二级圆柱齿轮减速器.docx
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二级圆柱齿轮减速器
一、课程设计任务书
课程设计题目:
设计带式运输机传动装置(简图如下)
1——运输机
2——卷筒
3——联轴器
4——二级圆柱齿轮减速器
5——电动机
原始数据:
滚筒直径
D(mm)
输送带工作拉力F(N)
输送带工作速度V(m/s)
每日工作小时数T(h)
工作年限
(年)
520
2000
2.0
24
5
二、设计要求
1、部件装配图一张(A0或A1)
2、零件工作图1-2张
3、设计说明书一份
三、设计步骤
1、传动装置总体设计方案
本组设计数据:
输送工作拉力:
2000N。
输送带工作速度:
2.0m/s。
卷筒直径:
520mm。
1)外传动机构为联轴器传动。
2)减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。
3)方案简图如下:
4)该方案的优缺点:
瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠,径向尺寸小,结构紧凑,重量轻,节约材料。
轴向尺寸大,要求两级传动中心距相同。
减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。
但减速器轴向尺寸及重量较大;高级齿轮的承载能力不能充分利用;中间轴承润滑困难;中间轴较长,刚度差;仅能有一个输入和输出端,限制了传动布置的灵活性。
原动机部分为Y系列三相交流
异步电动机。
总体来讲,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
2、电动机的选择
1)选择电动机类型
按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机,电压380V。
2)选择电动机的容量
工作机的有效功率为Pw=Fv=4kw
从电动机到工作机传送带间的总效率为
η∑=η1*η2*η2*η2*η2*η3*η3*η4*η5=0.80
由《机械设计课程设计指导书》查的:
η1:
联轴器传动效率0.99(弹性联轴器)
η2:
滚动轴承效率0.98(球轴承)
η3:
齿轮传动效率0.98(7级精度一般齿轮传动)
η4:
v带传动效率0.96
η5:
卷筒传动效率0.95
所以电动机所需工作功率为Pd=Pw/η∑=5.0
3)确定电动机的转速
两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比i∑1=8-40
而工作机卷同轴的转速为
=73.5r/min
所以电动机转速可选范围为
Nd=i∑*nw=(8-40)*73.5r/min=(588-2940)r/min
符合这一范围的同步转速有1000
、1500
三种。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1500
的电动机。
根据电动机类型、容量和转速,查《机械设计课程设计》选定电动机型号为Y132S-4。
其主要性能如下表:
电动机型号
额定功率/kw
满载转速
/(r/min)
启动转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
Y132S-4
5.5
1440
2.2
2.2
3.计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比
(1)总传动比i∑为i∑=nm/nw=====19.6
(2)分配传动比
取带轮传动传动比i=3
减速器的总传动比i总=19.6/3=6.53
高速级齿轮传动比
低速级齿轮传动比i2=6.53/3=2.18
考虑到安装尺寸以及润滑条件等因素,初定
i1=3i2=2.18
4、设计带传动的主要参数
1)确定计算功率
查《机械设计》表8-7得工作情况系数KA=1.2,故
Pca=KA*Pd=6.0kw
2)选择V带的带型
根据Pca、n小由图8-11选用A型
3)确定带轮的基准直径dd并验证带速v
(1)初选小带轮的基准直径dd1
由表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径dd1=90mm
(2)验算带速
=3.14*90*140/(60*100)=6.78m/s
带速合适。
(3)计算大带轮的基准直径
dd2=idd1=3*90=270mm查《机械设计》表8-8,去dd2=280mm
4)确定V带的中心距a和基准长度
(1)根据就《机械设计》8-20,初定a0=500mm
纸上
4.计算减速器的运动和动力参数
1)各轴的转速
小带轮n小=1440r/min
大带轮n大=n小/i=480r/min
Ⅰ轴n1=n大=480r/min
Ⅱ轴n2=n1/iⅠ=160r/min
Ⅲ轴n3=n2/iⅡ=73.5r/min
卷同轴nw=n3=73.5r/min
2)计算功率
带轮Pca=6.0kw
电动机输入功率Pd=5.0kw
Ⅰ轴P1=Pd*η5=4.75kw
Ⅱ轴P2=P1*η3*η2=4.56kw
Ⅲ轴P3=P2*η3*η2=4.38kw
3)各州的输入转矩
电动机的输出转矩Td为
