二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书.docx
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二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书
一、
设计题目:
二级直齿圆柱齿轮减速器
1.要求:
拟定传动关系:
由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
2.工作条件:
双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。
3.知条件:
运输带卷筒转速
,
减速箱输出轴功率
马力,
二、传动装置总体设计:
1.组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。
其传动方案如下:
三、选择电机
1.计算电机所需功率
:
查手册第3页表1-7:
-带传动效率:
0.96
-每对轴承传动效率:
0.99
-圆柱齿轮的传动效率:
0.96
-联轴器的传动效率:
0.993
—卷筒的传动效率:
0.96
说明:
-电机至工作机之间的传动装置的总效率:
2确定电机转速:
查指导书第7页表1:
取V带传动比i=2
4
二级圆柱齿轮减速器传动比i=8
40所以电动机转速的可选范围是:
符合这一范围的转速有:
750、1000、1500、3000
根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下:
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
r/min
额定转速
r/min
重量
总传动比
1
Y112M-2
4KW
3000
2890
45Kg
152.11
2
Y112M-4
4KW
1500
1440
43Kg
75.79
3
Y132M1-6
4KW
1000
960
73Kg
50.53
4
Y160M1-8
4KW
750
720
118Kg
37.89
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下:
额定功率kW
满载转速
同步转速
质量
A
D
E
F
G
H
L
AB
4
960
1000
73
216
38
80
10
33
132
515
280
四确定传动装置的总传动比和分配传动比:
总传动比:
分配传动比:
取
则
取
经计算
注:
为带轮传动比,
为高速级传动比,
为低速级传动比。
五计算传动装置的运动和动力参数:
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。
1.各轴转速:
2各轴输入功率:
3各轴输入转矩:
运动和动力参数结果如下表:
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴
3.67
36.5
960
1轴
3.52
3.48
106.9
105.8
314.86
2轴
3.21
3.18
470.3
465.6
68
3轴
3.05
3.02
1591.5
1559.6
19.1
4轴
3
2.97
1575.6
1512.6
19.1
六设计V带和带轮:
1.设计V带
①确定V带型号
查课本
表13-6得:
则
根据
=4.4,
=960r/min,由课本
图13-5,选择A型V带,取
。
查课本第206页表13-7取
。
为带传动的滑动率
。
②验算带速:
带速在
范围内,合适。
③取V带基准长度
和中心距a:
初步选取中心距a:
,取
。
由课本第195页式(13-2)得:
查课本第202页表13-2取
。
由课本第206页式13-6计算实际中心距:
。
④验算小带轮包角
:
由课本第195页式13-1得:
。
⑤求V带根数Z:
由课本第204页式13-15得:
查课本第203页表13-3由内插值法得
。
EF=0.1
=1.37+0.1=1.38
EF=0.08
查课本第202页表13-2得
。
查课本第204页表13-5由内插值法得
。
=163.0
EF=0.009
=0.95+0.009=0.959
则
取
根。
⑥求作用在带轮轴上的压力
:
查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力:
作用在轴上压力:
。
七齿轮的设计:
1高速级大小齿轮的设计:
①材料:
高速级小齿轮选用
钢调质,齿面硬度为250HBS。
高速级大齿轮选用
钢正火,齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得:
。
查课本第165页表11-4得:
。
故
。
查课本第168页表11-10C图得:
。
故
。
③按齿面接触强度设计:
9级精度制造,查课本第164页表11-3得:
载荷系数
,取齿宽系数
计算中心距:
由课本第165页式11-5得:
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
则
取
实际传动比:
传动比误差:
。
齿宽:
取
高速级大齿轮:
高速级小齿轮:
④验算轮齿弯曲强度:
查课本第167页表11-9得:
按最小齿宽
计算:
所以安全。
⑤齿轮的圆周速度:
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
2低速级大小齿轮的设计:
①材料:
低速级小齿轮选用
钢调质,齿面硬度为250HBS。
低速级大齿轮选用
