用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器课程设计说明书Word文档下载推荐.docx

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6.1输入轴的设计计算7

6.2输入轴轴的结构设计8

6.3输出轴的设计计算11

7.键的选择15

7.1输入轴上键选择及校核15

7.2输出轴上键选择及校核16

8.滚动轴承的选择及联轴器的选择17

8.1滚动轴承的选择17

8.2联轴器的选择17

9.箱体及附件的设计18

9.1润滑及密封18

9.11齿轮传动的润滑18

9.12滚动轴承的润滑18

9.13润滑油的选择18

9.14密封方法的选取18

9.2减速器箱体设计19

9.21轴承端盖19

9.22窥视孔19

9.23油标19

9.24放油孔及放油螺塞20

9.25定位销20

9.26启盖螺钉20

9.27地脚螺栓20

9.28箱体设计20

1.设计题目

1.1题目名称

设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器

1.2运动简图

运动简图如下:

图1传动方案设计简图

1.3设计条件

1)工作情况:

单向转动,载荷平稳,空载启动;

1)运动要求:

混料机主轴转速误差不超过7﹪;

2)使用寿命:

10年,每年300天,每天8小时;

3)检修周期:

半年小修;

两年大修;

4)生产厂型:

中小型机械制造厂;

5)生产批量:

成批生产。

1.4原始数据

原始数据具体如下:

表1-1原始数据

已知条件

题号

19

混料机主轴扭矩(N·

m)

160

混料机主轴转速(r/min)

120

1.5设计课程的内容

(1)电动机选型;

(2)带传动设计;

(3)减速器设计;

(4)键及联轴器选型设计;

(5)其他。

1.6设计工作量

(1)传动系统安装图1张;

(2)减速器装配图1张;

(3)设计计算说明书1份(A4纸)。

2.电动机选择计算

计算项目

计算及说明

计算结果

2.1选择电动机类型

Y系列三相异步电动机

此电动机高效、节能、振动小、噪声小、运行安全可靠,安装尺寸和功率等级符合国际标准,适合无特殊要求的各种机械设备。

2.2选择电动机功率

电动机功率选得合适与否,对电动机的工作和经济性都有影响。

小于工作要求,不能保证正常工作,长期过载发热量大而过早损坏;

容量过大则电动机价格高,不满载运行,增加电能消耗,造成很大浪费。

(1)计算工作机所需功率

Pw=FV/1000

T--工作机主轴扭矩,单位为Nm;

nw--工作机转速,单位为r/min;

(2)传动装置的总效率η总:

由查得η(联轴器)=0.98,η(滚动轴承)=0.98,η(齿轮传动)=0.97。

(V带)=0.95

η总=η带×

η2轴承×

η齿轮×

η联轴器

=0.95×

0.982×

0.97×

0.98

=0.87

(3)电机所需的工作功率:

Pd=Pw/η总=7.2/0.87=8.28KW

(4)确定电动机的额定功率Ped

Ped=(1~1.3)Pd=8.28KW~10.764KW

查表可知:

Ped=11KW

Pw=7.2kw

η总=0.87

PPd=8.28KW

Ped=8.28KW~10.764KW

2.3电动机转速及型号的确定

混料机主轴转速(r/min):

按手册P7表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i1=3~6。

取V带传动比i2=2~4,则总传动比理时范围为ia=6~20。

故电动机转速的可选范围为:

nd=ia×

nw=(6~20)×

120r/min=720r/min~2400r/min

符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:

因此有三种传支比方案:

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,则选n=1000r/min。

根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y160L-6。

其主要性能:

额定功率:

11KW,满载转速970r/min。

nd(满载)=970r/min

3.传动比的计算

3.1传动装置的总传动比

传动装置总传动比为i总:

(由已知条件可知nw=120r/min)

i总=nd/nw=970/120=8.08

ii总=8.08

3.2分配各级传动比

根据查表得:

取齿轮i齿轮=3(单级减速器i齿轮=3~6合理)

∵i总=i齿轮×

i带

∴i带=i总/i齿轮=8.08/3=2.69

i带=2.69

i齿轮=3

4.运动参数及动力参数计算

4.1计算各轴转速

nI=n带=970r/min

nII=nI/i带=970/2.69=360.6(r/min)

nIII=nII/i齿轮=360.6/3=120.2(r/min)

(nI=nw,nII为齿轮高速轴转速,nIII为齿轮低速轴转速)

nI=970r/min

nII=360.6r/min

nIII=120.2r/min

4.2计算各轴的功率

电动机轴功率:

PI=Pd=8.28KW

高速齿轮轴功率:

PII=PI×

η带=8.28×

0.95=7.87KW

低速齿轮轴功率:

