一级圆柱齿轮减速器设计项目说明书资料.docx
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一级圆柱齿轮减速器设计项目说明书资料
一级圆柱齿轮减速器设计项目说明书资料
精密仪器课程设计
设计题目:
一级齿轮减速器
班级:
13030341
学号:
1303034125
姓名:
杨晓建
指导老师:
张红艳
一、电动机的选择---------------------------4
二、传动比的分配--------------------------5
三、传动装置各轴的运动和动力参数---------5
四、V带的设计与计算-----------------------7
五、齿轮的选择----------------------------10
六、轴的设计--------------------------------13
1、Ⅰ轴的设计(高速轴)----------------13
2、Ⅱ轴的设计(低速轴)-----------------19
七、减速箱的设计-------------------------25
八、润滑的选择---------------------------26
九、参考文献----------------------------27
精密仪器课程设计任务书
1、设计:
带式运输传动系统
2、题目:
要求:
传动装置含有圆柱齿轮减速器
3、原始:
1)运输带工作拉力:
F=1789N
2)运输带工作速度V=2m/s
3)运输机卷筒直径D=400mm
4、传动简图
1、V带运动2、运动带3一级圆柱齿轮减速器4、联轴器
5、电动机6、卷筒
5、工作条件:
连续单向运转,载荷平稳,空载起动,380/220V的三相交流电源。
6、技术要求:
使用年限8年,小批量生产,两班制工作,
7、设计任务:
说明书一份,装配图一份
一、电动机的选择
1、确定电动机的类型
按工作要求选择Y系列全封闭直扇冷式笼型三相异步电动机,电压380/220V
2、选择电动机的容量
查《机械设计课程设计》按(2-1)式电动机所需功率为
,按(2-2)式工作所需功率为
,
传动装置的总效率为
按表2-3确定各部分效率,V带传动效率
,滚动轴承传动效率
,闭式齿轮传动效率
,联轴器
,传动滚筒
,
所需电动机功率为
,
因为载荷平稳电动机额定功率Ped大于Pd即可。
3、确定电动机转速
滚筒工作转速,
,
V带传动比常用范围i带=2~4,齿轮传动比常用范围为i齿=3~5,
i总范围为6~20,故电动机转速nd=inw=(6~20)×=(~3418)r/min,符合这一范围同步转速有1500r/min
由表16-1得电动机数据及计算的总传动比:
(表一)
电动机型号
额定功率
满载转速
堵转
转矩
最大
转矩
总传动比i
Y132M-8
3KW
710r/min
2.0
2.0
5.90
Y132S-6
3KW
960r/min
2.0
2.0
8.0
Y100L2-4
3KW
1440r/min
2.2
2.2
11.82
根据表中数据,综合考虑,选用电动机为Y100L2-4,,易于分配传动比。
二、分配传动比
1、总传动比i总=n电/nw=1440/=
2、分配传动装置上各级传动比
由《机械设计课程》中表2-1取V带传动:
比i=2~4,取i带=3则减速器传动比为
三、传动装置各轴的运动动力参数
1、I轴(高速轴)
P1=Poη1=
2、Ⅱ轴(低速轴)
P2=PO·η01·η2·η3=
4、Ⅲ轴(滚筒轴)
P3=P2·η2·η4=
各轴运动和动力参数:
(表二)
轴名称
功率(KW)
转速(r/min)
转矩(N·mm)
I
3.99
324
20200
II
3.79
96
40800
III
3.041
96
16200
1、选择V带型号
查《机械设计基础》表6-5根据工作条件系数KA=,由式(6-14)得Pd=KAP,Pd=×=,根据Pd和n1查图6-8选A型带
2、确定带轮的基准直径dd1、dd2
