齿轮减速器传动设计.docx
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齿轮减速器传动设计
减速器齿轮传动
课程设计报告
课程名称:
机械基础
设计题目:
齿轮减速器传动设计
系别:
机电工程系
专业班级:
班机电设备4
学生姓名:
景东方
学号:
0208110436
指导老师:
隋冬杰
设计时间:
2012月年12
河南质量工程职业学
1
减速器齿轮传动
河南质量工程职业学院
机电工程系课程设计任务书
专业机电设备4班级班
学号
0208110436
学生姓名
景东方
指导教师
隋冬杰
设计题目
齿轮减速器传动设计
主要设计内容
设计计算选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数,进行传动件的设计计算,校核轴、轴承、键,选择联轴器等。
主要技术指标
该压碎机两班制连续工作,单向回转,有较大振动,压碎机滚子转速允许误差为±5%,使用期限8年。
工作计划及安排
主要参考资料及文献
[1]孙桓、陈作模主编.《机械原理》.高等教育出版社出版.2000.8[2]席伟光、杨光、李波主编.《机械设计基础课程设计》.高等教育出版社出版.2002.9[3]吴宗泽、罗圣国主编.《机械设计课程设计手册》.高等教育出版社出版.1998.12
2
减速器齿轮传动
.2003.5
高等教育出版社出版《机械设计》.[4]吴宗泽主编.2009.5.开封:
河南大学出版社,岳优兰,马文锁[5].机械设计基础2010.7.上海:
复旦大学出版社,[6]隋冬杰.机械基础2005.10北京:
高等教育出版社.机械设计基础胡宴费..[7].2007.3北京理工大学出版社北京:
.[8]吴晗.机械设计教程.1997.12
:
机械工业出版社机械制造技术黄鹤汀...北京[9]2008.04
北京:
化学工业出版社,(第五版)..[10]成大先机械设计手册
3
减速器齿轮传动
1设计内容..................................................................................4
2原始数据及设计要求..............................................................4
3设计与计算4
3.1电动机的选择
3.2计算总传动比并分配各级传动比
3.3各轴的转速,功率及转矩,列成表格
3.4齿轮的设计计算
3.5轴与轴承的设计计算及校核
3.6键等相关标准键的选择
3.7减速器的润滑与密封
3.8箱体结构设计
4小结..........................................................................................19
5参考文献..................................................................................19
4
减速器齿轮传动
1设计内容
设计计算选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数,进行传动件的设计计算,校核轴、轴承、键,选择联轴器等。
2原始数据及设计要求
原始数据:
碎料箱滚子轴转速71.66rpm;碎料箱输入轴所需功率
KW。
技术条件:
该压碎机两班制连续工作,单向回转,有较大振动,压碎机滚子转速允许误差为±5%,使用期限8年。
3设计与计算
电动机的选择3.1
电动机是常用的原动机,具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。
电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量(功率)和转速、确定具体型号。
(1)选择电动机的类型:
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
(2)选择电动机的容量:
工作所需的功率:
PP/η=wd
PFV/η)1000=*(ww)*ηPF*V/(η1000所以:
=wd
由电动机至工作机之间的总效率(包括工作机的效率)为
η*ηη*η*η*η*η*η*η=
6523412wηηηηηη分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒、、、式中、、625314轴的轴承及卷筒的效率。
ηηηηηη=0.96,则:
=0.96、取=0.98、、=0.99、=0.97、=0.97615243ηη*0.96=0.832
