二级同轴式减速箱设计解读Word文档下载推荐.docx
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题目:
设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速
器
(一)总体布置简图
(二)设计要求
(1)设计用于带式运输机的传动装置
(2)连续单向运转,载荷较平稳,空载起动,运输带允许速度误差为5%
(3)使用期限为10年,小批量生产,两班制工作。
(三)原始技术数据
(1)同轴式二级圆柱齿轮减速器简图如右图所示。
(2)同轴式二级圆柱齿轮减速器设计原始数据运输机工作轴转矩T=1250N_m
运输带工作速度v=1.5m/s
卷筒直径D=440mm
、机械装置的总体方案设计
(一)电动机选择
(1)选择电动机类型
按工作要求选用丫系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V
(2)选择电动机容量
工作轴转矩T=1250(N"
)
工作速度v=1.5m/s卷筒直径D=440mm
则卷筒轴工作转速nw
传动装置的总效率为=121245
各部份效率为:
V带传动效率为:
1=0.96,滚动轴承效率(一对)2=0.99,
闭式齿轮传动效率3=0.97,联轴器效率4=0.99,卷筒效率5=0.96,代入得
v-0.960.9940.9720.990.96=0.825
所需电动机功率为
R二巴塑10.34(kw)
0.825
因载荷平稳,电动机额定功率巳略大于巳即可,参考Y系列电动机技术数据,选电动机的额定功率Ped为11kw。
(3)确定电动机转速
卷筒轴工作转速=65.14r/min通常,V带传动的传动比常用范围h=2~4,二级圆柱齿轮减速器为i2=8~40
,则总传动比的范围为i=16〜160,故电动机转速的可选范围为
nd=inw=(16〜160)65.14=1042.2〜10422r/min
根据计算出的容量,由表查出有两种适用的电动机型号,其技术参数比较情况见
F表:
方案
电动机型号
额定功率/Kw
同步转速
(r/min)
满载转速
1
Y161M1-2
11
3000
2930
2
Y160M-4
1500
1460
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比,可知方案1比较适合。
因此选定电动机型号为丫160M-4,所选电动机的额定功率P
=11kw,满载转速n=1460r/min。
(2)分配传动比
(1)总传动比
(2)分配传动装置各级传动比
取V带传动的传动比io=2.5,则减速器的传动比i为
=8.965
.ia22.413i
io2.5
由于减速箱是同轴式布置,所以
i12=i23
近似取i=9,则i12=i23=3
速度偏差为0.4%<
5%,所以可行
(3)运动和动力参数计算
电动机轴
P0=Fd=10.34kw
n0二nm=1460r/min
p1034
T0=9550」-955067.63(N_m)
n01460
高速轴
R=硏=10.34996=9.93(kw)
n1-584(r/min)
i12.5
T^9550R1=9550竺=162.38(NLm)
n584
中间轴
F2=叩畀3=9.93X0.99X0.97=9.54(kw)
匕二巴=空=194.67(r/min)
i123
P954
T2=9550二=9550468(^_m)
n2194.67
低速轴
F3=F223=9.540.990.97=9.16(kw)
i233
=64.89(r/min)
T3=9550=9550-9161348.09(^m)
n364.89
卷筒轴
巳=巳口2码=9.16x0.99x0.99=8.98(kw)
F48.98||
T4=9550」=95501321.6(N[_m)
n464.89
各轴转速、输入功率、输入转矩
轴名
功率P(kw)
转矩T(N•m)
转速
(r/min)
传动比
i
效率
n
输入
输出
10.34
67.63
2.5
0.96
9.93
9.73
162.4
160.8
584
3
9.54
9.44
468
463.3
194.67
9.16
9.07
1348.1
1361.7
64.89
0.98
8.98
8.89
1321.6
1308.4
三、主要零部件的设计计算
(一)带传动的设计计算
8-7查得工作情况系数
1、确定计算功率PCa
带式运输机空载起动,两班制工作,由《机械设计》表
Ka=1.3,故PCa二KaP=1.311=14.3(kw)
2、选择V带的带型
根据巳a,ni由《机械设计》图8-11选用B型
3、确定带轮的基准直径dd并验算带速v
(1)初选小带轮的基准直径dd1。
由《机械设计》表8-6和表8-8,取小带轮的
基准直径dd1=150mm
(2)验算带速v
r:
dd1n13.141501460
v311.46(m/s)
6010060100
因为5m/s:
:
v:
:
30m/s,故带速合适。
(2)计算大齿轮的基准直径
大齿轮基准直径dd2=idd1=2.5150=375(mm)
4、确定V带的中心距a和基准长度Ld
(1)根据《机械设计》式(8-20),初定中心距a。
=700mm
(2)根据《机械设计》式(8-22)计算带所需的基准长度
Ld0:
-2a0(dd1dd2)也
24a°
3.14(375-150)
=2700(150375)2242(mm)
24汇700
由《机械设计》表8-2选带的基准长度为Ld=2240mm.