钢正火,齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得:
。
查课本第165页表11-4得:
。
故
。
查课本第168页表11-10C图得:
。
故
。
③按齿面接触强度设计:
9级精度制造,查课本第164页表11-3得:
载荷系数
,取齿宽系数
计算中心距:
由课本第165页式11-5得:
取
则
取
计算传动比误差:
合适
齿宽:
则取
低速级大齿轮:
低速级小齿轮:
④验算轮齿弯曲强度:
查课本第167页表11-9得:
按最小齿宽
计算:
安全。
⑤齿轮的圆周速度:
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
八减速器机体结构尺寸如下:
名称
符号
计算公式
结果
箱座厚度
10
箱盖厚度
9
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
15
箱座底凸缘厚度
25
地脚螺钉直径
M24
地脚螺钉数目
查手册
6
轴承旁联结螺栓直径
M12
盖与座联结螺栓直径
=(0.5
0.6)
M10
轴承端盖螺钉直径
=(0.4
0.5)
10
视孔盖螺钉直径
=(0.3
0.4)
8
定位销直径
=(0.7
0.8)
8
,
,
至外箱壁的距离
查手册表11—2
34
22
18
,
至凸缘边缘距离
查手册表11—2
28
16
外箱壁至轴承端面距离
=
+
+(5
10)
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离
>
10
箱盖,箱座肋厚
9
8.5
轴承端盖外径
+(5
5.5)
120(1轴)
125(2轴)
150(3轴)
轴承旁联结螺栓距离
120(1轴)
125(2轴)
150(3轴)
九轴的设计:
1高速轴设计:
①材料:
选用45号钢调质处理。
查课本第230页表14-2取
C=100。
②各轴段直径的确定:
根据课本第230页式14-2得:
又因为装小带轮的电动机轴径
,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且
所以查手册第9页表1-16取
。
L1=1.75d1-3=60。
因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取
,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
段装配轴承且
,所以查手册62页表6-1取
。
选用6009轴承。
L3=B+
+2=16+10+2=28。
段主要是定位轴承,取
。
L4根据箱体内壁线确定后在确定。
装配齿轮段直径:
判断是不是作成齿轮轴:
查手册51页表4-1得:
得:
e=5.9<6.25。
段装配轴承所以
L6=L3=28。
2校核该轴和轴承:
L1=73L2=211L3=96
作用在齿轮上的圆周力为:
径向力为
作用在轴1带轮上的外力:
求垂直面的支反力:
求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
求水平面的支承力:
由
得
N
N
求并绘制水平面弯矩图:
求F在支点产生的反力:
求并绘制F力产生的弯矩图:
F在a处产生的弯矩:
求合成弯矩图:
考虑最不利的情况,把
与
直接相加。
求危险截面当量弯矩:
从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:
(取折合系数
)
计算危险截面处轴的直径:
因为材料选择
调质,查课本225页表14-1得
,查课本231页表14-3得许用弯曲应力
,则:
因为
,所以该轴是安全的。
3轴承寿命校核:
轴承寿命可由式
进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以
,查课本259页表16-9,10取
取
按最不利考虑,则有:
则
因此所该轴承符合要求。
4弯矩及轴的受力分析图如下:
5键的设计与校核:
根据
,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于
在
范围内,故
轴段上采用键
:
采用A型普通键:
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取
=50得
查课本155页表10-10
所选键为:
中间轴的设计:
①材料:
选用45号钢调质处理。
查课本第230页表14-2取
C=100。
②根据课本第230页式14-2得:
段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取
,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+
+
+
=18+10+10+2=40。
装配低速级小齿轮,且
取
,L2=128,因为要比齿轮孔长度少
。
段主要是定位高速级大齿轮,所以取
,L3=
=10。
装配高速级大齿轮,取
L4=84-2=82。
段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取
,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+
+
+3+
=18+10+10+2=43。
③校核该轴和轴承:
L1=74L2=117L3=94
作用在2、3齿轮上的圆周力:
N
径向力:
求垂直面的支反力
计算垂直弯矩:
求水平面的支承力:
计算、绘制水平面弯矩图:
求合成弯矩图,按最不利情况考虑:
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