吉林大学珠海学院机电工程系二级减速器课程设计设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流吉林大学珠海学院机电工程系二级减速器课程设计设计.精品文档.一、任务题目2:设计带式运输机传动装置已知条件:(1)运输带工作拉力; (2)运输带工作速度; (3)滚筒直径; (4)工作机传动效率; (5)输送带速度允许误差为5%; (6)工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳; (7)工作环境:室内工作,湿度和粉尘含量为正常状态,环境最高温度为35度; (8)要求齿轮使用寿命为8年(每年按300天计); (9)生产批量:中等。 (10)动力来源:电力,三相交流,电压380V。传动方案:如图1所示。设计工作量:(1)建立组成减速器的各零件的
2、三维模型及减速器装配模型; (2)减速器装配图1张(A0或A1图纸); (3)零件工作图1张(同一设计小组的各个同学的零件图不得重复,须由指导教师指导选定); (4)设计计算说明书1份。图1二.电动机的选择1.传动方案分析传动方案:电机带传动两级圆柱齿轮(斜齿或直齿)减速器工作机给定条件:由电动机驱动,运输带工作拉力为7.5KN,运输带速度为1m/s,滚筒直径为400mm要求:工作寿命为8年,每年300个工作日,每日工作10-16小时减速器类型选择:选用二级展开式圆柱齿轮减速器方案分析:结构简单,但齿轮相对于轴承的位置不对称,因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样,轴在转
3、矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。总体传动简图:辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等。1.1电动机的选择计算 按工作条件和要求选用一般用途的Y系列三相异步电动机,卧式封闭。1.2电动机容量计算工作机所需功率按式(2-2)计算式中 F=7500N, V=1.0m/s,工作机效率为0.96,代入上式得: =KW=7.8125KW电动机的输出功率按式(2-1)计算式中为电动机至工作机轴的传动总效率。 由式(2-4)可知,=0.950.990.990.990.97
4、0.970.98=0.849故=9.20KW因载荷平稳,电动机额定功率只需略大于即可。查表10-2中Y 系列电动机技术的数据,选电动机的额定功率为11KW。1.3确定电动机转速工作机轴转速为 =r/min=47.77 r/min按表2-4推荐的各级传动的传动比范围:V带传动比范围二级圆柱齿轮传动比范围(8-40),则总传动比范围是(2-4)(8-40)=16-160,可见电动机转速可选范围为: (16160)47.77 r/min=764.327643.2r/min。 符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min四种,考虑到重量和
5、价格,由表10-2选常用的同步转速为1500 r/min的Y系列三相异步电动机Y160M-4,其满载转速=1460r/min。 相异步电动机。其相关尺寸如下表:型号额定功率满载转速同步转速电动机中心高外伸轴直径和长度Y160M-411kW14601500160422.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比2.1传动装置总传动比2.2.分配传动装置各级传动比由式(2-13)可知,为使带传动的外廓尺寸不致过大,取传动比,则齿轮传动比因为,分别为高、低速级传动比。所以。3.计算传动装置的运动参数和动力参数3.1各轴转速高速轴1轴转速 r/min中间轴2转速 r/min运输轴3转速 r/min工作机轴
6、4转速 r/min3.2各轴功率高速轴1功率 中间轴2功率 输出轴3功率 工作机轴4功率 3.3各轴转矩电动机轴转矩 高速轴1转矩 中间轴2转矩 运输轴3转矩 工作机轴4转矩 轴名 参数电动机轴高速轴1中间轴2输出轴3工作机轴4转速1460584146.747.8047.80功率1110.4510.039.639.34转矩71.95170.89652.941923.981866.05传动比2.53.983.071效率0.950.990.970.98三、V带的选择计算1.确定设计功率由表5-6查K=1.22.选择V带型号 根据和,由图5-7取用B型V带。3.选择带轮D和D由表5-7,查取B型V带
7、D=125mm,应使D。考虑小带轮转速不是很高,结构尺寸又无特别限制,故选D=180mm。验算带速v 13.75m/s带速在525m/s之间,也不过低,D选择合适。 D=450mm参考表5-8给出的带轮基准直径系列,取D=450mm。转速误差 4.确定中心距和带长L设计条件中没有限定中心距,故可初选中心距,由式(5-18) 0.7(D+)得 441mmmm初选 带长 L查表5-3,取L中心距的调整范围:5.验算小带轮包角 由式(5-4) ,合适6.确定V带根数 按式(5-21), 由表5-5查得P。由表5-10查得。由表5-9查得K。由表5-3查得K。代入求根数公式,得取,符合表5-7推荐的轮
8、槽数。7.确定初拉力F由式(5-22),F查表5-4,q=0.17kg/m。 F8.计算作用在轴上的压力F四、齿轮的选择和计算(一)1.选择齿轮材料和热处理、精度等级因是一般用途的齿轮传动,齿轮材料可选用45钢,传递功率不大,且对结构尺寸无严格要求,可选用软齿面齿轮传动,参考表6-2,选小齿轮调质,小齿轮齿面硬度230-240HBS;大齿轮正火,齿面硬度190-200HBS。精度为8级。2.选取齿轮齿数和螺旋角闭式软齿面齿轮传动,可以多选些,初选=27,107.46取,传动比i。初选=15。3.按齿面接触疲劳强度设计 对闭式软齿面齿轮转动,承载能力一般取决于齿面接触强度,故按接触强度设计,校核
