课程设计一级圆柱齿轮减速器说明.docx
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课程设计一级圆柱齿轮减速器说明
二、电动机选择
1、电动机类型和结构的选择:
选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2、电动机容量选择:
电动机所需工作功率为:
式
(1):
Pd=PW/ηa (kw)
由式
(2):
PW=FV/1000(KW)
因此 Pd=FV/1000ηa(KW)
由电动机至运输带的传动总效率为:
η总=η1×η23×η3×η4×η5
式中:
η1、η2、η3、η4、η5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。
取η1=0.96,η2=0.98,η3=0.97,η4=0.97
则:
η总=0.96×0.993×0.97×0.97×0.95
=0.867
所以:
电机所需的工作功率:
Pd =FV/1000η总
=(1320×1.55)/(1000×0.867)
=2.359(kw)
3、确定电动机转速
卷筒工作转速为:
n卷筒=60×1000·V/(π·D)
=118.47r/min
根据手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~5。
取V带传动比I1’=2~4。
则总传动比理论范围为:
Ia’=6~20。
故电动机转速的可选范为
N’d=I’a×n卷筒
=(16~20)×118.47r/min
则符合这一范围的同步转速有:
750、1000和1500r/min
根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:
(如下表)
方
案
电动
机型
号
额定功率
同步转速
电动机重量
N
转矩
1
Yb25-6
3
960
650
2.2
2
Y1100l2-4
3
1430
800
2.3
3
Y122m-8
3
700
1240
2.0
η总=0.867
Pd=2.359(kw)
三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为:
ia=nm/n=nm/n卷筒
=12.07
2、分配各级传动装置传动比
总传动比等于各传动比的乘积
分配传动装置传动比
ia=i0×i(式中i0、i分别为带传动
和减速器的传动比)
:
根据指导书P7表1,取i0=2.8(普通V带i=2~4)
因为:
ia=i0×i
所以:
i=ia/i0
=12.07/3
=4.02
1、运动参数及动力参数的计算
(1)计算各轴的转数:
n=1430(r/min)
nⅠ=n/i0
=1430/3=476.67(r/min)
nⅡ=nⅠ/i1
=47667/4..2=118.57r/min
卷筒轴:
nⅢ=nⅡ=118.57r/min
(2)计算各轴的功率:
(3)P=Pd=2.46KW
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1
=2.36(KW)
Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=2.27(KW)
卷筒轴:
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4
=2.22(KW)
计算各轴的输入转矩:
电动机轴输出转矩为:
T=Td=9550·Pd/nm=9550×2.46/1430
=16.428N·m
Ⅰ轴:
TⅠ=Td·i0·η01=Td·i0·η1
=47.28N·m
Ⅱ轴:
TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η4
=182.83N·m
卷筒轴输入轴转矩:
TⅢ=TⅡ·η2·η4
=177.81N·m
I=4.02
n=1430
五.V带的设计
(1)选择A型V带型号
由PC=KA·P=1.2×3=3.6(KW)
根据课本P219表13-15得知其交点在A、B型交界线处,故A、B型两方案待定:
方案1:
取A型V带
确定带轮的基准直径,并验算带速:
则取小带轮d1=100mm
d2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)
=297mm
由表9-2取d2=297mm(虽使n2略有减少,但其误差小于5%,故允许)
带速验算:
V=n1·d1·π/(1000×60)
=7.48m/s
介于5~25m/s范围内,故合适
确定带长和中心距a:
0.7·(d1+d2)≤a0≤2·(d1+d2)
0.7×(100+297)≤a0≤2×(100+297)
277.9≤a0≤794
初定中心距a0=397,则带长为
=7.48m/s
介于5~25m/s范围内,故合适
确定带长和中心距a:
0.7·(d1+d2)≤a0≤2·(d1+d2)
0.7×(100+297)≤a0≤2×(100+297)
277.9≤a0≤794
初定中心距a0=397,则带长为
L0=2·a0+π·(d1+d2)+(d2-d1)2/(4·a0)
=1441.73
