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课程设计---同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器

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课程设计 同轴 二级 圆柱齿轮 减速器
资源描述:


内容简介:
目录 一、传动方案的拟定及说明 . 3 二、电动机选择 . 3 三、计算传动装置的总传动比并分配传动比 . 5 四、计算传动装置的运动和动力参数 . 5 五、传动件的设计计算 . 7 六、齿轮减速器设计 . 10 七、轴的设计计算 . 15 八、轴的校核 . 17 八、滚动轴承的选择及计算 . 20 九 、键联接的选择 . 22 十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择 . 22 十一、联轴器的选择 . 23 十二、润滑方式的确定 . 24 十三、设计小结 . 24 十四、参考资料 . 24 课程设计的内容 设计一用于带式运输机上的同轴式二级直齿圆柱齿轮减速器 (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。 图 1 参考传动方案 课程 设计的要求与数据 已知条件: 1运输 工作扭矩 : T=725N m 2运输带工作速度: v=s 3卷筒直径: D=350使用寿命: 10 年; 5工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳 。 运输带允许的速度误差为 5% - 3 - 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 三 级减速器(包含带轮减速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 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 8 4 3 . 6 8 / m i 一般常选用同步转速为 1000 的电动 1500 作为原动机,根据总传动比数值 ,可采用 任务书所提供的传动方案就是 以 带轮传动加 二级 圆 柱直 齿轮 传动 。 二、电动机选择 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 2电动机容量 1、 卷筒轴的输出功率 6 0 6 0 7 2 5 0 . 8 3 . 4 59 5 5 0 9 5 5 0 9 5 5 0 3 . 1 4 0 . 3 5 0 . 9 6ww vP k 2、 电动机输出功率 d Wd 传动装置的总效率 2421 3 4a 式中1 联轴器效率; 4 3 m i 4 - 设计计算及说明 结 果 2 轴承传动效率(球轴承); 3 齿轮的传动效率,齿轮精度 8 级; 4 卷筒的传动效率; 则 2 4 20 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 6 0 . 8 5a 故 p 3 . 4 5 4 . 10 . 8 5wd aP k w 3、 电动机额定功率定功率 、 电动机的转速 查有关手册,取 V 带传动的传动比范围 1 2 4i ,二级圆柱齿轮减速器传动比 2 8 40i ,则总传动比合理范围为 16 160,故电动机转速的可选范围: (1 6 1 6 0 ) 4 3 . 6 8 6 9 8 . 8 8i n 据电动机所需容量和转速,由有关手册查出一种使用的电动机型号,此种传动比方案如下表: 3 wP - 5 - 设计计算及说明 结 果 电动机型号 额定功率()4 步 满载 总传动 比 V 带 减速器 1500 1440 i 2i 、 计算传动装置的总传动比并分配传动比 1) 总传动比 1440 3 2 . 9 74 3 . 6 8ma ni n 2)分 配传动装置传动比: 0ai i i式中,0, 为使 V 带外廓尺寸不致过大,初步取0 (实际的传动比要在 V 带设计时,由选定大小带轮标准直径之比计算),则减速器的传动比: 03 2 . 9 7 1 3 . 1 8 82 . 5i 3) 分配减速器的各级传动比。 按同轴式布置,12则12 3 i i i 四 、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:轴、轴、轴。 各轴转速为 电动机轴:0 1 4 4 0 / m i 2i =i= 6 - 设计计算及说明 结 果 轴: 01440 5 7 6 / m i 5 轴: 5 7 6 / m i nn n r 轴: 1576 1 5 8 . 6 8 / m i 6 3 24 3 . 7 1 / m i 卷筒轴: 4 3 . 7 1 / m i nn n r卷 筒2、 各轴输入功率 电机轴:0 5 p 轴:0 0 1 1 5 . 5 0 . 9 6 5 . 2 8 P k w 轴:12 5 . 2 8 0 . 9 9 5 . 2 3P P k w 轴:23 5 . 2 3 0 . 9 9 0 . 