减速器设计说明书(共32页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录一、设计任务书1.1 初始数据设计带式运输机的传动装置,连续单向运转,工作中有轻微震动,空载启动,运输带允许误差为5%。工作年限:8年,每天工作班制:1班制,每年工作天数:300天,每天工作小时数:8小时。三相交流电源,电压380/220V。运输带拉力F(N)1750运输带工作速度V(m/s)0.75卷筒直径D(mm)3001.2 设计步骤二、传动装置总体设计方案2.1 传动方案特点1.组成:传动装置由电机、V带、减速器、工作机组成。2.特点:齿轮相对于轴承对称分布。3.确定传动方案:考虑到电机转速高,V带具有缓冲吸振能力,将V带设置在高速级。选择Vdai传动和
2、二级圆柱齿轮减速器。2.2 计算传动装置总效率Vdai效率:球轴承(每对):(共四对,三对减速器轴承,一对卷筒轴承)圆柱齿轮传动:(精度7级)弹性联轴器:(1个)传动卷筒效率:电动机至工作机间传动装置及工作机的总效率: (存在问题)三、电动机的选择3.1 电动机的选择工作机的功率pw:Pw= 17500.75/1000=1.31KW电动机所需工作功率为:Pd= 1.31/0.842=1.56KW工作机的转速为:nw = 6010000.75/(300)=47.77 r/min经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i0=24,二级圆柱轮减速器传动比i=925,则总传动比合理范围为ia=1
3、8100,电动机转速的可选范围为nd = ianw = (18100)47.77= 859.864777r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y100L1-4的三相异步电动机,额定功率为2.2,满载转速nm=1420r/min,同步转速1500。电动机主要外形尺寸:3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (一)确定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nm/nw1420/47.7729.73 为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取0=2,则减速器的传动比为:=29.73/2=14.86 (二)分配减速器的
4、各级传动比由于减速箱是展开布置,所以,取高速级传动比,由得低速级传动比为(14.86/1.4)1/2=3.26。从而高速级传动比为1.43.26=4.56。表4-1(传动比分配)总传动比电机满载转速高速轴-中速轴中速轴-低速轴卷筒转速14.861420r/min=4.56=3.2647.77r/min四、计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速: 高速轴:n1 = nm/i0 =1420/2 = 710r/min 中速轴:n2 = n1/i12 =710/4.56 = 155.7r/min 低速轴:n3 = n3/i23= 155.7/3.26= 47.76r/min 工作机轴:n4 = n
5、3 = 47.76r/min(2)各轴高速功率:高速轴:P1 = Pdh1 = 1.560.96 = 1.5 KW中速轴:P2 = P1h2h3 = 1.50.990.98 =1.46KW 低速轴:P3 = P1h2h3 = 1.460.990.98 =1.42KW工作机轴:P4 = P3h2h4 = 1.420.990.99 =1.39KW(3)各轴高速转矩:高速轴:T1=9550=95501.5/710=20.18Nm中速轴:T2=9550=95501.46/155.7=89.55Nm 低速轴:T3=9550=95501.42/47.76=283.94Nm 工作机轴:T4=9550=955
6、01.39/47.76=277.94Nm 轴名称功率(KW)转速(r/min)转矩(Nm)高速轴1.5 71020.18中速轴1.46155.7 89.55低速轴1.4247.76283.94卷筒轴1.3947.76277.94五、V带的设计1.确定计算功率Pca 由表查得工作情况系数KA = 1.1,故Pca = KAPd = 1.11.56 kW =1.72kW2.选择V带的带型 根据Pca、nm由图选用A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。由表取小带轮的基准直径dd1 =100mm。 2)验算带速v。按课本公式验算带的速度V=1001420/(60
7、1000)=7.43m/s 因为5 m/s v 1206.计算带的根数z 1)计算单根V带的额定功率Pr。 由dd1 =100mm和nm =1420r/min,查表得P0 =0.67kW。 根据nm =1420r/min,i0 =2和A型带,查表得P0 = 0.17 kW。 查表得Ka = 0.95,查表得KL = 0.99,于是Pr = (P0+P0)KaKL = (0.67+ 0.17)0.950.99 kW =0.77kW 2)计算V带的根数zz = Pca/Pr =1.72/0.77=2.22 取3根。7.计算单根V带的初拉力F0 由表查得A型带的单位长度质量q = 0.105 kg/
