二级圆柱齿轮减速器设计说明书(共31页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上课 程 设 计 任 务 书设计题目二级直齿圆柱齿轮减速器学生姓名秦文彬所在院系机械系专业、年级、班机械制造设计极其自动化(6)班设计要求:1. 拟定传动关系:由电动机、减速器、联轴器、工作机构成。 2 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用10年,运输带允许误差5%。 3 知条件:运输带卷筒转速V=1.95m/s; 输送带拉力 F=2700N; 滚筒直径 D=360mm.学生应完成的工作: 1. 减速器装配图一张(A1)。 2. 零件工作图两张(A2) 3. 设计说明书一份(60008000字)。参考文献阅读:1机械设计濮良贵 纪名刚 主编,高等教
2、育出版社。2机械设计课程设计指导书龚义 主编,高等教育出版社。3.机械零件手册周开勤 主编,高等教育出版社4机械设计课程设计图册龚义 主编,高等教育出版社 工作计划: 1、 第一阶段: 总体计算和传动件参数计算 (2.5天) 2、 第二阶段: 轴与轴系零件的设计(1.5天) 3、 第三阶段: 轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制(1.5)天 4、 第四阶段: 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 (4.5)任务下达日期: 2009年 2 月 16 日 任务完成日期: 2009年 3 月 1 日指导教师(签名): 学生(签名): 机械设计课程设计说明书 (二级齿轮减速器设计) 摘 要: 齿轮传
3、动是现代机械中应用最广的一种传动形式.它的主要优点是: 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠,可传递空间任意两轴之间的运动和动力;适用的功率和速度范围广;传动效率高,=o.92-0.98;工作可靠、使用寿命长;外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。另外,材料品质和工艺水平上还有许多弱点,特别是大型的减速器问题更突出,使用寿命不长。国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在材
4、料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题,也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构,也是大力开拓的形式,并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展,使得机械加工精度加工效率大提高,从推动了机械传动产品的多样化,整机配套的模块化,标准化,以及造型设计艺术化,使产品更加精致,美观化。关键词: 二级减速器 齿轮 轴 轴承 键 联轴器 箱体 目 录1.设计背景2.设计方案3.方案实施3.1传动装置总体设计方案3.2电
5、动机的选择3.3确定传动装置的总传动比和分配传动比3.4计算传动装置的运动和动力参数3.5齿轮的设计3.6传动轴承和传动轴的设计3.7滚动轴承的校核计算3.8键的设计和计算3.9箱体结构的设计3.10润滑密封设计3.11联轴器设计4.结论与结果.5.收获与致谢 页码6.参考文献 页码7.附件 1设计背景为了进一步提升学生机械设计的能力,巩固所学专业知识,培养学生设计思想,适应未来工作需要,特此进行了这次课程设计。 2设计方案方案一:一级减速器方案二:二级减速器 3方案实施 1.传动装置总体设计方案:1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载
6、荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。第一级效率:第二级效率:传动装置的总效率:0.9510.9220.876为V带的效率,为第一对轴承的效率,为第二对轴承的效率,为第三对轴承的效率,为每对齿轮啮合传动的效率(齿轮为7级精度,油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。2.电动机的选择电动机所需工作功率为: PP/27001.950.866.06kW, 滚筒转速为n=103.5,经查表按推荐的传
7、动比合理范围,二级圆柱斜齿轮减速器传动比i840,电动机转速的可选范围为nin(840)82.768284136r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比,选定型号为Y132M4的三相异步电动机,额定功率为7.5额定电流7.0A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 方案电动机型号额定功率Pkw电动机转速电动机重量N参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速1Y132M-47.51500144047023013.9 中心高外型尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD132515 345 31521
8、6 1781238 8010 83.确定传动装置的总传动比和分配传动比(1) 总传动比由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为n/n1440/103.513.5(2) 分配传动装置传动比式中,分别为高速级和低速级的传动比。根据各原则,查图得高速级传动比为4.3,则/3.234.计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速 1440 r/min1440/4.3334.88r/min/334.88/3.23=103.68 r/min=103.68 r/min(2)各轴输入功率6.060.995.99kW25.990.980.995.82kW25.820.990.985.6
9、5kW24=5.650.990.995.53kW则各轴的输出功率:0.99=5.93 kW0.99=5.76 kW0.99=5.59kW0.99= 5.47 kW各轴输入转矩 = Nm电动机轴的输出转矩=9550 =95506.06/1440=40.20 Nm所以: =40.2010.99=39.79Nm=39.794.30.980.99=166 Nm=1663.230.980.99=520.2Nm=520.20.990.99=509.84 Nm输出转矩:0.99=39.39Nm0.99=164.34 Nm0.99=515Nm0.99=504.74 Nm运动和动力参数结果如下表轴名功率P KW
