同轴二级展开式减速器设计.doc
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1、课程设计同轴式二级减速器目 录1. 设计目的(3)2. 设计方案(3)3.传动装置的总体设计(4) 3.1 电机选择(4) 3.2 传动装置的总传动比及分配(5) 3.3传动装置各轴的运动机动力参数(6)4. 传动件的设计(7) 4.1 V带的设计(7) 4.2 齿轮的设计(9) 5.轴及轴上零件的设计(10) 5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核(10) 5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核(17) 5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核(24)6. 箱体结构的设计(29)7. 润滑设计(30)8. 密封类型的设计(31)9. 其他附件的设计(31)10. 参考文献(32)11. 实验心得(3
2、3)一、设计目的: 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1)工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸,单向运转,有轻微振动,两班制工作,使用期限10年。2)原始数据已知条件题 号E1E2E3E4E5E6输送带拉力F(N)130013001400170017001800输送带速度v(m/s)0.680.80.750.850.750.8滚筒直径D(mm)3003603503803403653)设计工作量(1)设计说明书(2)减速器装配图(3)减速器零件图二、 设计方案:三、传动装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列
3、三相鼠笼型异步电动机,其机构为全封闭自扇冷式结构,电压为380V2、选择电动机的容量工作机的有效功率为:从电机到工作机输送带间的总效率为:式中,分别为联轴器,轴承,齿轮传动,卷筒和带的传动效率,有机械课程设计表9.1可知=0.99,=0.98,=0.96,=0.96,=0.96=0.776所以电动机所需的工作功率为:=0.7763、确定电动机的转速按表9.1推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮减速器传动比=840,而工作机卷轴筒的转速为:所以电动机的可选范围为: 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定使用同步转速为1500r/min的电动机 根据电动机的类型
4、、容量和转速,由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为Y100L1-4,其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y100L1-42.214202.22.2 3.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比设计内容计算及说明结 果1、总传动比 2、分配传动比考虑润滑的条件,为使两级大齿轮相近,取 =2 ,故: =2 3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、各轴的转数轴 轴 轴 r/min卷筒轴 2、各轴的输出功率轴 kw轴 kw轴 kw卷筒轴 kw kw kw kw kw3、各轴的输出转矩故轴轴轴卷筒轴将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的
5、运动和动力参轴名功率P/kw转矩T/n.m转速r/min传动比i效率电机轴1.86312.5142020.96轴1.75323.587104.060.94轴1.64990.1174.94.060.94轴1.551344.474310.99卷筒轴1.505344.2543四、传动件的设计 4.1 减速器外传动部件V带的设计设计内容计算及说明结 果1、带的型号和根数的确定额定功率P=1.863 KW 取ka=1.1Pc=kap=2.04kw 根据功率pc和小带轮转速n1=1420r/min按机械设计基础13-15和13-16的推荐,及选择:普通V带Z型 普通V带V带Z型2、主要参数的选择查表13-
6、9得dmin=50mm 取小轮基准直径d1=71mm大轮基准直径d2= mm带速 m/s初步确定中心距ao,即 0.7(d1+d2)ao2(d1+d2) 147 ao420 取ao=300基准长度 mm查表得Ld=1000mm实际中心距a mm考虑到传动的安装、调整和V带张紧的需要,中心距的变动范围为:221mm257mm小包角 1200即满足条件V带根数查表得 Ka=0.98 kl=1.06 p0=0.3kw p=0.03kw初拉力 N作用在带轮轴上的压力Fq Nd1=71mmd2=142mm5.2m/s=934mmLd=1000mm=333mm=1680Z=6=62.36N=744.2 N
7、 4.2 减速器内传动部件的设计 4.2齿轮设计设计内容计算及说明结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级(1)选用直齿齿轮(2)大小齿轮均为锻钢,小齿轮材料为45钢(调质),硬度为250HBS 大齿轮材料为45钢(调质),硬度为220HBS。(3) 选用的精度等级为8级45钢小齿轮调质处理大齿轮调质处理8级精度2、计算传 动的主要尺寸2、计算传 动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲劳强度进行计算,其设计公式为:1)选择材料及确定许用应力小齿轮 45钢,硬度为250HBS,,大齿轮 45钢,硬度为220HBS,,取SF=1.25 SH=1.1 ZH=2.5 ZE=189.8Mpa
