二级直齿减速器课程设计1910%0.3%500%199%298.doc
二级直齿减速器课程设计1910%0.3%500%199%298
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减速器课程设计
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二级直齿减速器课程设计1910%0.3%500%199%298,减速器课程设计
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课程设计 报告 二级展开式圆柱齿轮减速器 姓 名： 杨艺斌 学 院：物理与机电工程学院 系 别 ：机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2003 学 号： 03150117 指导教师： 冯永健 2006 年 6 月 29 日 nts一 .设计题目 设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。轻微震动，单向运转，在室内常温下长期连续工作。 卷筒直径 D=500mm, 运输带的有效拉力 F=10000N, 卷筒效率 =0.96, 运输带速度 0.3 /v m s , 电源 380V,三相交流 . 二 .传动装置总体设计 ： 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 V 带设置在高速级。 其传动方案如下： 三选择电动机 1.选择电动机类型： 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结果，电压 380V， Y型。 2.选择电动机的容量 电动机所需的功率为： Wd aPP KW 1000W FVP KW nts所以 1000d aFVP KW 由电动机到运输带的传动总功率为 1a 1 带传动效率： 0.96 每对轴承的传动效率： 0.99 圆柱齿轮的传动效率： 0.96 联轴器的传动效率： 0.99 卷筒的传动效率： 0.96 则： 421 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 7 9a 所以 9 4 6 5 0 . 33 . 81 0 0 0 1 0 0 0 0 . 8 1d aFVp KW 3.确定电动机转速 卷筒的工作转速为 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 3 1 1 . 4 6500Vn D r/min 查指导书第 7 页表 1：取 V 带传动的传动比2i 带；二级圆柱齿轮减速器传动比 8 4 0i 减 速 器，所以总传动比合理范围为 16 160i 总，故电动机转速的可选范围是： n n i 总卷 筒电 机 r/min 符合这一范围的同步转速有 750、 1000 和 1500r/min。 根据容量和转速，由有关 手册查出有三种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案如下： 方案 电动机型号 额定功率 KW 同步转速 r/min 额定转速 r/min 重量 N 总传动比 1 Y112M-2 4 1500 1440 470 125.65 2 Y132M1-6 4 1000 960 730 83.77 3 Y160M1-8 4 750 720 1180 62.83 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，可见第二方案比较适合。因此选定电动机型号为 Y132M1-6，其主要参数 如下； nts 四 .确定传动装置的总传动比和分配传动比 ： 总传动比：960 8 3 . 7 71 1 . 4 6nin 电 机总 总 分配传动比：取 2.8i 带，则12 8 3 . 7 7 2 9 . 9 22 . 8ii ， 12ii ，取1 6.95i ，经计算 2i =4.47 注： i带 为带传动比 ， 1i 为高速级传动比， 2i 为低速级传动比。 五 .计算传动装置的运动和动力参数： 将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、 2 轴、 3 轴、 4 轴 ； 01 ， ， ， 依次为电机与轴 1，轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 3 与 轴 4之间的传动效率。 1.各轴转速：1960 3 4 2 . 8 62 . 8mnni 带r/min nts 1213 4 2 . 8 64 9 . 3 36 . 9 5nn i r/min 2324 9 . 3 31 1 . 4 54 . 3 1nn i r/min 4n=3n=11.45 r/min 2.各轴输入功率：1 0 1 3 . 8 0 . 9 6 3 . 6 5dPP KW 01 2 1 1 2 3 . 6 5 0 . 9 8 0 . 9 7 3 . 4 7PP KW 12 3 2 2 3 3 . 4 7 0 . 9 8 0 . 9 7 3 . 3 0PP KW 23 4 3 3 4 3 . 3 0 0 . 9 8 0 . 9 9 3 . 2PP KW 34 3.各轴输入转 矩 ： 3 . 8 09 5 5 0 9 5 5 0 3 7 . 8 0960dd wPT N mn 1 3 7 . 8 0 2 . 8 0 . 9 6 1 0 1 . 6 1dT T i N m 带21 1 0 1 . 6 1 6 . 9 5 0 . 9 8 0 . 9 7 6 7 1 . 3 0T T i N m 13 2 2 6 7 1 . 3 0 4 . 3 1 0 . 9 8 0 . 9 7 2 7 5 0 . 3 7T T i N m 43 2 7 5 0 0 . 9 8 0 . 