链传动一圆柱齿轮减速器方案说明书Ⅰ.docx
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链传动一圆柱齿轮减速器方案说明书Ⅰ.docx
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链传动一圆柱齿轮减速器方案说明书Ⅰ
学号
0908490112
成绩
课程设计说明书
设计名称机械设计基础课程设计
设计题目一级减速器设计
设计时间2018.7.02~2018.7.15
学院交通与机械工程学院
专业物流工程
班级09-1班
姓名张赛朋
指导教师赵德宏
2018年7月14日
机械课程设计任务书
班级物流09-1 姓名张赛朋 学号0908490112
题目:
皮带运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器设计
一、传动简图
二、原始数据:
输送带工作拉力F=1500N,滚筒直径D=300mm,
输送带速度V=1.6m/s。
三、工作条件:
单班制,连续单向运转,有轻度冲击,环境温度25°C。
四、使用年限:
寿命10年。
五、输送带速度:
允许误差±5%。
六、设计工作量
1、减速器装配图1张 2、零件图1张 3、设计说明书1份。 1、传动方案拟定…………….……………………………….2 2、电动机的选择……………………………………….…….2 3、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….4 4、运动参数及动力参数计算………………………….…….5 5、传动零件的设计计算………………………………….….6 6、轴的设计计算………………………………………….....12 7、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…19 8、键联接的选择及计算………..……………………………22 9、设计参考资料目录 10、结束语 计算过程及计算说明 结果 1、传动方案拟定 第三组: 设计单级圆柱齿轮减速器和一级链传动 1.1工作条件: 使用年限10年,工作为二班工作制,载荷稍有波动,环境多灰尘。 1.2原始数据: 滚筒圆周力F=1500N;带速V=1.6m/s; 滚筒直径D=300mm;滚筒长度L=500mm。 1.3传动简图<图1) 2、电动机选择 2.1电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机 2.2电动机功率选择: 2.2.1传动装置的总功率: η总=η联×η2轴承×η齿轮×η链×η滚筒 =0.99×0.982×0.97×0.90×0.95×0.96 =0.757 2.2.2电机所需的工作功率: P工作=FV/1000η总 =1500×1.6/1000×0.757 =3.17KW 图1 2.2.3确定电动机转速: 计算滚筒工作转速: n筒=60×1000V/πD =60×1000×1.6/π×300 =101.9r/min 按手册P7表1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’a=3~6。 取链传动比I’1=1~3,则总传动比理时范围为I’a=3~18。 故电动机转速的可选范围为n’d=I’a× n筒=<3~18)×76.43=305.7~1834.2r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。 根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号: 因此有三种传支比方案: 如指导书P15页第一表。 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合,则选n=1000r/min 。 2.2.4确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y132M1-6。 其主要性能: 额定功率: 4.0KW,满载转速960r/min,额定转矩2.0。 质量73kg。 3计算总传动比及分配各级的伟动比 3.1总传动比: i总=n电动/n筒=960/101.9=9.42 3.2分配各级伟动比 据指导书P7表1,取链i链=2.5<单级减速器i=3~6合理) ∵i总=i齿轮×I链 ∴i齿轮=i总/i链=9.42/2.5=3.77 4运动参数及动力参数计算 4.1计算各轴转速 nI=n电机=960r/min n =nI/i齿轮=960/3.77=254.6(r/min> 4.2计算各轴的功率 P =P电动机×η联=4.0×0.99=3.96KW P =P ×η轴承×η齿轮=3.96×0.96×0.97=3.76KW 4.3计算各轴扭矩 T =9.55×106P /n =9.55×106×3.96/960 =39400N·mm T =9.55×106P /n =9.55×106×3.76/254.6 =141000N·mm 5传动零件的设计计算 5.1齿轮传动的设计计算 <1)选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在,所以齿轮采用软齿面。 小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240~285HBW。 大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度229~286HBW;根据课本P139表6-12选9级精度。 (2>按齿面接触疲劳强度设计 确定有关参数如下: 传动比i齿=3.77 取小齿轮齿数Z1=20。 