4齿轮减速器计算说明书.docx
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4齿轮减速器计算说明书
机械系统创新设计综合实践
设计说明书
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设计任务书
1设计要求
(1)卷扬机由电动机驱动,用于建筑工地提升重物;
(2)室内工作,生产批量为5台;
(3)动力源为三相交流电380/220V,电动机单向运转,载荷较平稳;
(4)使用期限为10年,大修周期为三年,两班制工作。
(5)专业机械厂制造,可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。
设计参考图如下
2原始技术数据
绳牵引力W=10KN
绳牵引速度
卷筒直径
3完成任务
(1)据原始数据完成卷扬机总体方案设计和论证,绘制总体设计原理方案图;
(2)完成卷扬机主要传动装置的结构设计;
(3)完成装配图一张(A1),零件图两张;
(4)编写设计说明书。
第一部分总体方案设计
1方案初选
1.1方案一
方案1
1.2方案二
方案2
1.3方案三
方案3
2方案选择
带传动承载能力低,在传递相同转矩时结构尺寸较大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动。
齿轮传动效率高,适用功率和速率范围广,使用寿命长。
另外,本设计中原动机为电动机,转速高、传递功率大,考虑传递至工作机的功率不宜过大,因此可利用布置在高速级的带传动降低传递的转矩。
综上分析,方案三更加合理,故以方案三为设计方案。
第二部分电动机选择机传动比分配
1电动机选择
1.1传动装置的总效率
(1-1)
查课本表知各部分传动效率:
V带传动效率,一对滚动轴承传动效率,闭式齿轮传动效率,联轴器效率,传动滚筒效率
代入式(1-1)得
1.2工作机所需的输入功率
(1-2)
其中,,易知
1.3确定电动机转速
卷筒轴工作转速
取V带传动比,二级圆柱齿轮减速器,则总传动比
电机可选转速
查手册,有三种适用电机,分别为Y160M1-8、Y132m1-6和Y172M-4,综合考虑选用Y132M1-6电动机
2传动比分配
2.1总传动比
2.2传动比分配
(2-1)
其中,分别为带传动和减速器的传动比
为使V带传动尺寸不致过大,取
代入式(2-1)得,
2.3二级减速器传动比分配
按展开式布置,考虑润滑条件,应使大齿轮直径相近,查手册曲线取
,所以
3各轴运动、动力参数
3.1各轴转速
轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
轴Ⅳ(卷筒轴)
3.2各轴输入功率
轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
轴Ⅳ(卷筒轴)
轴Ⅰ~Ⅲ的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率0.99
3.3各轴输入转矩
电动机输出转矩为
轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
轴Ⅳ(卷筒轴)
轴Ⅰ~Ⅲ的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率0.99。
整理得,
第三部分V带设计
1确定皮带轮
1.1确定计算功率,查课本表8-8知工况系数
1.2选取V带带型:
根据及确定带型,查图8-11选用A型
1.3初选小带轮基准直径:
由表8-7和8-9,取小带轮基准直径;验算带速,
(合理范围)
计算大带轮基准直径
根据表8-9,取
2确定V带中心距和基准长度
根据式8-20
初定。
由式8-22计算带基准长度
由表8-2选带的基准长度为2500mm
由式8-23计算实际中心距
由式8-24得
中心距a的变化范围为664.5~777mm。
3验算小带轮上包角
4计算带的根数
计算单个V带额定功率,由和,查表8-4a得:
根据,和A型带,查表8-4b,
查表8-5得,,由表8-2,。
于是,
计算V带根数:
=1.81,圆整为2
5计算V带初拉力
查表8-3A型带单位长度质量
应使初拉力
6计算压轴力
压轴力最小值
