二级展开式直齿圆柱齿轮减速器课程方案设计.docx
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二级展开式直齿圆柱齿轮减速器课程方案设计
论文题目:
二级直齿圆柱齿轮减速器
毕业设计(论文)任务书
院(系)系机电工程专业机械设计及其自动化
1.毕业设计(论文)题目:
二级齿轮减速器
2.题目背景和意义:
本次论文设计进行结构设计,并完成带式输送机传动装置中减
速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。
综合运用机械设计、机械
制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力
学、机械原理。
掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施,并与生产
实习相结合,培养分析和解决一般工程实际问题的能力,具备了机械传动装置、简
单机械的设计和制造的能力。
3.设计(论文)的主要内容:
带式输送机传动总体设计;带式输送机传动总体设计;
主要传动机构设计;主要零、部件设计;完成主要零件的工艺设计;设计一套主要
件的工艺装备;撰写设计论文;翻译外文资料等
4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点):
,地点:
?
m,滚筒直径D=380mm,运输带工作转速V=1.35m/s主要参:
转距T=850N
工作条件:
送机连续工作,单向运转,载荷较平稳,空载起动,每天两班制工作,
每年按300个工作日计算,使用期限10年。
具体要求:
主要传动机构设计;主要零、部件设计;设计一套主要件的工艺装备;
撰写设计论文;选一典型零件,设计其工艺流程;电动机电路电气控制;翻译外文
资料
等
~1.2万字设计论文一份1.0万5.毕业设计(论文)的工作量要求:
装配图1张A,除标准件外的零件图9张A设计天数:
四周30
指导教师签名:
年月日
学生签名:
年月日
系(教研室)主任审批:
年月日
带式运输机传动装置传动系统
摘要
本次论文设计的题目是“带式输送机传动装置的设计及制造”。
进行结构设计,并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。
.
本次的设计具体内容主要包括:
带式输送机传动总体设计;主要传动机构设计;主要零、部件设计;完成主要零件的工艺设计;设计一套主要件的工艺装备;撰写开题报告;撰写毕业设计说明书;翻译外文资料等。
对于即将毕业的学生来说,本次设计的最大成果就是:
综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。
掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施,并与生产实习相结合,培养分析和解决一般工程实际问题的能力,具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力.
ABSTRACT
Thistopicdesigntopicis“thebelttypetransportstheenginedrive
instrumentthedesignandthemanufacture”.Structuraldesign,and
completesthebelttypetotransportintheenginedriveinstrumentthe
reductiongearassemblydrawing,thedetaildrawingdesignandthemajor
partscraft,theworkclothesdesign.
Thistimedesignconcretecontentmainlyincludes:
Thebelttype
transportstheenginedrivesystemdesign;Maintransmissionsystem
design;Mainzero,partdesign;Completesthemajorpartsthe
technologicaldesign;Designssetofmainimportantdocumentsthecraft
equipment;Composesthetopicreport;Compositiongraduationproject
instructionbooklet;Translationforeignlanguagematerialandsoon.
Regardingthestudentwhosoongraduates,thisdesignbiggest
achievementis:
Synthesisbasictheories,projecttechnologyand
productionpracticeknowledgeandsoonutilizationmachinedesign,
mechanicaldrawing,machinemanufacturefoundation,metalmaterialand
heattreatment,commondifferenceandtechnicalsurvey,theoretical
mechanics,materialsmechanics,mechanism,computerapplication
foundationaswellascraft,jig.Graspsthemachinedesignthegeneral
procedure,themethod,thedesignrule,thetechnicalmeasure,and
unifieswiththeproductionpractice,raisesanalyzerandsolvesthe
generalengineeringactualproblemability,hashadthemechanicaldrive,
thesimplemachinerydesignandmanufactureability.
Keywords(关键词):
Beltconveyor(带式输送机)
Transmissiondevice(传动装置)
Design(设计)
Manufacture(制造)
一、引言………………………………………………………………1
二、传动方案的拟定及说明………………………………………2
2.1、组成……………………………………………………………2
2
、特点……………………………………………………………2.2.
