二级圆柱齿轮减速器 课程设计.docx
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1、机械设计说明书二级圆柱齿轮减速器级:绪论、机械设计基础课程设计任务书 1一、 传动方案的拟定及说明 2电动机的选择.5三、计算传动装置的运动和动力参数 3传动件的设计计算五、轴的设计计算.15六、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择22七、润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择.26八、课程设计总结 27九、参考资料目录 28一、课程设计的内容设计带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器(见图1)。设计内容应包括: 传动装置的总体设计;传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择;减速器装配 图和零件工作图设计;设计计算说明书的编写。减速器XX1电动机联轴器 /二、课程设计的要求与数据已知条件
2、:1. 运输带工作拉力:F = 1.8 kN;2. 运输带工作速度:v = 1.1 m/s;3. 卷筒直径:D=350 mm;4. 工作条件:单向运转,有轻微振动,经常满载,空载起动, 单班制工作、使用期限5年,输送带速度容许 误差为5%。三、课程设计应完成的工作1. 减速器装配图1张;2. 零件工作图2张(轴、齿轮各1张);3. 设计说明书1份。设计计算及说明结 果一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为二级减速器(包含带轮传动和两级圆柱齿轮传动 减速),说明如下:为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和 拟定传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即_ 60 x 1
3、000v _ 60 x 1000 x 1.1 60.nw冗D兀 x 350 r mn由于齿轮相对于轴承的位置不对称,因此要求轴有较大刚度,并 将齿轮安装在输入轴的远端,使轴在弯矩作用下产生的弯矩变形 和在转矩作用下产生的扭矩变形部分抵消,以减少载荷齿宽分 布不均的现象,且工作转速一般、结构简单紧凑、加工方便、成 本低、传动效率高以及使用和维护方便所以此展开式二级直齿圆 柱齿轮减速系统能满足工作要求。二、电动机选择1.电动机容量1)卷筒轴的输出功率P P =- _ 1800X1.1 _ 2kWw W 100010002)电动机输出功率PdPd=普传动装置的总效率门=平.门3 平.门.门12345
4、式中,叫F2.为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效 率。由参考书附表2-3查得:弹性联轴器气=0.99 ;滚子轴承门2 = 0.98 ;圆柱齿轮传动 门3 = 0.97 ;卷筒轴滑动轴承门4 = 0.95 ; V带传动门5 =0.96 贝血=0.99 - 0.984 0.972 0.95 0.96 牝 0.784n = 60.1 r/minPw = 2kW门 r 0.784设计计算及说明结 果故P =综= = 2.6kWd 门 0.7842. 电动机额定功率Ped由附表6-1选取电动机额定功率Pd= 3kW3. 电动机的转速为了便于选择电动机转速,先推算电动机转速的可选范围。由任务书中
5、推荐减速装置传动比范围i = 860,则电动机转速可选范围为nd = nw -i2 = 60.1 x (8 60) = 480.8 3606r/min可见只有同步转速为1000r/min的电动机均符合。选定电动机的型号为Y132S-6。主要性能如下表:P = 2.6kwi广16i 2=3.5i3 =2.3电机型号额定功率满载转速起运转矩最大转矩Y132S-63KW960r/min2.02.24、计算传动装置的总传动比七并分配传动比1)、总传动比i=nm =竺0 = 16 (符合8i 60)工n 60.1工2)、分配传动比 假设V带传动分配的传动比ii = 2,则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比
6、。二 = 81二级减速器中:高速级齿轮传动比七=J 1.5气。=七1.5*8 =3.5低速级齿轮传动比i3 =上=35 = 2.32三、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为:1轴、II轴、设计计算及说明III轴。各轴转速为:n = n=960r / mi n0mn960=480 r/ mi nn =m =Ii2_n480n=I = 137. 1r / mi n【i2 n3 . 5137-Ln=I I= 59.6 r / mi【i32.32.各轴输入功率按电动机所需功率Pd计算各轴输入功率,即电动机的输入功率,P = P = 2.6kW第一根轴的功
