两级展开式圆柱齿轮减速器的设计说明书 1共50页文档.docx

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两级展开式圆柱齿轮减速器的设计说明书1共50页文档

机械设计课程设计

宋以后,京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。

至元明清之县学一律循之不变。

明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。

到清末,学堂兴起,各科教师仍沿用“教习”一称。

其实“教谕”在明清时还有学官一意,即主管县一级的教育生员。

而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。

“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。

于民间,特别是汉代以后,对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。

在一些特定的讲学场合,比如书院、皇室,也称教师为“院长、西席、讲席”等。

宋以后,京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。

至元明清之县学一律循之不变。

明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。

到清末,学堂兴起,各科教师仍沿用“教习”一称。

其实“教谕”在明清时还有学官一意,即主管县一级的教育生员。

而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。

“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。

于民间,特别是汉代以后,对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。

在一些特定的讲学场合,比如书院、皇室,也称教师为“院长、西席、讲席”等。

要练说,得练听。

听是说的前提,听得准确,才有条件正确模仿,才能不断地掌握高一级水平的语言。

我在教学中,注意听说结合,训练幼儿听的能力,课堂上,我特别重视教师的语言,我对幼儿说话,注意声音清楚,高低起伏,抑扬有致,富有吸引力,这样能引起幼儿的注意。

当我发现有的幼儿不专心听别人发言时,就随时表扬那些静听的幼儿,或是让他重复别人说过的内容,抓住教育时机,要求他们专心听,用心记。

平时我还通过各种趣味活动,培养幼儿边听边记,边听边想,边听边说的能力,如听词对词,听词句说意思,听句子辩正误,听故事讲述故事,听谜语猜谜底,听智力故事,动脑筋,出主意,听儿歌上句,接儿歌下句等,这样幼儿学得生动活泼,轻松愉快,既训练了听的能力,强化了记忆,又发展了思维,为说打下了基础。

设计题目:

二级平行轴减速器

机械系10专升本

指导老师:

解继红

设计者:

杨晓霞

两级展开式(平行轴)圆柱齿轮减速器的设计说明书

例如:

设计热处理车间零件清洗用设备。

该传送设备的动力由电动机经减速器装置后传至传送带。

每日两班制工作,工作期限为8年。

热处理车间零件清洗用设备。

该传送设备的动力由电动机经减速器装置后传至传送带。

每日两班制工作,工作期限为8年。

已知条件:

输送带带轮直径d=300mm,输送带运行速度v=0.63m/s,输送带轴所需转矩T=700N.m.

一、传动装置的总体设计

1.1传动方案的确定

两级展开式圆柱齿轮减速器的传动装置方案如图所示。

1-电动机2-带传动3-减速器4-联轴器5-输送带带轮6-输送带

1.2电动机的选择

计算项目

计算及说明

计算结果

1.选择电动机的类型

根据用途选用Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异电动机。

2.选择电动机的功率

输送带所需的拉力为

F=2T/d=2×700/0.3N≈4667N

输送带所需动率为

Pw=Fv/1000=4667×0.63/1000KW=2.94KW

由表取,v带传动效率η带=0.96,一对轴承效率η轴承=0.99,斜齿圆柱齿轮传动效率η齿轮=0.97,联轴器效率η联=0.99,则电动机到工作机间的总效率为

η总=η带η轴承4η齿轮2η联=0.96×0.994×0.972×0.99=0.859

PO=PW/η总=2.94/0.859Kw=3.42Kw

根据表,选取电动机的额定功率为Ped=4kw

F=4667N

 

Pw=2.94KW

 

η总=0.859

 

PO=3.42Kw

Ped=4kw

3.确定电动机的转速

输送带带轮的工作转速为

nw=1000×60×0.63v/π×300r/

min=40.13r/min

查表,v带传动的传动比i带=2~4,两级减速器传动比i=8~40,则总传动比范围为

i总=i带i齿=(2~4)×(8~40)

=16~160

电动机的转速范围为

no=nwi=40.13×(16~160)

r/min=642.1~6421r/min

由表可知,符合这一要求的电动机同步转速1000r/min,

1500r/min和3000r/min,考虑3000r/min的电动机的转速太高,而1000r/min的电动机的体积大且贵,故选用转速为1500r/min的电动机进行试算,其满载转速为1440r/min,其满载转速为1440r/min,其型号为Y112M-4

nw=40.13r/min

 

