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编辑#一级圆柱斜齿轮设计计算说明书doc
机械设计课程设计
设计计算说明书
一级链式圆柱齿轮减速器的设计
班级:
12机制班
姓名:
景珍科
学号:
121102054
学习小组:
同组成员:
指导教师:
陈晓斐赵国兴
一、设计任务1
二、传动方案的拟定及说明1
三、电动机的选择2
四、计算传动装置的运动和动力参数4
五、链传动的设计计算
六、齿轮传动的设计计算5
七、轴的设计计算9
联轴器的选择
轴承的选择
八、滚动轴承的校核14
九、键的选择及强度校核15
十、联轴器的选用
十一、减速器的润滑方式和密封类型的选择15
十二、箱体设计及附属部件设计15
十三、端盖设计16
参考文献
一、设计任务
设计题目:
链式提升传动装置
某车间用链式提升装置,电动机驱动齿轮减速器传至链传动到提升链。
传动简图:
1.电动机2.联轴器3.减速器4.链传动5.提升链
原始数据及工作条件:
单向运转,有轻微冲击,双班制工作,提升链速度允许误差±5%。
已知参数
单位
设计方案
1
2
3
4
5
6
7
8
提升链曳引力F
KN
2.5
2.8
3.0
3.2
3.4
3.5
3.2
2.9
提升链速度v
m/s
1.2
1.1
1
0.95
0.89
0.85
0.90
1.1
提升链轮直径D
mm
200
200
200
200
200
200
180
180
每天工作时间
h
使用年限
y
二、传动方案的拟定及说明
如任务说明书上布置的简图所示,传动方案采用圆柱斜齿轮减速箱。
工作机采用链式传动。
单向转动,双班制工作,提升链速度允许误差±5%
三电动机的选择计算
2.1电动机容量的选择
电动机功率的选择
(1)传动装置的总功率:
ηcy:
输送机滚筒效率ηcy=0.96
ηb:
一对滚动轴承的效率ηb=0.98
ηg:
闭式圆柱齿轮传动效率ηg=0.97
ηc:
联轴器效率ηc=0.99
η4w:
传动卷筒效率η4w=0.96
ηh:
为滚子链传动效率(闭式)ηh=0.91
则:
η01=ηc=0.99η23=ηg×ηb=0.97×0.99=0.9603
η12=ηb=0.99η34=ηh=0.96η4w=0.96
则:
=0.789
(2)电机所需的工作功率:
工作机所需功率:
Pw=FV/(1000)=3*1/1000=3KW
电动机的输出功率:
则Pd=Pw/η=3/0.789=3.8023KW
(3)确定电动机转速:
卷筒轴的转速为:
nw=60×1000×V/πD=60×1000×1/π×200=95.54r/min
一般机械中,按推荐的合理传动比范围,单级齿轮传动比为3~5,则合理的总传动比为3~5,则nd=i×n=(3~5)×95.54=286.62~477.4r/min
初步选定同步转速为750r/min或1000r/min的电动机。
查表可得如下两种方案
表2—1两种方案比较
方案
电动机型号
额定功率kw
同步转速r/min
满载转速r/min
总传动比i
外伸轴径D/mm
轴外伸长度E/mm
1
Y132M1-6
4
1000
960
20
40
2
Y160M1-8
4
750
720
20
40
图2-2电动机的有关参数
比较后可以看出:
方案2选用的电动机转速高、质量轻、价格低,总传动比为7.257,故选方案1较为合理。
Y160M1-8型三相异步电动机的额定功率Pe=4KW,满载转速nm=750r/min。
查表可得电动机中心高H=132mm,轴伸出部分用于装联轴器,轴段的直径和长度分别为D=20mm,E=40mm。
四运动参数及动力参数计算
0轴(电动机轴):
n0=nm=960/min
P0=Pd=2.68KW
T0=9550P0/n0=9550×2.68/960=26.66N•m
1轴(减速器高速轴):
n1=n0/i01=960r/min
P1=Pd×ηc=2.68×0.99=2.653KW
T1=9550P1/n1=26.392N•m
3轴(减速器低速轴):
=mn/i1=417.391r/min
P3=P1×ηg×ηb=2.522KW
T3=9550P2/n2=58.939N•m
4轴(输送机滚筒轴):
=n3/if=181.475r/min
P4=P3×ηb=2.249KW
T4=9550×p3/n3=118.352N•m
将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表:
表3.1带式传动装置的运动和动力参数
轴名
功率P/KW
转矩T/N.m
转速n/(r/min)
效率
0轴
2.68
26.66
960
1
1轴
2.653
26.392
960
2.3
3轴
2.522
58.939
417.391
4轴
2.249
118.352
181.475
五链传动的设计计算
1选择链轮齿数
根据传动比为i=2.3初步选定小链轮的齿数Z3=25,则大连轮的齿数Z4=i×Z3=25×2.3=57.5,取整数为57.