7、率,P = Pn = 2.6X0.96 = 2.5kW第二根轴的功率,P = Pnn = 2.5X0.98X0.97 = 2.4kWII I 2 3第三根轴的功率,P = Pnn = 2.4X0.98X0.97 = 2.3kWIII II 2 33 .各轴输入转矩T(Nm)P2.6 一T = 9.55x106 x-0 = 9.55x106 xN - mm= 2.6x104 N - mm 0n960T =T0=2.6x104 N - mm0.96x2=5x1C4 N - mm将计结 果n = 960r /minn = 480r /minn = 137.1f/min = 59.6r / miP =
8、 2.6kWP = 2.5kWIP = 2.4kW七广2.3kWT = 2.6x1。N - mm oT = 5x104 N - mmiT =1.7 x105 N - mm iiT = 3.6 x105 N - mmT = Tnn i2 = 5X104N-mmx0.98x0.97x3.5 = 1.7x105N-mm 【=n2nj3 = 1.66x105 N - mmx 0.98x 0.97 x 2.3 = 3.6 x105 N - mm 算结果汇总列表备用。项目电动机高速轴1中间轴II低速轴IIIN转速(r/min)960480137.159.6P功率(kW)2.62.52.42.3转矩T(N
9、m)2.6 x 1045 x1041.7 x 1053.6 x 105i传动比23.52.3效率n0.960.960.96设计计算及说明结 果四、传动件的设计计算3.1带传动的设计3.1.1V带传动设计要求1. 带传动设计的主要内容选择合理的传动参数;确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据传动的用途及工作情况;对外廓尺寸及传 动位置的要求;原动机种类和所需的传动功率;主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题带传动中各有关尺寸的协调,如小带轮直 径选定后要检查它与电动机中心高是否协调;大带轮直径选 定后,要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮
10、孔径要与所选电动机轴径一致;大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调, 以保证其装配稳定性;同时还应注意此孔径就是减速器小齿 轮轴外伸段的最小轴径。3.1.2V带传动设计的计算(以下设计所需查表的数据均查自机械设计基础第二版 刘江南 郭克希主编湖南大学出版社)1求计算功率p :C根据公式:P二K P查表 9-5 知K 二1.2,得P =1.2x 2.6=3.1kw2选择普通V带型号根据P =3.1kw和n =960r/min,查表9-8知选用A 型V带。3确定带轮基准直径q d2查表9-2知A型V带轮的最小基准直径为75mm又 从图9-8中查出d1建议值为80-100mm故暂取d1 =100mm
11、P = 3.1kw选择A型V带设计计算及说明结 果由式(9-6)得大带轮的基准直径为:d =i 乂 d (1-e )=2乂 100(1-0.02)=196mm按表9-2取d2 =200mm,此时实际传动比将发生改变,i、= n / n = d / d (1 )急 d / d =1-96 122121传动比改变量为(i、一i) /i)X100%=2%若仅考虑带传动本身,误差在土 5%以内是允许的。4验算带速v因为V=兀 d n0/60 X 1000=(3.14x 100x960)/(60x 1000)=5.02m/s因为55.02(25,故带速合适。5确定基准长度气和实际中心距以因为 0.7 (
12、d + d) = a =2 (d + d), 12012即 0.7 (100 + 200)= a =2 (100 + 200)所以有 210 = ao =600初定中心距a o =300又因为 L =2a + (兀 /2) . (d + d )+(d -d)2/4a 0012210将数据带入上式得L0=1079.6由表9-3选用基准长度ld=1000mm又因为实际中心距a急a0 +( Ld L0 ) /2=300d = 100mmd = 200mmi、= 1.96V=5.02mmL0 = 1079.6设计计算及说明结 果+ (1000 1079.6)/2=260.2mm中心距变动范围为:a .