10、转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴6.0640.2014401轴5.995.9339.7939.3914402轴5.825.76166164.34334.883轴5.655.59520.2515103.684轴5.535.47509.84504.74103.685.齿轮的设计(一)高速级齿轮传动的设计计算齿轮材料,热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故高速级大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿轮,低速度级先用软齿面渐开线直齿轮.(1) 齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用40Cr钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢调质,齿面硬度为
11、大齿轮 240HBS Z=iZ=4.324=103.2 取Z=104. 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:试选=1.6查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.44 由课本图10-26 则由课本公式10-13计算应力值环数N=60nj =6014401(2836510)=5.0510hN=N/ =1.1710h 查课本10-19图得:K=0.90 K=0.98齿轮的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:=0.90680=612 =0.98560=548.8 许用接触应力 查课本
12、由表10-6得: =189.8MP 由表10-7得: =1T=95.510=95.5105.99/1440=3.9710N.m3.设计计算小齿轮的分度圆直径d=计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=42.2mm 计算摸数m 初选螺旋角=14=计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.251.7=3.825 = =11.02计算纵向重合度=0.318=1.903计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由图10-8得动载系数K=1.07,查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231049.53=1.42查课本由图10-
13、13得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.2故载荷系数:KK K K K =11.071.21.42=1.82按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=42.2=44.05计算模数=4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩39.7kNm 确定齿数z因为是软齿面,故取z24,zi z4.324103.2传动比误差 iuz/ z104/244.33i0.0695,允许计算当量齿数zz/cos24/ cos1426.27 zz/cos78/ cos1485.43 初选齿宽系数 按非对称布置,由表查得1 初选螺旋角 初定螺旋角 14 载荷系
14、数KKK K K K=11.071.21.351.73 查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.592 Y2.211 应力校正系数Y1.596 Y1.774 重合度系数Y端面重合度近似为1.88-3.2()1.883.2(1/241/104)cos141.663arctg(tg/cos)arctg(tg20/cos14)20.6469014.07609因为/cos,则重合度系数为Y0.25+0.75 cos/0.673 螺旋角系数Y轴向重合度 1.826,Y10.79 计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.25工作寿命两班制,10年,每年工作360天小齿轮应力循环次数
15、N160nkt60144018360284.010大齿轮应力循环次数N2N1/u4.010/4.30.930210查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.86 K=0.93 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用. 设计计算 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,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=42.2来计算应有的齿数.于是由:z=20.47 取z=22那么z=4.322
16、=94.6 几何尺寸计算计算中心距 a=119.58将中心距圆整为120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.计算大.小齿轮的分度圆直径d=45.36d=193.81计算齿轮宽度B=圆整的 (二) 低速级齿轮传动的设计计算 材料:低速级小齿轮选用40Cr钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=20速级大齿轮选用钢调质,齿面硬度为大齿轮 240HBS z=3.2320=64.6 圆整取z=65. 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。 按齿面接触强度设计1. 确定公式内的各计算数值试选K=1.3查课本由图10-30选取区域系
17、数Z=2.45应力循环次数N=60njL=60334.881(2836510)=1.1910 N=3.6210由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.95 K= 1.1 查课本由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力=1.1560/1=616查课本由表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP选取齿宽系数 T=95.510=95.5105.82/334.88=1.6610N.m =69.222. 计算圆周速度 1.213. 计算齿宽b=d=169.22=69.224. 计算齿宽与齿高之比 模数
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