(1)选取小带轮的直径dd1,由于Pd-n坐标的交点落在图6-8中A型带区内虚线的上方故选dd1=100mm
(2)确定带轮的基准直径
取小带轮直径d1=100mm>
=75mm
所以大带轮直径d2=n1/n2*d1=210mm
实际传动轮转速
V=
=
=
带速一般应在5~25之间,V=,合适
3、确定中心距和带的基准长度Ld
(1)初定中心距a0
根据式(6-16)(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2),
×(100+210)≤a0≤2×(100+210),所以a0取600mm
(2)确定带的长度Ld
由式(6-17)计算Ld
查表取Ld=1500mm,中心距a0=600mm
(4)验证小带轮包角α1
由式(16-9)得
因为
,
,所以合适
(5)确定V带的根数Z
因为,
A型带,i=3,查表6-3得,
ΔP=,查表6-4得,
,查表6-2得
将各数值代入式(6-20)中
取Z=3
(6)计算初拉力F0
查表6-1,A型带q=㎏·m由式(6-21)得
(7)计算带作用在轴上的力Fr
(8)带轮的结构设计
查《机械设计基础》表6-1,小带轮dd1=100mm采用实心轮,大带轮dd2=210mm,采用H型—孔板轮,取轮缘宽度B=(Z-1)e+2f=(3-1)×15+2×10=50mm,根据《机械设计基础》表6-1,取孔径d=25mm,按表6-1确定结构尺寸,基准宽,bd=11mm,槽顶宽b=,基准到槽顶高hmin=,基准到槽府深hmin=,第一槽到端面距离f=10mm,槽间距e=15mm,最小轮缘厚δ=6mm,轮缘外径da=dd+2ha=300+2×=,轮缘内径d2=dd-2(hf+δ)=300-2×(+6)=,
ZH=,
,
对于传递动力地齿轮,~2mm,以免模数过小发生意外断齿,根据《机械设计基础》表8-2,选m=
3、计算齿轮主要参数
①小齿轮的分度圆直径d
d1=mz1=×25=,d2=mz2=×68=170mm
②计算圆周速度
Z1=25,Z2=68,i齿=,m=,d1=mz1=×25=,
d2=mz2=×68=170mm,
ha=ha*m=1×=,
hf=(ha*+c*)m=(1+)×=,
h=ha+hf=+.=,
P=πm=×=,
S=πm/2=,
b2=b=φdd1=×=,取40mm,
b1=b+(5~10)=(~)mm略大于b2,b1取45mm
dh1=mz1·cosα=×25×=59mm,
dh2=mz2·cosα=×68×=160mm,
da1=d1+2ha=+2×=,
da2=d2+2ha=170+2×=175mm,
df1=d1-2hf=×=,
df2=d2-2hf=170-2×=,
中心距=a=m/2(z1+z2)=×(25+68)=
4、校核齿面接触强度
所以合适
5、校核齿根弯曲疲劳强度
所以合适,小齿轮采用齿轮轴的形式,大齿轮采用盘式齿轮.
齿轮图
六、轴的设计
(一)Ⅰ轴的设计
1、Ⅰ轴为高速轴齿轮轴采用45#正火,查《机械设计基础》表14-8σb=600MPa,[σb]-1=55MPa
2、按扭转强度初估轴的最小直径
查表14-7,A=118mm,按式(14-6)得
查《机械课程设计》表13-5,取d1=25mm
3、初定齿轮与轴承的润滑
初定圆周速度
初定齿轮由油浴润滑,轴承采用油润滑。
4、轴系的初步设计
采用直齿圆柱齿轮,无轴向力,选择两端面单向固定右端用轴肩定位,左端用轴端档圈固定,用C型普通键联接带轮,并实现周向定位。
5、定向尺寸确定
轴段d1=25mm,逐段相邻直径d2起定位作用,用定位轴肩h=(~)d,取d2≥d1+2h≥25+2×(~)×25=(~30)mm,该直径处安装密封毡圈,取标准直径d2=30mm,d3与轴承内径配合为便于轴承安装d3>d2,查《机械课程设计》表11-1,d3=35mm,取深沟球轴承6007,
d5为齿轮部分,取d5=da1=,,d4取46mm,d6=d4=46mm,因d7处安装轴承,d7=d3=35mm
6、轴向尺寸的确定
