机械设计课程设计二级减速器.docx
- 文档编号:8131419
- 上传时间:2023-01-29
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:297.71KB
机械设计课程设计二级减速器.docx
《机械设计课程设计二级减速器.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计课程设计二级减速器.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械设计课程设计二级减速器
中南大学机械工程学院
机械设计说明书
课程名称:
机械设计
题目名称:
带式运输机
级:
2010级机械设计自动化专业1班
名:
号:
指导教师:
评定成绩:
教师评语:
指导老师签名:
四、
五、
六、
七、
八、
九、
四、
五、
六、
设计任务书〃
传动方案拟定
电动机的选择
//
//
//
////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////
传动装臵的运动和动力参数计算〃
高速级齿轮传动计算〃
低速级齿轮传动计算〃
齿轮传动参数表〃
轴的结构设计
//
轴的校核计算〃
//
//
//
////
//
//////
//
//
//////
////////////////////
////////////////////
//////////////////////////
//
//
//
//////
//////
//////
//
//
//
//
//
//
////
////
////
//////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////
滚动轴承的选择与计算〃
键联接选择及校核〃
联轴器的选择与校核
减速器附件的选择〃
润滑与密封〃〃〃〃〃
//
//
//
//
//
//////////////////////////////////
//
//////////////////////////////////////
//
//
////
//////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
////////////////////////////////////////
12
18
18
19
23
24
25
26
28
设计小结〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃29
参考资料〃
〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃29
•设计题目:
设计带式运输机传动装臵(简图如下)
1——电动机2――联轴器3――二级圆柱齿轮减速器4――联轴器
5卷筒
6――运输带
原始数据:
数据编号
104
运送带工作拉力F/N
2200
运输带工作速度v/(m/s)
0.9
卷同直径D/mm
300
1.工作条件:
两班制,连续单向运转,载荷较平稳,空载启动,室内工作,有粉
尘;
2.使用期:
使用期10年;
3.检修期:
3年大修;
5.运输带速度允许误差:
±5%6.制造条件及生产批量:
中等规模机械厂制造,小批量生产。
设计要求
1.完成减速器装配图一张(A0或A1)。
2.绘制轴、齿轮零件图各一张。
3.编写设计计算说明书一份。
.电动机设计步骤
1.传动装臵总体设计方案
本组设计数据:
第四组数据:
运送带工作拉力F/N2200。
1.外传动机构为联轴器传动。
2.减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。
3.该方案的优缺点:
瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠,径向尺寸小,
结构紧凑,重量轻,节约材料。
轴向尺寸大,要求两级传动中心距相同。
减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。
但减速器轴向尺寸及重量较大;
高级齿轮的承载能力不能充分利用;中间轴承润滑困难;中间轴较长,刚度差;
仅能有一个输入和输出端,限制了传动布臵的灵活性。
原动机部分为丫系列三相交流异步电动机。
总体来讲,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
三.电动机的选择
1.选择电动机的类型
按工作要求和工作条件选用丫系列三相笼型异步电动机,全封闭自扇冷式结
构,电压380乂
2.确定电动机效率Pw按下试计算
试中Fw=2200NV=0.9m/s工作装臵的效率考虑胶带卷筒器及其轴承的效率
取nw二。
94
代入上试得
wPwkw=2.11kw
电动机的输出功率功率Po按下式
Po普kw
式中n为电动机轴至卷筒轴的传动装臵总效率
T)—2xE2xE3nn
由试-gcr由表2-4滚动轴承效率r=0.99:
联轴器传动效率
n
0.99:
齿轮传动效率g=0.98(7级精度一般齿轮传动)
则n=0.91
所以电动机所需工作功率为
Po普.誥=2.32kw
因载荷平稳,电动机核定功率Pw只需要稍大于Po即可。
按表8-169中丫系列电动机数据,选电动机的核定功率Pw为3.0kw。
3.确定电动机转速
按表2-1推荐的传动比合理范围,两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比
ij=9〜25
而工作机卷筒轴的转速为
所以电动机转速的可选范围为
m二izn^(9〜25尸57.32r/min=(515.92〜1433.12)r/min
符合这一范围的同步转速有750"min和1000"min两种。
综合考虑电动机和传动装臵的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装臵结构紧凑,决定选用同步
转速为1000r/min的丫系列电动机丫132S,其满载转速为nw=960r/min,电动机
的安装结构形式以及其中心高,外形尺寸,轴的尺寸等都在8-186,表8-187中查的。
四.计算传动装置的总传动比ij;并分配传动比
1.总传动比丄为
生兰^=16.75乙nw57.32
2.分配传动比
=ijii
考虑润滑条件等因素,初定
i1=4.67i]i=3.59
3.计算传动装臵的运动和动力参数
1.各轴的转速
2.
