精编机械设计课程设计二级圆锥圆柱齿轮减速器设计.docx
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精编机械设计课程设计二级圆锥圆柱齿轮减速器设计
(精编)机械设计课程设计:
二级圆锥圆柱齿轮减速器设计
设计计算及说明
结果
一、设计任务书
1.1传动方案示意图
图一、传动方案简图
1.2原始数据
传送带拉力F(N)
传送带速度V(m/s)
滚筒直径D(mm)
2500
1.6
280
1.3工作条件
三班制,使用年限为10年,连续单向于运转,载荷平稳,小批量生产,运输链速度允许误差为链速度的。
1.4工作量
1、传动系统方案的分析;
2、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算;
3、传动零件的设计计算;
4、轴的设计计算;
5、轴承及其组合部件选择和轴承寿命校核;
6、键联接和联轴器的选择及校核;
7、减速器箱体,润滑及附件的设计;
8、装配图和零件图的设计;
9、设计小结;
10、参考文献;
二、传动系统方案的分析
传动方案见图一,其拟定的依据是结构紧凑且宽度尺寸较小,传动效率高,适用在恶劣环境下长期工作,虽然所用的锥齿轮比较贵,但此方案是最合理的。
其减速器的传动比为8-15,用于输入轴于输出轴相交而传动比较大的传动。
三、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算
设计计算及说明
结果
3.1电动机的选择
1、电动机类型选择:
选择电动机的类型为三相异步电动机,额定电压交流380V。
2、电动机容量选择:
(1)工作机所需功率=FV/1000
F-工作机阻力
v-工作机线速度
-工作机效率可取0.96
(2)电动机输出功率
考虑传动装置的功率损耗,电动机的输出功率为
=/
为从电动机到工作机主动轴之间的总效率,即
=0.833
-滚动轴承传动效率取0.99-圆锥齿轮传动效率取0.95
-圆柱齿轮传动效率取0.97-联轴器效率取0.99
-卷筒效率取0.96
=
(3)确定电动机的额定功率
因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可。
所以可以暂定电动机的额定功率为5.5Kw。
3、确定电动机转速
卷筒工作转速
=60×1000V/πD=60X1000X1.6/3.14X280=109.2r/min
由于两级圆锥-圆柱齿轮减速器一般传动比为8-15,故电动机的转速的可选范围为
—=(8-15)=873.6—1638r/min。
可见同步转速为1000r/min,1500r/min的电动机都符合,这里初选同步转速为1000r/min,1500r/min的两种电动机进行比较,而转速越高总传动比越大传动装置的结构会越大,成本越高。
所以应综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比。
设计计算及说明
F=2500N
V=1.6m/s
=0.833
=5kw
=5.5kw
=109.2
r/min
结果
表2电动机方案比较表(指导书表19-1)
方案
电动机型号
额定功率(kw)
电动机转速(r/min)
电动机质量(kg)
传动装置总传动比
同步
满载
1
Y132M2-6
5.5
1000
960
73
8.79
2
Y132S-4
5.5
1500
1440
43
13.19
由表中数据可知,方案1的总传动比小,传种装置结构尺寸小,因此可采用方案1,选定电动机型号为Y132M2-6
3.2传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配
1、传动装置总传动比
=960/109.2=8.79
2、分配各级传动比
高速级为圆锥齿轮其传动比应小些约,低速级为圆柱齿轮传动其传动比可大些。
所以可取
=2.2=4
3.3计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴的转速(各轴的标号均已在图中标出)
==960r/min
==960/202=436.36r/min
=/=436.36/4=109.2r/min
=109.2r/min
2、各轴输入功率
=4.95kw
.=4.655kw
=4.47kw
=.=4.38kw
3、各轴转矩=49.24N.m
设计计算及说明
选Y132M2-6型电动机
=2.2
=4
=960
=436.36
=109.2r/min
=4.95kw
=4.65kw
=4.47kw
=4.38kw
结果
=101.88N.m
=390.92N.m
=383.04N.M
将计算结果汇总列表如下
表3轴的运动及动力参数
项目
电动机轴
高速级轴I
中间轴II
低速级轴III
工作机轴IV
转速(r/min)
960
960
436.36
109.2
109.2
功率(kw)
5
4.95
4.655
4.47
4.382
转矩()
49.76
49.24
101.88
390.92
383.04
传动比
1
2.2
4.0
1
效率
0.99
0.94
0.96
0.98
四、传动零件的设计计算
4.1斜齿圆柱齿轮传动的设计(主要参照教材《机械设计(第八版)》)
已知输入功率为=4.655kw、小齿轮转速为=436.36r/min、齿数比为4。
工作寿命10年(设每年工作300天),三班制,带式输送,工作平稳,转向不变。
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7级精度。
(GB10095-88)
(2)材料选择由《机械设计(第八版)》表10-1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。
(3)选小齿轮齿数,则大齿轮齿数初选螺旋角。
2、按齿面接触疲劳强度计算按下式设计计算
设计计算及说明
小齿轮:
40Cr(调质)
280HBS
大齿轮:
45钢(调质)
240HBS
7级精度
结果
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数=1.6
