单级圆锥齿轮的课程设计

-单级圆锥齿轮的设计 目 录一 传动方案的确定5二 原始数据5三 确定电动机的型号5四 确定传动装置的总传动比及分配6五 传动零件的设计计算7六 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计13七 轴的设计14八 滚动轴承的选择和计算19九 键联接的选择和强度校核22十 联轴器的选择和计算22十一 减速器的润滑22十二 参考文献2计算过程及计算说明一、传动方案拟定二、原始数据： 带拉力：F=5700N, 带速度：v=2.28m/s, 滚筒直径：D=455mm 运输带的效率： 工作时载荷有轻微冲击；室内工作，水份和灰份为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差 4，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制；轴承使用寿命不小于15000小时。三、电动机选择(1) 选择电动机类型： 选用Y系列三相异步电动机(2) 选择电动机功率：:运输机主轴上所需要的功率： 传动装置的总效率： ， ， ， ， 分别是：V带传动，齿轮传动（闭式，精度等级为8），圆锥滚子轴承（滚子轴承一对），联轴器（刚性联轴器），运输带的效率。查课程设计表2-3，取： 所以： 电动机所需功率: ，查课程设计表16-1 取电动机Y200L1-6的额定功率 （3）选择电动机的转速取V带传动比范围(表2-2) 24；单级齿轮减速器传动比 36 滚筒的转速： 电动机的合理同步转速： 查表16-1得电动机得型号和主要数据如下（同步转速符合）电动机型号 额定功率(kW) 同步转速(r/min) 满载转速nm(r/min) 堵载转矩额定转矩 最大转矩额定转矩Y200L1-6 18.5 1000 970 1.8 2.0查表16-2得电动机得安装及有关尺寸中心高 H 外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸 键公称尺寸200 775(0.5400+310) 310 318305 19 55110 16五、计算总传动比及分配各级的传动比传动装置得总传动比 ： 取V带传动比： ；单级圆柱齿轮减速器传动比： (1) 计算各轴得输入功率电动机轴： 轴（减速器高速轴）: 轴（减速器低速轴）: (2) 计算各轴得转速 电动机轴: 轴 : 轴 : （3）计算各轴得转矩电动机轴 轴 : 轴 : 上述数据制表如下：参数轴名 输入功率（ ）转速（ ）输入转矩（ ）传动比效率电动机轴 15.136 970 182.14 1.6893 0.95轴（减速器高速轴） 14.379 574.20 239.15 6 0.97轴（减速器低速轴） 13.669 95.70 1364.07 五、传动零件的设计计算1. 普通V带传动得设计计算 确定计算功率 则： ，式中，工作情况系数取 1.3 根据计算功率 与小带轮的转速 ，查机械设计基础图10-10，选择SPA型窄V带。 确定带轮的基准直径 取小带轮直径: ，大带轮直径 : 根据国标：GB/T 13575.1-1992 取大带轮的直径 验证带速: 在 之间。故带的速度合适。确定V带的基准直径和传动中心距 初选传动中心距范围为： ，初定 V带的基准长度： 查机械设计表2.3，选取带的基准直径长度 实际中心距： 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 计算V带的根数z ,由 ， ，查机械设计表2.5a，得 ，由 ，查表2.5c，得额定功率的增量: ,查表2.8，得 ，查表2.9，得 ， 取 根。 计算V带的合适初拉力 查机械设计表2.2，取 得 计算作用在轴上的载荷 : 带轮的结构设计 （单位）mm 带轮尺寸 小带轮槽型 C基准宽度 11基准线上槽深 2.75基准线下槽深 11.0槽间距 15.0 0.3槽边距 9轮缘厚 10外径 内径 40带轮宽度 带轮结构 腹板式 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.2. 齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合）； 选择齿轮材料：由课本附表1.1选大、小齿轮的材料均为45钢，并经调质后表面淬火，齿面硬度为HRC1=HRC2=45； 选取齿轮为7级的精度（GB 1009588）； 初选螺旋角 选 小齿轮的齿数 ；大齿轮的齿数 （2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即 A. 确定公式内各个计算数值 试选载荷系数Kt=1.5 小齿轮传递的转矩： 由机械设计表12.5得齿宽系数 （对硬齿面齿轮， 取值偏下极限） 由机械设计表12.4弹性影响系数 节点区域系数 所以，得到 =2.4758 端面重合度 代入上式可得： 接触疲劳强度极限Hlim1=Hlim2=1000Mpa (图12.6) 应力循环次数N1=60 njLh=60x574.20x1x(2x8x300x10)=16.5x108N2= N1/i2=16.5x108/6=2.75x108 接触疲劳寿命系数 根据图12.4 接触疲劳许用应力 取 =0.91 1000/1.2Mpa=758.33 MPa=0.96 1000/1.2Mpa=800 Mpa因为 =779.165MPa1.23 =984MPa, 故取 779.165 MpaB. 