一级齿轮减速器课程设计.docx
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一级齿轮减速器课程设计
1)选择电动机类型
按已知的工作要求和条件,选用Y型挡封闭器型三相异步电机。
2)选择电动机功率
原始数据:
输送带工作拉力F=2800N
输送带工作速度V=1.4m/s
滚筒直径D=300mm
每日工作时间T=24h
传动工作车限a=5
工作机所需的电动机输出功率
Pw=(Fv)/(1000μw)Pd=(Pw)/μPd=(Fv)/(1000μwn)
由电动机至工作机之间的总效率为
ξ×ξw=ξ1×ξ2×ξ2×ξ3×ξ4×ξ5×ξ6
求中ξ1,ξ2,ξ3,ξ4,ξ5,ξ6分别为带传动,齿轮传动,联轴器,卷通轴的轴承及卷筒的效率。
∴查表得:
ξ1=0.96;ξ2=0.99;ξ3=0.97;ξ4=0.97;ξ5=0.98,ξ6=0.96
则ξ×ξw=0.96×0.99×0.99×0.99×0.97×0.97×0.96*0.96=0.83
∴Pd=(Fv)/(1000ξ×ξw)=(2800×1.4)/(1000×0.83)=4.72KW
3)确定电动机转速
卷筒轴的工作转速为
Лw=(60×1000V)/(ΠD)=(60×1000×1.4)/(Π×300)=89.2r/min
又∵V带的传动比在i带=2~4,单环齿轮传动比i齿=3~5,则合理传动比在:
I=i1×i2=6~20.
I=(Nd)/(Nπ)Nd=I×Nπ=(6~20)×89.2r/min
Nd=535~1784r/min
查表得:
符合这一范围的有同步转速有1000r/min,750r/min.
1500r/min.
二.计算带传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速
Ⅰ轴NⅠ=(Nm)/Io=(720)/(2.57)r/min=280.2r/min
Ⅱ轴NⅡ=(Nm)/Ii=(280.2)/(3.14)r/min=89.24r/min
卷筒轴Nw=NⅡ=89.24r/min
2.各轴的输入功率
Ⅰ轴PⅠ=Pd×ξ01=4.72×0.96RW=4.53KW
Ⅱ轴PⅡ=PI×ξ12=PI×Л2×Л3=4.53×0.99×0.96KW=4.35KW
3.各轴输入转矩
由计算电动机轴的输出转矩Td
Td=9550×(Pd)/(Nm)
=9550×(3.61)/(960)N/m
=34.38N/m
Ⅰ轴TⅠ=Td×io×N01
=Td×io×Л1
=34.38×3.3.5×0.96N/m
=115.52N/m
Ⅱ轴TⅡ=TⅠ×i1×Л12
=TⅠ×i1×Л2×Л3
=115.52×4.18×0.99×0.97N/m
=463.70N/m
卷筒轴T2=TⅡ×ξ2×ξ4
=463.70×0.99×0.97N/m
=445.29N/m
运动和动参数的计算结果如下表:
参数
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
转速
960
274.29
65.62
65.62
输入功率
3.6
3.456
3.289
3.154
输入转矩
34.38
115.52
463.70
445.29
传动比
3.5
4.18
1
效率
0.96
0.95
0.96
①确定计算功率PC
由于表8.85查表得KA=1.2由式C8.12得:
PC=KA×P=1.4×KW=4.8KW
②选取高通V带型号
根据PC=4.8KW,N1=960r/min。
由图8.12选用A型普通V带.
③确定带轮基准直径dd1,dd2
根据表8.6和图8.13选取dd1,100﹥dmin=100mm,打带轮基准直径为:
dd2=(N1)/(N2)dd1=3.5×100=350mm
按表8.3选取标准值dd2=350,则实际传动比i从动轮的实际转速分别为
i=(dd2)/(dd1)=(350)/(100)=3.5
N2=(N1)/(i)=(960)/(3.5)=274.29r/min
④验算带速V
V=(πdd1N1)/(60×1000)=(π×100×960)/(60×1000)m/s=5.024m/s
带速在5~25m/s范围内.
