展开式两级圆柱齿轮减速器机械设计说明书.doc
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1、word课程设计说明书 设计题目: 展开式两级圆柱齿轮减速器 专 业: 机械设计制造与其自动化 班 级: 学 号: 设 计 人: 指导教师: 目 录一、设计任务书-2二、传动方案的拟定-2三、电动机的选择和计算-3四、整个传动系统运动和动力参数的选择与计算-4五、传动零件的设计计算-5六、轴的设计-17七、轴的校核-20八、轴承的校核-25九、键的选择与校核- -26十、联轴器的选择-28十一、箱体与其附件设计-28十二、心得体会-30十三、参考文献-30一、设计任务书1要求:三班制,使用年限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输链速度允许误差为链速度的。2:带的圆周力F=700N,
2、带速度V=2.5m/s,卷筒直径D=300mm。3设计任务:减速器装配图一X;零件工作图23X;零件说明书1份60008000字。二、传动方案的拟定传动方案如如下图所示:设 计 计 算 内 容计算结果三、电动机的选择和计算一、电动机的类型和结构形式的选择 经综合分析,选用Y系列三相交流异步电动机,此系列电动机具有高效节能、噪声小、振动小、运行安全可靠的特点。 Y系列电动机,额定电压为380V,额定频率为50HZ.。 本设计中电动机采用封闭式结构。二、电动机容量的选择电动机所需工作效率为:而工作机所需功率由工作机的带圆周力F和带速确定,即:=根据带式运输机工作机的类型,可取工作机效率传动装置的总
3、效率:查表10-2机械传动和摩擦副的效率概略值,确定各局部了率为:联轴器效率=0.99,滚动轴承传动效率一对=0.99,闭式齿轮传动效率为=0.97,代入得:所需电动机功率为:=2.037 由载荷平稳,电动机额定功率略大于即可由第19章表191所示Y系列三相交流异步电动机的技术参数,选电动机额定功率为2.2 KW三、确定电动机的转速:=2.037 KW设 计 计 算 内 容计算结果卷筒轴工作转速为:查表可知,两级圆柱齿轮减速器一般传动比X围为840,如此总传动比合理X围为840,故电动机转速的可选X围为: =840159.155 =12736366 符合这一X围的同步转速有3000和1500两
4、种。由表19-1查得电动机数据与计算出的总传动比列于表1中。表1 电动机数据与总传动比方 案电动机型号额定功率电动机转速总传动比同步转速满载转速1Y100L1-4150014302Y100L1-230002480方案2中电动机传动比比拟大,传动装置外轮廓尺寸大,结构不紧凑,制造本钱高,故不可取。而方案1的电动机总传动比拟合理,传动装置结构紧凑。敬综合考虑,选用方案1较好,即选定电动机的型号为Y100L1-4。四、整个传动系统运动和动力参数的选择与计算一、传动装置所要求的总传动比为:由传动方案可知,传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积,即: 设 计 计 算 内 容计算结果考虑润滑条件,为使两级
5、大齿轮直径相似,取故;=二、传动装置的运动和动力参数1.各轴的转速:轴: 1430 r/min轴:= r/min轴: 2. 各轴的输入功率kw轴:轴:轴: 卷筒轴:3各轴输入扭矩的计算 电动机轴的输出转矩为:=故,轴:设 计 计 算 内 容计算结果轴:轴: 卷筒轴:将各轴的运动和动力参数列于表2。 表2 各轴的运动和动力参数轴 号功 率转 矩T/(N.m)转 速传动比效率电动机轴14301轴1430轴轴1卷筒轴五、传动零件的设计计算一、高速级齿轮传动设计 1、选定齿轮类型,精度等级,材料与齿数 (1)、按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)、运输机为一般工作机器,速度不高,应当选用7级精度G
6、B10095-98。(3)、材料选择。由教材表10-1选择小齿轮材料为40Cr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、选用小齿轮齿数Z1=23,大齿轮齿数=81.558,取Z2=82。齿数比为:2、按齿面接触强度设计 由教材式10-9a进展计算,即:设 计 计 算 内 容计算结果、确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩。 =由教材表107 选取齿宽系数 由教材表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 Mpa1/2。由教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限
7、=550MPa由教材式10-13计算应力循环次数。=60由教材图10-19取接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由教材式10-12得:(2)、计算计算小齿轮分度圆直径d1t,代入H中较小的值。 =33.248 =540设 计 计 算 内 容计算结果计算圆周速度. =2.489 计算齿宽b。 b= =133.248=33.248 计算齿宽与齿高之比。模数 齿高 计算载荷系数K根据v=2.489 m/s,7级精度,由教材图10-8查得动载系数=1.025;直齿轮,=1;由教材表10-2查得使用系数=1;由教材表10-4用插值法查得7级精度,小齿轮相对支承非对称
8、布置时,=1.4。由=10.221,=1.4,查教材图10-13得=1.34;故动载荷系数为:按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由教材式(10-10a)得:计算模数。设 计 计 算 内 容计算结果3、按齿根弯曲强度设计由教材式(10-5)得弯曲强度的设计公式为:1确定公式内的各计算数值由教材图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa,大齿轮的弯曲疲劳极限=380MPa;由教材图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88;计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由教材式10-12得:=303.57 =238.86 计算载荷系数。查取齿形系数。 由教材表1
