为8mm×7mm×32mm,半联轴器与轴的配合为H7/k6。
采用齿轮轴。
(4)确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15-2,取轴端倒角,各圆角半径见图
5、求轴上的载荷
首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。
在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。
对于7205C型轴承,由手册中查得a=11.6mm。
因此,轴的支撑跨距L2+L3=104.9mm+33.9mm=138.8mm。
根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面A是轴的危险截面。
先计算出截面A处的MH、MV及M的值列于下表。
载荷
水平面H
垂直面V
支反力F
FNH1=274.06NFNH2=848.07N
FNV1=141.22N,FNV2=281.16N
弯矩M
MH=28749.57N•mm
MV1=14813.98N•mm
MV2=9531.32N•mm
总弯矩
M1=32341.80N•mmM2=30288.34N•mm
扭矩
T1=20030N•mm
6、按弯扭合成应力校核轴的强度
根据轴的弯扭合成强度条件,取,轴的计算应力
已选定轴的材料为45钢,调质处理。
由表15-1查得。
因此,故安全。
(二)低速轴
1、求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3
2、求作用在齿轮上的力
因已知低速级大齿轮的分度圆直径为
则
3、初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢调质处理。
根据《机械设计》表15-3,取,
强度足够
于是得:
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dI-II。
为了使所选的轴直径dI-II与联轴器的孔径相适应,故同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩,查表14-1,考虑为输送机,故取,则:
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查
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- 机械设计 课程设计 用于 运输机 传动 装置 中的 轴线 双级斜齿 圆柱齿轮 减速器
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