设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器课程设计说明书.doc
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1、键入文字前 言 这次设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整设计及方法,构成减速器的通用零部件。这次设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等,全方位的运用所学过的知识。如:机械制图,金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有:圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器,轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器。在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力,树立正确的设计思想,掌握常用的机械零件,机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤,要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理
2、的设计方案。目 录 一、电动机的设计 61. 选择电动机 62. 选择电动机容量 63计算总传动比并分配各级传动比 74. 计算传动装置的运动和动力参数 75. 电动机草图 8 二、带传动的设计 91. 确定计算功率 92确定V带型号 93. 确定带轮基准直径 104. 验算带速 105. 确定带长及中心距 106. 验算小带轮包角 107. 确定带的根数 118. 计算单根V带的初拉力 129. 计算作用在轴上的力 1210轮的结构尺寸及草图12 三、减速器齿轮设计 121. 材料的选择及热处理 132参数的选择和几何尺寸计算 133确定许用应力 134确定齿轮精度 135按齿轮强度条件设计
3、 136计算齿轮几何尺寸 147校核齿面接触疲劳强度 158校核齿根弯曲疲劳强度 16 四、轴的结构设计 161. 按扭矩估算轴最小直径 172. 轴的复合强度校核 17 五、轴承的选择及校核 211. 从动轴轴承 222. 主动轴轴承 23 六、键的选择及校核 231. 从动轴键的选择及校核 232. 主动轴键的选择及校核 24 七、联轴器的选用 24 八、减速器附件的选择 24 九、箱体的设计 25 十、润滑和密封的选择 26 主要参考文献 27 另附:减速器装配图1张零件工作图2张一 、电动机的设计1电动机类型选择按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭(自扇)冷笼型三相异步电动机。2
4、选择电动机容量(1)计算工作机所需功率PwPw = = 40001.2/10000.98 Kw 11Kw其中,带式输送机的效率:w=0.98(查机械设计、机械设计基础课程设计P131附表10-1)。(2)计算电动机输出功率P0按机械设计、机械设计基础课程设计P131附表10-1查得V带传动效率b = 0.96,一对滚动球轴承效率r = 0.99,一对圆锥齿轮传动效率g = 0.97,联轴器效率c = 0.98。 (其中,为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率,包括V带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率)。传动装置总效率为: =br2gc = 0.950.9920.970.98
5、 = 0.894,电动机所需功率为:P0 = = 4.90/0.894 Kw 5.48 Kw。 根据P0 选取电动机的额定功率Pm,使Pm = (11.3) P0 = 5.48 7.124 Kw。为降低电动机重量和成本,由机械设计、机械设计基础课程设计P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm = 5.5 Kw。 (3)确定电动机的转速工作机主轴的转速nw,即输送机滚筒的转速:nw = = 601.21000/3.14400 r/min 57.30 r/min根据机械设计、机械设计基础课程设计P12表3-3确定传动比的范围,取V带传动比ib = 24, 单级圆锥齿轮的传动比ig = 2