Nm=1440r/min

1.3传动比的计算及分配

各级传动比的计算及分配。

计算项目

计算及说明

计算结果

1.总传动比

i总=nmnw=1440/40.13=35.88

i总=35.88

2.分配传动比

根据传动比范围,取带传动的传动比i带=2.5,则减速器传动比为

i=i总/i带=35.88/2.5=14.35

高速级传动比为

i1=√(1.3~1.4)i=√(1.3~1.4)×14.35=4.32~4.48

取i1=4.4

低速级传动比为

i2=i/i1=14.35/4.4=3.26

 

i=14.35

 

i1=4.4

i2=3.26

1.4传动装置的运动、动力参数计算见表。

计算项目

计算及说明

计算结果

1.各轴转速

no=nm=1440r/min

n1=no/i带=1440/2.5r/min=576

r/min

n2=n1/i1=576/4.4r/min=130.9

r/min

n3=n2/i2=130.9/3.26r/min=40

.15r/min

nw=n3=40.15r/min

no=1440r/min

n1=576r/min

n2=130.9r/min

n3=40.15r/min

nw=40.15r/min

2各轴功率

P1=POη0-1=POη带=3.42×0.96kw

=3.28kw

P2=P1η1-2=P1η轴承η齿=3.28×0.99×0.97kw=3.15kw

P3=P2η2-3=P2η轴承η齿=3.15×0.99×0.97kw=3.02KW

PW=P3η3-W=P3η轴承η联=3.02×0.99×0.99kw=2.96kw

P1=3.28kw

P2=3.15kw

P3=3.02KW

PW=2.96kw

3.各轴转矩

T0=9550×(PO/n0)=9550×(3.42/1440)N·m=22.68N·m

T1=9550×(P1/n1)=9550×(3.28/576)N·m=54.38N·m

T2=9550×(P2/n2)=9550×(3.15/130.9)N·m=229.81N·m

T3=9550×(P3/n3)=9550×(3.02/40.15)N·m=718.33N·m

TW=9550×(PW/nW)=9550×(2.96/40.15)N·m=704.06N·m

T0=22.68N·m

T1=54.38N·m

T2=229.81N·m

T3=718.33N·m

TW=704.06N·m

二、传动件的设计计算

2.1减速器外传动件的设计

减速器外传动件只有带传动,故只需对带传动进行设计。

带传动的设计见下表。

计算项目

计算及说明

计算结果

1.确定设计功率

Pd=KA×P0

由表8-6,查得工作情况系数KA=1.2,则

Pd=1.2×3.42kw=4.1kw

 

Pd=4.1kw

2.选择带型

n0=1440r/min,Pd=4.1kw,由图选择A型带

选择A型V带

3.确定带轮的基准直径

根据表8-7,选小带轮直径为dd1=100mm,则大带轮的直径为

dd2=i带dd1=2.5×100mm=250mm

dd1=100mm

dd2=250mm

4.验算的速度

V带=πdd1n0/60×1000m/s=7.54m/s

25m/s

带速符合要求

5.确定中心距和V带长度

根据0.7(dd1+dd2)

为使结构紧凑,取偏低值,a0=350mm

V带计算基准长度为

Ld'≈2a0+π/2(dd1+dd2)+(dd1-dd2)2/4a0=[2×350+π/2(100+250)+(100-250)2/4×350]mm=1265.57mm

由表8-8选V带基准长度Ld=1250mm,则实际中心距为

a=a0+(Ld-Ld')/2=350mm+(1250-1265.57)/2mm=342.21mm

 

a0=350mm

Ld=1250mm

 

a=342.21mm

6.计算小带轮包角

a1=180o-(dd1-dd2)/a×57.3o=154.88o>120o

a1=154.88o>120o合格

7.确定V带根数

V带根数可用下式计算:

Z=Pd//(P0+ΔP0)KaKL

由表8-9查取单根V带所能传递的功率P0=1.3kw,功率增量

ΔP0=Kbn1(1-1/Ki)