9 7 5 . 0 2P P k w :34 5 . 0 2 0 . 9 9 0 . 9 7 4 . 8 2 k w 卷筒轴:45 4 . 8 2 0 . 9 9 0 . 9 9 4 . 7 2P P k w 3、 各轴输入转矩 T(Nm) 电动机输出转矩:05 . 59 5 5 0 9 5 5 0 3 6 . 4 81440 轴输入转矩: 5 . 2 89 5 5 0 9 5 5 0 8 7 . 5 4576 轴输入转矩: 5 . 2 39 5 5 0 9 5 5 0 8 6 . 7 1576 01 4 4 0 / m 6 / m 6 / m 8 / m / m / m 卷 筒05 2 85 5 4 4 P 卷 筒- 7 - 设计计算及说明 结 果 轴输入转矩: 5 . 0 29 5 5 0 9 5 5 0 3 0 2 . 1 21 5 8 . 6 8 输入转矩: 4 . 8 29 5 5 0 9 5 5 0 1 0 5 3 . 1 04 3 . 7 1 卷筒轴输入转矩: 4 . 7 29 5 5 0 1 0 3 1 . 2 54 3 . 7 1T N m 卷 筒将计算结果汇总列表备用。 轴名 功率()转矩()T N m 转速( / 传动比 i 效率 电机轴 440 轴 76 1 I 轴 76 V 轴 筒轴 、传动件的设计计算 设计带传动的主要参数: 已知带传动的工作条件:两班制(共 16h),连续单向运转,载荷平稳,所需传递的额定功率 p=带轮转速1n 1 4 4 0 / m i 带轮转速2n 5 7 6 / m 传动比1i 0 3 6 8 7 T N m 8 6 3 0 2 T N m1 0 5 3 . 1 01 0 3 1 . 2 5T N m卷 筒- 8 - 设计计算及说明 结 果 设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等(因为之前已经按5选择了 所以带的设计按 1)、计算功率 1 . 2 5 . 5 6 . 6 k w k w 2)、选择 根据1n 由机械设计选择 普通 3)、确定带轮的基准直径v ( 1) 初选小带轮的基准直径小 带轮基准直径1d 140 m ( 2) 验算带速 v 1 1 1 4 0 1 4 4 0 / 1 0 . 5 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s 因为 5m/ss30m/s,带轮符合推荐范围 ( 3) 计算大带轮的基准直径 21i d 2 . 5 1 4 0 m m 3 5 0 m m , 初定255 4) 确定 (2)(2121 0 取120 1 . 4 ( ) 1 . 4 (1 4 0 3 5 5 ) 6 9 3d d 初定中心距0a=700mm b、由式 80l=20a+ 022121 42 a 1d 140 m V=s 255 9 - 设计计算及说明 结 果 =2 700+ 23 5 5 1 4 01 4 0 3 5 52 4 7 0 0 表 选基 准长度240 、 计算实际中心距 a0a+(2 700+(2=mm m i n 0 . 0 1 5 7 2 3 . 1 7 0 . 0 1 5 2 2 4 0 6 8 9 . 5 7da a l m a x 0 . 0 3 7 2 3 . 1 7 0 . 0 3 2 2 4 0 7 9 0 . 3 7da a l ( 5)验算小带轮包角 1 180 -(2 180 -( 355 163 120 包角满足条件 ( 6)计算带的根数 单根 根据 1n =1440r/140用插值法求得0p=根 0带,小带轮转速 1n =1440 r/ 0p=算 包角修正系数k=k =a=700m 240 - 10 - 设计计算及说明 结 果 ( 0p + 0p ) k ( = 故取 3根 . ( 7) 计算单根 0F 22 . 55 0 0 1 1 8 9 . 0 4cp q v Nv z k ( 8) 计算带传动的压轴力 2Z 0F 1 /2)= 9)带轮的设计结构 . 腹板式 . C结构图 (略) 六、齿轮减速器 设计 由设计选定两组相同的齿轮作为两级减速,并校核 第二级齿轮。 ( 1)选择材料 小齿轮材料选用 40,调质处理,长时间气体或液体氮化,齿面硬度241286齿轮材料选用 45,调质处理,长时间气体或液体氮化,齿面硬 度 217255 计算应力循环次数 N 116 0 6 0 5 7 6 1 1 0 3 0 0 1 6 1 . 6 6hN n J L 910 9 9121 . 6 6 1 0 0 . 4 6 1 03 . 6 3NN i 查有关材料得:1 2 (允许有一定点蚀) 查有关材料得:121 根 . 0F=F = 11 - 设计计算及说明 结 果 取取 取 按齿面硬度 270 220有关材料得:1 1000H p a ;2 1000H p a 计算许用接触应力 1 111m i 1 . 0 1 . 0 1 . 01 . 0L i X w L V Z Z 920 2 222m i 1 . 0 6 1 . 0 1 . 0 0 1 . 0L i X w L V Z Z =920因 21计算中取 2= = 9 2 0 M p 接触疲劳强度的寿命系数,其值可根据所设计齿轮的应力循环次数N=60由 接触疲劳强度寿命系数 取。 