一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书10综述Word下载.docx
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(3)生产批量:
100台(属小批生产)。
(4)工厂能力:
中等规模机械厂,可加工7~8级精度齿轮。
(5)动力来源:
三相交流(220V/380V)电源。
(6)允许误差:
允许输送带速度误差
。
5、设计任务
(1)设计图。
一级直齿(或斜齿)圆柱齿轮减速器装配图一张,要求有主、俯、侧三个视图,图幅A1,比例1:
1(当齿轮副的啮合中心距
时)或1:
1.5(当齿轮副的啮合中心距
时)。
(2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。
一传动装置的总体设计
1、传动方案的确定……………………………………………………1
2、电动机的选择………………………………………………………1
3、传动装置的总传动比的计算和分配………………………………3
4、传动装置的运动和动力参数的确定………………………………3
二传动零件的设计
1、V带设计……………………………………………………………5
2、齿轮传动设计………………………………………………………7
3、轴的设计……………………………………………………………11
4、滚动轴承的选择与校核计算………………………………………18
5、键联接的选择及其校核计算………………………………………19
6、联轴器的扭矩校核…………………………………………………20
7、减速器基本结构的设计与选择……………………………………21
三箱体尺寸及附件的设计
1、箱体的尺寸设计……………………………………………………23
2、附件的设计…………………………………………………………25
四设计心得…………………………………………………………27
五参考文献…………………………………………………………29
六主要设计一览表…………………………………………………30
七附图………………………………………………………………31
设计内容:
一、传动装置的总体设计
1、确定传动方案
本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。
2、选择电动机
(1)选择电动机的类型
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V,Y系列。
(2)选择电动机的额定功率
1带式输送机的性能参数选用表1的第6组数据,即:
表一
工作机所需功率为:
②从电动机到工作机的传动总效率为:
其中
、
分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率,查取《机械基础》P459的附录3选取
=0.95、
=0.97(8级精度)、
=0.99(球轴承)、
=0.995、
=0.96
故
③电动机所需功率为
又因为电动机的额定功率
查《机械基础》P499的附录50,选取电动机的额定功率为2.2kW,满足电动机的额定功率
(3)确定电动机的转速
传动滚筒轴工作转速:
查《机械基础》P459附录3,V带常用传动比为i1=2~4,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=3~5(8级精度)。
根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、…in之间的关系是i=i1i2…in,可知总传动比合理范围为i=6~20。
又因为
,
故电动机的转速可选择范围相应为
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。
(4)确定电动机的型号
选上述不同转速的电动机进行比较,查《机械基础》P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比,列于下表:
方案
电机型号
额定功率kW
电机转速r/min
电机质量kg
参考
价格(元)
总传动比
同步
转速
满载转速
1
Y100L1-4
2.2
1500
1420
38
760
12.166
2
Y90S-6
1000
910
63
1022
7.797
3
Y132S-8
750
710
79
800
6.083
表二
为降低电动机重量和价格,由表二选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机,型号为Y100L1-4。
查《机械基础》P500附录51,得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm),见以下两表:
电动机的技术数据
电动机型号
额定功率
(kw)
同步转速
(r/min)
表三
电动机的安装及有关尺寸(mm)
中心高
H(mm)
外形尺寸
底脚安装尺寸
A×
B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×
E
键公称尺寸
F×
H
100
160×
140
12
8×
表四
3、传动装置的总传动比的计算和分配
(1)总传动比12.166
(2)分配各级传动比
各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。