××××=0.960.990.990.970.97××0.98w所以:
5
减速器齿轮传动
PF*V/η*η=2600×1.5/(1000×0.832)kW=4.68kW
1000=
wdPPP=4.68∽根据Pd选取电动机的额定功率6.09kW
1.3)=(1使∽wmdP由查表得电动机的额定功率=7.5kWw
(3)确定电动机的转速:
卷筒轴的工作转速为:
n=60×1000V/πD=60×1000×1.5/(3.14×400)r/min=71.66r/min
w
ii=3∽5,单级齿轮传动比按推荐的合理传动比范围,取链传动的传动比5=2∽21
i=6∽则合理总传动比的范围为:
25
ni*n=(6∽25)×71.66r/min=429.96∽故电动机的转速范围为:
=1791.5r/minwd
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min,再根据计算出的容量,由附表5.1查出有三种适用的电动机型号,其技术参数及传动比的比较情况见下表。
方案
电动机型号
额定功率
电动机转速r/min
传动装置的传动比
Ped/kW
同步转速
满载转速
总传动比
带轮
齿轮
1
YL0L-8
7.5
750
720
10.04
3
3.35
2
Y160M-6
7.5
1000
970
13.54
3.5
3.87
3
Y132M-4
7.5
1500
1440
4.17*3
3
4.17
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比,可知方案3比较适合。
因此选定电动机型号为Y160M-6,所选电动机的额定功率Ped=7.5kW,满载转速nm=
970r/min,总传动比适中,传动装置结构紧凑。
所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。
中心高H效率
外形尺寸(AC/2+AD)L××HD0.96
底脚安装尺寸A×B0.98*0.98*0.98
地脚螺栓孔直径K0.99
轴伸尺寸D×E
装键部位尺寸F×GD
160
600×385
417×
×254210
15
42×110
12×49
计算总传动比并分配各级传动比3.2电动机确定后,根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。
(1)电动算总传动比:
inn=1440/115=12.52
/=wm
(2)分配各级传动比:
6
减速器齿轮传动
iii=3.5,则齿轮的传动比:
为使链传动的尺寸不至过大,满足<,可取bgbiii==12.52/3=4.17
/bg
(3)计算传动装置的运动和动力参数:
各轴的转速
nΙ=nm/ib=1440/3=480r/min
nΠ=nΙ/ig=480/115=4.17r/min
nw=nΠ=r/min
各轴的功率
PΙ=Pm*η1=7.5×0.96=7.2kW
PΠ=PΙ*η2*η3=7.2×0.99×0.97=6.914kW
Pw=PΠ*η2*η4=6.914×0.99×0.97=6.64kW
(4)各轴的转矩
电动机的输出轴转矩Td
Td=9550×Pm/nm=9550×7.5/970=73.84Nm
其他轴转矩
TΙ=9550×PΙ/nΙ=9550*6.84*0.96/480=130.644Nm
TΠ=9550×PΠ/nΠ=9550*6.06/115=503.24Nm
Tw=9550×Pw/nw=Nm
3.3各轴的转速,功率及转矩,列成表格
轴名
数参电动机轴Ι轴Π轴滚筒轴
1151440480115转速
66.846.566.06功率
503.24
130.644
转矩
34.17传动比
3.4齿轮的设计计算
计算计算内容计算结果
项目1齿表6-5合金钢渗碳淬火。
料选用20CrMnTi1.由表,的轮
7
减速器齿轮传动
料材?
?
=
=108056-62HRC,,6-6,齿面硬度MPSBa选的择8级。
。
由表6-4选择齿轮精度850MPa
该对齿轮为硬齿面齿轮,先按齿根弯曲疲劳强度设计,再按齿面接触疲劳强度校核。
齿根弯曲疲劳强度设计2.由公式按2根齿YYYYKT2?
?
SaFa1?
?
弯的m3?
?
2?
?
Zn设曲1dF计610*P/N
T=9.55×由式
610×6.84*0.96/480=13.06×转矩T=9.55×小齿轮1
410㎜N.
ZZZ=80
取=19*4.17=79.23=80=19i=4.17,,取212
''ii-i|/i
=|=80/19=4.21传动比相对误差实际传动比
=0.0096%,齿数选择满足要求。
'inn/=480/4.17=115r/min大齿轮转速。
=126-10,硬齿面齿轮,非对称安装,取齿宽系数由表
?