6、3,则传动比范围比 i = (22)(43) = 412。电动机的转速范围为:n = inw = (412)57.30 r/min = 230688 r/min ,符合这一同步转速范围的有750 r/min一种。根据同步转速查机械设计、机械设计基础课程设计 P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M28,其满载转速n m = 970 r/min。此外,电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。3计算总传动比并分配各级传动比(1)总传动比i = 720/57.30 r/min = 12.57 r/min(2)分配各级传动比 为使带传动的尺寸不至过大,满足ibig ,可取 ib =
7、 3,则齿轮的传动比:ig = i/ib = 12.57/3 = 4.19 4计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速n = nm / ib = 720/3 r/min = 240 r/minn = n/ig = 240/4.19 r/min = 57.30 r/minn w = n = 57.30 r/min(2)各轴的功率P = Pmb = 5.50.96 Kw = 5.28 Kw P= Prg = 5.280.990.97 Kw = 5.07 KwPW= Prc = 5.070.990.98 Kw = 13.28 Kw(3)各轴的转矩各轴的转矩T0 = 9550 = 95505.5/
8、720 Nm 73 NmT1 = 9550 = 95505.28/240 Nm 210.1 NmT2 = = 95505.07/57.3 Nm 845 NmTw = 9550 Pw/ nw = 95504.92/57.3 Nm 820 Nm(4)将计算的结果填入下表参数轴名称电动机轴轴轴滚筒轴转速n(r/min)72024057.357.3功率P(kw)5.55.285.074.92转矩T(Nm)73210.1845820传动比 i34.191效率 0.960.960.975电动机的草图型号额定功率满载转速Y160M2-85.5 KW720 r/min2.02.0二、带传动的设计由设计任务书条
9、件要求,此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳,因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V带传动时当量摩擦系数大,能传递较大的功率且结构紧凑;故此处选择V型槽带轮。 带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等,当带的速度 v25 m/s时,可采用HT150;当带速 v=2530 m/s时,可采用HT200;当 v35 m/s时,则用铸钢或锻钢(或用钢板冲压后焊接而成),传递功率较小时,可用铸铝或工程塑料等材料。 带轮的设计准则是,在保证代传动不产生打滑的前提下,具有足够的疲劳强度,带轮的质量小,结构公益性好,无过大的铸造内应力,质量分布要均匀等。1. 确定计算功率PC = KAP
10、 = 1.25.5 = 6.6 Kw查机械基础P226页 表9-7知:KA=1.22. 确定V带型号按照任务书要求,选择普通V带。根据PC = 6.6 Kw及n1 = 720 r/min,查机械基础 P227页 图9-8确定选用B型普通V带。3. 确定带轮基准直径(1)确定带轮基准直径根据机械基础P228页 表9-8取标准值确定:dd1 = 140mm。(2)计算大带轮直径dd2 = i dd1(1-)=(720/240)140(1-0.02)mm = 411.6mm根据GB/T 13575.1-9规定,选取dd2 = 410mm。4. 验算带速v= = 3.14140720/601000m/
11、s = 5.28 m/s由于5m/sv25m/s,带速合适。5. 确定带长及中心距(1)初取中心距a 0 = 500 mm根据知:385a 01100.(2)确定带长Ld:根据几何关系计算带长得 = 1900.39 mm根据机械基础P226表9-6取相近的标准值Ld,Ld = 2000 mm(3)确定中心距= 500+(2000-1900.39)/2 mm = 549.81mm,取a= 550 mm;a min = a - 0.015Ld = 550 - 0.0152000 mm = 520mm;a max = a + 0.03Ld = 550 + 0.032000 mm = 610mm.6.
