二级减速器搅拌机斜齿圆柱齿轮课程设计.docx
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二级减速器搅拌机斜齿圆柱齿轮课程设计
减速器搅拌机斜齿圆柱齿轮课程设计说明书
1、设计任务
1.1设计数据及要求
该搅拌机两班制连续工作,单向回转,工作时有轻微振动,搅拌机轴转速允许误差为±5%,使用期限为6年。
1.2传动装置简图
浆叶最大阻力:
2.75KN
搅拌轴转速:
60r/min
框架宽度B:
300mm
1-电动机2-联轴器3-减速器
4-搅拌机5-圆锥齿轮传动
2、传动方案的分析
一个好的传动方案,除了首先应满足机器的功能要求外,还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及使用维护方便。
要完全满足这些要求是困难的。
在拟定传动方案和对多种方案进行比较时,应根据机器的具体情况综合考虑,选择能保证主要要求的较合理的传动方案。
现以《课程设计》P3的图2-1所示带式输送机的四种传动方案为例进行分析。
方案制造成本低,但宽度尺寸大,带的寿命短,而且不宜在恶劣环境中工
作。
方案结构紧凑,环境适应性好,但传动效率低,不适于连续长期工作,且制造成本高。
方案工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好,但宽度较大。
方案具有方案的优点,而且尺寸较小,但制造成本较高。
上诉四种方案各有特点,应当根据具体工作条件和要求选定。
若该设备是在一般环境中连续工作,对结构尺寸也无特别要求,则方案均为可选方案。
对于方案若将电动机布置在减速器另一侧,其宽度尺寸得以缩小。
故选方案,并将其电动机布置在减速器另一侧。
3、电动机的选择
3.1电动机类型和结构型式
工业上一般用三相交流电动机,无特殊要求一般选用三相交流异步电动机。
最常用的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。
其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低,适用于不易燃、不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。
此处根据用途选用Y系列三相异步电动机
3.2选择电动机容量
3.2.1工作机所需功率
卷筒3轴所需功率:
==
搅拌机轴转速:
3.2.2电动机的输出功率
考虑传动装置的功率耗损,电动机输出功率为
传动装置的总效率:
取
所以
所以
3.2.3确定电动机额定功率
根据计算出的功率可选定电动机的额定功率。
应使等于或稍大于。
查《机械设计课程设计》表20-1得
3.3选择电动机的转速
由《机械设计课程设计》表2-1圆柱齿轮传动的单级传动比为,故圆柱齿轮传动的二级传动比为,所以电动机转速可选范围为
3.4电动机技术数据
符合上述要求的同步转速有1000r/min,1500r/min,,所以现以这两种方案进行比较。
由《机械设计课程设计》第二十章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比列于表3-1:
表3-1电动机技术数据
方案
电动机型号
额定功率
kW
电动机转速
r/min
电动机质量
kg
总传动比
同转
满转
总传动比
高速级
低速级
0
Y132M1-6
3
1000
960
65
16
4.5
3.5
4、传动装置运动和动力参数计算
4.1传动装置总传动比的计算
4.2传动装置各级传动比分配
减速器的传动比为16,对于两级卧式展开式圆柱齿轮减速器的,计算得两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比,低速级的传动比。
4.3传动装置运动和动力参数计算
4.3.1电动机轴运动和动力参数计算
4.3.2高速轴运动和动力参数计算
4.3.3中间轴运动和动力参数计算
4.3.4低速轴运动和动力参数计算
5、传动件的设计计算
5.1高速级齿轮传动设计计算
5.1.1选择材料、热处理方式和公差等级
1)按以上的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。
2搅拌机机为一般工作,速度不高,故选用8级精度(GB10095-88)。
3)材料选择。
考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性,圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理。
由《机械设计》书表10-1得齿面硬度HBS1=217-255,HBS2=162-217,平均硬度硬度分别为236HBS,190HBS,二者材料硬度差为46HBS。
4)选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数为,取。
5)选取螺旋角。
初选螺旋角。
5.1.2按齿面接触强度设计
由设计公式进行试算,即
(5-1)
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数
2)由以上计算得小齿轮的转矩
3)查表及其图选取齿宽系数,材料的弹性影响系数,按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。
4)计算应力循环次数
5)按接触疲劳寿命系数
6)计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1
由
(5-2)
得
故:
7)查图选取区域系数。
8)查图得,,则
(2)计算:
1)求得小齿轮分度圆直径的最小值为
2)圆周速度:
3)计算齿宽及模数:
齿宽:
模数:
齿高:
∴
4)计算纵向重合度:
5)计算载荷系数:
根据,,8级精度,查得动载系数,,,
故载荷系数
6)按实际载荷系数校正分度圆直径:
7)计算模数:
5.1.3按齿根弯曲强度计算
弯曲强度设计公式为
(5-3)
(1)确定公式内的各计算数值
1)根据纵向重合度,从图中查得螺旋角影响系数
2)计算当量齿数:
3)查图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限;
4)查图取弯曲疲劳寿命系数
5)计算弯曲疲劳许用应力.