K,6-6b=1.2;6-7=0.8,由表查得,使用系数参照图Ad
3?
cosZY查=Z/按当量齿数6-18,由图齿形系数VF?
3?
cosZZ=21.08,
=/得:
设螺旋角β=15°,11V
3?
cosYZZ,/=87.66,=则小齿轮齿形系数=2.881V2?
2F
Y=2.27
大齿轮齿形系数2?
F
YYSA1=1.57,6-19查得,小齿轮应力修正系数由图1F?
YYSA2=1.77
大齿轮应力修正系数2F?
8
减速器齿轮传动
?
?
?
按式(6-14)计算弯曲疲劳许用应力F?
?
?
?
=0.7*850/1.25=476
=0.7/SFFlimF查取齿轮材料弯曲疲劳极限应力按图6-24
?
?
?
。
=500=850Mpa2Flim1Flim
=1.25弯曲疲劳强度安全系数SF?
?
?
?
=664MPa/=SYYYFFlim1XN1ST1F?
?
?
?
SYYY=713.6Mpa
/=FFlim22NSTX2F中3?
?
?
?
?
?
=1080MPa
=距心2F1F螺与YF角旋1S?
1?
F1.57/476=0.0095
比较×=2.88?
校的][1F核YFYFYF2?
2?
1SFF?
2S?
2?
F?
1S应按小齿>=0.0084,,?
?
?
][[[]]2F2FF1齿轮校核齿轮弯曲疲劳强度。
)代入公式(6-20
YYYYKT2几4?
?
SaFa1m=?
3?
?
n2?
?
尺何Z1dF的寸计算410?
2?
1.7967.384?
0.872.65?
1.590.74?
?
?
==2.13㎜3266423?
0.5
m=2.5按表6-1,取标准模数㎜n
ZZm/2cos15)°β=2.5×(19+80由公式a=(+)/2cos21n
=128.12
a=128mm圆整取中心距
)Z(Z?
m校5?
21n=0.9668
=cos疲核a2强劳°β=14.81度=15与假设,β°相近。
9
减速器齿轮传动
计算大小齿轮分度圆直径
㎜β=49.18/cos=Zdm1n1
㎜β=207.05=/cosZmd2n2
校核原假设的系数KV
?
1000=3.02m/s,
/60齿轮的速度v=×nd21
,与原查得=1.05v/100=0.695m/s,由图6-8bKZV1取值一致。
?
d=40㎜×=0.8齿宽b=49.18=39.341d模6数bb,㎜取=30=35㎜12
齿面按触疲劳强度校核3.)由式(6-17
1)u?
KT(?
?
?
?
ZZZ=935.07<1080
=?
?
HEH'2Hubd1Z查6-14=189.8;由图查得,弹性系数由表6-9E
Z查得,重6-136-12,图得,节点区域系数=2.5;按图H
ZZ螺旋角系数查得,。
=0.982合度系数;=0.8由图6-28?
?
查得,齿轮材料接触疲劳极限应力由图6-23
?
。
=1080MpalimH弯曲强度疲劳足够。
V=1.23m/s
接7疲触的劳校核
10
减速器齿轮传动
3.5轴与轴承的设计计算及校核
轴的设计及键联接的选择与校核
轴主要用来支承作旋转运动的零件,如齿轮、带轮,以传递运动和动力。
本减速器有两根轴,根据设计要求,设计的具体步骤、内容如下:
第一轴的设计
设计计算与说明
结果
1、选择轴的材料确定许用应力普通用途、中小功率减速器,选用45钢,正火处理。
查表2-7,?
?
?
σ=95MPa
取=600Mpa,Bb02、按弯曲许用切应力,初估轴的最小直径
?
?
τ,
2-442-6,查得C=110,=40Mpa,按式()得由表p1C?
d=26.3mm
31n1因Ⅰ轴上开有键槽,,应增大轴颈以考虑键槽对轴强度的削弱7%,5%则直径应增大~d≥26.3(1+7%)=27.63㎜1㎜。
=30初定Ⅰ轴的最小直径3.确定齿轮和轴承的润滑计算齿轮圆周速度nd?