Td=9550×1000×Pd/nm=3.32
Ⅰ轴T1=Td*η1*η2=3.22×
Ⅱ轴T2=T1*η3*η2*iⅠ=9.28×10000N*mm
Ⅲ轴T3=T2*η3*η2*iⅡ=19.43×10000N*mm
5.齿轮的设计
1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
(1)按简图所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮,软齿轮面闭式传动
(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度
(3)材料选择。
查《机械设计》,选择小齿轮材料为45调质钢,硬度为270HBS,大齿轮为45调质钢,硬度为230HBS,二者材料硬度差为40HBS。
(4)选小齿轮齿数均为z1=25,z3=25;则大齿轮齿数z2=iⅠ*z1=75;z4=54.5取z4=55
2)初步设计齿轮的主要尺寸
(1)设计准则:
先有齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。
(2)按齿面接触疲劳强度设计,则
1>确定公式内的各计算数值
Ⅰ.试选载荷系数
。
Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩
小齿轮1T1=9550×1000P1/n1=9.45×10000N.mm
小齿轮2T3=9550×1000P2/n2=27.2×10000N.mm
Ⅲ.按软齿面齿轮非对称安装,由《机械设计》表10-7选取齿宽系数
。
Ⅳ.由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数
。
Ⅴ.由《机械设计》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限均为
;大齿轮的接触疲劳强度极限均为
。
Ⅵ.计算应力循环次数
N1=60n1*j*Lh=60×480×1×(24×365×5)=1.26×1000000000
N2=1.26×1000000000/iⅠ=4.2×100000000
N3=4.2×100000000/i2=1.93×100000000
Ⅶ.由《机械设计》图10-19取接触疲劳寿命系数
;
;
Ⅷ.计算接触疲劳许用应力
取安全系数S=1
小齿轮1
大齿轮1
小齿轮1
大齿轮1
2>.设计计算
Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径
,代入
中较小的值
63.2mm
92.7mm
Ⅱ.计算圆周速度
Ⅲ.计算载荷系数
查表10-2得使用系数
=1.0;
根据
、v=0.78m/s7级精度,查《机械设计》图10-8得动载系数
;
直齿轮Ka=1;
查《机械设计》得
。
则
Ⅳ.校正分度圆直径
3>.计算齿轮传动的几何尺寸
Ⅰ.计算模数
按标准取模数
Ⅱ.计算分圆周直径
、
Ⅲ.计算中心距
Ⅳ.计算齿轮宽度
取
,
。
取
,
Ⅴ.齿高
(3).按齿根弯曲疲劳强度校核
1>.确定公式内的各计算值
Ⅰ.由《机械设计》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
;大齿轮的弯曲强度极限
;
Ⅱ.由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数
,
;
Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力;
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,应力修正系数
得
Ⅳ.查取齿形系数
、
和应力修正系数
、
由《机械设计》表10-5查得
;
;
;
Ⅴ.计算大、小齿轮的
并加以比较;
Ⅵ.校核计算
1
2.滚动轴承和传动轴的设计
(一).轴的设计
1、输出轴(轴Ⅲ)的设计
Ⅰ.输出轴上(轴Ⅲ)的功率P3、转速n3和转矩T3
由上可知P3=4.25kw,n3=74.38r/min,T3=54.47×10000N*mm
Ⅱ.求作用在齿轮上的力
因已知低速大齿轮的分度圆直径
而
Ⅲ.初步确定轴的最小直径
(1)按齿轮的设计,轴的材料与齿轮相同,采用45调质钢,查《机械设计》表15-3取A0=115
轴的最小直径是和联轴器连接的地方,因轴上有键槽,所以轴的直径适当增加6%,则最小直径d=47.00mm,查《机械设计手册》选最小直径d=48mm。
Ⅳ、强度校核
2、输入轴的设计
Ⅰ、输入轴(轴Ⅰ)输入的功率P1、转速n1和转矩T1
n1=1440r/minP1=4.51kwT1=2.99×
Ⅱ.求作用在齿轮上的力
因已知高速大齿轮的分度圆直径
而
Ⅲ.初步确定轴的最小直径
(1)按齿轮的设计,轴的材料与齿轮相同,采用45调质钢,查《机械设计》表15-3取A0=115
轴的最小直径是和联轴器连接的地方,因轴上有键槽,所以轴的直径适当增加6%,则最小直径d=17.84mm,查《机械设计手册》选最小直径d=18mm。
Ⅳ、强度校核
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