与传动零件(如齿轮、带轮、联轴器等)相配合的轴段,一般略小于传动零件的轮毂宽度,L1处安装带轮取L1=50-2=48mm。
L5处为齿轮部分,L5=45mm,齿轮距箱壁10~15mm,取10mm,采用油润滑取Δ=3,所以L6=L4=3+10=13mm轴承宽为14mm,L3=L7=14mm,分箱面宽L=47mm,轴承盖螺钉至皮带轮距离Δ1=10~15mm,取短盖e=,m=32mm,D=62mm,D4=D-(10~15)=(52~41)mm,取D4=50mm,D0=62+=77mm,D2=D0+=92mm,
D6=D-(2~4)=60~58mm,取D6=60mm,e1=18mm,端盖处为了便于螺钉装卸留10~15mm,取10mm,L2=32++4+10=,取54mm,轴总L=48+54+14+13+45+13+14=201mm,两轴承中心距L=14+13+45+13=85mm
7、强度校核
(1)齿轮的切向力Ft1=2T/d=2××103/=
齿轮的径向力Fr1=Ft1·tanα=×tanα20。
=
(2)带轮的切向力Ft2=0N
带轮的径向力Fr2=
(3)轴的受力分析,绘制轴受力图(a),绘制水平受力图(b),并求支反力FH1、FH2,水平面
85FHⅠ=(85+85)=170××=
FHⅠ=
85FHⅡ=+85Fr2=×+85×=
FHⅡ=
绘制垂直受力图(d)
85FvⅡ=Ft1=×=
FvⅡ=
85FvⅠ=Ft1=×=
FvⅠ=
(4)绘制弯矩图,水平面弯矩图(a)
a截面MHⅠ=85×Fr2=85×=·mm
b截面MHb=×FHⅡ=×=·mm
垂直平面弯矩图(e)
Mvb=FvⅠ=×=·mm
合成弯矩图f
(5)绘制转矩图(g)
转矩T=×103N·mm
(6)绘制当量转矩图)(h)
单向运转转矩为脉动循环α=,aT=××103=44766N·mm
b截面合成弯矩
Ⅰ截面合成弯矩
(7)分别校核,a,Ⅰ,b截面
考虑到a处存在键槽
实际直径分别为¢25mm,¢强度足够.
受力图:
图一
(8)轴承的强度校核
使用深沟球轴承6007,FⅠ>FⅡ只需验证Ⅰ处轴承可查《机械课程设计》,表11-1深沟球轴承6007,Cr=,C0r=,直齿圆柱齿轮无处载荷Fa=0,取X=1,Y=0,查《机械设计基础》表14-10,KP=,P=KP·X·FⅠ=×1×=。
轴承寿命查《机械设计基础》式14-10,
轴承通常在10000~30000h,所以所选轴承合适。
(9)键的设计与校核
1)选用A型普通平键
2)按轴径d=25,查《机械设计基础》表2-1,键宽b=8,h==18~90,L=48-(5-10)=(43~38)mm,取L=40,标记为键8×40GB1096-79
查《机械设计基础》表2-2,
所选择的键强度合格
轴1图
(二)、Ⅱ轴的设计
1、Ⅱ轴为低速轴,选用45#钢正火,查《机械设计基础》表14-1取σb=600MPa,由表14-8[σ]-1=55MPa
2、按扭转强度的直径;由《机械设计基础》表14-7的A=118,按式14-6得
取d1=32mm
3、齿轮的润滑
齿轮圆周速度V=πdn/60×1000=π×170××1000=,确定齿轮使用油浴润滑,轴承使用油润滑。
4、轴系的初步设计
采用直齿圆柱齿轮传动,无轴向力,采用两端单向固定,左端轴肩定位,右端轴肩挡圈固定,齿轮左端轴肩定位,右端套筒定位,采用A型普通平键连接齿轮,联轴器处选用A型普通平键连接。
5、轴的结构设计
(1)径向尺寸的设计
轴径d1=32mm,与联轴器连接,d2起定位固定作用,取轴高h=(~)d1=(~)×32=(~)mm,取h=,d2=d1+2h=32+2×=,取d2=38mm,d3处安装轴承取d3=45mm,为了便于轴承的安装,选定轴承6009,d4为齿轮部分为了便于装配取d4=50mm,d5起定位作用h=(~)d4=(~)×50=(~5)mm,取h=4mm,d5=d3+2×4=58mm,取d5=58mm,d6起定位轴承作用,d6=52mm,d7处安装轴承取d7=d3=45mm.