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得
6)计算载荷系数K.
7)查取齿形系数.
查表得
8)查取应力校正系数.
查表得
9)计算大、小齿轮的并加以比较.
大齿轮的数值大.
(2)设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小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(即模数与齿数的成积)有关,可取弯曲强度算得的模数1.266mm,并接近圆整为标准值,按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数
,
大齿轮齿数,取.
这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费.
5.1.4.几何尺寸计算
(1)计算中心距:
将中心距圆整为120mm.
(2)修正螺旋角:
值改变不多,故参数等不必修正。
(3)分度圆直径:
(4)齿轮宽度:
取
5.2低速级齿轮传动设计计算
5.2.1选择材料、热处理方式和公差等级
1)搅拌机为一般工作,速度不高,故选用8级精度(GB10095-88)。
2)材料选择。
考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性,圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理。
由《机械设计》书表10-1得齿面硬度HBS1=217-255,HBS2=162-217,平均硬度硬度分别为236HBS,190HBS,二者材料硬度差为46HBS。
3)选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数为,取。
4)选取螺旋角。
初选螺旋角。
5.2.2按齿面接触强度设计
由设计公式进行试算,即
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数
2)由以上计算得小齿轮的转矩
3)查表及其图选取齿宽系数,材料的弹性影响系数,按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。
4)计算应力循环次数
5)按接触疲劳寿命系数
7)计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1
由得
故:
7)查图选取区域系数。
8)查图得,,则
(2)计算:
1)求得小齿轮分度圆直径的最小值为
2)圆周速度:
3)计算齿宽及模数:
齿宽:
模数:
齿高:
∴
4)计算纵向重合度:
5)计算载荷系数:
根据,,8级精度,查得动载系数,,,
故载荷系数
6)按实际载荷系数校正分度圆直径:
7)计算模数:
5.2.3按齿根弯曲强度计算
弯曲强度设计公式为
(1)确定公式内的各计算数值
1)根据纵向重合度,从图中查得螺旋角影响系数
2)计算当量齿数:
3)查图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限;
4)查图取弯曲疲劳寿命系数
5)计算弯曲疲劳许用应力.
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得
6)计算载荷系数K.
7)查取齿形系数.
查表得
8)查取应力校正系数.
查表得
9)计算大、小齿轮的并加以比较.
大齿轮的数值大.
(1)设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小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(即模数与齿数的成积)有关,可取弯曲强度算得的模数2.96mm,并接近圆整为标准值,按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数
,
大齿轮齿数.
这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费.
5.2.4几何尺寸计算
(1)计算中心距:
将中心距圆整为153mm.
(2)修正螺旋角:
值改变不多,故参数等不必修正。
(3)分度圆直径:
(4)齿轮宽度:
取
6、轴的设计计算
6.1高速轴的轴系结构设计
6.1.1轴的结构尺寸设计
1.高速轴的功率,转速,转矩
根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图6-1所示:
图6-1高速轴
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为45钢,热处理为调制处理,材料系数为120。
所以,有该轴的最小轴径为:
此处最小直径显然是安装联轴器处的直径,选择半联轴器的孔径,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度。
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表6-1高速轴结构尺寸设计
阶梯轴段
设计计算依据和过程
计算结果
第1段
由半联轴器孔径确定
略小于联轴器毂孔长度,毂孔长度
取
第2段
为了满足半联轴器的轴向定位要求,一段右端应制出一轴肩,故取2段的直径为,取端盖右端到联轴器左端距离为,端盖总宽度为,故
第3段
根据,预选轴承
7206C
,、由轴承尺寸确定
第4段
查得7206C型轴承的定位轴肩高度为,因此,取
第5段
齿顶圆直径
齿宽
第6段
第7段
(7mm为套筒宽度)
6.1.2高速轴上轴承的选定计算
该轴承设计为面对面形式,预计寿命为3年,即12480小时。
1计算轴承的径向载荷得、
2计算轴承的轴向载荷得、,因此,
故、
3求比值
、,因为角接触球轴承的最大值为0.56,故、均大于e。
4初步计算当量动载荷P
取为1.2,,
5求轴承应有的基本额定动载荷值
初选的轴承为7206C,它的额定动载荷分别为,故符合条件。
6.2中间轴的轴系结构设计
轴的结构尺寸设计
根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴,共分六段,如图6-2所示:
图6-2中间轴
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为45钢,热处理为调制处理,取材料系数。
有该轴的最小轴径为:
因键槽开在中间,其影响不预考虑标准化取
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表6-2中间轴结构
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- 二级 减速器 搅拌机 圆柱齿轮 课程设计