8、Mpa2)按齿面接触强度设计齿轮按8级精度取载荷系数K=1.5,齿宽系数小齿轮传递转矩 =44.2mm齿数取Z1=20,则Z2=4.06*20=81故实际传动比 i=81/20=4.05模数 mm齿宽 mm取b2=45mm b1=40mm按表4-1取m=2.5,实际的 mm mm中心距 mm3) 验算齿轮弯曲强度:查图11-8得齿形系数YFa1=2.36 YFa2=2.28Ysa1=1.68 Ysa2=1.77故是安全的4)齿轮的圆周速度 m/s对照11-2可知选用8级精度是合适的Z1=20Z2=81b2=45mm b1=40mmm=2.5mm=mm126.25mm1.875m/s 五、轴及轴
9、上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p1= 1.753kw,转速n1=710r/min,小齿轮分度圆直径d1=50mm,齿轮宽度b1=45 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大,并对重量及结构尺寸无特殊要求,故选用常用的材料45钢,调制处理45钢,调制处理3、初算轴径 才由教材表14-2查得C=118107,考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=110,则:轴和联轴器之间有一个键槽,轴径轴径应该增大5%,轴端最细处的直径:d114.8mm+14.8*0.05mm=15.5 mmdmin=15.5mm4、结构设计轴的结构如图所示1
10、) 带轮及轴段I的设计: dmin=15.5mm 电动机小轮的轴径为28mm,故大轮应不小于28mm取d=28mm V 带与轴配合长度L=70mm 为了保证轴承挡圈只压在V带轮上不压在轴的端面上,故轴段I的长度略短取LI=682)轴段II的设计: II段用于安装轴承端盖,轴承端盖的e=7.2mm(由减速器及轴的结构设计而定)。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求,取端盖与II段右端的距离为20mm。故取LII=34,因其右端面需制出一轴肩故取dII=32mm。3) 轴承与轴段III和轴段VI的设计: 考虑到齿轮有轴向力存在,且有较大的周向力和径向力作用,选用圆锥滚子轴承。轴段III安
11、装轴承,其直径应即便于轴承安装,又符合轴承内径系列,现暂取轴承为30207,由此查表得d=35mm,外径D=72mm,宽度B=17mm,T=18.25mm,故dIII=30mm LIII=17+17=34mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同型号,则dVI=30mm.5) 齿轮及轴段IV的设计: 该轴上安装齿轮,为了便于齿轮的安装,dv应略小于dIV, 可初定dv=40mm,齿轮的分度圆直径比较小,采用实心式,齿轮宽度b1=45,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面,该处轴径的长度应比齿轮宽度略短,取Lv=43mm.4) 轴段IV的设计: 齿轮左端采用轴间定位,定位轴间的高度: h=(0.060.1)
12、dV=1.963.2=3mm轴间直径dIV=44mm,LIV=1=10mm6) 轴段VI的设计: dVI=30mm,LVI=17mmdI=28mmLI=68mmdII=32mmLII=34mmdIII=35mmLIII=34mmdIV=40mmLIV=43mmdv=44mmLv=10mmdVI=35mmLVI=17mm5、键连接轴上零件的周向定位:小齿轮做成齿轮轴的形式带轮与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得:V带选用的键尺寸为b*h*l=6*6*64.A型平键连接V带b*h*l=6*6*646、倒角如图所示,轴的两端倒角C1.5,其余图示。两端倒角C1.5其余图示7、轴的受力分析画轴的受
13、力分析图,轴的受力分析分析图如图所示: 已知:作用在齿轮上的圆周力径向力法相力齿轮的分度圆直径d=50mm作用在轴左端的外力F=744.2 N1) 求垂直面的支撑反力:2) 水平面的支撑反力: 3) F在支撑点产生的反力: 外力F作用方向与带传动的布置有关,在具体位置尚未确定前,可按最不利的情况考虑,见(7)的计算4) 绘垂直面的弯矩图: 5) 绘水平面的弯矩图: 6) F产生的弯矩图: a-a截面F力产生的弯矩为: 7) 求合成弯矩图: 考虑最不利的情况,把与直接相加MA=+MAF= +41.1=70.1 N.mMA=+MAF= +41.1=62.57 N.m8) 求轴传递的转矩: N.mm
14、9) 求危险截面的当量转矩 如图所示,a-a截面最危险,其当量转矩为:如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力,取折合系数a=0.6,带入上式可得:10) 计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢,调质处理,由表14-1查得B=650Mp,由表 14-3查得-1b=60Mpa,则:考虑到键槽对轴的消弱,将d值加大5%,故:d=22.8*1.05=24mm32mm满足条件MA=70.1N.mMA=62.57N.m23.58N.m8、强度的校核因a-a处剖面左侧弯矩大,同时作用有转矩,且有键槽,故a-a左侧为危险截面其弯曲截面系数为:抗扭截面系数为:弯曲应力为:扭切应力为:按弯扭合成强度进行校核计算,对
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