⑤.确定带的基准长度Ld和实际中心距a
0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
0.7(100+350)≤a0≤2(100+350)
315≤a0≤900
则按结构设计要求初定中心距u0=1000mm由式(8.15)得:
L0=2a0+(π)/
(2)(dd1+dd2)+(dd2-dd1)(dd2-dd1)/(4a0)
=2×900+(π)(100+350)/
(2)+(350-100)(350-100)/(4×900)=2523.86mm
由表8.4选取基准长度Ld=2500mm
由上式(8.16)得实际中心距a为
a≈a0+(Ld-L0)/
(2)=(900+(2500-2523.86)/
(2))mm=888.07mm
⑥校验小带轮包角a1
由上式(8.17)得
a1=180-(dd1-dd2)/(a)×57.3=180-(250-100)/(211.86)×57.3=139.43度>120度
⑦确定V带根数Z
Z=(4.8)/﹝(0.95+0.11)×0.95×1.09﹞=4.37根
取整得Z=5根
⑧求初垃圾F0及带轮轴上的压力FQ
由表8.6查得B型普通V带的每米长质量q=0.17kg/m,根据式(8.19)得单根V带的初拉力为:
F0=﹝(500pc)/(2V)﹞×﹝(2.5)/(KQ)-1﹞+qv×v
=﹝(500×4.8)/(5×5.02)﹞×﹝(2.5)/(0.95)-1﹞+0.10×5.02×5.02=158.53N
由式(8.20)可得作用在轴上的压力FQ为
FQ=2F0×Z×sin(a1)/
(2)
=2×158.53×5sin(163.87)/
(2)N=1569.45N
⑨设计结果
选用5根A—2800GB/1544-89V带,中心距a=888mm,带轮直径dd1=100mm,dd2=350mm,轴上压力FQ=1569.45
三.设计一单及直齿圆的齿轮减速器中的齿轮传动:
已知传动功率P=3.456kw,电动机驱动,小齿轮转速n=274.29r/min,传动比i=4.18,单向运转,三班倒工作。
1)选择齿轮材料及精度等级
小齿轮选用45钢调质,硬度为217~169NBS,大齿轮选用45钢正火,硬度为169~217NBS,因为是普通减速器,由表10.21选用8级精度,要求齿面粗糙度
RQ≤3.2~6.3μm.
2)按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮为钢质齿轮,可应用式(10.22)求出d1值,确定有关参数与系数:
载荷系数K查表10.11即K=1
⑶齿数Z,和齿宽系数ψd
小齿轮的齿数Z1取为22,则大齿轮的齿数Z2=92,因单级齿轮传动为对称布置,而齿轮齿面又为软齿面,由10.20选取ψd=1
⑷许用接触应为[σH]
由图10.24查得σHim1=530mpa,GHim2=490mpa
由表10.10查得Sh=1
N1=60njLh=60×286.57×1×C5×52×24×51=536000000
N2=(N1)/(i)=134000000
查图10.27得
ZnT1=1.03ZnT2=1.12
由式(10.13)可得
[GH]1=(ZnT1GHim1)/(SH)=(1.03×560)/
(1)=576.8mpa
[GH]2=(ZnT2GHim2)/(SH)=(1.12×560)/
(1)=598.9mpa
故d1≥76.43√[KT1(U+1)]/(ψduGHGH)=65.41mm
m=(d1)/
(2)=2.97=mm
由表10.3取标准值m=3mm
3)主要尺寸计算
d1=mZ1=3×22=66mm
d2=mZ2=3*92=276mm
b=4dd1=1×66=66mm
经圆整后取b2=66mm
b1=b2+9=65+9=74mm
d=
(1)/
(2)m(Z1+Z2)=
(1)/
(2)×2.5(25+100)mm=156.25mm
4)按齿根弯曲疲劳强度校验
由式(10.24)得出σF,如σF≤[σF]则校验合格
确定有关系数参数
⑴齿形系数YF
查表10.13得YF1=4.30,YF2=3.97
⑶许用弯曲应力[σF]
由图10.25查得σF1ml=310mpa,6F2ml=295mpa
由表10.10查得SF=103
由图10.26查得Ynt1=1,Ynt2=1
由式(10.14)可得[σF]=(Ynt1σF1ml)/(SF)=(210)/(4.3)=79.19mpa
[σF2]=(Ynt2GH1ml)/(SF)=(190)/(3.97)=73.11mpa
故σF1=79.19mpa﹤[σF]1=79.19mpa
σF2=73.11mpa﹤[σF]2=73.11mpa
根据弯曲强度校验合格
四.设计所示直齿齿圆锥齿轮减速器的从动轴.