(2)轴向尺寸的确定
与传动体配合轴段长一般小于传动件宽度,齿轮宽B=40mm,取L4=38mm,轴承器选YLD凸缘联轴器,YL6是标记联轴器J32×60/J130×60GB5843-86,取L1=60mm,轴承宽取15mm,齿轮距箱内壁为10mm,采用油润滑,Δ=5mm,分箱用M12螺栓连接,L5=10mm,L6=,L7处与轴承连接,取L7=16mm,L3上装有轴套和轴承,,轴套起定位作用,D0取50mm,小径取D1=45mm,L3=+16+2=,
e=,m=28mm,D=75mm,e1=16mm,D0=95mm,D2=D0+=115mm,
D4=D-15=60mm,D6=72mm,L2=28+++10=,取53mm,轴总长L=60+53++40+16+=220mm,两轴承间距离L=+40++16=91mm.
(6)强度效核
1)齿轮的切向力Ft=2T/d=2××103/170=
齿轮的径向力Fr=Ft·tanα=×tan200=
2)轴的受力分析(a),并求支反力
绘水平受力图(b)
FHⅠ=×
FHⅡ=×
垂直受力图(d)
FvⅠ=×
FvⅡ=×
绘制弯矩图(c),(e)
b截面弯矩
水平MHb=FHⅠ=×=·mm
垂直MVb==×=·mm
合成弯矩图(f)
绘制转矩图(g)
绘制当量转矩单向循环,转矩为脉动循环α=,
aT=××103=107820N·mm
绘制扭矩图(h)
a截面合成弯矩
b截面合成弯矩
分别校核a,b截面直径
考虑键槽
比实际选择的小,所以合适
受力图:
图二
3)轴承的强度校核
查《机械课程设计》表11-1,深沟球轴承6009的Cr=21KN,C0r=,因采用直齿圆柱齿轮,所以无轴向力,取X=1,Y=0,查《机械设计基础》表14-10,KP=,P=KP·X·
FⅠ=×1×=,
计算轴承的使用寿命,
轴承通常在10000~30000h,所以所选轴承型号合适。
(7)键的设计
1)联轴器和齿轮选用A型普通平键连接
齿轮上的键的设计
按轴径d=50mm,查《机械设计基础》表2-1,键宽b=14,h=9mm,L=18~90,L=38-(5-10)取L=28,标记为键14×28GB1096-79,查《机械设计基础》表2-2,
所选择的键强度合格
2)联轴器上键的设计
按轴径d=32mm,查《机械设计基础》表2-1,b=10mm,h=8mm取L=60-(5~10)=50mm,标记键10×50GB1096-79
查《机械设计基础》表2-2,
所选择的键强度合格
轴2图
七、减速箱的设计
减速箱通常用铸造成型选用HT150,取箱壁壁厚δ=+1≥8,δ=8mm,取箱盖箱座凸缘厚度b1=b==12mm,箱座底凸缘厚b2==20mm,地脚螺钉直径df=+12=16mm,地脚螺钉数目a≤250时,n=4,轴旁连接螺栓直径d1==12mm,箱体与箱座连接螺栓直径d2=(~)df=8mm,连接螺栓d2的间距L=150~200mm,轴承端盖螺钉直径d3=(~)df=8mm,窥视孔盖螺钉直径d4=(~)df=6mm,定位销直径d=(~)d2=6mm,df,d1,d2至外壁距离C1=18mm,df,d2到凸缘边缘距离C2=16mm,轴承旁凸台半径R1=C2=16mm,凸台高度,为便于扳手操作取h=40mm,外箱壁到凸缘边距离L1=C1+C2+5=39mm,大齿轮顶圆与内箱壁距离Δ1>=10mm,齿轮端面到内壁距离Δ2=15mm,箱盖、箱座肋厚m=m1==,轴承旁联接螺栓s1=d3=6mm,s2=d3=6mm,为了防止油污被卷起取大齿轮距箱底30mm,箱座上开有油沟,为供轴承润滑,油沟距内箱壁a=6mm,油沟宽b=5mm,油沟深C=3mm,油沟采用圆柱铣刀铣削加工。
为便于检测齿轮的啮合和减速器内排出,在箱盖上开设窥孔和通气器,为了便于油的放出与检测油面高度,在箱座开设放油孔和油面指示器。
注:
减速箱的设计根据《机械设计课程设计》表4-1编写
八、润滑的选择
采用油浴和飞溅润滑,选用L-CKC100的润滑油。
参考文献
1、黄森彬主编.《机械设计基础》.北京:
高等教育出版社,1998
2、卢颂峰、王大康主编.《机械设计课程设计》.,1993
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