由表8-10查得Kb=0.7725×10-3,由表8-11查得Ki=1.137,则

ΔP=0.7725×10-3×1440(1-1/1.137)kw=0.134kw

由表8-12查得Ka=0.935,由表8-8查得KL=0.93,则带的根数为

Z=kd/(p0+ΔP0)KaK=4.1/(1.3+0.134)×0.935×0.93=3.29

取四根

 

Z=4

8.计算初拉力

由表8-13查得v带质量m=0.1kg/m,则初拉力为

F0=500pd/zu带(2.5-Ka/Ka)+mvd2

=500×4.1/4×7.54(2.5-0.935/0.935)N+0.1×7.542N=119.45N

 

F0=119.45N

9.计算作用在轴上的压力

Q=2zF0sina/2

=2×4×119.45N×sin154.88oo/2=932.72N

Q=932.72N

10.带轮结构设计

(1)小带轮结构采用实心式,由表8-14查得电动机轴径D0=28,由表8-15查得

e=15±0.3mm,f=10+2-1mm

轮毂宽:

L带轮=(1.5~2)D0=(1.5~2)×28mm=42~56mm

其最终宽度结合安装带轮的轴段确定

轮毂宽:

B带轮=(z-1)e+2f=(4-1)×15mm+2×10mm=65mm

(2)大带轮结构采用孔板式结构,轮毂宽可与小带轮相同,轮毂宽可与轴的结构设计同步进行

2.2减速器内传动的设计计算

高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表。

计算项目

计算及说明

计算结果

1.选择材料、热处理和公差等级

考虑到带式运输机为一般机械,故大、小齿轮均选用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由表8-17得齿面硬度HBW1=217~255HBW,HBW2=162~217HBW.平均硬度HBW1-=236HBW,HBW2-=190HBW.HBW1--HBW2-=46HBW,在30~50HBW之间。

选用8级精度

45钢

小齿轮调质处理

大齿轮正火处理

8级精度

2.初步计算传动的主要尺寸

因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲劳强度进行设计。

其设计公式为

d1≧〔2KT1/φd×(u+1)/u×(ZEZHZεZβ/[δ]H)〕1/3

(1)小齿轮传递转矩为T1=54380N·mm

(2)因v值未知,Kv值不能确定,可初步选载荷系数Kt=1.1~1.8,

初选Kt=1.4

(3)由表8-18,取齿宽系数φd=1.1

(4)由表8-19,查得弹性系数ZE=189.8√MPa

(5)初选螺旋角β=12o,由图9-2查得节点区域系数ZH=2.46

(6)齿数比u=i1=4.4

(7)初选Z1=23,则Z2=uZ1=4.4×23=101.2,取Z2=101,则端面重合度为

εa=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cosβ=[1.88-3.2(1/23+1/101)]cos12o=1.67

轴向重合度为

εβ=0.318φdZ1tanβ=0.318×1.1×23×tan12o=1.71

由图8-3查得重合度系数Zε=0.775

(8)由图11-2查得螺旋角系数Zβ=0.99

(9)许用接触应力可用下式计算

[δ]H=ZNσHlim/SH

由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为σHlim1=580MPa,σHlim2=390MPa

小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为

N1=60n1aLh=60×576×1.0×2×8×250×8=1.106×109

N2=N1/i1=1.106×109/4.4=2.51×108

由图8-5查得寿命系数ZN1=1.0,ZN2=1.14,由表8-20取安全系数SH=1.0,则小齿轮的许用接触应力

 

Z1=23

Z2=101

 

[σ]H1=ZN1σHlim1/SH=1.0×580MPa/1=580MPa

大齿轮的许用接触应力

[σ]H2=ZN2σHlim2/SH=1.14×390MPa/1=445MPa

取[σ]H=445MPa,初算小齿轮的分度圆直径d1t,得

d1t≧〔2KT1/φd×(u+1)/u×(ZEZHZεZβ/[σ]H)〕1/3

〔2×1.4×54380/1.1×(4.4+1)/4.4×(189.8×2.46×0.775×0.99/445)〕1/3mm=47.93mm

[σ]H1=580MPa

[σ]H2=445MPa

[σ]H=445MPa

d1t≧47.93mm

3.确定传动尺寸

(1)计算载荷系数由表8-21查得使用系数KA=1.0,

因v=πd1tn1/60×1000=π×47.93×576/60×1000m/s=1.44m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.13,由图8-7查得齿向载荷分配系数Kβ=1.11,由表8-22查得齿间载荷分配系数Kα=1.2,则载荷系数为