工作硬化系数;考虑软(大齿轮)硬(小齿轮)齿面组合传动过程中,小齿轮对大齿轮齿面产生冷作硬化,使大齿轮的许用接触应力得以提高,故引进该系数。其值可按下式计算: ;当 130 470 ; 接触疲劳强度的尺寸系数,考虑尺寸增大使材料强度降低的 系数 , 其值 由图 查取; 润滑油油膜影响系数 ( 2)按齿面接触强度确定中心距 小齿轮扭矩3m 91 1 1 0N 92 0 1 0N 1210001 0 0 0 M P p a- 12 - 设计计算及说明 结 果 初取 2 查相关资料得 1 8 9 P a,减速传动 ,u=i=a= 221 33 1 . 1 3 0 2 1 2 0 2 . 5 1 8 9 . 8 11 ( ) ( 3 . 6 3 1 ) ( ) 1 4 4 . 5 72 2 0 . 4 3 . 6 3 9 2 0 Z 取中心距 a=160算模数 m (标准模数齿轮数 12 2 1 6 0( 1 ) 2 ( 3 . 7 3 1 )=213 z 2z=35 1z=127 实际传动比 112735 = 传动比误差 . 6 3 - 3 . 6 2 81 0 0 % = 1 0 0 %i 3 . 6 3 理 2% 在允许范围内。 齿轮分度圆直径11d 2 3 5 7 0 2 2 1 2 7 2 5 4d m z 顶圆直径 *11d 2 7 0 2 1 2 7 4h m m m *22 2 2 5 4 2 1 2 2 5 8d h m m m 圆周速度 . 1 4 7 0 5 7 6v = = 1 . 6 3 m 1 0 6 0 1 0n 查相关资料 取齿轮精度为 9 级 ( 3)验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动,载荷平稳,查相关资料取 K = 160a 2m 1 35z 2 127z - 13 - 设计计算及说明 结 果 查相关资料,按 9 级精度和 11 1 . 6 3 3 5 0 . 5 7 , K 1 . 0 61 0 0 1 0 0 得齿宽 b=a 0 . 4 1 6 0 6 4a m m 查相关资料,按1b 6 4 0 d 7 0 考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承的非对称布置, 得 查相关资料,得 载荷系数, K=A K K=1 1 1 1 =面齿顶压力角1116 5 . 7 8a r c c o s a r c c o s 2 7 . 2 6 2 274ba 2222 3 8 . 6 8a r c c o s a r c c o s 2 2 . 3 1 4 1258ba 1 1 2 21 ( t a n t a n )213 5 ( t a n 2 7 . 2 6 6 2 t a n 2 0 ) 1 2 7 ( t a n 2 2 . 3 1 4 1 t a n 2 0 )21 . 7 8a t t a t ( t a n - t a n ) + 4 4 1 . 7 8 0 . 8 6 033z 计算齿面接触应力 1213 9 0 . 7 5 = 9 2 0 M P Zb d a 安 全(4)验算齿根弯曲疲劳强度 由12Z 3 5 , 1 2 7Z,查相关资料得12Y 2 . 5 , 2 . 1 8F a F 121 . 6 5 , 1 . 8 6S a S ;l i m 1 l i m 22 8 0 , 2 6 0 ,;121 . 0 , 1 . 0m=25 取m i 0 , 1 . 4S T m s 1 2 7 2 2a 2 2 2 4 1a - 14 - 设计计算及说明 结 果 计算齿根弯曲应力 l i m 11 1 1m i Y M P l i m 22 2 2m i 1 . 4 3F S Y M P 由式计算, 0 . 7 50 . 2 5 0 . 6 7 1Y 由式计算齿根弯曲应力 11 1 11126 9 . 6 4 4 0 0F F a S Y Yb d a M P a 安 全 22 2 22126 8 . 4 5 3 7 1 . 4 3F F a S Y Yb d a M P a 安 全( 2)齿轮主要几何参数 123 5 , 1 2 7 , 3 . 6 3 , 2 u m m m 1170nd m z22254nd m z*11 2 7 0 2 1 . 0 2 7 4a a nd d h m *22 2 5 4 2 1 . 0 2 2 5 8a a nd d a h m *11 2 ( ) 6 5f a nd d h c m *22 2 ( ) 2 4 9f a nd d h c m 1211( ) ( 7 0 2 5 4 ) 1 6 222a d d m m 2 1 2b 6 4 , ( 5 1 0 ) 7 0b m m b b m m 齿 宽3 9 0 H M P a 1 400F M P a 2 3 7 1 F M P a 1 6 9 F M P a 2 6 8 F M P a 1 35,Z 2 127Z 2m 1 70d 2 254d 1 742 258- 15 - 设计计算及说明 结 果 七 、轴的设计计算 一、 高速轴 轴 设计 1、 轴的材料取与高速级小齿轮材料相同, 45,调质处理,取0 118A 2、 初算轴的最小直径 33m i n 0 5 . 