2.3、确定传动方案…………………………………………………2
三、电动机的选择……………………………………………………5
3.1、电动机类型选择………………………………………………5
3.2、电动机功率选择………………………………………………5
3.2.1、传动装置的总功率…………………………………………5
3.2.2、电动机所需的工作功率……………………………………5
3.3、确定电动机转速………………………………………………5
3.4、确定电动机型号………………………………………………6
四、计算总传动比及分配各级的传动比………………………7
4.1、总传动比………………………………………………………7
4.2、分配各级传动比………………………………………………7
五、运动参数及动力参数及传动零件的设计计算……………7
5.1、计算各轴转速…………………………………………………7
5.2、计算各轴的功率………………………………………………7
5.3、计算各轴的扭矩………………………………………………8
六、齿轮传动的设计计算…………………………………………12
6.1、选择齿轮材料及精度等级和齿数……………………………12
6.2、按齿面接触疲劳强度设计……………………………………12
6.3、确定齿轮传动主要参数及几何尺寸…………………………13
6.4、校核齿根弯曲疲劳强度………………………………………14
6.5、标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式表格……………………15
七、轴的设计计算……………………………………………………16
7.1、输入轴的设计计算……………………………………………16
7.1.1、选择轴的材料,确定许用应力……………………………16
7.1.2、估算轴的基本直径…………………………………………16
7.1.3、轴的结构设计………………………………………………17
7.2、输出轴的设计计算……………………………………………21
7.2.1、选择轴的材料,确定许用应力……………………………22
22
、估算轴的基本直径…………………………………………7.2.2.
237.2.3、轴的结构设计………………………………………………箱体结构。
减速器八九、键联接的选择及校核计算31
……………………………………31、输入轴与大带轮轮毂联接采用平键联接……………………9.131、输入轴与齿轮联接采用平键联接……………………………9.232、输出轴与齿轮2联接用平键联接………………………………9.333
9.4、输出轴与联轴器联接用平键联接………………………………联轴器的选择十、33……………………………………………………十一、减速器箱体附件的选择说明34
…………………………………34、检查孔和视孔盖……………………………………………11.1.134、通气器………………………………………………………11.1.23411.1.3、轴承盖………………………………………………………3411.1.4、定位销………………………………………………………3511.2、启盖螺钉………………………………………………………3511.3、油标……………………………………………………………35、放油孔及放油螺塞……………………………………………11.411.5、起吊装置………………………………………………………35
十二、润滑与密封………………………………………………………36
十三、电器电路图………………………………………………………38
十四、外文翻译……………………………………………………………39
设计总结………………………………………………………46
致谢………………………………………………………………47
参考资料目录…………………………………………………48
计算过程及计算说明
一、引言
计算过程及说明国外减速器现状?
齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着,是一种不可缺少的机械传动装置。
当前减速器普遍存在着体积大、重量大,或者传动比大而机械效率过低的问国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在.
材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。
但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题,也未解决好。
最近报导,日本住友重工研制的FA型高精度减速器,美国Jan-Newton公司研制的X-Y式减速器,在传动原理和结构上与本工程类似或相近,都为目前先进的齿轮减速器。
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
因此,除了不断改进材料品质、提高工艺水平外,还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新,平动齿轮传动原理的出现就是一例。
减速器与电动机的连体结构,也是大力开拓的形式,并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。
目前,超小型的减速器的研究成果尚不明显。
在医疗、生物工程、机器人等领域中,微型发动机已基本研制成功,美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳M级范围如能辅以纳M级的减速器,则应用前景远大。
二、传动方案拟定及说明
要求:
输送机连续工作,单向运转,载荷较平稳,空载起动,输送带速度允许误差±5%,滚筒效率0.96,每天两班制工作,载荷平稳,环境要求清洁,每年按300个工作日计算,使用期限10年。
2.1组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.2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。
2.3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:
1)外传动为V带传动。
2)减速器为同轴式二级圆柱齿轮减速器
二、方案简图如下:
该方案的优缺点:
减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。
结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。
.
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之—。
本设计采用的是单级直齿轮传动。
原始数据:
输送带拉力F=2000N;带速V=1.3m/s;滚筒直径D=180mm。
三、电动机选择
1、电动机类型的选择:
Y系列三相异步电动机(工作要求:
连续工作机器)
2、电动机功率选择:
Fv1000TV?
?
3p?
.15
w?
?
D1000、3ww
(1)传动装置的总功率:
(查指导书附表2.2)
23?
?
?
?
?
1zc230.97?
0.99?
0.99=
=0.90
(2)电机所需的工作功率:
P=FV/1000η=3.5d3、确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
n380=67.89r/min
×π1.35/×1000×D=60π1000V/×=60筒.