第四部分减速器齿轮设计
1高速级齿轮传动设计计算
1.1材料及精度等级
由于速度不高选择7级精度齿轮。
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。
选取小齿轮齿数,则大齿轮齿数为。
1.2按齿面接触强度设计
由式10-9a,
1.2.1试选载荷系数
1.2.2计算小齿轮传递转矩
1.2.3由表10-7选择齿宽系数
1.2.4由表10-6查材料的弹性影响系数
1.2.5由图10-21d确定小齿轮接触疲劳强度,大齿轮接触疲劳强度
1.2.6由式10-13计算应力循环次数
,
1.2.7由图10-19取接触抗疲劳寿命系数
1.2.8计算接触疲劳许用应力
取失效概率1%,安全系数S=1,由式10-12得
1.3计算
1.3.1试算小齿轮分度圆直径,带入中较小值
1.3.2计算圆周速度
1.3.3计算齿宽b
1.3.4计算齿宽与齿高之比
模数
齿高
1.3.5计算载荷系数
根据,7级精度,由图10-8得动载系数,直齿轮,由表10-2查得使用系数,由表10-4用插值法得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,。
由,查图10-13,,故载荷系数
1.3.6按实际载荷系数校核分度圆直径
由式10-10a得
1.3.7计算模数
1.4按齿根弯曲强度设计
1.4.1由式10-5得设计公式
1.4.2确定公式中各计算量
由图10-20c查得小齿轮疲劳弯曲强度极限,大齿轮弯曲强度极限
由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,。
安全系数,由式10-12得
计算载荷系数
查取齿形系数,应力校正系数
由表10-5得,,;,
计算大小齿轮并加以比较,
,
大齿轮数值较大。
1.4.3计算齿数
取,所以,取26;
,取150。
1.4.4几何尺寸计算
分度圆直径
中心距
齿轮宽带
取
2低速级齿轮传动设计计算
2.1材料及精度等级
低速级小齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为280HBS,取小齿轮齿数;选择大齿轮材料为45钢正火,齿面硬度为240HBS,齿数,取174。
选择精度等级为7级精度,齿根喷火强化。
2.2按齿面接触强度设计
由式10-9a,
2.2.1试选载荷系数
2.2.2计算小齿轮传递转矩
2.2.3由表10-7选择齿宽系数
2.2.4由表10-6查材料的弹性影响系数
2.2.5由图10-21d确定小齿轮接触疲劳强度,大齿轮接触疲劳强度
2.2.6由式10-13计算应力循环次数
,
2.2.7由图10-19取接触抗疲劳寿命系数
2.2.8计算接触疲劳许用应力
取失效概率1%,安全系数S=1,由式10-12得
2.3计算
2.3.1试算小齿轮分度圆直径,带入中较小值
2.3.2计算圆周速度
2.3.3计算齿宽b
2.3.4计算齿宽与齿高之比
模数
齿高
2.3.5计算载荷系数
根据,7级精度,由图10-8得动载系数,直齿轮,由表10-2查得使用系数,由表10-4用插值法得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,。
由,查图10-13,,故载荷系数
2.3.6按实际载荷系数校核分度圆直径
由式10-10a得
2.3.7计算模数
2.4按齿根弯曲强度设计
2.4.1由式10-5得设计公式
2.4.2确定公式中各计算量
由图10-20c查得小齿轮疲劳弯曲强度极限,大齿轮弯曲强度极限
由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,。
安全系数,由式10-12得
计算载荷系数
查取齿形系数,应力校正系数
由表10-5得,,;,
计算大小齿轮并加以比较,
,
大齿轮数值较大。
2.4.3计算齿数
取,所以,取59;
,取255。
2.4.4几何尺寸计算
分度圆直径
中心距
齿轮宽带
取。
第五部分轴的设计及校核
1低速轴
1.1低速轴功率,转速,转矩
1.2已知低速级大齿轮分度圆直径
1.3初步确定轴的最小直径
根据式15-2初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢,调质处理,取
