一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计 精品.docx
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一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计
设计任务书
1、题目
设计用于带式输送机的机械传动装置——一级直齿圆柱齿轮减速器。
2、参考方案
(1)V带传动和一级闭式齿轮传动
(2)一级闭式齿轮传动和链传动
(3)两级齿轮传动
3、原始数据
4、其他原始条件
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m·s-1
卷筒直径D/mm
3200
1.7
400
(1)工作情况:
两班制,输送机连续单向运转,载荷较平稳。
(2)使用期限:
5年。
(3)动力来源:
三相交流(220V/380V)电源。
(4)允许误差:
允许输送带速度误差。
5、设计任务
(1)设计图。
一级直齿(或斜齿)圆柱齿轮减速器装配图一张,要求有主、俯、侧三个视图,图幅A1,比例1:
1(当齿轮副的啮合中心距时)或1:
1.5(当齿轮副的啮合中心距时)。
(2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。
目录
一传动装置的总体设计.........................3
二传动零件的设计.............................7
三齿轮传动的设计计算.........................9
四轴的计算..................................11
五、箱体尺寸及附件的设计..........................24
六装配图..........................................28
设计内容:
一、传动装置的总体设计
1、确定传动方案
本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。
2,选择电动机
(1)选择电动机的类型
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V,Y系列。
(2)选择电动机的额定功率
1带式输送机的性能参数选用表1的第6组数据,即:
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m·s-1
卷筒直径D/mm
3200
1.7
400
表一
工作机所需功率为:
②从电动机到工作机的传动总效率为:
其中、、、、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率,查取《机械基础》P459的附录3选取=0.95、=0.97(8级精度)、=0.99(球轴承)、=0.995、=0.96
故
③电动机所需功率为
又因为电动机的额定功
(3)确定电动机的转速
传动滚筒轴工作转速:
查《机械基础》P459附录3,V带常用传动比为i1=2~4,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=3~5(8级精度)。
根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、…in之间的关系是i=i1i2…in,可知总传动比合理范围为i=6~20。
又因为,
故电动机的转速可选择范围相应为
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。
(4)确定电动机的型号
选上述不同转速的电动机进行比较,查《机械基础》P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比,列于下表:
方案
电机型号
额定功率kW
电机转速r/min
电机质量kg
总传动比
同步
转速
满载转速
1
Y1602
6.3
750
720
38
8.87
2
Y160M1-2
6.3
1000
960
63
11.82
3
Y132M1-2
6.3
1500
1440
79
17.72
表二
为降低电动机重量,结合现在单价。
选取同步转速为960r/min的Y系列电动机,型号为Y160M1-2。
2、传动装置的总传动比的计算和分配
(1)总传动比
(2)分配各级传动比
各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。
根据V带的传动比范围i1=2~4,初选i1=2.96,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=3~5(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使带传动比小于齿轮传动比,即i带
4、计算传动装置的运动和动力参数
(1)计算各轴输入转速
轴:
轴:
w轴:
(2)各轴的输入的功率
轴:
轴:
W轴:
(3)各轴的出入转距
轴:
轴:
W轴:
把上述计算结果列于下表:
参数
轴名
输入功率(kW)
转速(r/min)
输入转矩
(N.m)
传动比
传动效率
轴0(电动机轴)
6.33
960
62.97
2.96
0.96
轴(高速轴)
6.08
342.87
178.73
4
0.99
轴(低速轴)
5.84
81.21
686.76
1
0.97
轴w(滚筒轴)
5.72
672.65
表五
二、传动零件的设计
1、箱外传动件设计(V带设计)
(1)计算设计功率Pd
根据V带的载荷较平稳,两班工作制(16小时),,取KA=1.2。
即
(2)选择带型
根据算出的=9kW及小带轮转速n1=324.87r/min,可知应选取B型V带。
(3)确定带轮的基准直径并验证带速
小带轮基准直径为50~90mm(ddmin=50mm),则取dd1=130mm>ddmin.(
1查表6-2选=375mm
2误差验算传动比:
误差符合要求
②带速