m=nm=960r/min
II轴
III轴
PrP。
小c=2.32X0.99=2.30kw
II轴
g=2.3^0.9^0.98=2.23kw
III轴
Pffl=PpHg=2.23x0.99>c0.98=2.16kw
卷筒轴
Pw=p虫xn严C=2.16x0.99x0.99=2.12kw
5.各轴的输入转矩
T尸9550咒日=竺咒9550=23.94"rn
IIn960
II轴
Te=9550xPn=2.23x9550=103.60Nm
I口nn205.57
III轴
T旷955"自=l72r9550=360.25N-nffl57.26
工作轴
P212
Tw=9550xQ=—X9550=353.58Nm
1nw57.26
电动机轴
D232
Tc=9550%口X9550=22.98Nm
|0nm960
项目
电动机
I轴
n轴
in轴
工作轴
转速(r/min)
960
960
205.57
57.26
57.26
功率P(kw)
2.32
2.30
2.23
2.16
2.12
转矩T(Nm
22.98
23.94
103.60
360.25
353.58
传动比i
1
4.67
3.57
1
效率
0.99
0.97
0.97
0.93
将上述计算结果汇总与下表,以备查用。
五.高速级齿轮的设计
选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1.按简图所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动,软齿轮面闭式传动。
2.运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。
3.材料选择。
由《机械设计》,选择小齿轮材料为40Gr(调质),硬度为280HBS
大齿轮为45钢(调质),硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBS
4.选小齿轮齿数乙=21,则大齿轮齿数Z2=iiZi=2代4.67=98.07
取Z2=99
1).按齿轮面接触强度设计
1.设计准则:
先由齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。
2.
按齿面接触疲劳强度设计,即
1>.确定公式内的各计算数值1.试选载荷系数KtT.3
3.计算小齿轮传递的转矩
Ti=9.55天10P】=2.381x104Nrnm
4.按软齿面齿轮非对称安装,由《机械设计》选取齿宽系数①d-1
5.由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数Z^189.^/MPa。
6.由《机械设计》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
bH讪1=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa。
7.计算应力循环次数
叫=60nijLh=60X960咒1天365咒2%8%10=3.364%109
N2=弘=7.203"08i]I
7.由《机械设计》图6.6取接触疲劳寿命系数Khn^0.90;Khn^0.95
8.计算接触疲劳许用应力
取安全系数S=1
KQ-
HN2Hlim2=0.95X550mpa=522.5MPa
S
2>.设计计算
1.试算小齿轮分度圆直径d1t,代入Bh]中较小的值。
h]
d1t池323KL「(仝)2=39.563mmV①dU[br
2.
计算圆周速度V。
计算齿宽b
b=*dd^itix39.563mm=39.563mm
计算齿宽与齿高之比b/h
齿高
h=2.25mt=2.25咒1.884mm=4.24mm
39.563=9.331
4.24
3.计算载荷系数K
由图10-8
查表10-2得使用系数Ka=1.o;根据^1.988ms、
得动载系数Kvt.10直齿轮K^^Kf/1;由表10-2查的使用系数KaT查表10-4用插值法得7级精度查《机械设计》,小齿轮相对支承非对称布臵
KhT1*417
由b/h=9.331K皿T417由图10-13得KfP"34故载荷系数
K二KAKvKHxKri^=1x1.10x1".417=1.559
4.校正分度圆直径d1
由《机械设计》d1=d1t何—39.563咒斬亦/伽口二43.325mm
5.计算齿轮传动的几何尺寸
1.计算模数m
m1=d1/乙=43.325/21=2.063mm
2.按齿根弯曲强度设计,公式为
2KT1ggYsa'
Wz2I〔m]丿
1>.确定公式内的各参数值
1.由《机械设计》图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限bFlim1=580MPa;大齿轮的弯曲强度极限^FNm^380MPa;
2.由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn1=0.88,kfn2=°.92
3.计算弯曲疲劳许用应力;
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,应力修正系数丫ST=2°,得
KFN1YS^FE1
[升]2
[升]1=fn1stfe1=500x0.88/1.4=314.29MPaS
=Kfn2丫ST%2=380x0.92/1.4=247.71MPa
4.计算载荷系数K
K=KAKvKFaKFpTx1-10"M34=1.474
5.查取齿形系数YFa1、YFa2和应力修正系数丫Sa1、丫Sa2
由《机械设计》表查得浪1=2.76;Yf*2"18;Ysai=1.56;Ysa2=1.79
YFaYSa
6.计算大、小齿轮的[bF]并加以比较;
YFa1YSa1=0.013699
冷O.。
15753
大齿轮大
7.设计计算
仔212
m片.74心381"儿0.016337mm=1.358mm
对比计算结果,由齿轮面接触疲劳强度计算的模数m1大于由齿根弯曲疲劳
强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能
力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数1.358并就进圆整为标准值mi=2mm接触
强度算得的分度圆直径d=43.668mm算出小齿轮齿数
Z1罟弩*22
大齿轮Z2二i口=22x4.67=102.74取103
这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。
2>集合尺寸设计1.计算分圆周直径d1、d2
4=z1mi=22^2=44mm
d2=z2mi=103^2=206mm
2.计算中心距
d+d
a=W—二(44+206)/2=125mm
3.
