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。
取
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。
由
,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