根据V带的传动比范围i1=2~4,初选i1=3.042,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=3~5(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使带传动比小于齿轮传动比,即i带<
i齿。
4、计算传动装置的运动和动力参数
(1)计算各轴输入功率
10轴(电动机轴)的输出功率为:
②1轴(减速器高速轴)的输入功率:
从0轴到1轴,经过V带传动和一个联轴器,所以:
32轴(减速器低速轴)的输入功率:
从1轴到2轴,经过一对轴承,一对齿轮传动,一对齿轮啮合传动,所以:
43轴(滚筒轴)的输入功率:
从2轴到3轴,经过一对轴承,一个联轴器,所以:
(2)计算各轴转速
10轴(电动机轴)的转速:
21轴(减速器高速轴)的转速:
32轴(减速器低速轴)的转速:
43轴(滚筒轴)的转速:
(3)计算各轴转矩
①0轴(电动机轴)的转矩:
21轴(减速器高速轴)的转矩:
32轴(减速器低速轴)的转矩:
④3轴(滚筒轴)的转矩:
把上述计算结果列于下表:
参数
轴名
输入功率(kW)
转速(r/min)
输入转矩
(N.m)
传动比
传动效率
轴0(电动机轴)
14.796
3.042
0.95
轴1(高速轴)
2.09
466.798
42.758
4
0.9603
轴2(低速轴)
2.007
116.700
164.240
0.98505
轴3(滚筒轴)
1.977
161.785
表五
二、传动零件的设计
1、箱外传动件设计(V带设计)
(1)计算设计功率Pd
根据V带的载荷有轻微振动,一班工作制(8小时),查《机械基础》P296表13-6,取KA=1.1。
即
(2)选择带型
普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按《机械基础》P297图13-11选取。
根据算出的Pd=2.42kW及小带轮转速n1=1420r/min,查图得:
dd=80~100可知应选取Z型V带。
(3)确定带轮的基准直径并验证带速
由《机械基础》P298表13-7查得,小带轮基准直径为50~90mm(ddmin=50mm),则取dd1=80mm>
ddmin.(dd1根据P295表13-4查得)
由《机械基础》P295表13-4查“V带轮的基准直径”,得
=250mm
1误差验算传动比:
(
为弹性滑动率)
误差
符合要求
②带速
满足5m/s<
v<
25~30m/s的要求,故验算带速合适。
(4)确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角
由式
可得0.7(80+250)
2(80+250)
即231
660,选取
=500mm
所以有:
由《机械基础》P293表13-2查得Ld=1600mm
实际中心距
符合要求。
3.042142080
(5)确定带的根数z
查机械设计手册,取P1=0.35KW,△P1=0.03KW
由《机械基础》P299表13-8查得,取Ka=0.95
由《机械基础》P293表13-2查得,KL=1.16
则带的根数
所以z取整数为6根
(6)确定带轮的结构和尺寸
根据V带轮结构的选择条件,Y100L1-4型电机的主轴直径为d=28mm;
由《机械基础》P293,“V带轮的结构”判断:
当3d<dd1(90mm)<300mm,可采用H型孔板式或者P型辐板式带轮,这次选择H型孔板式作为小带轮。
由于dd2>
300mm,所以宜选用E型轮辐式带轮。
总之,小带轮选H型孔板式结构,大带轮选择E型轮辐式结构。
(7)确定带的张紧装置
选用结构简单,调整方便的定期调整中心距的张紧装置。
(8)计算压轴力
由《机械基础》P303表13-12查得,Z型带的初拉力F0=55N,上面已得到
=161.74o,z=6,则
(9)带轮的材料
选用灰铸铁,HT200。
2、减速器内传动件的设计(齿轮传动设计)
(1)选择齿轮材料、热处理方法及精度等级
①齿轮材料、热处理方法及齿面硬度
因为载荷中有轻微振动,传动速度不高,传动尺寸无特殊要求,属于一般的齿轮传动,故两齿轮均可用软齿面齿轮。
查《机械基础》P322表14-10,小齿轮选用45号钢,调质处理,硬度260HBS;
大齿轮选用45号钢,调质处理,硬度为220HBS。
②精度等级初选
减速器为一般齿轮传动,圆周速度不会太大,根据《机械设计学基础》P145表5-7,初选8级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计齿轮
由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动,齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定,其设计公式为:
2确定载荷系数K
因为该齿轮传动是软齿面的齿轮,圆周速度也不大,精度也不高,而且齿轮相对轴承是对称布置,根据电动机和载荷的性质查《机械设计学基础》P147表5-8,得K的范围为1.4~1.6,取K=1.5。
3小齿轮的转矩
4接触疲劳许用应力
ⅰ)接触疲劳极限应力
由《机械设计学基础》P150图5-30中的MQ取值线,根据两齿轮的齿面硬度,查得45钢的调质处理后的极限应力为
=600MPa,
=560MPa
ⅱ)接触疲劳寿命系数ZN
应力循环次数公式为N=60njth
工作寿