2)查教材图表(图10-30)选取区域系数=2.435
3)查教材表10-6选取弹性影响系数=189.8
4)查教材图表(图10-26)得=0.765=0.88=1.645
5)由教材公式10-13计算应力值环数
N=60nj=60×436.36×1×(3×8×300×10)=1.885×10h
N=0.471X10h
6)查教材10-19图得:
K=0.9K=0.95
7)查取齿轮的接触疲劳强度极限650Mpa550Mpa
8)由教材表10-7查得齿宽系数=1
9)小齿轮传递的转矩=95.5×10×=9550X4655/436.36=101.88N.m
10)齿轮的接触疲劳强度极限:
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式(10-12)得:
[]==0.9×650=585
[]==0.95×550=522.5
许用接触应力为
(2)设计计算
1)按式计算小齿轮分度圆直径
=
2)计算圆周速度1.27m/s
3)计算齿宽b及模数
设计计算及说明
=1.6
=2.435
=189.8
=1.645
K=0.9K=0.95
650
Mpa550Mpa
=1
T=101.88N.m
=
553.75MPa
V=1.27m/
结果
b==1.5567=55.67mm
=
4)计算齿宽与高之比
齿高h==2.25×2.455=5.24
==10.62
5)计算纵向重合度=0.318tanβ=0.318X1X22tan=1.744
6)计算载荷系数K
系数=1,根据V=1.27m/s,7级精度查图表(图10-8)得动载系数=1.08
查教材图表(表10-3)得齿间载荷分布系数=1.4
由教材图表(表10-4)查得=1.420
查教材图表(图10-13)得=1.32
所以载荷系数
=2.147
7)按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
=
8)计算模数
=
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式≥设计
(1)确定公式内各计算数值
1)计算载荷系数=1.99
2)根据纵向重合度=1.744查教材图表(图10-28)查得螺旋影响系数=0.88
3)计算当量齿数
=24.08
设计计算及说明
=2.455
=10.62
=1.744
=1.4
=1.420
=1.32
=61.4mm
=2.7mm
=24.08
结果
=96.33
4)查取齿形系数查教材图表(表10-5)=2.6476,=2.18734
5)查取应力校正系数查教材图表(表10-5)=1.5808,=1.78633
6)查教材图表(图10-20c)查得小齿轮弯曲疲劳强度极限=520MPa,大齿轮弯曲疲劳强度极限=400MPa。
7)查教材图表(图10-18)取弯曲疲劳寿命系数K=0.85K=0.88
8)计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式得
[]=
[]=
9)计算大、小齿轮的,并加以比较
大齿轮的数值大.选用.
(2)设计计算
1)计算模数
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所承载的能力。
而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅取决于齿轮直径。
按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=61.4来计算应有的齿数.
2)计算齿数z==29.78取z=30那么z=4×30=120
设计计算及说明
=96.33
=2.6474
=2.187
=1.5808
=1.7863
=0.85
=0.88
=315.7
=251.4
m=2mm
z=30
z=120
结果
4、几何尺寸计算
(1)计算中心距
a===155
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos
因值改变不多,故参数,,等不必修正.
(3)计算大.小齿轮的分度圆直径
d==62
d==248
(4)计算齿轮宽度
B=
(5)结构设计
小齿轮(齿轮1)齿顶圆直径为66mm采用实心结构
大齿轮(齿轮2)齿顶圆直径为252mm采用腹板式结构其零件图如下
图二、斜齿圆柱齿轮
设计计算及说明
a=155mm
=
d=62
d=248
结果
4.2直齿圆锥齿轮传动设计(主要参照教材《机械设计(第八版)》)
已知输入功率为=4.95kw、小齿轮转速为=436.36r/min、齿数比为2.2由电动机驱动。
工作寿命10年(设每年工作300天),三班制,带式输送,工作平稳,转向不变。
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
(1)圆锥圆锥齿轮减速器为通用减速器,其速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)
(2)材料选择由《机械设计(第八版)》表10-1小齿轮材料可选为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料取45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS。
(3)选小齿轮齿数,则大齿轮齿数
2、按齿面接触疲劳强度设计
设计计算公式:
≥
(1)、确定公式内的各计算值
1)试选载荷系数=1.8
2)小齿轮传递的转矩=95.5×10×=49.24KN.Mm
3)取齿宽系数
4)查图10-21齿面硬度得小齿轮的接触疲劳强度极限650Mpa大齿轮的接触疲劳极限550Mpa
5)查表10-6选取弹性影响系数=189.8
6)由教材公式10-13计算应力值环数
N=60nj=60×960×1×(3×8×300×10=4.1472×10h
N=0.471×10h
7)查教材10-19图得:
K=0.89K=0.9
8)齿轮的接触疲劳强度极限:
取失效概率为