圆锥圆柱齿轮减速器设计说明书(同济版本)Word文档格式.doc
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选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为13。
根据总传动比数值,可拟定以下传动方案:
图一
三、选择电动机
1)电动机类型和结构型式
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。
它为卧式封闭结构。
2)电动机容量
(1)卷筒的输出功率
(2)电动机输出功率
传动装置的总效率
式中、…为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。
由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表2-4查得:
V带传动=0.96;
滚动轴承=0.988;
圆柱齿轮传动=0.97;
圆锥齿轮传动=0.96;
弹性联轴器=0.99;
卷筒轴滑动轴承=0.96;
则
故
(3)电动机额定功率
由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表20-1选取电动机额定功率。
3)电动机的转速
推算电动机转速可选范围,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表2-1查得V带传动常用传动比范围,单级圆柱齿轮传动比范围,圆锥齿轮传动比范围,则电动机转速可选范围为:
初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较,如下表:
方案
电动机型号
额定功率(kw)
电动机转速(r/min)
电动机质量(kg)
同步
满载
1
Y132M1-6
4
1000
960
73
2
Y112M-4
1500
1440
43
传动装置的传动比
总传动比
V带传动
二级减速器
12.37
3.1
3.99
18.56
4.64
两方案均可行,但方案1传动比较小,传动装置结构尺寸较小,因此采用方案1,选定电动机的型号为Y132M1-6
4)电动机的技术数据和外形,安装尺寸
由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表20-1、表20-2查得主要数据,并记录备用。
四、计算传动装置的运动和动力参数
1)传动装置总传动比
2)分配各级传动比
因为是圆锥圆柱齿轮减速器,所以
圆锥圆柱齿轮减速器传动比
3)各轴转速(轴号见图一)
4)各轴输入功率
按电动机所需功率计算各轴输入功率,即
5)各轴转矩
项目
轴1
轴2
轴3
轴4
轴5
转速(r/min)
310
77.6
功率(kw)
3.36
3.29
3.16
3.02
2.98
转矩(N*m)
33.43
32.73
97.35
371.66
366.74
传动比
效率
0.978
0.96
0.958
0.988
五、传动件的设计计算
圆锥直齿轮设计
已知输入功率,小齿轮转速960r/min,齿数比u=3.1,由电动机驱动,工作寿命10年(设每年工作300天),一班制,带式输送机工作经常满载,空载起动,工作有轻震,不反转。
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)
2)材料选择由《机械设计(第八版)》表10-1选择小齿轮材料为(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。
3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取整。
2、按齿面接触强度设计
由设计计算公式进行试算,即
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数
2)计算小齿轮的转矩
3)选齿宽系数
4)由《机械设计(第八版)》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限
5)由《机械设计(第八版)》表10-6查得材料的弹性影响系数
6)计算应力循环次数
7)由《机械设计(第八版)》图10-19取接触疲劳寿命系数
8)计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数S=1,得
(2)计算
1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值
2)计算圆周速度v
3)计算载荷系数
根据,7级精度,由《机械设计(第八版)》图10-8查得动载系数
直齿轮
由《机械设计(第八版)》表10-2查得使用系数
根据大齿轮两端支撑,小齿轮作悬臂布置,查《机械设计(第八版)》表得轴承系数,则
接触强度载荷系数
4)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得
5)计算模数m
取标准值
6)计算齿轮相关参数
7)圆整并确定齿宽
圆整取,
3、校核齿根弯曲疲劳强度
1)确定弯曲强度载荷系数
2)计算当量齿数
3)由《机械设计(第八版)》表10-5查得齿形系数
应力校正系数
4)由《机械设计(第八版)》图20-20c查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
5)由《机械设计(第八版)》图10-18取弯曲疲劳寿命系数
6)计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数,得
7)校核弯曲强度
根据弯曲强度条件公式进行校核
满足弯曲强度,所选参数合适。
圆柱斜齿轮设计
已知输入功率,小齿轮转速310r/min,齿数比u=4,由电动机驱动,工作寿命10年(设每年工作300天),一班制,带式输送机工作经常满载,空载起动,工作有轻震,不反转。
2)材料选择由《机械设计(第八版)》表10-1选择大小齿轮材料均为45钢(调质),小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS。
3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数
4)选取螺旋角。
初选螺旋角
2、按齿面接触强度设计
4)由《机械设计(第八版)》图10-30选取区域系数
5)由《机械设计(第八版)》图10-26查得,,则
6)由《机械设计(第八版)》表10-6查得材料的弹性影响系数
7)计算应力循环次数
8)由《机械设计(第八版)》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限
9)由《机械设计(第八版)》图10-19取接触疲劳寿命系数
10)计算接触疲劳许用应力
(2)计算
1)试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得
3)计算齿宽b及模数
4)计算纵向重合度
5)计算载荷系数
由《机械设计(第八版)》表10-3查得
由《机械设计(第八版)》表10-13查得
由《机械设计(第八版)》表10-4查得
6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得
7)计算模数
取
8)几何尺寸计算
(1)计算中心距
(2)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
(3)计算大小齿轮的分度圆直径
(4)计算齿轮宽度
圆整后取
2)根据重合度,由《机械设计(第八版)》图10-28查得螺旋角影响系数
3)计算当量齿数
4)由《机械设计(第八版)》表10-5查得齿形系数
5)由《机械设计(第八版)》图20-20c查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
6)由《机械设计(第八版)》图10-18取弯曲疲劳寿命系数
7)计算弯曲疲劳许用应力
8)校核弯曲强度
六、轴的设计计算
输入轴设计
1、求输入轴上的功率、转速和转矩
2、求作用在齿轮上的力
已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为
而
圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示
图二
3、初步确定轴的最小直径
先初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取,得,输入轴的最小直径为安装联轴器的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩,查《机械设计(第八版)》表14-1,由于转矩变化很小,故取,则
查《机械设计(机械设计基础)课程设计》表17-4,选HL1型弹性柱销联轴器,其公称转矩为160000,半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。
4、轴的结构设计
(1)拟定轴上零件的装配方案(见图三)
图三
(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1)为了满足半联轴器的轴向定位,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径