9、0-5查得 ; 查取应力校正系数。 由教材表10-5查得 ; 计算大小齿轮的并加以比拟。 设 计 计 算 内 容计算结果大齿轮的数值大。(2) 设计计算:比照计算结果,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模数,取=1.25mm,已可满足弯曲强度。按接触疲劳强度算得的分度圆直径=69.995 mm,算出小齿轮齿数, 取=28大齿轮齿数 Z2=283.565=99.82, 取Z2=1004.几何尺寸计算。 1计算分度圆直径: 2计算中心距: (3)计算齿轮宽度: 取, 5.结构设计 小齿轮1由于直径比拟小,采用齿轮轴结构;大齿轮2采用实心结构。高速级齿轮传动的尺寸如表3所示
10、。设 计 计 算 内 容计算结果表3 高速级齿轮传动的尺寸名 称计 算 公 式结果模 数压 力 角齿 数28100传 动 比分度圆直径35125齿顶圆直径齿根圆直径中 心 距a80齿 宽4035二、低速级齿轮传动设计1、选定齿轮类型,精度等级,材料与齿数 (1)、按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)、运输机为一般工作机器,速度不高,应当选用7级精度GB10095-98。(3)、材料选择。由教材表10-1选择小齿轮材料为40Cr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、选用小齿轮齿数Z1=23,大齿轮齿数=58.236,取Z2=59
11、。齿数比为:2、按齿面接触强度设计 由教材式10-9a进展计算,即:设 计 计 算 内 容计算结果、确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩。 =由教材表107 选取齿宽系数 由教材表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 Mpa1/2。由教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa由教材式10-13计算应力循环次数。=60由教材图10-19取接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由教材式10-12得:(2)、计算计算小齿轮分度圆直径d1t,代入H中较小的值。设 计 计 算
12、 内 容计算结果计算圆周速度. =1.086 计算齿宽b。 b= =151.433=51.433 计算齿宽与齿高之比。模数 齿高 计算载荷系数K根据v=1.086 m/s,7级精度,由教材图10-8查得动载系数=1.140;直齿轮,=1;由教材表10-2查得使用系数=1;由教材表10-4用插值法查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.420。由=10.223,=1.420,查教材图10-13得=1.47;故动载荷系数为:按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由教材式(10-10a)得:设 计 计 算 内 容计算结果计算模数。3、按齿根弯曲强度设计由教材式(10-5)得弯曲强度的设计公
13、式为:1确定公式内的各计算数值由教材图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa,大齿轮的弯曲疲劳极限=380MPa;由教材图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88;计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由教材式10-12得:MPa=303.57 MPaMPa=238.86 MPa计算载荷系数。查取齿形系数。 由教材表10-5查得 ; 查取应力校正系数。 由教材表10-5查得 ; 计算大小齿轮的并加以比拟。 设 计 计 算 内 容计算结果大齿轮的数值大。(2) 设计计算:比照计算结果,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模数,取=
14、2 mm,已可满足弯曲强度。按接触疲劳强度算得的分度圆直径=55.336 mm,算出小齿轮齿数, 取=28大齿轮齿数 Z2=282.565=71.82, 取Z2=724.几何尺寸计算。 1计算分度圆直径: 2计算中心距: (3)计算齿轮宽度: 取, 5.结构设计 小齿轮1由于直径比拟小,采用齿轮轴结构;大齿轮2采用腹板式结构。结构尺寸按经验公式和后续设计的中间配合段直径计算,见表4。低速级齿设 计 计 算 内 容计算结果轮传动的尺寸如表5所示。表4 低速级大齿轮结构尺寸名 称结构尺寸经验计算公式结 果毂孔直径由中间轴设计而定d=d3245轮毂直径72轮毂宽度56腹板最大直径124板孔分布圆直径
15、98板孔直径15腹板厚度14表5 低速级齿轮传动的尺寸名 称计 算 公 式结果模 数2压 力 角齿 数2872传 动 比分度圆直径56144齿顶圆直径60148齿根圆直径46134中 心 距a100齿 宽6156设 计 计 算 内 容计算结果六、轴的设计一、轴的材料选择和最小直径根据工作条件,初选轴的材料为40钢,调质处理。按扭转强度法进展最小直径估算,即:。初算轴径时,假如最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时,d增大5%7%,两个键槽时,d增大10%15%。A0值由表153确定:高速轴A01=126,中间轴A02=120,低速轴A03=112。高速轴:
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