11?
v=0.75m/s
100060?
齿轮采用浸油润滑,轴承采用飞溅润滑。
轴得初步设计4.根据轴系结构分析要点,结合后述尺寸确定,按比例绘
?
?
σ=95b0Mpap=7.2kW1n=970r/M1in
d㎜=35min=1.78m/sv
11
减速器齿轮传动
。
考虑到斜齿圆柱齿轮传动,选用制轴的草图,如图2-2角接触球轴承,采用内嵌式轴承盖实现轴承两端单向固定,依靠普通平键联接实现周向固定,利用轴肩结构实现轴与轴承的轴向固定。
考虑到小齿轮分度圆直径与轴的直径差距不大的情况,采用齿轮轴的结构方案,如图2-2示。
轴与其它零部件相配合的具体情况见后装配。
轴的结构设计5.
34
40
45
49.18
45
40径圆直齿顶da1=49.18+4=53.18Da2=207.05+4=211.05
40444447.54034直径302-2
图18
9948长度833718
`
径圆齿根直df1=49.18-5=44.18
Df2=207.05-5=202.05
Ha=2
Hf=2.5
H=4.5
C=0.5
1)各轴段径向尺寸的轴的结构设计主要有三项内容:
((3)其它尺寸(如键槽、)各轴段轴向长度的确定;(确定;2圆角、到角,退刀槽等)的确定。
)1径向尺寸的确定(d㎜开始,逐段选取相邻轴=30如上草图所示,从轴段112
减速器齿轮传动
)~3h可在(2段的直径。
起定位固定作用,定位轴肩高度d2,C为大链轮内孔倒角尺寸,取C=1㎜)C范围内经验选取(按轴的标准直径系列×2)=34mm,+2h故=≥30+2×(1dd12与轴承内径相配合,考虑安装方便,结合轴取=34mm。
dd32,选定轴mm的标准直径系列并符合轴承内径系列,取=40d3起定位作用,上套挡油环,按轴的标准。
承代号为30208d4作为分度=45直径系列,取mm。
d即为小齿轮部分,将dd554d圆的直径,即。
=49.18mm5dddd=40mm
,===45mm3647
(2)轴向尺寸的确定bLL因带小齿轮齿宽与带轮相配合=35㎜,=38㎜,,115L。
考虑安装方便轴承盖至=83轮宽为81㎜,同理取轴段长1LL与轴承相配合,查轴带轮距离=30,初步取=35mm。
?
123LB。
一般情况下,齿承安装尺寸宽度=18mm,于是取=18mm31?
轴承端面与箱体内壁~轮端面与箱壁的距离取1015mm,2?
LL箱体的内壁,结合大轴的尺寸>5mm,的距离=3~取344L=20mm
4LLLL=18mm
==20mm,=7643=140mm两轴承中心间跨距L6.轴得强度校核计算齿轮受力3()130.644Tmm=130.644kN·转矩1T?
F2d齿轮切向力=5.313kNt11F=5.313tan=°F径向力:
tan20×=1.93kN
?
rt
d㎜=351d=37mm2d=40mm3d=45mm4d=59.51m5md=45mm
6d㎜=407b㎜=351L㎜=1101L=35mm2L=25mm3
13
减速器齿轮传动
=1.42kN°=5.313×tan15轴向力=tanβFFt?
计算支反力和弯矩并校核
(2)(a)水平面上Ft=2.656kN
==FFBHAH2L=127.5C点弯矩:
?
FM?
mmkN.AHCH2D点弯矩:
=73.8535?
M?
FmmkN.AHDH水平面弯矩和受力图如上图:
)垂直面上(bd110?
FF?
?
1r?
22支反力:
=0.95kN?
FAr110FF?
?
F?
=0.586KN?
rBrAL㎜点弯矩:
48=45.6kN.C?
?
?