已知传递功率P=3.284kw,从动轴轮的转速n=71.64r/min,分度圆直径d=mm,圆周力Fi=4090N,几何力Fr=1488.6N.齿轮宽度为60mm,工作时单何运转,轴承采用深沟球轴承.
1)选择轴的材料,确定许用应力
由已知条件知减速器传递的功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质质量,由表7.1查得强度极限σB=640mpa,再由表7.1得许用弯曲应力[σH]=60mpa
2)按扭转强度估算轴径
根据表7.2得C=118~107,又由式(7.2)得
40.34≤d≤44.49mm
考虑到轴的最小直径处需安装联轴器,会有键槽,故将直径加大3%~5%为41.6~46.7mm,由设计手册取标准直径d1=42mm.
3)设计轴的结构并绘制结构草图
由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,将轴承对称安装在齿轮的两侧,轴的外端安装联轴器.
⑴确定轴上零件的位置和固定方式
要确定轴的结构形状,必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式.参考图14.8确定齿轮从轴的右端装入,齿轮的左端用轴环固定位,右端用套筒固定,这样齿轮在轴上的周何用轴环固定,轴何采用过盈配合固定.
⑵确定各轴段的直径
如图所示。
轴段①直径最小,d1=42mm,考虑到要对安装在轴段①上的联轴段上的联轴器进行定位,轴段②必须满足轴承内径的标准,故取轴段②的直径d2为48mm,用相同的方法确定轴段③④的直径d3=51mm,d4=54mm,为了便于拆卸左轴承,可查出6010型滚动轴承的安装高度为3.5mm,取d5=56mm.
⑶确定各轴段的长度
齿轮轮毂宽度为72mm,为保证齿轮固定可靠,轴段③的长度应用略短与齿轮轮毂宽度,取为72mm,为保证齿轮断面与箱体内壁相碰,齿轮断面与箱体内壁应留有一定的间距,取该间距为15mm,为保证轴承安装箱体轴承座孔中(轴承宽度为17mm),并考虑轴承的润滑,取轴承断面距箱体内壁的距离为5mm,所以轴端④的长度取为72mm,轴承支点距离L=123mm,根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求,去l=75mm,查阅有关的联轴器手册去l为84mm,在轴段①③上分别加工出键槽,是的键槽处于轴的同一圆柱母线上,键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5~10mm,键槽的宽度按轴段直径手册得到.
⑷选定轴的结构细节,如圆角,倒角,退刀槽等尺寸.
按设计结果画出轴的结构草图(见图14.2/a)
5)修正轴的结构
因轴的强度不大,此轴不必再作修改
6)绘制轴的零件图
五.设计直齿圆柱齿轮减速器的主动轴(Ⅰ轴).
已知传递功率P=3.99kw,从动轮的转速n=286.57r/min,分度圆直径d=62.5mm,圆周力F1=4159.2N,径向力Fr=1550.2N齿轮轮毂宽度为5~10mm,工作时单向运转,轴承采用深沟球轴承.
①选择轴的材料,确定许用应力
由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率,对材料无特殊需求,故选用45钢经调制处理,由表14.4查得强度极限σB=650mpa,再由表14.2得许用弯曲应力[σb]=60mpa
②按扭转强度估算轴径
根据表14.1得C=107~118,又由式(14.2)得
25.68mm≤d≤28.32mm
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故将估算直径加大3%~5%,取为26.4J~29.736,由设计手册取标准直径d1=27mm.
③设计轴的结构并绘制结构草图
由于设计师单环减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,将轴承对称安装在齿轮两侧.
六.键的设计
选择刚性材料[σjy]=125~250mpa
Ⅱ轴:
①轴段的直径是42mm,轴段长度为110mm,由表14.5得
键宽b=12,键高h=9,键长l=28~140,由键长应小于5~10,则键长l=100mm
σjy=(4T)/(dhl)=(4×511.26N/M)/(45×9.60mm)=84mpa
由表14.6得σjy<[σjy]
③轴段的直径是54mm,轴段的长度为63
由表14.5得
键宽b=16,键高h=10,键长l=45~180,由键长应小于轮毂宽度5~10mm,则键长l=56mm
Gjy=(4T)/(dhl)=(4×511.26N/m)/(55×10×56mm)=64.4mpa
Ⅰ轴:
材料选择:
选择刚性材料[σjy]=125~150mpa
1段轴直径长度27mm,轴段长度78mm
则由表14.5得键宽b=8mm,键高h=7mm,键长l=18~90,由于轴段长度l=78mm,所以键长l=70mm.