2)初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表15-7中初步选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306,其尺寸为,,而。
这对轴承均采用轴肩进行轴向定位,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度,因此取
3)取安装齿轮处的轴段6-7的直径;
为使套筒可靠地压紧轴承,
5-6段应略短于轴承宽度,故取。
4)轴承端盖的总宽度为20mm。
根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油
的要求,求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离,故取
5)锥齿轮轮毂宽度为64.86mm,为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。
6)由于,故取
(3)轴上的周向定位
圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,按由《机械设计(第八版)》表6-1
查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为50mm,同时为保
证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;
滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为k6。
(4)确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为
5、求轴上的载荷
载荷
水平面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
6、按弯扭合成应力校核轴的强度
根据上表中的数据及轴的单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取,轴的计算应力
前已选定轴的材料为45钢(调质),由《机械设计(第八版)》表15-1查得,故安全。
6、精确校核轴的疲劳强度
(1)判断危险截面
截面5右侧受应力最大
(2)截面5右侧
抗弯截面系数
抗扭截面系数
截面5右侧弯矩M为
截面5上的扭矩为
截面上的弯曲应力
截面上的扭转切应力
轴的材料为45钢,调质处理。
由表15-1查得。
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按《机械设计(第八版)》附表3-2查取。
因,,经插值后查得
又由《机械设计(第八版)》附图3-2可得轴的材料敏感系数为
故有效应力集中系数为
由《机械设计(第八版)》附图3-2的尺寸系数,扭转尺寸系数。
轴按磨削加工,由《机械设计(第八版)》附图3-4得表面质量系数为
轴未经表面强化处理,即,则综合系数为
又取碳钢的特性系数
计算安全系数值
故可知安全。
中间轴设计
1、求中间轴上的功率、转速和转矩
已知圆柱斜齿轮的分度圆半径
已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径
圆周力、,径向力、及轴向力、的方向如图四所示
图四
3、初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取,得,中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和
(1)拟定轴上零件的装配方案(见下图图五)
(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1)初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表15-7中初步选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306,其尺寸为,。
这对轴承均采用套筒进行轴向定位,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度,因此取套筒直径。
2)取安装齿轮的轴段,锥齿轮左端与左轴承之间采用
套筒定位,已知锥齿轮轮毂长,为了使套筒端面可靠地压紧端面,此轴段应略短于轮毂长,故取,齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度,故取,则轴环处的直径为。
3)已知圆柱直齿轮齿宽,为了使套筒端面可靠地压紧端面,此轴
段应略短于轮毂长,故取。
4)箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴,则取
。
(3)轴上的周向定位
圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,按由《机械设计(第八版)》表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为22mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;
圆柱齿轮的周向定位采用平键连接,按由《机械设计(第八版)》表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为56mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;
滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为m6。
(4)确定轴上圆角和倒角尺寸
前已选定轴的材料为(调质),由《机械设计(第八版)》表15-1查得,故安全。
7、精确校核轴的疲劳强度
(1)判断危险截面
截面5左右侧受应力最大
轴的材料为,调质处理。
又取合金钢的特性系数
(3)截面5左侧
截面5左侧弯矩M为
过盈配合处的,由《机械设计(第八版)》附表3-8用插值法求出,并取,于是得
故得综合系数为
输出轴设计
1、求输出轴上的功率、转速和转矩
圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示
图六
选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计(第八版)》表15-3,取,得,输出轴的最小直径为安装联轴器的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。
查《机械设计(机械设计基础)课程设计》表17-4,选HL3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为630000,半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。
(1)拟定轴上零件的装配方案(见图六)
1)为了满足半联轴器的轴向定位,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的
直径,左端用轴端挡圈定位,按轴端挡圈直径,
半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联
轴器上而不压在轴的端面上,故1-2段的长度应比略短些,现取
。
因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,由《机械设计(机械设计基础)课程设计》表15-7中初步选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310,其尺寸为,,而。
左端轴承采用轴肩进行轴向定位,由《机械设计(机械设计基础)课程》
表15-7查得30310型轴承的定位轴肩高度,因此取;
齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为71mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取。
齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高度,故取,则轴环处的直径为。
轴环宽度,取。
4)轴承端盖的总宽度为20mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求,求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离,故取
5)箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴,则取。
齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接,按由《机械设计(第八版)》表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为50mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;
同样,半联轴器与轴的连接,选用平键,半联轴器与轴的配合为,滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为k6。
5、求轴上的载荷
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- 圆锥 圆柱齿轮 减速器 设计 说明书 同济 版本