计算齿轮宽度
3>.轮的结构设计
小齿轮米用齿轮轴结构,大齿轮米用实心打孔式结构
大齿轮的有关尺寸计算如下:
腹板中心孔直径D^130(mm)腹板孔直径d。
=20(mm)
齿轮倒角取门=2(mm)
齿轮工作图如下图所示
六.低速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1.按简图所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动,软齿轮面闭式传动。
2.运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。
3.材料选择。
由《机械设计》,选择小齿轮材料为40Gr(调质),硬度为280HBS大齿轮为45钢(调质),硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBS
4.选小齿轮齿数z3=21,则大齿轮齿数Z4二2=21咒3.59=75.39
取乙=75
2).按齿轮面接触强度设计
1.设计准则:
先由齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。
2.按齿面接触疲劳强度设计,即
皿2.32筒宁畚)2
1>.确定公式内的各计算数值1.试选载荷系数KtT.3
2.计算小齿轮传递的转矩
T3=955込=10.36x104N.mm
nffl
3.按软齿面齿轮非对称安装,由《机械设计》选取齿宽系数①d=1。
4.由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数Ze二189.8^Pa。
5.由《机械设计》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
bH讪1=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限bH讪2=550MPa
6.计算应力循环次数
N3=60nHijLh=60咒205.57沢1咒365沢2咒8沢10=0.720咒109
N4二吐=0.2001咒108
in
7.由《机械设计》图6.6取接触疲劳寿命系数Khn3=0.96;Khn4F.98
8.计算接触疲劳许用应力
取安全系数S=1
KQ-
[^H]3=HN3H'm3=0.96X600MPa=576MPa
S
KHN4^Hlim4
[叭]4==0.98x550MPa=539MPa
S
2>.设计计算
1.试算小齿轮分度圆直径d3t,代入Ph]中较小的值。
2.计算圆周速度
计算齿宽
b=4>dd3tix64.363mm=64.363mm
计算齿宽与齿高之比b/h
d1t64.363
mt==mm=3.065mm
Z121
h=2.25mt=2-25x3.065mm=6.896mmb64.363ccc
-==9.33
h6.896
3.
计算载荷系数K
得动载系数Kv九10直齿轮K^^KfJ1;由表10-2查的使用系数Ka"查表10-4用插值法得7级精度查《机械设计》,小齿轮相对支承非对称布臵
KHP=j423
由b/h=9.33K皿=j423由图10-13得KfP".35故载荷系数
K=KaKvKHxK皿=1九10勺勺.423=1.565
4.校正分度圆直径d1
由《机械设计》,d^d3tV^7K7-64.36^vT^m^70.626mm
5.计算齿轮传动的几何尺寸1.计算模数m
m2=d3/=70.626/21=3.36mm
2.按齿根弯曲强度设计,公式为
1>.确定公式内的各参数值1.由《机械设计》图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限升讪3=580MPa;大齿轮的弯曲强度极限%im4=380MPa;
2.由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn3=0.92,Kfn4=0.94
3.计算弯曲疲劳许用应力;
[升]3=
[升]4
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,应力修正系数Yst=2.0,得
KfnbYst^fe3=500x0.92/1.4=328.57MPa
FN4STFE4=380x0.94/1.4=255.14MPa
4.计算载荷系数K
K=KAKvKFoKFp=1".10n.35=1.485
5.查取齿形系数丫Fa3、丫Fa4和应力修正系数Ysa3、Ysa4
由《机械设计》表查得浪3二2.76;YFa4=2.26;YSa^1.56;YSa^1.764
YFaYsa
大齿轮大
7.设计计算
1x212
m2>彳^!