σjy=(4×133.1N/m)/(40×8×60mm)=27.7mpa
七.轴承的选择
Ⅱ轴选用深沟球轴承,一直轴的直径为50mm,转速n=71.64r/min,轴承所受径向力744.3N,工作温度正常,要求轴承预其铸合力[Lh]=30600N,选择轴承型号.
1)求当量动载荷P
根据式(15.1)得P=fp(XFr+YFa)
查表15.12得fp=1.1,式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据
(Fa)/(Cor)值查取,Cor是轴承的径向额定静载荷,根据表15.13暂取
(Fa)/(Cor)=0
∴P=1.1×744.3=818.73N
2)计算所需的径向额定动载荷值
C=(60×71.64×0.0306)(P)/(f1)=4163.7N
Ⅰ轴确定深沟球轴承型号
已知轴的直径是35mm,径向载荷775.1N
P=1.1×775.1=852.61
C=(60×286.5×0.0306)(P)/(f1)=6207N
查手册得选用深沟球轴承62.10合适
Ⅱ轴轴承距箱高距离L=-9+20+18+7=54
轴承内端面距内壁距离取17
T=16m=54-12-16=26
,C1=16,C2=14
八.轴承盖的设定
Ⅱ轴盖d3=8md0=d3+1=9m
D2=92+5d3=112e=1.2d3=8.4
e1≥e≥8.4
Ⅰ轴盖d3=8md0=9m
D2=D0+5*8=112e=1.2d3=8.4
e1≥e≥8.4
九.箱体的主要尺寸
名称
符号
减速器型式,尺寸的关系/mm
圆锥齿轮减速器
箱座壁厚
δ
8
箱盖壁厚
δ1
8
箱盖凸缘厚度
b1
12
箱座凸缘厚度
b
12
箱座底凸缘厚
b2
20
地角螺钉直径
d1
18.156
地角螺钉数目
n
4
轴承旁链接螺栓直径
d1
13.617
盖与座链接螺栓直径
d2
9.078
链接螺栓d2的间距
l
160
轴承端盖螺钉直径
d3
7.26
检查孔盖螺钉直径
d4
6.3546
定位销直径
d
6.8085
d1d2d3至外箱壁距离
C1
16
d1d2至凸缘边缘距离
C2
14
轴承旁凸台半径
R1
14
外箱壁至轴承座端面的距离
l1
35
齿轮顶圆与内箱壁间的距离
Δ1
10
齿轮端面与内箱壁间的距离
Δ2
10
箱盖,箱座肋厚度
m1,m
m1=7,m=7
轴承端盖外径
D2
112
轴承旁链接螺栓距离
S
112
十.滚动轴承的润滑
1)润滑
滚动轴承:
选择脂润滑.
齿轮:
选择寖油润滑.
2)密封
轴承透盖:
毛毡密封.
十一.参考文献
序号
名称
组编
出版社
出版年月
1
机械设计基础
任成高
机械工业出版社
2006年1月
2
机械设计基础课程设计指导书
陈立德
高等教育出版社
2004年7月
机械设计基础课程设计
设计题目一级圆柱齿轮减速器
设计者王哲鹏21
指导老师程立章
完成时间2011年12月16日
成绩
机械设计基础课程设计说明书
机械课程设计任务书
一电动机的选择
二带轮的传动比
三计算传动装置的总传动比
四计算传动装置的运动参数和动力参数
五齿轮的传动设计
六轴的设计
七键的设计
八轴承的选择
九联轴器的选择
十减速箱的箱体设计
十一参考资料
机械零件课程设计任务书
设计题目:
带式传动机装置的一级圆柱齿轮减速器
运动简图:
工作条件:
两班制,连续单相运转,载荷轻微冲击;使用年限5年;环境温度35度;小批量生产,输送带允许误差为正负5%。
原始数据:
已知条件
数据
输送带工作拉力F/N
2500
输送带工作速度V/(m/s)
1.2
滚筒直径D/mm
350