则大齿轮齿数: Z2=iZ1=3.77×20=76 实际传动比I0=76/20=3.8 传动比误差: i-i0/I=3.8-3.77/3.77=0.79%<2.5%可用 齿数比: u=i0=6 由课本P126表6-10取φd=0.9 (3>转矩T1 T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.96/960 =39400N·mm (4>载荷系数k 由课本P128表6-7取k=1.5 (5>许用接触应力[σH] [σH1]=(380+HBW>Mpa=(380+260>Mpa=640Mpa [σH2]=(380+0.7HBW>Mpa=(380+0.7×240>Mpa=548Mpa [σF1]=(155+0.3HBW>Mpa=(380+0.7×8260>Mpa=233Mpa [σF2]=(140+0.2HBW>Mpa=(140+0.2×240>Mpa=188Mpa (6>由d1≥76.43(kT1(u+1>/φdu[σH]2>1/3 d1≥76.43(kT1(u+1>/φdu[σH]2>1/3 =76.43[1.5×39400×(3.8+1>/0.9×3.8]1/3mm =49.86mm 模数: m=d1/Z1=48.86/20=2.493mm 根据课本P107表6-1取标准模数: m=2.5mm 确定有关参数和系数 分度圆直径: d1=mZ1=2.5×20mm=50mm d2=mZ2=2.5×76mm=300mm 计算齿轮传动的中心矩a a=m/2(Z1+Z2>=2.5/2(20+76>=120mm 根据课本124 齿宽: b=φdd1=0.9×50mm=45mm 取b=45mmb1=50mm (7>齿形系数YFa 根据齿数Z1=20,Z2=76由查表得 YF1=2.97YF2=2.23 (8>校核齿根弯曲疲劳强度 σF1=2kT1YF1/bd1m=2×1.5×39400×2.79/45×50×2.5=58.6MPa≤[σF1]=233MPa σF2=σF1×YF2/YF1=46.8MPa≤[σF2]=188MPa 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9>计算齿轮的圆周速度V V=πd1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000 =1.2m/s 圆周由课本p124表9-5齿轮精度等级为9级 6轴的设计计算 6.1输入轴的设计计算 6.1.1按扭矩初算轴径 选用45#调质,硬度217~255HBS 根据课程设计指导书P21例题 <1)、初步确定减速器外伸段轴颈 d=<0.8—1.0)d电机=<0.8—1.0)×38=30.4—38mm <2)、选择联轴器 由传动装置工作条件拟选用弹簧柱销连轴器 计算转矩Tc=KAT=1.5×39.8=59.7Nm T=9.55P/n=39.8Nm其中KA=1.25—1.5此处取1.5 查表2.5—1及核对轴颈后选择HL3联轴器 <3)、最后确定减速器告诉轴外伸段直径为d=32mm 6.1.2轴的结构设计 <1)轴上零件的定位,固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和套筒定位,则采用过渡配合固定 <2)确定轴各段直径和长度 工段: d1=32mm长度取L1=90mm ∵h=2cc=1mm 段: d2=d1+2h=32+2×1=34mm 初选用深沟球球轴承,其内径为35mm, 宽度为17mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。 取套筒长为17mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为64mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故 段长: L2=<64+17+2)=83mm 段直径d3=38mm L3=50-2=48mm Ⅳ段直径d3=38mm ∵h=2cc=2mm d4=d3+2h=38+2×2=42mm 长度与右面的套筒相同,即L4=5mm Ⅴ段直径d5=34mm.长度L5=29mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=255mm 6.1.3按弯矩复合强度计算 ①求分度圆直径: 已知d1=50mm ②求转矩: 已知T1=39400N·mm ③求圆周力: Ft 根据课本P127<6-34)式得 Ft=2T2/d2=2×39400/50=1579N ④求径向力Fr 根据课本P127<6-35)式得 Fr=Ft·tanα=1579×tan200=573.6N ⑤因为该轴两轴承对称,所以: LA=LB=42mm (1>绘制轴受力简图<如图a) <2)绘制垂直面弯矩图<如图b) 轴承支反力: FAY=FBY=Fr/2=286.8N FAZ=FBZ=Ft/2=798.5N 由两边对称,知截面C的弯矩也对称。 截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=286.8×21=6.02N·m (3>绘制水平面弯矩图<如图c) 截面C在水平面上弯矩为: MC2=FAZL/2=798.5×21=16.76N·m (4>绘制合弯矩图<如图d) MC=(MC12+MC22>1/2=(6.022+16.762>1/2=17.8N·m (5>绘制扭矩图<如图e) 转矩: T=9.55× (6>绘制当量弯矩图<如图f) 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化,取α=1,截面C处的当量弯矩: Mec=[MC2+(αT>2]1/2 =[17.892+(1×141>2]1/2=142N·m (7>校核危险截面C的强度 由式<6-3) σe=Mec/0.1d33=142/0.1×383 =25.9MPa<[σ-1]b=60MPa ∴该轴强度足够。 6.2输出轴的设计计算 6.2.1按扭矩初算轴径 选用45#调质钢,硬度<217~255HBW) 根据课本P235页式<10-2),表<10-2)取c=120 d≥c(P3/n3>1/3=120(3.76/254.6>1/3=29.44mm 取d=34mm 6.2.2轴的结构设计 <1)轴的零件定位,固定和装配 单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承从右面装入。 <2)确
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- 链传动 圆柱齿轮 减速器 方案 说明书