K=KAKVKβKα=1.0×1.13×1.11×1.2=1.505

(2)对d1t进行修正K与Kt有较大差异,故需对由Kt计算出的d1t进行修正,即

d1=d1t(K/Kt)1/3≧47.93×(1.505/1.4)1/3mm=49.1mm

(3)确定模数mn

mn=d1cosβ/Z1=49.1mm×cos12o/23=2.09mm

按表8-23,取mn=2.5mm

(4)计算传动尺寸中心距为

a1=mn(Z1+Z2)/2cosβ=2.5×(23+101)mm/(2×cos12o)=158.46mm

圆整,取a1=160mm,则螺旋角为

β=arccosmn(Z1+Z2)/2a1=arcos2.5×[(23+101)mm/(2×160)]=14.362o

因β与初选值相差较大,故对与β有关的参数进行修正,由图9-2查得节点区域系数ZH=2.43,则端面重合度为

εa=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cosβ=[1.88-3.2(1/23+1/101)]cos14.362o=1.66

轴向重合度为

εβ=0.318φdZ1tanβ=0.318×1.1×23×tan14.362o=2.06

由图8-3查得重合度系数Zε=0.775,由图11-2查得螺旋角系数Zβ=0.985

d1t≧〔2KT1/φd×(u+1)/u×(ZEZHZεZβ/[σ]H)〕1/3

〔2×1.505×54380/1.1×(4.4+1)/4.4×(189.8×2.43×0.775×0.985/445)〕1/3mm=48.53mm

精确计算圆周速度为

V=πd1tn1/60×1000=π×48.53×576/60×1000m/s=1.46m/s,

由图8-6查得动载荷系数KV=1.13,K值不变

mn=d1cosβ/Z1=48.53mm×cos14.362o/23=2.04mm

按表8-23,取mn=2.5mm,则高速级的中心距为

a1=mn(Z1+Z2)/2cosβ=2.5×(23+101)mm/(2×cos14.362o)=160mm

 

K=1.505

 

d1t≧48.53mm

 

mn=2.5mm

a1=160mm

则螺旋角修正为

β=arccosmn(Z1+Z2)/2a=arcos2.5×[(23+101)mm/(2×160)]=14.362o

修正完毕,故

d1=mnZ1/cosβ=2.5×23/cos14.362omm=59.355mm

d2=mnZ2/cosβ=2.5×101/cos14.362omm=260.545mm

b=Фdd1=1.1×59.355mm=65.29mm,取b2=66mm

b1=b+(5~10)mm,取b1=75mm

β=14.362o

 

d1=59.355mm

d2=65.29mm

b2=66mm

b1=75mm

4.校核齿根弯曲疲劳强度

齿根弯曲疲劳强度条件为

σF=2KT1/bmnd1×YFYSYεYβ≦[σ]F

(1)K、T1、mn和d1同前

(2)齿宽b=b2=66mm

(3)齿形系数YF和应力修正系数YS。

当量齿数为

ZV1=Z1/(cosβ)3=23/(cos14.362o)3=25.3

ZV2=Z2/(cosβ)3=101/(cos14.362o)3=111.1

由图8-8查得YF1=2.61,YF2=2.22,由图8-9查得YS1=1.59,YS2=1.81

(4)由图8-10查得重合度系数Yε=0.71

(5)由图11-3查得螺旋角系数Yβ=0.87

(6)许用弯曲应力

【σ】F=YNσFLim/SF

由图8-4f、b查得弯曲疲劳极限应力为σFLim1=215MPa,σFLim2=170MPa,由图8-11查得寿命系数YN1=YN2=1,由表8-20查得安全系数SF=1.25,故

【σ】F1=YN1σFLim1/SF=1×215/1.25MPa=172MPa

【σ】F2=YN2σFLim2/SF=1×170/1.25MPa=136MPa

σF1=2KT1/bmnd1×YF1YS1YεYβ=2×1.505×54380/(66×2.5×59.355)×2.61×1.59×0.71×0.87MPa=42.8MPa﹤[σ]F1

