机械设计课程设计锥齿轮二级减速器——开式齿轮.docx
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机械课程设计
说明书
设计题目:
锥齿轮减速器—开式齿轮
专业班级:
学生姓名:
学生学号:
指导教师:
2011-06-20
(1)引言……………………………………………………………………………………
(2)设计题目………………………………………………………………………………
(3)电动机的选择…………………………………………………………………………
(4)传动零件的设计和计算……………………………………………………………
(5)减速箱结构的设计…………………………………………………………………
(6)轴的计算与校核………………………………………………………………………
(7)键连接的选择和计算………………………………………………………………
(8)联轴器的选择………………………………………………………………………
(9)设计小结……………………………………………………………………………
(10)参考文献……………………………………………………………………………
一、引言
课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的主要环节。
本次是设计一个锥齿
轮减速器,减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。
课程设计
内容包括:
设计题目,电机选择,运动学动力学计算,传动零件的设计及计算,
减速器结构设计,轴的设计计算与校核。
二、设计题目:
带式运输机传动装置的设计
1.传动方案
锥齿轮减速器——开式齿轮
2.带式运输机的工作原理
如图20-1
3.工作情况
1)工作条件:
两班制,连续单向运转,载荷较平稳,室内工作,有粉尘,环境最高温度35度;
2)使用折旧期:
8年;
3)检修间隔期:
四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修;
4)动力来源:
电力,三相流,电压380、220V;
5)运输带速度允许误差:
5%;
6)制造条件及生产批量:
一般机械厂制造,小批量生产。
4.设计数据
运输带工作拉力F/N2200
运输带工作速度V/(m/s)1.1
卷筒直径D/mm240
5设计内容
1)按照给定的原始数据和传动方案设计减速器装置;
2)完成减速器装配图1张;
3)零件工作图1-3张;
4)编写设计计算说明书一份。
三、电动机的选择:
(一)、电动机的选择
1、选择电动机的类型:
按工作要求和条件,选用三机笼型电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。
额定电压380伏,频率50赫兹。
2、选择电动机容量:
电动机所需的功率为:
(其中:
为电动机功率,为负载功率,为总效率。
)
而KW,所以KW
传动效率分别为:
(表1-7)
联轴器效率
滚动轴承的效率
圆锥齿轮传动效率
开式齿轮传动效率
卷筒传动效率
传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积,即:
所以KW
3、确定电动机转速
卷筒轴工作转速为
查表12-1(P167)可得:
一级圆锥齿轮减速器传动比,一级开式齿轮传动比,则总传动比合理范围为,故电动机转速的可选范围为可选用Y100L2-4型电动机,具体参数如下:
型号
额定功率KW
满载转速r/min\
起动转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
质量
/kg
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
43
(二)、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、总传动比
由选定的的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n,可得传动装置的总传动比为
ia=nmn
(1)
电动机型号为Y100L2-4,满载转速nm=1440r/m,且工作机主动轴转速n=87.58r/min,则由上面公式
(1)可得:
2、分配传动比
总传动比为各级传动比的乘积,即
(2)
设i0、i分别为圆锥齿轮的传动比和圆柱齿轮的传动比,在圆锥齿轮减速器的传动比范围内i0=2.500i=6.752
3、计算传动装置的运动和动力参数
(1)、各轴转速
0轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
(2)、各轴输入功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
(3)、各轴输入转矩
电机轴输出转矩
所以各轴输出转矩为:
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
四、传动零件的设计计算
(一)、选择圆锥齿轮传动的设计计算
1.选定齿轮类型、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8级精度,齿形角,齿顶高系数,顶隙系数。
(2)材料选择,小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS。
2.按齿面接触疲劳强度设计
公式:
(10-26)
(1)、确定公式内的各计算值
1)查得材料弹性影响系数,节点区域系数。
2)按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳极限。
3)计算应力循环次数(10-13)
小齿轮:
大齿轮:
4)查表得到:
.
