同轴式二级斜齿轮减速箱.doc
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1、 目录一、设计任务书.2二、总体传动方案的选择与分析.32.1传动方案的分析和拟定.32.2电动机的选择.32.3、分配减速器的各级传动比.4三、传动装置运动及动力参数计算.43.1、各轴转速.43.2、各轴输入功率.43.3、各轴输出功率.53.4、各轴输入转矩.53.5、各轴输出转矩.53.6、运动和动力参数计算结果整理.5四、齿轮传动的设计及其参数计算.64.1、高速级齿轮.64.2、低速级齿轮设计.104.3、中心距调整.154.4、旋向的选定.154.5、减速箱外齿轮.164.6、齿轮最后设计结果.19五、轴的设计计算.195.1、高速轴设计.195.2、中间轴设计.235.3、低速
2、轴设计.26六、滚动轴承的校核.306.1、高速轴上轴承的寿命计算.306.2、中间轴上轴承的寿命计算.326.3、低速轴上轴承的寿命计算.33七、键连接的校核.34八、减速器的润滑密封设计.358.1、齿轮和轴承的润滑.358.2、减速器的密封.36九、箱体、机架及附件的设计.36十、减速器装配图.38十一、设计小结.39十二、参考资料.39一、设计任务书1.1、设计题目慢性卷扬机传动装置(二级斜齿圆柱齿轮减速器)1.2、工作条件a、 卷筒效率(包括轴承与卷筒的效率损失);b、 钢绳速度允许误差5%;c、 工作情况:三班制,载荷变动小;d、 使用折旧期15年,4年大修一次,2年中修一次,1年
3、小修一次;e、 工作环境:室内,灰尘较大,环境最高温度35C左右;f、 动力来源:电力,三相交流,电压380/220V;g、 制造条件及生产批量:专门机械厂制造,小批量生产。1.3、原始数据钢绳拉力F(KN)5.8钢绳速度V(m/s)1.26滚筒直径D(mm)3201.4、传动方案1.5、设计工作量a、减速器装配图1张(计算机绘制,图幅A0或A1,用A3图纸打印)b、零件(大齿轮、输出轴)工作图2张(计算机绘制,用A3图纸打印)c、打印设计说明书一份,约10000字,有减速装配三维模型与零件三维模型的截图d、减速器装配三维模型、减速器装配图、零件三维模型、零件工作图和设计说明书二、总体传动方案
4、的选择与分析2.1传动方案的分析和拟定选用闭式斜齿圆柱齿轮,闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下,斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳,动载荷较小的斜齿轮传动,使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度,工艺不复杂。本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。2.2电动机的选择2.2.1、选择电动机类型根据动力源与工作要求和条件,选用三相笼型异步电动机,封闭式结构,电压380,Y型。2.2.2、选择电动机的容量电动机工作功率为kW, kW因此 kW由电动机至
5、运输带的传动效率为式中:分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。查机械设计课程设计表10-1得取,(滚子轴承),(齿轮精度为8级,不包括轴承效率),则 所以 2.2.3、确定电动机转速卷筒工作转速为 卷筒传动比,两级圆柱齿轮传动比范围,于是电动机转速可选用范围为: 可见,同步转速为和的电动机均合适。根据容量和转速,由有关手册查出有二种适用的电动机型号,因此有两种传动比方案,如表:方案电动机型号额定功率/kW电动机转速 r/min传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比卷筒传动比减速器1Y160M-4111500146020.381.513.582Y160M-6111000970 30.2
6、11.5 20.14综合考虑电动机和传动装置的重量、噪声和带传动、减速器的传动比,可见方案1比较适合,因此选定电动机型号为Y160M-4,其主要性能见下表:型号额定功率kW满载时Y160M-411转速r/min电流A效率%功率因数14606.5870.786.52.22.22.3、分配减速器的各级传动比考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,以保持有相近的净油深度。故取高速级传动比大致等于低速级传动比即 三、传动装置运动及动力参数计算3.1、各轴转速轴 轴 轴 卷筒轴 3.2、各轴输入功率轴 轴 轴 卷筒轴 3.3、各轴输出功率轴 轴 轴 卷筒轴 3.4、各轴输入转矩电动机轴输出转矩 轴 轴 轴
7、 卷筒轴 3.5、各轴输出转矩轴 轴 轴 卷筒轴 3.6、运动和动力参数计算结果整理轴名效率P(kW)转距T (NM)转速n传动比效率输入输出输入输出电动机8.7757.3814601.000.99轴8.6858.51156.8156.2414603.690.95轴8.348.25201.31199.29395.73.690.95轴8.017.93713.33706.19107.21.500.95卷筒轴7.697.3061.27.55976.1471.48 四、齿轮传动的设计及其参数计算 4.1、高速级齿轮设计4.1.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱
8、齿轮传动。(2)运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。(3)材料选择:查表可选择小齿轮材料为40(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取(5)选取螺旋角,初选螺旋角4.1.2、按齿面接触强度设计按式10-21计算 , 即1) 确定公式内的各计算数值 试选 由图10-30选取区域系数 由图10-26 ,则有 由表10-7选取齿宽系数 小齿轮传动转矩 查表10-6可得材料的弹性影响系数。 查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限。 由式10-13
9、计算应力循环次数 由图10-19查得接触疲劳寿命系数、 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1% , 安全系数s=1.0 , 由式10-12得则许用接触应力2)计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽及模数 计算总相重合度 计算载荷系数K已知使用系数,由,8级精度,由图10-8查得动载系由表10-3查得由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时由图10-13查得故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得 计算模数4.1.3、按齿根弯曲强度设计按计算式(10-17)试算即1、确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 根据纵向重合度,查图