按指导书P7表2.1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i=3~4。
。
故电动机转速的可选范围为n=i×n=(9~16)×筒d齿轮总67.89=(610.96~1086.24)r/min,符合这一范围的同步转速有750r/min、和1000r/min。
根据容量和转速,由指导书附表10查出有三种适用的电动机型号,其技术参数及传动比的比较情况见下表:
表2.1传动比方案
电动机转传动装置的传动
r/mi额定功电动动比同满总K型
动转转速Y160M1-720
1
10.61
750
4
8
Y132M1-2
14.14
1000
4
960
4
4、确定电动机型号
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,可知方案1比较合适(在满足传动比范围的条件下,有利于提高齿轮转速,便于箱体润滑设计)。
因此选定电动机型号为Y132S-6,额定功率为P=4KW,满载转速n电动d=960r/min。
电动机型号额定功率满载转速启动转矩最大转矩
额定转矩额定转矩
2.2
Y132M-6
4KW
2.2
1000r/min
四、计算总传动比及分配各级的传动比.
=960/67.89=14.14/n、总传动比:
i=n1筒电动总、分配各级传动比2之间取i=3~5=3(单级减速器表据指导书P72.1,取齿轮i
(1)齿轮、合理,为减少系统误差,)4.22i=i×∵i
(2)带齿轮总=14.14/4.22=3.35
=ii/i∴齿轮带总五、运动参数及动力参数计算r/min)1、计算各轴转速(nn=960r/min?
III电动Inn=960/4.22=227.49r/min
/i?
齿轮IIIn227.49?
?
?
n67.9r/min3.35
IIIi
2、计算各轴的功率(KW)
P=P×η=4×0.99=3.96KW带IdP=P×η×η=3.96×0.99×0.97=3.8KW齿轮轴承齿轮IIIP=P×η0.99=3.8××0.97=3.65KW
×η联轴器IIIII齿轮轴承3计算各轴扭矩(N·mm)
T=9550×P/n=9550×4/960=39.79N·mm
电动ddnmm
·3.96/960=39.39N/×=9550TP×=9550III.
n=9550×3.8/227.49=159.54N·mmT=9550×P/IIIIIIn=9550×3.65/67.91=513.29N·=9550×P/mm
TIIIIIIIII六、齿轮传动的设计计算
1)选择齿轮材料及精度等级和齿数
考虑减速器传递功率不大,按课本P142表10-8及10-9选,以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用45#钢,齿面硬度为230HBS。
大齿轮选用45#钢,正火,齿面硬度190HBS;根据表选7级精度。
齿面精糙度R≤1.6~3.2μm。
取小齿轮齿数Z=25。
1a则大齿轮齿数:
Z=iZ=4.2×25=105.51齿22)按齿面接触疲劳强度设计
26711/32】(u+1)/kTφu[σ10-24由课本P147式()d≥【]HP1d1=u=4.2i确定有关参数如下:
传动比齿=1取φ10-12由表dm
·=9550/n×3.96/960=39393.75NT转矩=9550×P11I载荷系数k由课本P144取k=1.2
许用接触应力σ由课本P150图10-33查得:
HP,=650Mpaσ=570Mpa
σHlim2Hlim1[σ=0.9×]=0.9σ650Mpa=585MpaHlim1HP1=0.9×σσ]=0.9[570Mpa=513Mpa
Hlim2HP2.
取[σ]=513MpaHP故得:
26711/32】(u+1)/φu[σ]d≥【kTHPd1126711/3mm24.2×513]=[×1.2×39393.75×(4.2+1)/0.9×=50.5mm
3)确定齿轮传动主要参数及几何尺寸=50.5/25=2.02mm
/Z模数:
m=d11m=2.5mm取标准模数:
根据课本P130表10-2
25=62.5mm×分度圆直径d=mZ=2.511106=265mm
=mZd=2.5×22)/2=2.5(25+106)/2=163.75mma=m(Z+Z传动中心距2162.5=62.5mm=1×b=b=φ×d齿宽12d+4mm=66.5mm=bb21验算齿轮圆周速度1000=3.14m/s960/60××1000=3.14×62.5×/60dV=πn1齿1级合宜由表10-7选齿轮传动精度等级8校核齿根弯曲疲劳强度4)]
≤mb)Y/d=(2kTσ)得式(由课本P14810-26[σF1FS111F.