5)查得接触批量寿命系数(图10-19)
6)计算接触疲劳许用应力
7)试选K=2.0
8)
9)
10)
(2)计算
1)试算小齿轮的分度圆直径,带入许用应力中的较小值
得:
=59.03mm
2)计算圆周速度v
3)齿数,由公式得大齿轮齿数
,令c=18
所以=51.24
取,则,
取,则齿数比,
与设计要求传动比的误差为1.20%,可用。
4)模数
大端模数
取标准模数m=3mm。
5)大端分度圆直径
6)节锥顶距
7)节圆锥角
21.80°=21°48′0″
68°12′0″
8)大端齿顶圆直径
小齿轮
大齿轮
9)齿宽
取
10)进行强度校核计算
498.84MPa<550MPa
所以强度符合。
3、按齿根弯曲疲劳强度设计公式:
(1)确定公式内的各计算值
1)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度。
2)查得弯曲疲劳寿命系数
3)计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳系数S=1.4则
4)查取齿形系数,
5)应力校正系数,
6)计算大小齿轮的,并加以比较:
大齿轮大所以取0.0158
(2)、带入以上数据可以求得
=2.0977
7)、数据整理
名称
符号
公式
直齿圆锥小齿轮
直齿圆锥大齿轮
齿数
21
52
模数
m
m
3
传动比
i
i
2.47
分度圆锥度
,
分度圆直径
63
156
齿顶高
3
3
齿根高
3.6
3.6
齿全高
h
6.6
6.6
齿顶圆直径
,
68.57(大端)
158.23(大端)
齿根圆直径
,
56.31
153.33
齿距
p
9.42
9.42
齿厚
s
4.71
4.71
齿槽宽
e
4.71
4.71
顶隙
c
0.6
0.6
锥距
R
84.12
84.12
齿顶角
,
齿根角
齿顶圆锥角
,
齿根圆锥角
,
当量齿数
22.62
140.02
齿宽
28.04
28.04
(二)、开式圆柱齿轮的设计计算
1、选定齿轮类型和精度等级。
因为为开式齿轮所以选择硬齿面,工作较为平稳选用8级精度,选择材料是铸钢,硬度为250HBS。
小齿轮齿面强度为400HBS,大齿轮齿面强度为360HBS,两者材料硬度相差为40HBS。
选取小齿轮齿数,则。
2、按齿根弯曲疲劳强度计算:
(1)、确定公式中的各计算值:
1)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2)计算应力循环系数:
3)从而查到寿命系数
4)选取疲劳安全系数S=1,
得到:
3)材料弹性系数
4)选取齿宽系数
5)计算载荷系数K
试选K=2
6)初选,则相应的,;
,
所以
选取较大值0.0158
7)计算工作转矩
(2)、带入计算得:
所以选取m=3
(3)中心距
(4)分度圆直径
(5)齿轮宽度
所以取大齿轮宽度为38mm
7)数据整理
名称
符号
公式
直齿圆柱小齿轮
直齿圆柱大齿轮
齿数
20
135
模数
m
m
3
传动比
i
i
6.75
分度圆直径
60
405
齿顶高
3
3
齿根高
3.6
3.6
齿全高
h
6.6
6.6
齿顶圆直径
66
411
齿根圆直径
52.8
397.8
基圆直径
56.38
380.6
中心距
232.5
齿距
p
9.42
齿厚
s
4.71
齿槽宽
e
4.71
顶隙
c
0.6
齿宽
30
20.25
五、减速器的结构设计
名称
符号
减速器型式及尺寸关系/mm
箱座壁厚
8
箱盖壁厚
8
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
12
箱座底凸缘厚度
20
地脚螺钉直径
12
地脚螺钉数目
4
轴承旁联接螺栓直径
9
机盖与座联接螺栓直径
7
联接螺栓的间距
180
轴承端盖螺栓直径
5
视孔盖螺钉直径
4
定位销直径
5
、、到外箱壁距离
18
、至凸缘边缘距离
16
轴承旁凸台半径
16
凸台高度
根据低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作为准
外箱壁至轴承座端面距离
30
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>9.6
齿轮端面与内箱壁距离
>8
箱盖、箱