单级圆锥齿轮的课程设计.docx
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单级圆锥齿轮的课程设计
单级圆锥齿轮的设计
一.传动方案的确定―――――――――――――――5
二.原始数据――――――――――――――――――5
三.确定电动机的型号――――――――――――――5
四.确定传动装置的总传动比及分配――――――――6
五.传动零件的设计计算―――――――――――――7
六.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计――――――13
七.轴的设计――――――――――――――――――14
八.滚动轴承的选择和计算――――――――――――19
九.键联接的选择和强度校核―――――――――――22
十.联轴器的选择和计算―――――――――――――22
十一.减速器的润滑―――――――――――――――22
十二.参考文献―――――――――――――――――2计算过程及计算说明
一、传动方案拟定二、原始数据:
带拉力:
F=5700N,带速度:
v=2.28m/s,滚筒直径:
D=455mm
运输带的效率:
工作时载荷有轻微冲击;室内工作,水份和灰份为正常状态,产品生产批量为成批生产,允许总速比误差4%,要求齿轮使用寿命为10年,二班工作制;轴承使用寿命不小于15000小时。
三、电动机选择
(1)选择电动机类型:
选用Y系列三相异步电动机
(2)选择电动机功率:
:
运输机主轴上所需要的功率:
传动装置的总效率:
,,,,分别是:
V带传动,齿轮传动(闭式,精度等级为8),圆锥滚子轴承(滚子轴承一对),联轴器(刚性联轴器),运输带的效率。
查《课程设计》表2-3,
取:
所以:
电动机所需功率:
,
查《课程设计》表16-1取电动机Y200L1-6的额定功率
(3)选择电动机的转速
取V带传动比范围(表2-2)≤2~4;单级齿轮减速器传动比=3~6
滚筒的转速:
电动机的合理同步转速:
查表16-1得电动机得型号和主要数据如下(同步转速符合)
电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm
(r/min)堵载转矩
额定转矩最大转矩
额定转矩
Y200L1-618.510009701.82.0
查表16-2得电动机得安装及有关尺寸
中心高
H外形尺寸
底脚安装尺寸
地脚螺栓孔直径
轴伸尺寸
键公称尺寸
200775×(0.5×400+310)×310318×3051955×11016×
五、计算总传动比及分配各级的传动比
传动装置得总传动比:
取V带传动比:
;单级圆柱齿轮减速器传动比:
(1)计算各轴得输入功率
电动机轴:
轴Ⅰ(减速器高速轴):
轴Ⅱ(减速器低速轴):
(2)计算各轴得转速
电动机轴:
轴Ⅰ:
轴Ⅱ:
(3)计算各轴得转矩
电动机轴
轴Ⅰ:
轴Ⅱ:
上述数据制表如下:
参数
轴名输入功率
()
转速
()
输入转矩
()
传动比
效率
电动机轴15.136970182.141.68930.95
轴Ⅰ(减速器高速轴)14.379574.20239.1560.97
轴Ⅱ(减速器低速轴)13.66995.701364.07
五、传动零件的设计计算
1.普通V带传动得设计计算
①确定计算功率
则:
,式中,工作情况系数取=1.3
②根据计算功率与小带轮的转速,查《机械设计基础》图10-10,选择SPA型窄V带。
③确定带轮的基准直径
取小带轮直径:
,
大带轮直径:
根据国标:
GB/T13575.1-1992取大带轮的直径
④验证带速:
在之间。
故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为:
,初定
V带的基准长度:
查《机械设计》表2.3,选取带的基准直径长度
实际中心距:
⑥验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。
⑦计算V带的根数z
由,,
查《机械设计》表2.5a,得,由,查表2.5c,得额定功率的增量:
查表2.8,得,查表2.9,得
,取根。
⑧计算V带的合适初拉力
查《机械设计》表2.2,取
得
⑨计算作用在轴上的载荷:
⑩带轮的结构设计(单位)mm
带轮
尺寸
小带轮
槽型C
基准宽度
11
基准线上槽深
2.75
基准线下槽深
11.0
槽间距
15.00.3
槽边距
9
轮缘厚
10
外径
内径
40
带轮宽度
带轮结构腹板式
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造,其允许的最大圆周速度为25m/s.