计算 试算小齿轮分度圆 计算圆周速度： = 计算齿宽： = 1 57.24 = 57.24 mm 齿宽与齿高之比： /(2.25 ) 计算载荷系数K根据v=2.28m/s，7级精度，由附图12.1查得动载系数 =1.07由附表12.2查得 ； 由附表12.1查得 .25参考课本附表12.3中6级精度公式，估计 1.34,对称1.313取 =1.313 由附图12.2查得径向载荷分布系数 =1.26载荷系数 按实际的载荷系数修正分度圆直径 计算模数 3、按齿根弯曲疲劳强度设计 A. 确定公式中的各参数 载荷系数K： 则 齿形系数 和应力校正系数 当量齿数 21.6252， 112.2453 螺旋角影响系数 轴面重合度 0.9385 取 1得 =0.9374 许用弯曲应力 查课本附图6.5得 ，取 =1.4，则0.86 500/1.4Mpa307 Mpa=0.88 500/1.4Mpa314 Mpa 确定 =2.73 1.57/307=0.01396=2.17 1.80/314=0.01244以 代入公式计算B. 计算模数mn 比较两种强度计算结果，确定 4、几何尺寸的计算 中心距 3 （21126）/ (2cos80)=223mm取中心距 修正螺旋角： 分度圆直径： 齿宽 ，取B2=65 mm，B1=70 mm 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称 代号 计算公式 结果 小齿轮 大齿轮中心距 223 mm传动比 6法面模数 设计和校核得出 3端面模数 3.034法面压力角 螺旋角 一般为 齿顶高 3mm齿根高 3.75mm全齿高 6.75mm顶隙 c 0.75mm齿数 Z 21 126分度圆直径 64.188mm 382.262 mm齿顶圆直径 70.188 mm 388.262mm齿根圆直径 57.188 mm 375.262 mm齿轮宽 b 70mm 65mm螺旋角方向 左旋 右旋六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计查设计基础表3-1经验公式，及结果列于下表。名称 代号 尺寸计算 结果(mm)底座壁厚 8箱盖壁厚 8底座上部凸圆厚度 12箱盖凸圆厚度 12底座下部凸圆厚度 20底座加强筋厚度 e 8底盖加强筋厚度 7地脚螺栓直径 d 或表3.416地脚螺栓数目 n 表3-4 6轴承座联接螺栓直径 0.75d 12箱座与箱盖联接螺栓直径 (0.50.6)d 8轴承盖固定螺钉直径 (0.40.5)d 8视孔盖固定螺钉直径 (0.30.4)d 5轴承盖螺钉分布圆直径 155/140轴承座凸缘端面直径 185/170螺栓孔凸缘的配置尺寸 表3-2 22，18，30地脚螺栓孔凸缘配置尺寸 表3-3 25，23，45箱体内壁与齿轮距离 12箱体内壁与齿轮端面距离 10底座深度 H 244外箱壁至轴承端面距离 45七、轴的设计计算 1. 高速轴的设计 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS230 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取 =110，则: =32.182mm因为与V带联接处有一键槽,所以直径应增大5% 轴的结构设计: 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为: 两轴承支点间的距离： ，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取30310圆锥滚子轴承，查表13-1，得到 得到： 带轮对称线到轴承支点的距离 式中： -轴承盖高度， t 轴承盖的凸缘厚度， ,故， 螺栓头端面至带轮端面的距离， 轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得 mm带轮宽度， 得到： 2.按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面： 垂直面： 所以: 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 （见P22页） T1=239.15Nm当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数 ， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限 ，对称循环变应力时的许用应力 。 由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：（安全） 轴的结构图见零件图所示 2.低速轴的设计(1).选择轴的材料:选择45号钢,调质,HBS=230(2). 初步估算轴的最小直径:取A=110, 两个键，所以 mm考虑联轴器的机构要求和轴的刚度，取装联轴器处轴径 ，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为: 选30214 轴承 T=26.25(3).轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸:考虑 -螺栓头端面至带轮端面的距离, k -轴承盖M12螺栓头的高度,查表可得k=7.5mm ，选用6个L-轴联轴器长度,L=125mm得到: (4).按弯曲合成应力校核轴的强度计算作用的轴上的力齿轮受力分析:圆周力: N（2）规划编制机关在报送审批专项规划草案时，将环境影响报告书一并附送。径向力: 二、安全预评价轴向力: （5）公众意见采纳与不采纳的合理性； 计算支反力: 水平面: （二）安全预评价范围