12、 验算小带轮包角: = 151.9120,符合要求。7. 确定V带根数Z根据dd1 = 140mm及n1 = 720r/min,查机械基础P224表9-3得:P0 = 1.75Kw,根据带型和i查机械基础P224表9-4得:P0 = 0.23Kw,查机械基础P225表9-5得:K = 0.93,查机械基础P226表9-6得:Kl = 0.98,Z = Pc /P0 = 3.66, 取Z=4.8. 确定V带初拉力F0查机械基础P219表9-1得:q = 0.17/m,则F0 = 500 N = 268.6 N9. 作用在轴上的力FQ FQ = 2ZF0sin= 24268.6sin151.9/2
13、 N = 2084.5 N10.带轮的结构尺寸及草图B型V带:节宽bp /mm:14.0 ; 顶宽b/mm:17.0;高度h/mm:11.0; 楔角:40;截面面积A/ mm2 :138; 每米带长质量q/( kgm-1 ):0.17。V带轮:基准宽度bp/mm:14.0; 基准线至槽顶高度hamin:3.5;槽顶宽b/mm:17.2; 基准线至槽底深度hfmin:10.8;槽间距e/mm:190.4; 第一槽对称线至端面距离f/mm: 12.5;最小轮缘厚度/mm:7.5;轮缘宽度B/mm: B =(Z-1)e+2f(Z为齿模数) = 82mm。三减速器齿轮设计设计任务书齿轮传动由主动轮、从
14、动轮(或齿条)和机架组成,通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴,使其获得预期的转速和转矩。锥齿轮的传动比恒定,结构紧凑且效率高,工作可靠且寿命长。鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动,即圆锥齿轮是两相交轴传动。所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。齿轮材料要求齿面硬,齿芯也要有韧性,具有足够的强度以及具有良好的加工工艺及热处理性,当齿轮的尺寸较大(da400 mm600 mm)或结构复杂不容易锻造以及一些低速运载的开式齿轮传动时,才有铸钢;高速小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齿轮传动中,也常采用非金属材料。材料:小齿轮 40Cr调质后表面淬火处理 齿面平均硬度HB1 =4855;大齿
15、轮 45钢 调质处理 齿面平均硬度HB2 =217255。1. 材料选择及热处理由于结构要求紧凑,故采用硬齿齿轮传动。查机械基础P181表6-3,选择小齿轮材料为40cr,调质后淬火处理,齿面平均硬度HB=53HRC;大齿轮选用45 钢调质处理,齿面平均硬度HB=250HRC。2. 参数选择和几何尺寸计算(1)齿数比取小齿轮齿数Z1 = 20,则大齿轮齿数Z2 = 204.19 = 84,实际齿数比 = Z2/Z1 = 4.2,与要求相差不大,可用。(2)齿宽系数两轮为硬齿面非对称布置,R = b/R = 0.284。一般取: 取R = 0.250.30,齿宽b R/3(查机械基础P195表7
16、-2)。(3)载荷系数由于载荷较平稳,且采用硬齿面齿轮,应取最大值,故查机械基础P183表6-5,取K=1.2。3确定许用应力小齿轮查机械基础P181表6-3,取H1=1080MPa, bb1=510MPa, 由于承受单向载荷,故 bb1=510MPa不变;大齿轮查机械基础P181表6-3,用插值法得H2=522MPa, bb2=304MPa,因受单向载荷,故bb2=304MPa不变。4选择精度运输机为一般机械,速度不高,故选择9级精度。5. 根据齿轮强度条件设计(1)按齿面接触疲劳强度设计根据齿面接触疲劳强度,按机械基础P197公式(7-7)确定尺寸d:d ZHZE/H 4KT1/0.85R
17、(1-0.5R) 2= 104.05 mm式中R =0.28,按机械基础P183表6-5选载荷系数K=1.2,转矩T1=9.55106 P1/N1 = 9.55106 5.28/240 Nmm=2.1105Nmm。查机械基础P181表6-3H1=1080MPa ,H2=522MPa,钢制齿轮配合:Z E = 189.8N/ mm2。 计算圆周速度v:v = = 3.14104.05240/601000 = 1.31m/s(2)按齿根弯曲疲劳强度设计 根据齿根弯曲疲劳强度,按机械基础P197公式(7-9),确定模数m:m n = 3.54 式中R =0.28, =4.2, k=1.2,YFS为齿
18、形系数,按当量齿数Zv = Z/cos,查机械基础P185表6-7,得: YF1 = YFS1 = 4.344, YF2 = YFS2 = 4.06; f1=bb1=510MPa,f2=bb2=304MPa,因为 = 0.00852, = 0.01336,,故将代入计算。根据机械基础P185表7-1,锥齿大端标准模数m = 3.75mm。6计算齿轮几何尺寸(1)齿数比: = Z2/Z1 = 84/20 = 4.2(2)分度圆锥角: 1 = arctan Z1/Z2 = 20/84 =13。2332”2 = arctan Z2/Z1 = 84/20 =76。3627”(3)分度圆直径:d1 =
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