由表9-3选用Ld=1400mm的实际中心距
a=a0+(Ld-L0)/2=369.135mm
验算小带轮上的包角α1
α1=180-(d2-d1)×57.3/a
=149.4>120合适
确定带的根数
Z=PC/((P0+△P0)·KL·Kα)
=2.15
六、齿轮传动的设计:
(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为200HBS。
齿轮精度初选8级
(2)、初选主要参数
Z1=20,u=4.5
Z2=Z1·u=20×4.5=90
取ψa=0.3,则ψd=0.5·(i+1)·=0.675
(3)按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
d1≥
确定各参数值
载荷系数查课本表6-6取K=1.2
小齿轮名义转矩
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.36/476.676
=47300N·mm
(1/Z1+1/Z2)
=1.88-3.2×(1/20+1/90)=1.69
Zε=
许用应力查课本图6-21(a)
查表6-8按一般可靠要求取SH=1
则
取两式计算中的较小值,即[σH]=560Mpa
于是d1≥
=
=42.89mm
(5)按齿根弯曲疲劳强度校核计算
校核
Z1=20则Z2=4×20=80
传动比i=80/20=4
模数
m=d1/Z1≥42.89/20=2.149
取标准模数值m=2
式中
小轮分度圆直径d1=m·Z=2×80=160mm
齿轮啮合宽度b=Ψd·d1
=1.0×42.89=42.89mm
复合齿轮系数YSa1=1.56YSa2=1.75
Yfa1=2.91Yfa2=2.26
许用应力查图6-22(a)
σFlim1=245MPaσFlim2=220Mpa
查表6-8,取SF=1.25
则
<480
安全
(7)验算初选精度等级是否合适
齿轮圆周速度v=π·d1·n1/(60×1000)
=3.14×40×476.61/(60×1000)
=1.m/s
对照表6-5可知选择8级精度合适。
七轴的设计
1,齿轮轴的设计
(1)按扭转强度估算轴的直径
选用45#调质,硬度217~255HBS
轴的输入功率为PⅠ=2.36KW
转速为nⅠ=467.67r/min
根据课本P205(13-2)式,并查表13-2,取c=110
d≥
(2)确定轴各段直径和长度
从大带轮开始右起第一段,由于带轮与轴通过键联接,则轴应该增加5%,取D1=Φ20mm,选用6006型深沟球轴承内径是20mm宽度是13mm
则第一段长度L1=22mm
右起第二段直径取D2=Φ24mm
根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm,则取第二段的长度L2=42mm
右起第四段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取D3=Φ30mm,长度取L3=23mm
过渡轴所以D4=33mm由手册得C=1.5
H=3mmL4=15mm
为连轴齿轮D5=Φ55mm,L5=55mm
长度取L6=10mm
右起第七段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D7=Φ30mm,长度L7=20mm
(3)求齿轮上作用力的大小、方向
小齿轮分度圆直径:
d1=40mm
作用在齿轮上的转矩为:
T1=47300N·mm
求圆周力:
Ft
Ft=2T2/d2=47300/60=2365N
求径向力Fr
Fr=Ft·tanα=2365×tan200=860.78N
FAY=FBY=430.39FA2=FB2=1182.65
MC1=430.39×59/200=25.38Nm
MC2=FA2/200=48.93Nm
MC=55.12Nm
T=9550×P1/N1=47.28
取C=115
d≥C×P3/N3
=30.54mm
取d=50mm
(1)轴的零件定位固定装配
单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央相对轴承对称。
内径为30mm宽度为20mm轴径d2=54
取L2=12.5
轴应该比齿轮靠挡油环面超1-3mm所以轴取60mm
L3=45mmd3=20mmd4=40mm
d5=35,mmL5=60mm
按弯扭复合强度计算
分度圆直径:
d2=160mm
求扭矩:
T3=177.8Nm
圆周力Fr=2T3/d2=2222.5N
Fr=808.92N
两轴承对称
La=Lx=60mm
求支反力FaxFbyFa2Fb2
Fax=Fby=404.46N
Fa2=Fb2=1111.25N
由两边对称得
MC1=Fayl/2=12.13Nm
MC2=Fayl/2=33.33Nm
计算合成弯矩
MC=35.46Nm
计算当量弯矩:
根据表6-1
Mec=2222.27Nm
救援危险载荷C:
σe=Mec/0.12
=0.24mpa<[σ-1]b=60mpa
所以此精度足够
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- 课程设计 一级 圆柱齿轮 减速器 说明