8、m,所以F0 = = 500(2.5-0.95)1.72/(0.9537.43)+0.1057.432=70.93N8.计算压轴力FPFP = 2zF0sin(1/2) = 2370.93sin(167.97/2) =423.2N9.主要设计结论带型A型根数3根小带轮基准直径dd1100mm大带轮基准直径dd2200mmV带中心距a476.38mm带基准长度Ld1430mm小带轮包角1167.97带速7.43m/s单根V带初拉力F070.93N压轴力Fp423.2N六、 齿轮传动的设计6.1高速级齿轮传动的设计计算1.选精度等级、材料及齿数(1)选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度280
9、HBS,大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为240HBS。(2)一般工作机器,选用7级精度。(3)选小齿轮齿数z1 = 22,大齿轮齿数z2 =103,则齿数比(即实际传动比)为103/22=4.68与原要求仅(4.68-4.56)/4.56100%=2.63%5%故可以满足要求。(4)压力角a = 20。2.按齿面接触疲劳强度设计(1)由式试算小齿轮分度圆直径,即1)确定公式中的各参数值。试选载荷系数KHt = 1.3。计算小齿轮传递的转矩T1 = 9550=95501.5/710=20.18 N/m选取齿宽系数d =1.136。由图查取区域系数ZH = 2.46。查表得材料的弹性影响系数
10、ZE = 189.8 MPa1/2。计算接触疲劳许用应力sH查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为sHlim1 = 600MPa、sHlim2 = 550 MPa。计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N1 = 60nkth = 607101183008 = 0.82109 大齿轮应力循环次数:N2 = 60nkth = N1/u = 0.82109/4.68 = 1.8108查取接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0.988、KHN2 = 0.997。取失效概率为1%,安全系数S=1,得: sH1 = = =593MPasH2 = = =549MPa取sH1和sH2中的较小者作为该齿轮副的接触疲
11、劳许用应力,即sH = sH2 =549MPa2)试算小齿轮分度圆直径 = 39.29mm(2)调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度vv = =39.29710/(601000) =1.46 m/s齿宽bb = =1.13644= 49.98取50 mm (存在问题)2)计算实际载荷系数KH由表查得使用系数KA = 1。由图查得动载系数KV = 1.343。齿轮的圆周力Ft1 = 2T1/d1= 2100020.18/44 = 917.27 N查表得齿间载荷分配系数KHa = 1。查表得齿向载荷分配系数KHb = 1.355。则载荷系数为:KH = KAKVKHaKHb
12、 = 11.34311.355 =1.823)可得按实际载荷系数算的的分度圆直径d1 = = 39.29 =39.291.12=44mm及相应的齿轮模数m = d1/z1 = 44/22 = 2 mm 模数取为标准值m = 2 mm。3.几何尺寸计算(1)计算大、小齿轮的分度圆直径 d1 =z1m=222=44 mm d2 = z2m=1032=206 mm(2)计算中心距a = =(22103)2/2= 125mm中心距圆整为a = 125 mm。(3)计算齿轮宽度 b = = 50 mm 取b1 = b2+(510)=56 mm、b2 = 50 mm。齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直
13、径齿宽小齿轮2021254.69224456大齿轮103206504.校核齿根弯曲疲劳强度(1)齿根弯曲疲劳强度条件sF = sF1) K、T、m、和d1同前齿宽b=b2=50mm齿形系数YFa和应力修正系数YSa查表得: YFa1 = 2.11 YFa2 = 2.05 YSa1 = 1.85 YSa2 = 1.93查得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限分别为sFlim1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由图查取弯曲疲劳寿命系数KFN1 = 0.84、KFN2 = 0.86取安全系数S=1.4,得sF1 = = = 300 MPasF2 = = = 233.43 MPasF1
14、= =22.02820.1810002.111.85/(1.13623222)= 72.63MPa sF1sF2 = =22.02820.1810002.051.93/(1.13623222)=73.62MPa sF2 (存在问题)齿根弯曲疲劳强度满足要求。6.2 低速级齿轮传动的设计计算1.选精度等级、材料及齿数(1)选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度为240HBS。(2)一般工作机器,选用7级精度。(3)选小齿轮齿数z3= 26,大齿轮齿数z4=87,则齿数比(即实际传动比)为87/26=3.35与原要求仅(3.35-3.26)/3