FM?
?
AC2FM㎜=×D点弯矩:
48=45.6kN.?
?
AD)求合成弯矩(c2M=MCCH2M=?
MDDH点当量弯矩:
C2?
?
2'?
TM?
M=CCMD点当量弯矩:
?
d,所以3C10?
d3D所以考虑到键,d=16.11Cd=23.10D49实际直径为接等计算后寿命和强度均能满足
=20mmL4=35mmL5=20㎜L6=25mm
L7L=96?
=20°L=140㎜d=35mm1F=4.219kNt=1.536kN
FrF=1.13kN?
F=1.13kN?
F=2.11kNAH?
M147.CHmmkN.7?
M73.8DHmmkN.5?
F0.95kArN?
F0.586BrKNM=161.98CkN.㎜M=81kN.D㎜'M=174.2C4KN.㎜
2㎜=135.41kN.M?
?
C
2㎜=86.79kN.M?
D2?
?
21070.6?
161.98?
=169.04KN.㎜=2?
?
2'T?
?
M=116.95KN.㎜=DD'M10?
174240?
10C㎜==16.113?
95b0
'M?
d=23.10㎜
?
b0105%=16.92㎜×105%=24.24×㎜如所选超凡直径和键连强度足够.,㎜则该轴的结构设计,
14
减速器齿轮传动
.
无须修改(从略)(3)绘制轴的零件工作图。
'M=103.3D6KN.㎜轴径满足要求
根据上述设计结果设计第二轴,第二轴的设计2.4
明与说算设计计
结果
择轴的材料确定许用应力1.钢,正火处理。
查表45普通用途、中小功率减速器,选用2-7?
?
σ取σ=600MPa,。
=95MPabb0、按扭转强度,初估轴的最小直径2?
?
2-44)得=40MpaC=110由表2-6查得,按式(τP=41.24mm
Cd≥3N由于键槽的存在,应增大轴颈以考虑其对轴强度的影响㎜==45
到d=d×(1+7%)=45.36选用弹性柱销轴伸安装联轴器,考虑到该轴传递的扭矩较大,联器,查设计手册得联轴器型号标记为10760?
JA,可知,与联轴器相联的GB5014-85连轴器HL4107JA60?
d轴的直径为45㎜,也即=45㎜。
minΠ确定齿轮和轴承的润滑1.计算齿轮圆周速度=0.508m/s
=小齿轮的速度v齿轮采用浸油润滑,轴承采用飞溅润滑。
轴得初步设计2.根据轴系结构分析要点,结合后述尺寸确定,按比例绘制轴的草图,2-4如图。
考虑到斜齿圆柱齿轮传动,选用角接触球轴承,采用螺栓依靠普通平键联接实现周联接式轴承盖实现轴两端单向固定,轴采向固定,大齿轮的轴向固定采用轴肩与套筒相配合实现,轴与其2-4如图用阶梯轴的结构来实现零件的轴向固定,示。
P=6.914KN
N=71.62r/mind=60minΠ㎜=0.508vm/sd=60㎜1d=65mm2d=70mm3d=72mm4d=75mm5d=70mm
6L=110mmL=110mm1L=50mm
2
15
减速器齿轮传动
它零部件相配合的具体情况见后装配。
=40mmL3=30mmL4=10mmL5=30mm
L63.轴的结构设计?
?
σb0轴的结构设计主要有三项内容:
=95MPa定;(角、到角,退刀槽等)的确定。
a)如上草图所示,从轴段
的直径。
d=252
t2(CCmmd故=2
L=140㎜d列取
轴的标准直径系列并查机械设计手册,取=2.664Fr代号为KN
F=1.96K内孔直径相一致,即?
N同理,按轴的标准直径系列,取
b)大齿轮齿宽=0.6?
T=取联轴器是弹性柱销联轴器,取轴段长0.92193承盖螺钉至联轴器距离610N·×mmLmm。
于是取
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- 齿轮 减速器 传动 设计
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