2 3d 1 1 8 2 4 . 6 2576pA n 首先确定个段直径 A 段: 有键槽,则轴应放大,取m i 7 2 6 . 3 4 ,由于 与联轴器配合,根据所选联轴器为弹性柱销联轴器 表 取1 28d 2d =34, (取轴肩 高 3h ) d=40,与轴 承(深沟球 轴承 6208)配合,取轴承内径 4d =45, (取 列) d=51, (取轴 肩 高 3h ) 7d=40, 与轴承( 深沟球轴承 6208)配合,取轴承内径 1 652 249162a 1 70b 2b 64- 16 - 设计计算及说明 结 果 3、确定各段轴的长度 1L =62,由 联轴器 确定。 2L =50, 考虑轴承 端 盖取 42 L=38, 与轴承( 深沟球轴承 6208)配合 ,加上 轴套 长度 4L =70由小齿轮宽度确定 8L 18L 与轴承(深沟球轴承 6208)配合 根据以上方法可以分别确定剩下的两个轴的尺寸 二、 轴 3 , 1, ,9 ,, 0, 3 1 2 3 4 5 64 0 , 4 5 , 5 1 , 4 0 , 5 1 , 4 0d d d d d d (在实际图纸设计时 发现 际中 E 段轴肩没有 ) 三、 - 17 - 设计计算及说明 结 果 8 , , ,1 ,8, 3, 12 1 2 3 4 5 6 76 5 , 7 1 , 7 7 , 7 1 , 6 5 , 6 0 , 5 5d d d d d d d 八 、轴的 校核 通过分析, 轴受力最复杂,较危险。 一 、 轴受力分析: 轴 : 大齿轮处: 圆周力:1 12 2 3 0 2 1 2 0 2 3 7 8 . 9 0254 径向力:11 t a n 8 6 5 . 8 5 小 齿轮处: 圆周力:2 22 2 3 0 2 1 2 0 863270 径向力:22 t a n 3 1 4 1 . 8 0 二 、 选 轴 校核 。 1、水平面: 轴受力图如下: 2 1 3 3 5 2 4 8 6 . 2 N 1 3 3 5 . 7 - 18 - 设计计算及说明 结 果 水平支承反力: 1 2 1 21 2 3 21 2 31 1 0 1 0 . 92 3 7 8 . 9 0 8 6 3 25 7 . 5 , 1 2 8 . 5 , 1 8 6N N t F Fl l l Fl l l 其 中则有: 124 3 1 1 6 6 9 8 水平受力和弯矩图 (单位 N ) : 垂直受力: - 19 - 设计计算及说明 结 果 弯矩图 : 合成弯矩图: 转矩图: - 20 - 设计计算及说明 结 果 当量弯矩: 由于扭转切应力为脉动循环变应力取 100 则: 22( ) 4 4 8 . 2 0M c M T N m m 查表得: 45号钢 640B 查表得 : 1 5 9b M (插入法) 则 : 34 4 8 . 2 0 4 9 . 1 9 5 90 . 1 4 5p a M p a 故轴的强度足够。 八 、滚动轴承的选择及计算 轴承寿命校核 : 选用轴承: : 深沟球轴承 6208 : 深沟球轴承 6008 : 深沟球轴承 6013 ( 1) 对轴承 6208 校核: 查手册 B=18 D=80 基本额定动载荷: 5 7 6 / m 2 2 8 6 7 1 0 2 1 6 7 . 7 580t , 0t a n 2 0 7 8 9 N 4 4 8 M c N m m- 21 - 设计计算及说明 结 果 789 N36236310601 0 2 9 . 5 1 01512381. 326 0 5 7 6 7 8 9 L=31 年 满足使用要求。 ( 2)对 轴承 6008 校核。 查手册 B=15 D=68 基本额定动载荷: 17rC 1 5 8 . 6 8 / m i 9 8 2 N 3610 5439360 L=12 年 满足使用要求。 (3) )对 轴承 6013 校核。 查手册 B=18 D=100 基本额定动载荷: 32rC 4 3 / m i 2 8 9 1 . 6 N 3610 5 1 6 7 7 . 760 L=11 年 满足使用要求 - 22 - 设计计算及说明 结 果 九 、键联接的选择 与 联轴器 接的键 d 55用 A 型普通键 b h=16 10 长度 L=112 轴 大 齿轮连接的键 d=45选用 A 型普通键 b h=14 9 长度 L=50 大 齿轮连接的键 d=71选用 A 型普通键 b h=20 12 长度 L=56 、 铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件选择 铸件减速器机体结构尺寸计算表 减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。 本设计减速器机体采用铸造机体,由铸铁 成,铸铁具有较好的吸振性,容易切 削且承压性能好。减速器机体才哟个割分式结构,其剖分面与传动件平面重合。 查有关手册,铸铁减速器机体结构尺寸 名称 计算公
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