15、.26100%=2.765%故可以满足要求。(4)压力角a = 20。2.按齿面接触疲劳强度设计(1)由式试算小齿轮分度圆直径,即1)确定公式中的各参数值。试选载荷系数KHt = 1.3。计算小齿轮传递的转矩T2 = 9550=95501.46/155.7=89.55 N/m选取齿宽系数d =0.87。由图查取区域系数ZH = 2.5。查表得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 MPa1/2。计算接触疲劳许用应力sH查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为sHlim1 = 600MPa、sHlim2 = 550 MPa。计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N3 = 60nkth = 6015
16、5.71183008 =0.18109 大齿轮应力循环次数:N4 = 60nkth = N3/u =0.18109/3.35= 0.53108查取接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0.988、KHN2 = 0.997。取失效概率为1%,安全系数S=1,得: sH1 = = =593MPasH2 = = =549MPa取sH1和sH2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即sH = sH2 =549MPa2)试算小齿轮分度圆直径 = 70.27mm(2)调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度vv = =70.27155.7/(601000) =0.57 m/s齿宽bb =
17、 =0.8778=68 mm2)计算实际载荷系数KH由表查得使用系数KA = 1。由图查得动载系数KV = 1.344。齿轮的圆周力Ft2 = 2T2/d3= 2100089.55/78 = 2296.15 N查表得齿间载荷分配系数KHa = 1。查表得齿向载荷分配系数KHb = 1.318。则载荷系数为:KH = KAKVKHaKHb = 11.34411.318 =1.7713)可得按实际载荷系数算的的分度圆直径d3= = 70.27 =70.271.11=78mm及相应的齿轮模数m = d3/z3 = 78/26 = 3 mm 模数取为标准值m =3 mm。3.几何尺寸计算(1)计算大、
18、小齿轮的分度圆直径d3 =z1m=263= 78 mmd4 = z2m=873= 261mm(2)计算中心距a = =(26+87)3/2= 169.5 mm中心距圆整为a = 169.5 mm。(3)计算齿轮宽度 b = = 68mm 取b3 = b4+(510)=76 mm、b4= 68 mm。4.校核齿根弯曲疲劳强度(1)齿根弯曲疲劳强度条件sF = sF2) K、T、m、和d1同前齿宽b=b2=68mm齿形系数YFa和应力修正系数YSa查表得: YFa1 = 2.11 YFa2 = 2.05 YSa1 = 1.85 YSa2 = 1.93查得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限分别为sFlim
19、1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由图查取弯曲疲劳寿命系数KFN1 = 0.84、KFN2 = 0.86取安全系数S=1.4,得sF1 = = = 300 MPasF2 = = = 233.43 MPasF1 = =22.02889.5510002.111.850.680.795cos20/(0.8723262)= 289.78MPa sF1sF2 = =22.02889.5510002.051.930.680.795cos20/(0.8723262)= 224.18MPa sF2齿根弯曲疲劳强度满足要求。七、传动轴和传动轴承及联轴器的设计7.1 高速轴的设计(1)确定
20、轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr调质处理,按教材及轴的材质取A0=120,则得: 120(1.5/710)1/3=15.39mm 由于轴上开了键槽,结合强度考虑此处轴颈加至少5%,取d1=19mm。(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 d1段直径和长度设计: 为了满足大带轮的轴向定位要求,d1轴段右端需制出一轴肩,故取d2段的直径d2 = 22mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D = 19mm。大带轮宽度B = 40mm,为了保证轴端挡圈只压在大带轮上而不压在轴端面上,故I段的长度比大带轮宽度B短一些,现取L1 =38mm,孔径d1=19mm。d2段直径和长度设计轴
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- 减速器 设计 说明书 32
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