2.齿轮传动设计计算
(1)择齿轮类型,材料,精度,及参数
①选用斜齿圆柱齿轮传动(外啮合);
②选择齿轮材料:
由课本附表1.1选大、小齿轮的材料均为45钢,并经调质后表面淬火,齿面硬度为HRC1=HRC2=45;
③选取齿轮为7级的精度(GB10095-88);
④初选螺旋角
⑤选小齿轮的齿数;大齿轮的齿数
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由设计计算公式进行试算,即
A.确定公式内各个计算数值
①试选载荷系数Kt=1.5
②小齿轮传递的转矩:
③由《机械设计》表12.5得齿宽系数(对硬齿面齿轮,取值偏下极限)
④由《机械设计》表12.4弹性影响系数
⑤节点区域系数
所以,得到=2.4758
⑥端面重合度
=
=
代入上式可得:
⑦接触疲劳强度极限σHlim1=σHlim2=1000Mpa(图12.6)
⑧应力循环次数
N1=60nⅠjLh=60x574.20x1x(2x8x300x10)=16.5x108
N2=N1/i2=16.5x108/6=2.75x108
⑨接触疲劳寿命系数根据图12.4
⑩接触疲劳许用应力取
=0.911000/1.2Mpa=758.33MPa
=0.961000/1.2Mpa=800Mpa
因为=779.165MPa<1.23=984MPa,故取=779.165Mpa
B.计算
①试算小齿轮分度圆
②计算圆周速度:
=
③计算齿宽:
=157.24=57.24mm
④齿宽与齿高之比:
/(2.25)
⑤计算载荷系数K
根据v=2.28m/s,7级精度,由附图12.1查得动载系数=1.07
由附表12.2查得;由附表12.1查得.25
参考课本附表12.3中6级精度公式,估计<1.34,对称
1.313取=1.313
由附图12.2查得径向载荷分布系数=1.26
载荷系数
⑥按实际的载荷系数修正分度圆直径
=
⑦计算模数
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
A.确定公式中的各参数
①载荷系数K:
则
②齿形系数和应力校正系数
当量齿数==21.6252,
==112.2453
③螺旋角影响系数
轴面重合度==0.9385
取=1得=0.9374
④许用弯曲应力
查课本附图6.5得,取=1.4,则
=0.86500/1.4Mpa=307Mpa
=0.88500/1.4Mpa=314Mpa
⑤确定
=2.731.57/307=0.01396
=2.171.80/314=0.01244
以代入公式计算
B.计算模数mn
比较两种强度计算结果,确定
4、几何尺寸的计算
①中心距=3(21+126)/(2cos80)=223mm
取中心距
②修正螺旋角:
③分度圆直径:
④齿宽,取B2=65mm,B1=70mm
⑤齿轮传动的几何尺寸,制表如下:
(详细见零件图)
名称代号计算公式结果
小齿轮大齿轮
中心距
223mm
传动比
6
法面模数
设计和校核得出3
端面模数
3.034
法面压力角
螺旋角
一般为
齿顶高
3mm
齿根高
3.75mm
全齿高
6.75mm
顶隙c
0.75mm
齿数Z
21126
分度圆直径
64.188mm382.262mm
齿顶圆直径
70.188mm388.262mm
齿根圆直径
57.188mm375.262mm
齿轮宽b
70mm65mm
螺旋角方向
左旋右旋
六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计
查《设计基础》表3-1经验公式,及结果列于下表。
名称代号尺寸计算结果(mm)
底座壁厚
8
箱盖壁厚
8
底座上部凸圆厚度
12
箱盖凸圆厚度
12
底座下部凸圆厚度
20
底座加强筋厚度e
8
底盖加强筋厚度
7
地脚螺栓直径d或表3.4
16
地脚螺栓数目n表3--46
轴承座联接螺栓直径
0.75d12
箱座与箱盖联接螺栓直径
(0.5—0.6)d8
轴承盖固定螺钉直径
(0.4—0.5)d8
视孔盖固定螺钉直径
(0.3—0.4)d5
轴承盖螺钉分布圆直径
155/140
轴承座凸缘端面直径
185/170
螺栓孔凸缘的配置尺寸
表3--222,18,30
地脚螺栓孔凸缘配置尺寸
表3--325,23,45
箱体内壁与齿轮距离
12
箱体内壁与齿轮端面距离
10
底座深度H
244
外箱壁至轴承端面距离
45
七、轴的设计计算
1.高速轴的设计
①选择轴的材料:
选取45号钢,调质,HBS=230
②初步估算轴的最小直径
根据教材公式,取=110,则:
=32.182mm
因为与V带联接处有一键槽,所以直径应增大5%
③轴的结构设计:
考虑带轮的机构要求和轴的刚度,取装带轮处轴径,根据密封件的尺寸,选取装轴承处的轴径为:
两轴承支点间的距离:
,
式中:
―――――小齿轮齿宽,
――――――箱体内壁与小齿轮端面的间隙,
―――――――箱体内壁与轴承端面的距离,
―――――轴承宽度,选取30310圆锥滚子轴承,查表13-1,得到
得到:
带轮对称线到轴承支点的距离
式中:
------------轴承盖高度,
t――――轴承盖的凸缘厚度,,故,
―――――螺栓头端面至带轮端面的距离,
―――――轴承盖M8螺栓头的高度,查表可得mm
――――带轮宽度,
得到:
2.按弯扭合成应力校核轴的强度。
①计算作用在轴上的力
小齿轮受力分析
圆周力:
径向力:
轴向力:
②计算支反力
水平面:
垂直面:
所以:
③作弯矩图
水平面弯矩:
垂直面弯矩:
合成弯矩:
④作转矩图(见P22页)T1=239.15Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时,取系数,
则:
⑤按弯扭合成应力校核轴的强度
轴的材料是45号钢,调质处理,其拉伸强度极限,对称循环变应力时的许用应力。
由弯矩图可以知道,A剖面的计算弯矩最大,该处的计算应力为:
D剖面的轴径最小,该处的计算应力为:
(安全)
⑥轴的结构图见零件图所示
2.低速轴的设计
(1).选择轴的材料:
选择45号钢,调质,HBS=230
(2).初步估算轴的最小直径:
取A=110,
两个键,所以mm
考虑联轴器的机构要求和轴的刚度,取装联轴器处轴径,根据密封件的尺寸,选取装轴承处的轴径为:
选30214轴承T=26.25
(3).轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸:
考虑
---螺栓头端面至带轮端面的距离,
k----轴承盖M12螺栓头的高度,查表可得k=7.5mm,选用6个
L---轴联轴器长度,L=125mm
得到:
(4).按弯曲合成应力校核轴的强度
①计算作用的轴上的力
齿轮受力分析:
圆周力:
N
径向力:
轴向力:
③计算支反力:
水平面:
垂直面:
,
,
③作弯矩图
水平面弯矩:
垂直面弯矩:
合成弯矩:
④作转矩图T2=1364.07Nm
当扭转剪力为脉动循环应变力时,取系数,则:
⑤按弯扭合成应力校核轴的强度
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- 圆锥 齿轮 课程设计