10、10-28可得螺旋角影响系数。 计算当量齿数 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 查图10-20c可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。 查图可取弯曲疲劳寿命系数,。 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s=1.4 , 由式10-12得 计算大、小齿轮的 , 并加以比较大齿轮的数值较大。2、设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,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,仅与齿轮的直径(即模数与齿轮的乘积)有关,故取,已可满足弯曲强度,但为了同时满足接触疲劳强度,需按接
11、触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,于是有取,则4.1.4、几何尺寸计算 计算中心距将中心距圆整为。 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度圆整后取,。4.2、低速级齿轮设计4.2.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。(3)材料选择:查表可选择小齿轮材料为40(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数(5)选取螺旋角,初选螺旋
12、角4.2.2、按齿面接触强度设计按式10-21计算 , 即1、 确定公式内的各计算数值 试选 由图10-30选取区域系数 由图10-26 ,则有 由表10-7选取齿宽系数 小齿轮传动转矩 查表10-6可得材料的弹性影响系数。 查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限。 由式10-13计算应力循环次数 由图10-19查得接触疲劳寿命系数、 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1% , 安全系数s=1.0 , 由式10-12得则许用接触应力2、计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽及模数 计算总相重合度 计算载荷系数K已知使用
13、系数,由,8级精度,由图10-8查得动载系由表10-3查得由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时由图10-13查得故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得 计算模数4.2.3、按齿根弯曲强度设计按计算式(10-17)试算即1、确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 根据纵向重合度,查图10-28可得螺旋角影响系数。 计算当量齿数 查表可取齿形系数,。 查表可取应力校正系数,。 查图可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。 查图可取弯曲疲劳寿命系数,。 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,按计算式计算 计算大、小齿轮的并加以计算大齿轮的
14、数值较大。2、设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,由于齿轮模数m的大少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,仅与齿轮的直径(即模数与齿轮的乘积)有关,故取,已可满足弯曲强度,但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,于是有取,则3、几何尺寸计算 计算中心距将中心距圆整为。 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度圆整后取,。4.3、中心距调整由于该减速器使用二级同轴式齿轮减机构,故取高速级与低速级的中心距为1
15、90mm,即。由于减速器结构为同轴式,故两级齿轮副的中心距应相等,且中心距数值为整数为好,由于高速机的中心距较小,在保证强度的情况下,增加高速机齿轮的齿数可使两中心距相等,同时为了保持所要求的传动比,应尽量按传动增加齿数,故高速级小齿轮齿数增加3,大齿轮的齿数增加11,此时高速级尺寸为 中心距:为了使低速机的中心距与高速级等于且取整,低速级小齿轮齿数加1,大齿轮加4即可,此时低速级尺寸为 中心距:(2) 传动误差分析 1)高速级 百分误差=2) 低速级 3) 减速器总传动比 误差都很小,故设计的两级齿轮副是传动精度要求(3) 齿轮设计小结经以上设计和分析,可知设计的齿轮能满足已知传动的要求,同
16、时也明了选择的电机合理,高地速两级的两小齿轮设计为实心式,两大齿轮设计为腹板式。现整理齿轮传动主要参数与表三4.4、旋向的选定为了使轴2的轴向力最小,故旋向设定如图一所示4.5、减速箱外齿轮4.5.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按图所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。(3)材料选择:查表可选择小齿轮材料为40(调质),硬度为HB250;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为HB216,二者材料硬度差为HB34。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数。4.5.2、按齿面接触强度设计按式10-21计算 , 即1) 确定公式内的各计算数值
17、试选 区域系数 由表10-7选取齿宽系数 小齿轮传动转矩 查表10-6可得材料的弹性影响系数。 查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限。 由式10-13计算应力循环次数 由P207图10-19查得接触疲劳寿命系数、 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1% , 安全系数s=1.0 , 由式10-12得由于大齿轮的许用接触应力较小,则许用接触应力2)计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽 计算载荷系数K已知使用系数,由,8级精度,由图10-8查得动载系由表10-3查得由表10-4用插值法查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布
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