(3)按《机械设计》式(8-23)计算实际中心距
=799(mm)
二-丄Ld—Ld。
“a+2240—2242
(1)计算单根V带的额定功率Pr
由dd1=150mm和n0=1460r/min,查《机械设计》表8-4a,得P0=3.262kw
根据n0-1460r/min,i=2.5和B型带,查《机械设计》表8-4b,得厶R=06kw
查《机械设计》表8-5和表8-2,分别得K:
.=0.958,K^0.906于是,Pr=CF0R)LK.LKl=(0.2620.46)0.9580.906=3.23
(2)计算V带的根数z
z二空=13.2/3.23=4.08,取整数5根
P
7,单根V带的初拉力的最小值(巴几山
由《机械设计》表8-3查得B型带的单位质量为0.18kg/m,所以
(F°
)min=500(2.5「用qv2二
K尹
(2.5—0.958)Pca2
500包0.1811.46=209(N)
0.958沢501.46
8、计算压轴力Fp
164、
压轴力Fp的最小值为(Fp)min=2z(F°
)minSin25209sin2069.66(N)
pp22
(二)齿轮传动设计计算
(以下图表、公式均查自《机械设计》第八版)
1、选精度等级、材料及齿数
(1)选用直齿齿轮传动;
(2)材料及热处理;
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,二者材料硬度差为40HBS。
(3)精度等级选用7级精度;
(4)试选小齿轮齿数乙=24,大齿轮齿数Z2=324=72;
2、按齿面接触强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算
按式(10—9a)进行试算,即
恥2.32{护溶"
确定公式内的各计算数值
(1)试选Kt=1.3
(2)T=468NLm
(3)由表10—7选取尺宽系数©
d=1
(4)由表10—6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa"
(5)由图10—21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限二Hlim1=600MPa;
大齿轮的解除疲劳强度极限tiim2=550MPa
(6)由式(10—13)计算应力循环次数
9
Ni=60n1jLh=60X194.67X1X(2X8X300X10)=5.60610
N2=N1/3=1.869109
(7)由图10—19查得接触疲劳寿命系数Khn1=0.90;
Khn2=0.95
(8)计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10—12)得
[fh=KhN1「门m=0.90X600MPa=540MPa
S
[ch匹S=0.95X550MPa=522.5MPa
2)计算
3)
(1)试算小齿轮分度圆直径d1t
(2)计算圆周速度
=1.12m/s
nd1tri2n110194.7v==—
601000601000
(3)计算齿宽b及模数mtb=©
dd1t=1X110mm=110mm
d1t110
mt-4.58(mm)
z124
齿高h=2.25mt=2.25X4.58mm=10.3mm
b/h=110/10.3=10.1
(4)计算载荷系数
根据v=1.12m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数Kv=1.11;
直齿轮
Kh:
=Kf:
=1
已知载荷平稳,所以取Ka=1
由表10—4,用插值法查得7级精度,小齿轮非对称布置时,查的K^=1.434
由b/h=10.1,Kh,1.434,查图10-13,得K^=1.34
故载荷系数K=KaKvKh:
K^=11.1111.434=1.59
(5)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得
33
di=d1tK/Kt=110、、1.59/1.3=117.6(mm)
(6)计算模数mn
d1117.6
mn=4.9(mm)
nz124
3、按齿根弯曲强度设计
由式(10—5)
32KTYfY
2