σF2=σF1YF1YS1/YF2YS2=42.8×2.22×1.81/(2.61×1.59)MPa﹤[σ]F2

 

满足齿根弯曲疲劳强度

5.计算齿轮传动其他几何尺寸

端面模数mt=mn/cosβ=2.5/cos14.362omm=2.58065mm

齿顶高ha=ha*mn=1×2.5mm=2.5mm

齿根高hf=(ha*+c*)mn=(1+0.25)×2.5mm=3.125mm

全齿高h=ha+hf=2.5mm+3.125mm=5.625mm

顶隙c=c8mn=0.25×2.5mm=0.625mm

齿顶圆直径为

da1=d1+2ha=59.355mm+2×2.5mm=61.355mm

da2=d2+2ha=260.645mm+2×2.5mm=265.645mm

齿根圆直径为

df1=d1-2hf=59.355mm-2×3.125mm=53.105mm

df2=d2-2hf=260.645mm-2×3.125mm=254.395mm

mt=2.58065mm

ha=2.5mm

hf=3.125mm

h=5.625mm

c=0.625mm

da1=61.355mm

da2=265.645mm

df1=53.105mm

df2=254.395mm

低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算见表。

计算项目

计算及说明

计算结果

1.选择材料、热处理和公差等级

大、小齿轮均选用45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由表8-17得齿面硬度HBW1=217~255HBW,HBW2=162~217HBW.平均硬度HBW1-=236,HBW2-=190.HBW1--HBW2-=46HBW,在30~50HBW之间。

选用8级精度

45钢

小齿轮调质处理

大齿轮正火处理

8级精度

2.初步计算传动的主要尺寸

因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲劳强度进行设计。

其设计公式为

d3≧〔2KT3/φd×(u+1)/u×(ZEZHZεZβ/[σ]H)〕1/3

(1)小齿轮传递转矩为T3=229810N·mm

(2)因v值未知,Kv值不能确定,可初步选载荷系数Kt=1.1~1.8,

初选Kt=1.4

(3)由表8-18,取齿宽系数φd=1.1

(4)由表8-19,查得弹性系数ZE=189.8√MPa

(5)初选螺旋角β=11o,由图9-2查得节点区域系数ZH=2.465

(6)齿数比u=i2=3.26

(7)初选Z3=25,则Z4=uZ3=3.26×25=81.5,取Z4=82,则端面重合度为

εa=[1.88-3.2(1/Z3+1/Z4)]cosβ=[1.88-3.2(1/25+1/82)]cos11o=1.68

轴向重合度为

εβ=0.318φdZ3tanβ=0.318×1.1×23×tan11o=1.70

由图8-3查得重合度系数Zε=0.775

(8)由图11-2查得螺旋角系数Zβ=0.99

(9)许用接触应力可用下式计算

[σ]H=ZNσHlim/SH

由图8-4e、a查得接触疲劳极限应力为σHlim3=580MPa,σHlim4=390MPa

小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为

N3=60n2aLh=60×130.9×1.0×2×8×250×8=2.513×108

N4=N3/i2=2.513×108/3.26=7.71×107

由图8-5查得寿命系数ZN3=1.14,ZN4=1.14,由表8-20取安全系数SH=1.0,则小齿轮的许用接触应力

 

Z3=23

Z4=101

 

[σ]H3=ZN3σHlim3/SH=1.14×580MPa/1=661.2MPa

大齿轮的许用接触应力

[σ]H3=ZN4σHlim4/SH=1.2×390MPa/1=468MPa

取[σ]H=445MPa,初算小齿轮的分度圆直径d1t,得

d1t≧〔2KT1/φd×(u+1)/u×(ZEZHZεZβ/[σ]H)〕1/3

〔2×1.4×54380/1.1×(4.4+1)/4.4×(189.8×2.46×0.775×0.99/445)〕1/3mm=47.93mm

[δ]H3=661.2MPa

[δ]H4=468MPa

[δ]H=468MPa

D3t≧76.615mm

3.确定传动尺寸

(1)计算载荷系数由表8-21查得使用系数KA=1.0,

因v=πd3tn2/60×1000=π×76.615×130.9/(60×1000)m/s=0.52m/s,由图8-6查得动载荷系数KV=1.07,由图8-

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