2确定计算功率
由查表可知该链传动属于中等冲击,故取工况系数KA=1.4,这里设计的为单排链。
则计算功率为:
Pca=KA×P3=1.4×2.191=3.067KW
3选择链条型号和节距
估计此链条传动工作于《机械设计基础》书图13-33图左侧采用单排链,km=1.0,故
查表的10A链的传动功率为4.5KW,故采用10A链条,节距p=15.875。
6计算实际中心距a
5计算链速v,确定润滑方式
v=(n3×Z3P)/60×1000
=417.391×25×15.875/(60×1000)
=2.761m/s
6计算压轴力Fq
取
有效圆周力为:
Fe=1000P3/v=1000×3.067/2.761≈1110.829N
则压轴力为:
Fq=1.3Fe=1.3×1110.829=1444.078N
7确定链轮主要结构尺寸
①链轮齿形(齿形按3RGB1243-1997规定制造)
三圆弧一直线齿形(或凹齿形)机械设计手册表13-14,P585
②链轮的基本参数和主要尺寸(机械设计书表9-3)
链条节距P=25.4mm齿数Z3=21Z4=74
套筒的最大外径d1=15.88mm
小链轮:
分度圆直径d3=P/sin(180。
/Z3)=126.66mm
齿顶圆直径da3min=d3+P(1-1.6/Z3)-d1=131.359mm
da3max=d3+1.25P-d1=136.34mm
大链轮:
分度圆直径d4=P/sin(180。
/Z4)=288.01mm
齿顶圆直径da4min=d4+P(1-1.6/Z4)-d1=293.279mm
da4max=d4+1.25P-d1=297.694mm
六圆柱斜齿轮传动的设计
齿轮传动的适用范围很广,传递功率可高达数万千瓦,圆周速度可达150m/s(最高300m/s),直径能做到10m以上,单级传动比可达8或更大,因此在机器中使用很广。
5.1齿轮参数计算(参照机械设计书P218)
1、选精度等级、材料及齿数
1 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。
2 查表选择小齿轮45钢(调质热处理)平均硬度235HBs,
3 大齿轮45钢(正火热处理)平均硬度190HBs,SH=1.2,SF=1.3
4 选择初选螺旋角β=,13度,取Z2=26,Z3=Z2×i23=26×3.155=82,故实际传动比为i=3.155.
2、按齿面接触强度设计
按式(10-21)试算,即
d2t≥
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数kt=1.2。
2)查阅图10-30查得,选取区域系数zH=2.5。
3)查阅图10-19可得,接触疲劳寿命系数kHN1=0.9,kHN2=0.95
4)查阅图10-21d可得,按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=590Mpa,大齿轮的接触疲劳强度极限=380Mpa
5)计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%,安全系数s=1《机械零件设计手册》
==590/1.2=491.667Mpa
==380/1.2=316.667Mpa
[σH]=(491.667+316.667)/2=404.167Mpa
6)查阅P205表10-7可得,选取持宽系数=1.1
7)查阅P201表10-6可得,材料的弹性影响系数zE=189.8齿轮材料为锻钢,ZH=2.5(标准齿),zB==0.987
8)小齿轮传递的转矩T1=26.392N•mm,u=3.155
(2)计算
试算小齿轮分度圆直径d1t,由计算公式d2t≥得
d2t54.944mm,取55mm
1)计算圆周速度
v===2.761m/s
2)计算齿宽b及模数mn.
b=φdd2t=1×54.944=60mm
mn===2.05mm
h=2.25mnt=2.25×2.5=5.625mm
=21/5.625=3.73
3)计算模数mt
mt==2.053
(3).几何尺寸计算
1中心矩
a===110mm
圆整中心矩a=135mm
2按圆整中心矩修正螺旋角
β=arccos=arccos=10.942°=
因β值改变不多,故参数、、zH等不必修正。
3计算大、小齿轮的分度圆直径
d2===55mm
d3===167mm
4计算齿轮宽度
b==60mm
圆整后取B2=65mm,B3=60mm
5斜齿轮传动各参数见表5-1。
名称
符号
计算公式
高速齿轮数值
低速齿轮数值
螺旋角
β
13
法面模数
2
端面模数
2.05
法面压力角
20
法面顶高系数
1
法面顶系数
0.25
分度圆直径
d
55
167
齿跟高
=(+)
2.5
2.5
齿顶圆直径
63
175
齿根圆直径
50
162
标准中心距
a
=110
表5-1斜齿轮参数表
七轴的设计
机器上所安装的旋转零件,例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承,才能正常工作,因此轴是机械中不可缺少的重要零件。
本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接,重点是轴的设计问题,其包括轴的结构设计和强度计算。
结构设计是合理确定轴的形状和尺寸,它除应考虑轴的强度和刚度外,还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。
6.1轴的概述
1、轴的分类
按轴受的载荷和功用可分为:
1.心轴:
只承受弯矩不承受扭矩的轴,主要用于支承回转零件。
如.车辆轴和滑轮轴。
2.传动轴:
只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。
如汽车的传动轴。
3.转轴:
同时承受弯矩和扭矩的轴,既支承零件又传递转矩。
如减速器轴。
2、轴的材料
主要承受弯矩和扭矩。
轴的失效形式是疲劳断裂,应具有足够的强度、韧性和耐磨性。
轴的材料从以下中选取:
1.碳素钢