9 9 2 6 6 8 . 4 1T T N m 1-3 轴的 输出功率、 输出转 矩 分别为各轴的 输入功率、 输入转 矩 乘轴承传动效率0.99。 运动和动力参数结果如下表： 轴名 功率 P KW 转钜 T N.m 转速 r/min 输入 输出 输入 输出 电动机轴 3.8 37.80 960 1 轴 3.65 3.58 101.61 99.58 342.86 2 轴 3.47 3.40 671.30 657.87 49.33 3 轴 3.30 3.23 2750.37 2695.36 11.45 4 轴 3.20 3.14 2668.41 2615.04 11.45 六 .设 V计 带和带轮： 1.设计 V 带 确定 V 带型号 nts查 机械设计基础课本 表205p13-6 得： AK =1.3，则 1 . 3 3 . 5 2 4 . 6c A dp K P KW，又 mn =960r/min,由图 13-15 确定选取 A 型普通 V 带 ，取 1D =125，21D i D 带 ，取 =0.02，标 准化得 2D =375 验算带速： 11 1 2 5 9 6 0 6 . 2 8 2 56 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0DnV m/s 确定带的基准长度： 1 2 0 1 20 . 7 ( 2 ( )D D a D D 取 0a =1.2（ 1D + 2D ） =1.2（ 125+375） =600 21122 ( ) 2 0 1 124ooDDL a D D a mm,由表 13-2 选取 dL =2000 确定实际中心距 a 2 0 0 0 2 0 1 16 0 0 5 9 522do LLaa mm 验算小带轮包角 1 211 1 8 0 5 7 . 3 1 6 0 1 2 0DDa 计算 V 带的根数 Z： 由表 13-3 查得 0 1.4P KW，由表 13-5 查得 K =0.95，由表 13-2 查得 LK =1.03 由表 13-4 查得 0P =0.11KW，则 V 带的根数 4 . 4 2 . 8 4( ) ( 1 . 3 8 0 . 1 0 8 ) 0 . 9 5 9 1 . 0 9Co o LPZ P P K K 因此取 Z=3 计算作用在带轮轴上的载荷 zF 由表 13-1 查得 A 型 V 带单位长度质量 q=0.1Kg/m,所以单根 V 带张紧力220 2 . 5 2 . 5 4 . 5 65 0 0 ( 1 ) 5 0 0 ( 1 ) 0 . 1 6 . 2 8 1 9 0 . 50 . 9 5 9 3 6 . 2 8CPF q v NK z v 故作用在轴上载荷 10 1632 s i n 2 3 1 9 0 . 5 s i n 1 1 3 0 . 422zF z F N 七 .齿轮的设计 ： nts1.高速 级大小齿轮的设计 1） 选择齿轮材料：大小齿轮都选用 45 钢 ，小齿轮 调质处理 ， 硬度 230， 大 齿轮正火 处理，硬度 210。 2）确定许用应力： a.许用接触应力： li m bH H LH KS查 精密机械设计 课本 表 11-7 得 lim1b =570 2/N mm ， 2l i m 2 5 5 0 /b N m m 。 故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出 2H 。 对于调质处理的齿轮， HS =1.1 222 550 / 5 0 0 /1 . 1H N m m N m m b.许用弯曲应力： l i m FbF F C F LFKKS 由表 11-10 知 lim1Fb =190 2/N mm 2l i m 2 1 8 0 /Fb N m m 取 FS =1.4， 所以 221 190 / 1 3 6 /1 . 4F N m m N m m 222 180 / 1 2 9 /1 . 4F N m m N m m 3） 根据接触强度设计： 9 级精度制造，载荷系数 K=1.2，取齿宽系数 0.5a ，测中心距 23 1 0 1 6 0 0 1 . 2 3 3 5( 6 . 9 5 1 ) ( ) 1 9 9 . 30 . 5 6 . 9 5 5 0 0a m m 选定 1z =30,21 6 . 9 5 3 0 2 0 9z u z 111 .6 7dm m mz nts12( ) 2 3 92ma z z m m b= 0 .5 2 3 9a aX =119.5mm 4） 验算弯曲应 力 1212 VFFdT K KYdm 由图 8-44 查得 ,x=0 1z =30， 1FY =2.60 2z =209， 2FY =2.14 211 136 4 4 . 2 /2 . 6 0FFN m mY 222 129 6 0 . 3 /2 . 1 4FFN m mY 12 FFYY,故应计算大齿轮的弯曲应力， 2114 4 . 2 / FFN m m ，弯曲强度足够。 2.低速级大小齿轮的设计： 齿轮材料的选择：小齿轮选用 35MnB 调质 ， 硬度 260HBS， 大齿轮 选用 SiMn 调质，硬度 225HBS。 确定许用应力： a.许用接触应力： li m bH H LH KS查表 8-10 得 lim1b =700 2/N mm 2l i m 2 5 4 0 /b N m m 故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出 2H 。 对于调质处理的齿轮， HS =1.1 222 540 / 4 9 1 /1 . 1H N m m N m m b.许用弯曲应力： ntsl i m FbF F C F LFKKS 由表 8-11 知 lim1Fb =240 2/N mm 2l i m 2 1 8 0 /Fb N m m 取 FS =1.3 所以 221 240 / 1 8 5 /1 . 3F N m m N m m 222 180 / 1 3 8 /1 . 