确定有关参数和系数
许用弯曲应力[σ]
FP由课本P150图10-34查得:
σ=357Mpaσ=220Mpa
Flim1Flim2[σ]=0.7σ=0.7×357Mpa=245MpaFlim1F1=0.7×[σ]=0.7σ220Mpa=154Mpa
Flim2F2复合齿形系数Y由P149图10-32查得FSY=4.4Y=3.8FS2FS1计算两轮的许用弯曲应力
σ=(2kT/dmb)YFS1
1F11=(2×1.2×39393.75)/(62.5×60.5×2.5)×4.4Mpa
=42.60Mpa<[σ]F1σ=(2kT/dmb)YFS2
11F2=(2×1.2×39393.75)/(265×62.5×2.5)×3.8Mpa
=8.68Mpa<[σ]
F24、标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式如下表:
一选齿轮类、精度等级、材料及齿数
1为提高传动平稳性及强度,选用直圆柱齿轮;
2因为运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度;
HBS=280
调质40Cr小齿轮材料:
3
?
aMP?
750(由图10-21d接触疲劳强度极限)3imHl?
?
390MPa(由图10-20c弯曲疲劳强度极限)Mpa3FEHBS=240
大齿轮材料:
45号钢正火?
?
007(由图10-21c接触疲劳强度极限)MPa4Hlim?
aMP?
70010-20b弯曲疲劳强度极限)(由图4FE30z?
30=102=3.4×齿轮齿轮齿数齿数Z大4初选小34按齿面接触强度设计二2?
?
T2KZu?
1?
tE?
.32?
d2?
?
3?
?
?
?
?
?
t3u?
?
Hdmm(由式10-21计算公式:
)确定公式内的各计算参数数值1
?
2k1.选载荷系数初t?
1?
Z?
189.81/2(由表Mpa(由表10-7)齿宽系数材料的弹性影响系数dE)10-6计算应力循环次数80175?
0)?
7.(6?
2?
8?
300?
10N?
6njL?
60?
269.1H1i9015?
7.78019?
?
1.8N?
2114.
K92?
0.?
97K0.10-19计算接触疲劳寿命系数)(由图4HN3HN1?
S1%,取安全系数计算接触疲劳许用应力,取失效概率为?
?
506.92?
550?
MPa[]01H?
?
?
523.MP8[0].97?
5402H2计算d1)试算小齿轮分度圆直径(t1TKZμ1?
2?
tE)?
?
?
d(3?
?
t3]μ[Hd=81.53mm
?
nd23?
v1.?
0m1000?
60s计算圆周速度)2((3)计算齿宽b及模数mnt
05.83?
7682.m?
?
m05?
b?
83.d?
18?
3.05230Itdm6.23?
h?
2.252.768?
b/h=13.33
K?
K?
K?
K?
K?
?
4)计算载荷系数(HHAVHK1K?
根据电动机驱动得<由表①使用系数10-2>AAK?
K1.07动载系数<由表10-8>根据v=0.807m/s7级精度②vV?
?
KK1?
?
直齿轮,③FH
级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,用插值法查得7④由表10-4?
431K1.?
H?
K1.34?
得10-13,故载荷系数根据b/h=13.33,,查图FKK?
K?
K?
K?
?
?
1.53.431?
1?
?
1.07?
11=HHAVHd(5)按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径15311.mm05?
?
90.07d?
83.321.m计算模数(6)07.d901002?
.?
?
3m30z1按齿根弯曲强度设计三
?
?
?
YYTK2aSFa?
?
?
m?
?
3?
?
n2[]Z?
?
F1d(10-5)>
<由式xma1确定计算参数?
K.43381计算载荷系数K0.92?
?
85K0.由图10-18>得<2()弯曲疲劳系数K2FN1FNFN
?
][取弯曲疲劳安全系数S=1.3<(3)计算弯曲疲劳许用应力由式(10-F得12)>?
K0.85?
390?
11FEFN]?
?
?
255MPa[F1S1.3?
K0.92?
370?
22FNFE]?
?
[?
262MPaF2S1.3
(4)查取齿型系数Y应力校正系数Y得10-5>由表<ααSF.
?
.52y2?
79?
?
1Y.625Y1.Y2.181Fa2Fa2SaSa1YY?
SaFa]?
[(5并加以比较)计算大小齿轮的FYYYY2.6258.18?
1.79.52?
122SaFa21SaFa1014890.?
?
01605?
0.?
?
?
262[]255[]2F1FY?
YYY22SaFa1SaFa1?
?
][][?
0.