13、二a 一0.015l =260.2-0.015X1000=25.2mm,a = a +0.03 l =260.2 + 0.03 X 1000=290.2mm。6验算小带轮包角a1由式 a 急 180。( d d)/ a) X 57.3。=180。一(200 100) /260.2)X 57.3。=158。 120。合适7确定V带根数z由式 z= p / (p + AP)K K)查表 9-4 查得p =0.95kw,查表 9-6 得 AP =0.11kw,查表9-7查得k =0.94,查表9-3查得Kl =0-89贝lj: z=3.1/ (0.95+0.11) . 0.94. 0.89) =3.
14、5取z=4根8求初拉力F。及带轮轴上的压力Fq由式f0 =500p/zv(2.5/k 1)+qv2,查表 9-1 知 q=0.1kg/m,得f =500X3.1/ (4X5.02)X(2.5/0.941)+0.1 X5.02X5.02=133.7N由式 f 二2z f sin( a1 /2)=2 X 4 X 133.7 X sin(158/2)=1049.95N为方便数据查阅,绘制表3-1: V型带传动相关数 据a = 260.2mmV带根数Z=4F = 133.7NFq = 1049.95 N设计计算及说明结 果计算功 率七 (kw)传动比i带速V (m/s)带型根数单根初拉 力(N)压轴力
15、(N)3.125.02A4133.7864.10小带轮 直径 (mm)大带轮 直径 (mm)中心距 (mm)基准长度 (mm)小带轮包角100200260.21000163.46 02减速器传动零部件-高速级齿轮的设计计算1) 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案,高速级齿轮选择如下:(1) .齿轮类型选用直齿圆柱齿轮传动(2) .齿轮精度等级由于带式输送机速度较慢,查表6-5,选择8级精度等级(3) .材料选择在确定大小齿轮时,由于小齿轮受载荷更频繁,故要使小齿轮硬度比大齿轮高30-50HBS,所以选择小齿轮 40Cr 调质硬度 241-286HBS大齿轮 45钢 调质硬
16、度 217-255HBS2) 初步选取主要参数。取小齿轮齿数z =24,大齿轮齿数z=iX z =3.5X24=84,121取 Z2 =84,齿数比 |! =i=3.5,取齿宽系数K=1 d3) 按齿面接触疲劳强度设计计算由式(6-19)计算小轮分度圆直径di M (2KT/加).(/ +1/) (Z?gU&日上确定各参数值 载荷系数,查表6-6,取K=1.2 小齿轮名义转矩T1 =9.55 X 106 X P/ % =9.55 X 106 X 2.5/480=5 XZ2 = 84T = 5 x 104N.mm110 4 N.mmZe = 189.8设计计算及说明材料弹性影响系数查表 6-8,
17、 z e=189.MPa 区域系数:ZH=2.5 重合度系数结 果ZH = 25因为七二1.88 3.2 ( ( 1/ Z 1 ) + (1/ Z2) ) =1.88 -乞=0 88 3.2(1/24)+1/84)=1.7Z =$- ,3 = J(4-1.7)/3=0.88 . . .,、SH =1许用应力,查表 6-19 (a)。血 1=750MPa, a2 =600MPa查表6-7,按一般可靠度要求取:5 =1则 la H】j a m 1/ SH =750/1=750MPala h 2 = a 1_ 2 / Sh =600/1=600MPa取俩式计算中较小值,即L h =600MPa于是d
18、13: (2KT 1/加)(旦 +1/ 旦) (ZZHZ/&h 上将上述数据带入上式中,得d1=42.1mm4)确定模数计算模数m= d1 / z1 42.1/24=1.75取标准值m=2mm5)按齿根弯曲疲劳强度校核计算按式6-20校核a F=(2K T 1/b d1 m) Y赤 Y W tr 尸 式中小轮分度圆直径dj2X24=48mm 齿轮啮合度b=4 d X d1 =1 X48=48mm 复合齿形系数 查表6-21, Yf51=4.25, y fs2=3.95 重合度系数Y =0.25 +m=2mmd = 48mmb=48mmY = 0.7设计计算及说明结 果0.75/e =0.25+
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