满足5m/s (4)确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 由式 可得0.7(130+375)2(130+375) 即353.5mm1010mm,选取=700mm 所以有: 表6-3查得Ld=2240mm 由: 实际中心距: a=726mm 验算小带轮包角: 所以小带轮包角 (5)确定带的根数z 由: 根据: 查表6-5用线性插值法得=1.64kw,由表6-6查得功率增量为=0.30kw,由表6-3查得带长度修正系数由表6-7查得包角系数=1由表6-7查得包角系数=0.95 所以: =4.88 圆整得: z=5 (6)求单根v带的初拉力及带轮带上大的压力 由表6-1得B型普通v带每米质量q=0.17 三齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮的材料精度等级,热处理方法,齿面硬度及表面粗糙度机器为一般工作机器,速度不高。 小齿轮选用45钢,硬度为220-250HBS大齿轮选用45钢正火硬度为170-210HBS因为普通减速器,由表7-7选择8级精度,要齿面粗度3.2-6.3 (2)按齿面接触度疲劳度计算 转矩 查表7-10取k=1.1查表7-11取ZE=189.8mpa 取小齿轮的齿数Z=25则大齿轮齿数z=100因单级齿轮传动为对称布置。 而齿轮故表7-14选取 由图7-25查得6Hlim1=580MPa6Hlin2=380mpa 由图7-24查得SH=1 由式得 (3)初步计算小齿轮的分度直径 由表7-2得m=3 (3)齿轮根弯曲疲劳强度 由式7-21求出6F如6F则合格 由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得SF=1.3 由表7-23查得 由式7-26得 故 可知: 验算齿轮的圆周速度: 由7-7表知选8级精度是合适的 四,轴的设计 (1)高速轴的设计 ①选择轴的材料和热处理 采用45钢,并经调质处理,查《机械基础》P369表16-1,得其许用弯曲应力,。 2初步计算轴的直径 由前计算可知: P1=2.09KW,n1=466.798r/min 其中,A取112。 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 查《机械基础》P458附录1,取d=25mm 3轴的结构设计 高速轴初步确定采用齿轮轴,即将齿轮与轴制为一体。 根据轴上零件的安装和固定要求,初步确定轴的结构。 设有7个轴段。 1段: 该段是小齿轮的左轴端与带轮连接,该轴段直径为25mm,查《机械基础》P475附录23,取该轴伸L1=60mm。 2段: 参考《机械基础》P373,取轴肩高度h为1.5mm,则d2=d1+2h=28mm。 此轴段一部分用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。 3段: 此段装轴承,取轴肩高度h为1mm,则d3=d2+2h=30mm。 选用深沟球轴承。 查《机械基础》P476附录24,此处选用的轴承代号为6306,其内径为30mm,宽度为19mm。 为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小1~2mm。 取此段长L3=17mm。 4段与6段: 为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便,齿轮与轴承之间要有一定距离,取轴肩高度为2mm,则d4=d6=d3+2h=33mm,长度取5mm,则L4=L6=5mm。 5段: : 此段为齿轮轴段。 由小齿轮分度圆直径d=60mm可知,d6=60mm。 因为小齿轮的宽度为70mm,则L5=70mm。 7段: 此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即d7=30mm,L7=17mm。 由上可算出,两轴承的跨度L=mm 4高速轴的轴段示意图如下: ⑤按弯矩复合强度计算 A、圆周力: B、径向力: ⅰ)绘制轴受力简图 ⅱ)绘制垂直面弯矩图 轴承支反力: 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 如图 ⅲ)绘制水平面弯矩图 ⅳ)绘制合弯矩图 ⅴ)绘制扭转图 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取α=0.6, ⅵ)绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩: ⅶ)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W=0.1d43 所以轴强度足够。 (2)低速轴的设计 ①选择轴的材料和热处理 采用45钢,并经调质处理,查《机械基础》P369表16-1,得其许用弯曲应力,。 ②初步计算轴的直径 由前计算可知: P2=2.007KW,n2=116.700r/min 计算轴径公式: 即: 其中,A取106。 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 查《机械基础》P458附录1,取d=30mm 1轴的结构设计 根据轴上零件得安装和固定要求,并考虑配合高速轴的结构,初步确定低速轴的结构。 设有6个轴段。 1段: 此段装联轴器。 装联轴器处选用最小直径d1=32mm,根据《机械基础》P482附录32,选用弹性套柱销联轴器,其轴孔直径为32mm,轴孔长度为60mm。 根据联轴器的轴孔长度,又由《机械基础》P475附录23,取轴伸段(即Ⅰ段)长度L1=58mm。 2段: 查《机械基础》P373,取轴肩高度h为1.5mm,则d2=d1+2h=mm 此轴段一部分长度用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。 3段: 取轴肩高度h为2.5mm,则d3=d2+2h=35+2mm。 此段装轴承与套筒。 选用深沟球轴承。 查机械基础P476附录24,此处选用的轴承代号为6208,其内径为40mm,宽度为18mm。 为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小1~2mm。 取套筒长度为10mm,则此段长L3=(18-2)+10+2=28mm。 4段: 此段装齿轮,取轴肩高度h为2.5mm,则d4=d3+2h=mm。 因为大齿轮的宽度为60
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