PIII=PII×

η轴承×

η齿轮=8.28×

0.98×

0.97=7.86KW

PI=8.28KW

PII=7.87KW

PIII=7.86KW

4.3计算各轴转矩

电动机轴转矩:

TI=9550×

PI/nI=9550×

8.28/970=81.52N·

m

高速齿轮轴转矩:

TII=9550×

PII/nII=9550×

7.87/360.6=208.43N·

低速齿轮轴转矩:

TIII=9550×

PIII/nIII=9550×

7.87/120.2=625.28N·

TI=81.52N·

TII==208.43N·

TIII=625.28N·

5.传动零件的设计计算

齿轮传动的设计计算

5.1选择齿轮材料及热处理方式

考虑到混料机为一般机械,减速器传递功率不大,故大小齿轮均选用45钢。

为制造方便,所以齿轮采用软齿面。

采用材料时一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20~50HBs。

齿面粗糙度Ra

1.6~3.2

m。

材料相关属性表

材料

热处理方式

硬度/HBs

接触疲劳极限σHlim/MPa

弯曲疲劳极限σFE/MPa

小齿轮

45

调质

217~286

350~400

280~340

大齿轮

正火

197~286

550~620

410~480

45钢

小齿轮调质处理

大齿轮正火处理

8级精度

5.2确定齿轮传动的参数

按上表取小齿轮硬度为260HBs,接触疲劳极限

弯曲疲劳极限

大齿轮硬度为220HBs,接触疲劳极限

,弯曲疲劳极限

按一般可靠度取最小安全系数

计算许用应力:

得:

(1)按齿面接触强度设计

设齿轮按8级精度制造。

取载荷系数1.3,齿宽系数

,小齿轮上的转矩T1=9550=9550=58.1N。

齿数取

,则

模数

齿宽

,b值应加以圆整,作为大齿轮的齿宽b2,而使小齿轮的齿宽

,取

按标准模数系列取

,实际

中心距

齿顶高:

齿根高:

全齿高:

齿顶圆:

齿根圆:

(2)齿根弯曲疲劳强度校核计算

齿形系数

(3)验算结果:

轮齿弯曲强度满足要求。

6.轴的设计计算

6.1输入轴的设计计算

已知输入轴传递的功率

,转速

,小齿轮的齿宽

齿数

,模数

,压力角

,载荷平稳。

按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择,选取45号钢为轴的材料,调质处理。

,查“常用材料的[τ]值和C值表”知45号钢C值范围为118~107,取C=115,计算后得

(考虑有键槽,将直径增大5%)。

最终取值33mm

6.2输入轴轴的结构设计

(1)确定轴的结构方案

右轴承从轴的右端装入,靠轴肩定位。

齿轮和左轴承从轴的左端装入,齿轮右侧端面靠轴肩定位,齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位,左右轴承均采用轴承端盖,齿轮采用普通平键得到圆周固定。

(2)确定轴的各段直径

轴结构示意图

1轴段为最小径,安装带轮,

2轴段安装轴承端盖,按照轴肩

原则,取

3轴段安装轴承及挡油圈,为减少装配轴承处的精加工面长度设置轴肩

,其中d3为轴承内径大小

(根据机械设计课程上机与设计续表13-3:

取深沟球轴6309),轴承宽

轴两端装轴承处轴径相等,则7段取

4轴段安装齿轮,齿轮内径

,齿轮的轴向定位轴肩

6、7之间有砂轮越程槽,取

(3)确定轴的各段长度

结合绘图后确定各轴段长度如下:

1轴段的长度取

(根据带轮结构及尺寸);

2轴段总长度

(根据外装式轴承端盖的结构尺寸,起厚度

,还有箱体的厚度取10mm);

3轴段

(轴承的宽与套筒的长度和);

4轴段

(因为齿轮的齿宽为70mm,轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm);

5、6、7轴段长度

则轴的全长为

按弯矩复合强度计算

已知:

转矩

小齿轮分度圆直径

圆周力

径向力

法向力

两轴承间距离为162mm,因为该轴两轴承对称,所以:

LA=LB=81mm

(1)绘制轴受力简图如下

(2)绘制垂直面弯矩图如下

垂直面内的轴承支反力:

水平面内的轴承支反力:

由两边对称,知截面C的弯矩也对称。

截面C在垂直面弯矩为

(3)绘制水平面弯矩图如下:

截面C在水平面上弯矩为:

(4)绘制合弯矩图如上

(5)绘制扭矩图如上

转矩:

(6)当量弯矩计算

转矩产生的扭转力按脉动循环变化,取α=0.6,截面C处的当量弯矩:

(7)校核危险截面C的强度

判定危险截面为第四段轴的中心面,轴的材料选用45钢,调质处理,查机械设计基础表14-1得

,表14-3

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