根据联轴器计算公式
查手册选用YL13凸缘联轴器,其公称转矩为,许用转速,轴孔直径70mm,轴孔长度142mm。
1.4轴的结构设计
1.4.1拟定轴上零件装配方案
1.4.2初步选定滚动轴承
根据工作条件选用深沟球轴承,查手册选用6016,其尺寸为
1.4.3使用毛毡密封圈
参数为
1.5轴各段尺寸确定(编号自右起)
1.6轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴均采用平键连接。
由表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长140mm,选择齿轮轮毂与轴的配合为以保证良好的对中性。
半联轴器与轴的连接选用平键半联轴器与轴的配合为,滚动轴承与轴的周向定位由过度配合保证,故选轴的直径尺寸公差为m6。
1.7校核
1.7.1轴
1)求轴上载荷
据力学关系易知
2)作弯矩、扭矩图
3)校核轴强度
取
1.7.2低速轴上键校核
1)键
2)键C
查表6-2得,取,易知键强度合适。
1.7.3轴承6016
查表13-5,X=1,Y=0
P=4.4KN,故
mm·r/min
减速器工作时长48000h,故轴承寿命合适。
2主动轴
2.1选取主动轴材料为45钢,调质处理,设计过程同上其各部分尺寸为
轴承选用深沟球轴承,轴承代号6212,尺寸为
2.2校核
2.2.1轴
1)求轴上载荷
据力学关系
2)作弯矩、扭矩图
3)校核轴强度
取
2.2.2键
2.2.3轴承6212
P=1.23KN,故
3中间轴
选取轴材料为45钢,调质处理,同上,其尺寸为
轴承选用代号为6410的深沟球轴承,两平键尺寸分别为和
2.2校核
2.2.1轴
1)求轴上载荷
据力学关系
2)作弯矩、扭矩图
3)校核轴强度
取
2.2.2键
1)
2)
2.2.3轴承6410
P=6.77KN,故
4润滑
由上述的计算知轴承应选用脂润滑。
另外,由齿轮的设计过程知其线速度小于12m/s,故应采用浸油润滑。
第六部分箱体
名称
符号
结果
高速级中心距
220
低速级中心距
470
箱座壁厚
10
箱盖壁厚
8
下箱座剖分面凸缘厚度
15
上箱座剖分面凸缘厚度
15
箱座上的肋厚
10
箱盖上的肋厚
8.5
地脚螺栓直径
20
地脚螺栓数目
4
轴承旁连接螺栓直径
16
剖分面凸缘尺寸
22
20
上下箱连接螺栓直径
10
上下箱连接螺栓通孔直径
10
视孔盖螺钉直径
8
圆锥定位销直径
8
轴承旁凸台半径
24
轴承端盖外径
160,180,175
箱体外壁至轴承座端面的距离
50
大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离
15
齿轮端面与箱体内壁间的距离
10
第七部分小结
很多时候知识本身并不难,难得是如何才能学以致用。
而机械设计课程设计恰恰提供了这样一个机会,通过课程设计我对机器的设计过程和方法以及部分零件的设计使用有了更加深刻的认识。
虽然在设计过程中碰到了许多问题,但经过自己翻阅资料和同学们的帮助大部分都解决了。
但是反思起来仍然存在许多问题,例如在设计之初缺少对整体的把握,导致最终的结构过于笨重。
另外就是本身知识积淀不足,而且设计之前没有仔细查阅资料造成了许多不必要的麻烦。
这次的课程设计告诉我,做任何事前首先要把握好整体、在这个前提下应该夯实基础,其次才能尽善尽美。
参考文献
[1]王贤民,郑雄胜.机械设计课程设计指导书[M].武汉:
华中科技大学出版社,2011.
[2]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].8版.北京:
高等教育出版社,2006.
Y132M1-6
A型
a的变化范围为664.5~777mm
2
7级精度
小齿轮40C
大齿轮45钢调质
26
150
7级精度
小齿轮45钢调质
大齿轮45钢正火
59
255
YL13凸缘联轴器
深沟球轴承6016
毛毡密封圈
轴强度合适
键强度合适
6016寿命合适
轴承6212
平键
轴强度合适
深沟球轴承6410
平键
和
轴强度合适
=
轴承:
脂润滑
齿轮:
浸油润滑
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- 齿轮 减速器 计算 说明书