3F N m m N m m 根据接触强度设计： 131 21d dHTK udKu 取 K=1.2， 齿宽 0.5a 231 6 7 1 3 0 0 1 . 2 3 3 5( 4 . 3 1 1 ) ( ) 2 9 6 . 50 . 5 4 . 3 1 4 9 1d m m 取 1z =28 ,21121z uz，故实际传动比 i=121 4.3228模数 122 2 2 9 6 . 5 3 . 9 82 8 1 2 1aXm ZZ 12()2ma z z=298mm B= 0 . 5 2 9 8 1 4 9a aX mm 取211 4 9 , 1 5 4b m m b m m 验算弯曲应力： 1212 VFFdT K KYdm 由图 8-44 查得 ,x=0 1FY =2.63 2FY =2.16 1 6 3 .5 /F N m m1Fnts22 5 2 . 1 /F N m m 2F 弯曲强度足够。 八 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 机座厚度 0 .0 2 5 3 8ad = + ? 9 机盖厚度 1d 1 0 .0 2 3 8ad = + ? 8 机盖凸缘厚度 1b 111.5b d= 12 机座凸缘厚度 b 1.5b d= 14 机座底凸缘厚度 2b 2 2.5b d= 23 地脚螺钉直径 fd 0 .0 3 6 1 2fda=+ M24 地脚螺钉数目 n 2 5 0 5 0 0 6an=: 时 ， 6 轴承旁联结螺栓直径 1d 1 0.75 fdd= M12 盖与座联结螺栓直径 2d 2d =（ 0.5: 0.6） fd M10 轴承端盖螺钉直径 3d 3d =（ 0.4: 0.5） fd 10 视孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 0.3: 0.4） fd 8 定位销直径 d d =（ 0.7: 0.8） 2d 8 fd ， 1d ， 2d 至外箱壁的距离 1C 查手册表 11 2 34 22 18 fd ， 2d 至凸缘边缘距离 2C 查手册表 11 2 28 16 外箱壁至轴承端面距离 1l 1l = 1C + 2C +（ 5: 10） 50 大齿轮顶圆与内箱壁距离 1D 1D 1.2d 15 齿轮端面与内箱壁距离 2D 2D d 10 箱盖，箱座肋厚 mm,1 110 . 8 5 , 0 . 8 5mmdd换 1m= 8 m= 9 nts轴承端盖外径 2D 轴承孔直径 +（ 5 5.5）3d 120（ I 轴） 125（ II 轴） 150（ III 轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2SD 120（ I 轴） 125（ II 轴） 150（ III 轴） 九 轴的设计： 1高速轴的设计： 材料：选用 45 号钢调质处理，查 表 10-2 取 =35 2/N mm ， C=100 各轴段直径的确定： 由 3 pdCn ， p=3.65,则 31 3 . 6 51 0 0 2 2 . 03 4 2 . 8 6d m m，因为装小带轮的电动机轴径 38d ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 1 ( 0 . 8 1 . 2 )dd ，查手册 886P 表 7-7 ，取1d =36, 1L =60mm, 因为大 带 轮靠轴肩定位，所以取 2d =40, 2L =58， 3d 段装配轴承，取 3d =45， 选用 6309 轴承， 3L =28， 4d 段是定位轴承，取 4d =50， 4L 根据箱体内壁线确定后再确定。 5d 段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴 4 1 1 . 2 52dde t m nts查手册得 1t =3.3，得 e=2.2d,所以该轴是安全的。 nts 弯矩及轴的受力分析图如下： 键的设计与校核： 因为 d1=75,查课本 153 页表 10-9 选键为 : 20 12bh查课本 155 页表 10-10 得 1 0 0 1 2 0b : 初选键长为 130,校核 34 4 2 7 5 0 . 3 7 1 0 1 1 1 . 17 5 (1 3 0 2 0 ) 1 2 bT M p ad l h 所以所选键为 : : 2 0 1 2 1 3 0b h l 装联轴器的轴直径为 70, 查课本 153 页表 10-9 选键为 : 20 12bh查课本 155 页表 10-10 得 1 0 0 1 2 0b : 7 103L 初选键长为 100,校核 34 4 2 7 5 0 . 3 7 1 0 1 1 1 . 17 5 (1 3 0 2 0 ) 1 2 bT M p ad l h 所以所选键为 : : 2 0 1 2 1 3 0b h l 十 .输出轴联轴器的选择： 计算联轴器所需的转矩： CAT K T= 查课本 269 表 17-1 取 1.5AK = 3 1 . 5 2 4 9 8 3 7 4 7CAT K N mT = = ?,查手册 1011 页 ,选用安全销弹性块联轴器 KLA4. nts十 一 . 减速器的各部位附属零件的设计 . (1)窥视孔盖与窥视孔： 在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔 , 大小只要够手伸进操作可。 以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙 ,了解啮合情况 .润滑油也由此注入机体内 . (2)放油螺塞 放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放 油，放油孔用螺塞
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