【分流式二级圆柱齿轮减速器的设计计算案例5400字】

1分流式二级圆柱齿轮减速器的设计计算案例1.1传动方案的拟定以及说明1.1.工作状况跟技术：带的速度误差为±5%。输送机效率为ηw=0.96;每天工作单班制，工作情况有较小的冲击，工作年限为5年，工1.2初始数据运输带曳引力F:2KN运输带速度V:1.2m/s滚筒直径D:300mm输送带能工作是有滚筒带动转动，滚筒由连接减速器的联轴器带动，减速器由外面的电机带动。一整个系统下来中最重要的是二级分流式圆柱齿轮减速器，它里边很庞杂。高速轴的齿轮和轴承都有俩对一模一样的，受到一样的载荷。斜齿圆柱应用到高速，直齿圆运输机传动方案1—电动机2一联轴器3—减速器21.1.1选择电动机类型1)滚筒所需功率Pw:Pw=FV/1000=2000×1.2/1000=3.0K滚筒的转速nnw=60×1000VπD=63.7r/min2)电动机至滚筒之间传动装置的总效率为η:η₁=0.99,η20.98,η₃=0.98ηwη=η²·η²·n³·ηw=0.99²·0.98²·0.98³·0.93)确定电动机的额定功率Pea电动机的输出功率为PaPa=P/η=3.0/0.85=3.53kw确定电动机的额定功率Pa选定电动机的额定功率Pa=4kw分流式齿轮传动，查书得推荐传动比为i=i·i₂=8则总传动比可以在8至60之间选取na₁=8n=8×63.7=509.6na₂=60nw=60×63.7=3822由上述得同步转速为750r/min1000r/min,1500r/min,3000r/min的都行，先选转速为1000r/min,1500r/min的两种电动机进行比较。3表1方案型号功率转速传动比最大转矩额定转矩质量同步转速满载转速1424表2型号ABCDEFGHKL1.3计算总传动比及分配各级传动比1.3.1总传动比的计算由参考文献[1]《机械设计课程设计》中表20-2查得：总传动比i=nm/n=960/63.7=15.071.3.2分配各级的传动比查阅参考文献[1]《机械设计课程设计》中表2—3各级传动中分配的各级传动比高速齿轮的传动比i≈1.4i₂,低速齿轮的传动比为i=i/i=i/1.1.4计算传动装置的运动和动力参数4Pm=P·η₂·η₃=3.96×0.98×0.98kwPv=Pm·η₂·η₃=3.80×0.9Pv=P·n₃·η₁=3.65×0.98×0.99kw轴I轴II轴II功率5转矩5传动比11效率n1.5传动零件的设计计算1.5.1高速级齿轮传动设计(1)高速齿轮的各种参数和材料选择按1.1节的工作形式，斜齿的圆柱齿轮传动用在高速轴上带式的运输机是一般的工作机，转的不快，选用7级精度选择高速齿轮的材料。查书选择为40Cr(调质)为小齿轮做件，硬度为260HBS,选择45钢(调质)为大齿轮做件，硬度为220HBS,硬度差40HBS。Z₁=28先选小齿轮齿数28试试，大齿轮齿数Z₂=4.59×24=110.16取Z=1102)按齿面接触强度设计1)确定公式内的各计算数值小齿轮传递的转矩则应力循环次数6N₂=N₁/i=6.4×10⁸/4.16=1.6×10⁸查阅参考文献[2]《机械设计》中图10-19命系数KHN=0.91,KHN₂=0.97。计算接触疲劳许用应力，选择了安全系数S=1。查阅参考文献[2]《机械设计》中图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限olim=560MPa;大齿轮的按式(2-1)计算小齿轮分度圆直径d,=3.14×40.48×9600/(60×1000)m/s计算齿宽b和模数mh=2.25m=1.64×2.25mm=3计算纵向重合度ε7计算载荷系数K根据有轻微冲击，系数Kᴀ=1.25,根据V=2.03m/s,7级精度查书得，动载系数K,=1.09;查表10-4接触疲劳齿向载荷分布系数KH的值弯曲强度计算齿向载荷系数查书中图(图10-13)得KB=1.221查书中表(表10-3)得齿间载荷分布系数KHa=KFa=1.4得载荷系数K₁=1.4×1.25×1.0计算模数m3)按齿根弯曲疲劳强度设计按式计算K=KAKvKFaKFβ得K₁=1.25×1.09×1.4×1.221=2.338Zv₁=Z₁/cos³β=24/cos³Zv₂=Z₂/cos³β=116/cos³1KFN₂=0.66。小齿轮弯曲疲劳强度极限σFE=5009小齿轮的数值小取m₁=2,按接触疲劳强度得的分度圆直径d₁=44.74mm计算应有的齿数取Z₁=23,则Z₂=u₁Z₁=4.59×23=105.57取106将中心距圆整为133mm2)按圆整的中心距修正螺旋角因β值改变不多，参数ε。