1485*10:
36x10_乂0.015625mm=2.22mm
对比计算结果,由齿轮面接触疲劳强度计算的模数m2大于由齿根弯曲疲
劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘
积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.22并就进圆整为标准值m2=2.5mm接
触强度算得的分度圆直径d3=70.626mm算出小齿轮齿数
zm22.5
大齿轮z4=ifFs=28*3.59=100.52取Z2=100
这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。
2>.集合尺寸设计
1.计算分圆周直径d1、d2
=28咒2.5=70mm
z4m2
=100%2.5=250mm
a/
2.计算中心距
324=(70+250)/2=160mm
3.计算齿轮宽度
=①dd3=1^70=70mm
取B2=70mmB1=75mm。
3>.轮的结构设计
大齿轮米用实心打孔式结构
大齿轮的有关尺寸计算如下:
轮毂直径Di=1.6d=1.6咒48=76.8(mm)取Di=76(mm)
齿轮倒角取门=2(mm)齿轮工作图如下图所示
七.齿轮传动参数表
名称
符号
单位
咼速级
低速级
小齿轮
大齿轮
小齿轮
1大齿轮
中心距
a
mm
125
160
传动比
i
4.67
3.59
模数
m
mm
2
2.5
压力角
a
o
20
20
齿数
Z
222
103
28
100
分度圆直径
d
mm
44
206
670
250
齿顶圆直径
da
mm
48
210
75
255
齿根圆直径
df
mm
39
201
63.75
243.75
齿宽
b
mm
50
45
75
70
旋向
左旋
右旋
右旋
左旋
材料
40Cr
45
40Cr
45
热处理状态
调质
调质
调质
调质
齿面硬度
HBS
280
240
280
240
八.轴的结构设计
1.初选轴的最小直径
选取轴的材料为45号钢,热处理为正火回火。
<取C=11Q[r]=30~40>
ddC3化14.72mm
01,考虑到联轴器、键槽的影响,取d1=30
d2
>C3辱=24.31mm
Vt错误!
未找到引用源。
,取d2=35
错误!
未找到引用源。
取d3=38
30207
30207
30208
2.初选轴承
轴承代号
基本尺寸/mm
安装尺寸/mm
基本额定/kN
d
D
B
da
Da
动载荷Cr
静载荷
Cor
30207
35
72
17
42
62
54.2
63.5
30208
40
80
18
47
69
63.0
74.0
3.确定轴上零件的位臵和固定方式
1轴选轴承为
2轴选轴承为
3轴选轴承为
各轴承参数见下表:
1轴:
由于高速轴齿根圆直径与轴径接近,将高速轴取为齿轮轴,使用圆锥滚子轴承承载,一轴端连接电动机,采用弹性柱销联轴器。
2轴:
高速级采用实心齿轮,采用上端用套筒固定,下端用轴肩固定,低速级用
自由锻造齿轮,自由锻造齿轮上端用轴肩固定,下端用套筒固定,使用圆锥滚子轴承承载。
3轴:
采用自由锻造齿轮,齿轮上端用套筒固定,下端用轴肩固定,使用圆锥滚子轴承承载,下端连接运输带,采用凸缘联轴器连接。
4.
各轴段长度和直径数据见下图
由前面选定轴的材料为45钢,调制处理,由工程材料及其成形基础表查得
抗拉强度bb=735Mpa
2).%.计算齿轮上受力(受力如图所示)
切向力
径向力Fre
Mzmax
2T1
2咒23.94咒103
d1
44-
Ftextan20。
=1088咒0.
Freab
396X134X47
l
-181
Fteab
1088X134X47
Fte
3).计算弯矩
水平面内的弯矩:
=13779.05N.mm
垂直面内的弯矩:
l
181
1088N
=396N
Mymax=
=37857.59N.mm
=Jm2+M;=j13779.052+37857.592=40287.21N.mm
弯矩图如下:
21).低速轴的强度校核由前面选定轴的材料为45钢,调制处理,由工程材料及其成形基础表查得抗拉强度bb=735Mpa
2).%.计算齿轮上受力(受力如图所示)
250
切向力
d4
径向力F
re
=Fte"an20=2882X0.364=1049N
3).计算弯矩
水平面内的弯矩:
Mymax
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 课程设计 二级 减速器
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)