,KB,ZH等就用原来的。3)计算大小齿轮的分度圆直径d₁=Zmn/cosβ=23×2/cos14515”4)计算齿轮宽度取B₂=35mm,B₁=40mme<2m,齿轮轴与小齿轮设计在一起。1.5.2低速级齿轮传动设计1.低速齿轮的各种参数和材料选择根据图1中的传动方案，低速级用直齿圆柱齿轮传动选择7级精度(GB10095-85)材料的选择：小齿轮用40Cr(调质),硬度为280HBS大齿轮用45钢(调质),硬度为240HBS小齿轮齿数Z₃=24,Z₄=Z₃i=24×3.28=782.齿面接触强度设计试选K₁₂=1.3小齿轮的转矩T₃=Tm=173.47N·m=1.73×10⁵N·mm查书选弹性影响系数查书得小齿轮接触疲劳强度极限σHlim₃=670MPa,可Hlim4=610M根据方程(2-8)确定应力循环次数N₃=60n₃jL=60×175.48×1×14600=1.5410⁸N₄=N₃/3.18=6.373×10⁸/3.8=4.84×10⁷查书得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力，得失效的概率为1%,安全系数S=1,方程(2-7)=3.14×68.2×209.2/60000则b₃/h₃=68.2÷6.39mm=10.67mm计算模数mm₂=d₃/Z₃=71.9/24mm=3.按齿根弯曲强度设计方程式如下根据书中确定小齿轮弯曲疲劳强度极限σFE₃=500Mpa,大齿轮弯曲疲根据书中选择弯曲疲劳寿命系数KFN3=0.892,KFN₄=0.92载荷系数K₂。根据方程(2-6)K=KK,KFaKFβ得K₂=1.25×1.02×1×1.3应力校正系数，看书上得Ya3=1.58,Ya4=1.77计算俩齿轮的,比大小大齿轮的数值大m,大于根据齿根弯曲疲劳接触强度计算出来的法面模数，取m=3mm,就可分度圆直径d₁=74.14mm,来计算应该有的齿数计算。则Z₄=U₂Z₃=3.28×24=78.7取z=78,圆整后得a₂=153计算分度圆直径计算齿轮宽度b₃=中a₂d₃=1.0×72mm=72mm,取B₃=75mm,B₄=70mm5.结构设计由e<2m,齿轮3做成齿轮轴齿宽分度圆直径中心距高速级小2高速级大低速级小31.6轴的设计计算先计算轴的最小应有直径。来选择轴的材料则Tca=1.5×39.39N·m=59.69N·m根据Tca=213.71N*m,还有电传动机的轴径D=38mm,根据国标GB4323-84,TL6型的弹性套式柱销联轴器满足使用标准，半联轴器的孔径d₁=32mm,半联轴器长度L=82半联轴器和轴段配合的毂孔长度L₁=84mm。所以轴的最小直径确定轴上零件的装配方法。查阅资料进行比较，选用下面图所方案轴各段直径和长度根据各种定位来确定2)先选择用滚动轴承。传动方案里没有轴向力，高速轴转的快，用深沟球轴承。根据d-m=37mm,查GB/T276-1994初步取0组游隙，等级公差为0级的深4)箱体内壁到轴承座孔端面的距离L₁=δ+C₁+C₂+(5～8)mm,L₁=42mm,取轴承盖的总宽度为30mm,到联轴器的距离为25mm,L-m=55mm5)经过计算得出LⅢ-1v=27mm,Lx-x=27mm,Lv-v=95mm。轴端倒角为1.5×45°,各轴肩处圆角半径为R11.6.2中速轴的设计上述内容Pm=3.80kw,Tm=173.47N·m,nm=209F₁₂=F=813.0N,F,2=F₁=305.1N,Fa₂=Fa根据方程(2-10)可以先确定轴的最细直径，材料选择45钢。看资料得Aom=110,。安装轴承处的直径最小，取为dmin=30mm。3.轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案，如图I(2)确定轴的各段直径和长度1)根据dmin=30mm取d₁-=40mm,则dv-vm=40mm俩大齿轮之间用轴肩定位，取dm-v=dv-v₁50mm,Lm-Iv=Ly-v=10m齿轮3采用齿轮轴，Lv-v=B₃=75mm2)初步选择滚动轴承本次用两对斜齿轮就根人字齿的效果一样，轴Ⅱ对于机座相对固定，所以先选择0组游隙，等级公差为0级的深沟球轴承6208轴承，轴承的各项尺寸为d×D×B=50mm×90mm×20mm,由a₁=12mm,S₁=10mm取a₂=12mm,S₂=10mm,则轴承盖是嵌入式，轴承端盖的总宽度为36mm3)轴上零件的周向定位这次用普通平键型键连接来确保零部件的周向定位用过渡配合来确保滚动轴承的周向定位，选公差为m64)确定轴上圆角和倒角尺寸根据各种资料确定，轴端倒角为1.0×45°,各轴肩处的圆角半径为R11.6.3低速轴的设计上述内容Pv=3.65kw,T₁v=547.21N·m,nv=63.7r/min1.求作用在轴上的力2.初步确定轴的最小直径根据方程(10)来先选取轴的最小直径。用材料为45钢的轴进行调质。查书，得。直径最小，然后联轴器的型号。根据方程(11),查书，取Kᴀ=1.5,则3.轴的结构设计(2)确定轴上的各个直径和长度1)dvm-Ix=45mm,半联轴器采用轴肩定位，h=(0.07-0.1d根据这个方程，dv-vm=52mm,联轴器用轴端挡圈紧固，看书得D₂=55mm,Lm-x=82mm2)初步选择滚动轴承根据轴颈和轴上的一般受力，用0组游隙，等级公差为0的深沟球轴承6211,3)轴承一端采用套筒定位，一端采用轴肩，取dμ-m=dy-v=62mm,4)根据轴颈查图表，取安装齿轮处轴段dm₋v=65mm,齿轮用轴肩定位，根据b≥1.4h=1.4×7.5mm=9.8mm,最后LIv-v=10mm5)查图表得知，已知B₄=70mm。Lm₋-v=68mm6)根据轴Ⅱ,轴Ⅲ的设计，算出以下得数，L-m=58mm,L-v=46mm。3)轴上零件的周向定位大齿轮段选C型键：b×h×L=18mm×11mm×63mm用过渡配合来确保滚动轴承与轴的周向定位(4)确定圆角和倒角F₁₄=F₁₃=4818.6NF,4=F,₃=17表4危险截面所受弯矩和扭矩载荷垂直面V弯矩总弯矩M扭矩T5.按弯矩合成应力校核轴的强度对危险截面进行校核，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动变应力，取α=0.6,计算应力=1165529.941417.5MPa=2上面已经选择45钢为材料，根据资料[σ_]=60Mpa,以σca<[σ-],轴很安全。1.8滚动轴承的选择和校核计算轴承的预估寿命为L=14600h1.高速轴轴承的选择与计算根据高速轴的设计，我们用深沟球轴承6008来满足要求，因为轴是对称分布受到根据滚动轴承样本，所以深沟球轴承6008的基本额定动载荷C=13200N,基本额定静载C₀=9420N轴承当量动载荷PFa=0,径向的载荷系数X=1,轴向的载荷系数Y=0,工作小震动，按书中，取P=f,(XF,+YF₄)=1.2×(1×86轴承满足要求。确定使用深沟球轴承6008。2.轴Ⅲ上的轴承选择与计算根据轴II的设计知道，可以先选择用0组游隙，公差等级为0级的6208轴承，因为俩轴承是对称的受力一样，所以就只需要校核一个。其受力F,=2058.9N,Fa=0,ε=3,n=209.2r/min求轴承当量动载荷PFa=0,径向载荷系数X=1,轴向载荷系数Y=0,工作有小震动，查书中取P=f,所以选用轴承满足寿命要求。确定，故初步选取0组游隙，0级公差6210轴承。故所选用轴承满足寿命要求。确定使用深沟球轴承6208。根据轴IV的设计挑选轴承，先选择用深沟球轴承的6211型号，因为俩轴承的放置是对称的，计算一个就行，其受力F,=√F₄²+F²=5127.8N,F。=0,ε=3,转速n=63.7r/min1)查滚动轴承样本得知了深沟球轴承6011的基本额定的动载荷C=23200N,基本额定静载荷Co=17800N2)求轴承当量动载荷P因为F₄=0,径向载荷系数X=1,轴向载荷系数Y=0,工作状况很稳定，按书中知，取fp=1.0,则P=f,(XF,+YF₄)=1.×(1×5123)验算轴承寿命所以选用的轴承满足寿命要求。基本确定使用深沟球轴承6011。1.9键连接的选择和校核计算校核键连接的强度键、轴和轮毂用的都是钢材，查书得许用应力[ø,]=100-120MPa,取[o,]=110MPa。键的作业部分1=L-b/2=50mm-5mm=45mm,键的接触高度材料强度达到要求，选用C型键b×h×l=12.中速轴上的齿轮与轴II的键连接校核键连接的强度材料都准备用钢，按书中许用应力[ø,]=100-120MPa,[o,]=110MPa。键作业选择的材料满足要求，选用键b×h×L=10mm×8mm×30mm3.中速轴齿轮与轴II的键连接由轴Ⅲ的设计知初步选用键b×h×L=14mm×9mm×63mm,T=Tm=173.47N·m材料都准备用钢，工作应有的应力[o,]=100-作业的部分