9、翅根弯曲疲劳强度。确定式中个项数值:因载荷平稳,可初选载荷系数K;T由表6-6,选取由表6-5,查得Z;由图6-14,查得;由式6-7, =1.88-3.2(cos15=1.67=2.07由图6-13,查得ZZ由式(6-12),N N由图6-15查得,Z由图6-16d,按小齿轮齿面硬度230240HBS均值235HBS,在MQ线和ML中间(适当延长MQ和线)查得同理,由图6-16c查得取S取设计齿轮参数。将确定后的各项数值代入设计公式,求得 =79.5mm修正d由表6-3查得由图6-7查得由图6-10查得K由表6-4查得K则K=KKKK=1.01.151.151.4=1.85由表6-1,选取第
10、一系列标准模数。齿轮主要几何尺寸:圆整中心距,取则54083.821mm取B。4.校核齿根弯曲疲劳强度计算当量齿轮端面重合度由机械原理可知:cos由式(6-13),由图6-28,查得Y;30119由图6-19、6-20按z查得Y2.51,YYY由图6-21,查得Y,Y由图6-22c,按小齿轮齿面硬度均值235HBS,在ML线(适当延长)上查得同理,在图6-22b上,查得取;将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得齿根弯曲疲劳强度足够(二)1.选择齿轮材料和热处理、精度等级因是一般用途的齿轮传动,齿轮材料可选用45钢,传递功率不大,且对结构尺寸无严格要求,可选用软齿面齿轮传动,参考表6-2,选
11、小齿轮调质,小齿轮齿面硬度230-240HBS;大齿轮正火,齿面硬度190-200HBS。精度为8级。2.选取齿轮齿数和螺旋角闭式软齿面齿轮传动,可以多选些,初选=27,82.89取,传动比i。初选=15。3.按齿面接触疲劳强度设计 对闭式软齿面齿轮转动,承载能力一般取决于齿面接触强度,故按接触强度设计,校核翅根弯曲疲劳强度。确定式中个项数值:因载荷平稳,可初选载荷系数K;T由表6-6,选取由表6-5,查得Z;由图6-14,查得;由式6-7, =1.88-3.2(cos15=1.66=2.07由图6-13,查得ZZ由式(6-12),N N由图6-15查得,Z由图6-16d,按小齿轮齿面硬度23
12、0240HBS均值235HBS,在MQ线和ML中间(适当延长MQ和线)查得同理,由图6-16c查得取S取设计齿轮参数。将确定后的各项数值代入设计公式,求得 =122mm修正d由表6-3查得由图6-7查得由图6-10查得K由表6-4查得K则K=KKKK=1.01.01 1.151.4=1.63由表6-1,选取第一系列标准模数。齿轮主要几何尺寸:圆整中心距,取则1212111.926mm取B。4.校核齿根弯曲疲劳强度计算当量齿轮端面重合度由机械原理可知:cos由式(6-13),由图6-28,查得Y;3092由图6-19、6-20按z查得Y2.51,YYY由图6-21,查得Y,Y由图6-22c,按小
13、齿轮齿面硬度均值235HBS,在ML线(适当延长)上查得同理,在图6-22b上,查得,取S将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得齿根弯曲疲劳强度足够附表: 小齿轮直径不大,采用普通齿轮,大齿轮直径较大,采用孔板式结构。两齿轮数据高速级齿轮传动低速级齿轮传动名称符号结果名称符号结果模数3模数4齿数27107齿数2783传动比3.98传动比3.07分度圆83.82332.18分度圆111.93344.07齿顶圆89.82344.38齿顶圆119.93352.07齿根圆76.32324.68齿根圆101.93334.07中心距208中心距227齿宽8580齿宽115110注:上表中所示的腹板式齿
14、轮数据名称结构尺寸经验计算公式高速级大齿轮低速级大齿轮毂孔直径由轴的齿轮段直接确定轮毂直径轮毂宽度腹板最大直径板孔分布直径板孔直径腹板厚度五、滚动轴承的选择与校核计算(一) 、中间轴的设计和计算(2轴)1、 轴的材料选择和最小轴径的计算 根据工作条件,初选轴的材料为45钢,热处理方法为调质处理。由表8-1查得,。2、 轴的功率,转速,转矩3、 最小轴径的选定 按扭转强度条件设计,计算轴的最小轴径由式8-2,由表8-3取 计算出44.97;取;又因为该轴段安装轴承,因此查表选取轴承,选取的轴承代号为:30209尺寸为4、 轴的结构设计1. 各轴段轴径的确定最小轴径,该轴段轴径取决于轴承尺寸,高速
15、级大齿轮段轴径,两齿轮间的轴环段,用于齿轮的轴肩定位,低速级小齿轮轴段,与2、 各轴段长度的确定圆锥滚子轴承处轴段长度,由圆锥滚子轴承、挡油环和套筒的尺寸确定,=49mm;其中高速级大齿轮段的长度,轴环处轴段的长度,mm低速级小齿轮段的长度,低速级小齿轮厚度滚动轴承处轴段,该轴结构与其中挡油环的宽:轴的结构如图:由上可得箱体内腔宽度为:15+12.5+80+115+10=232.5mm.5、 局部结构设计1、 高速级大齿轮处键的选择根据结构和工况,选择键的类型为A型普通圆头平键,其特点为固定良好由该轴的轴径与轮毂宽度选定键的尺寸为键槽深度:轴处标记为GB/T 1096键键的校核:对于普通平键连
16、接,只需要进行挤压强度计算查表得,按载荷性质为静载荷材料为钢选择=120150MPa确定式子中的参数键的轮毂接触高度,=5mm键的工作长度,轴的直径,所以计算出=125MPa满足挤压强度校核,适合选用。2、 低速级小齿轮处键的选择 与高速级大轮处键的选择一样,选择键的类型为A型普通圆头平键 由该轴的轴径与轮毂宽度选定 键的尺寸为mm 键槽深度:轴处 标记为GB/T 1096键 键的校核: 对于普通平键链接,只需要进行挤压强度计算 查表得,按载荷性质为轻微冲击材料为钢选择=100120MPa 确定式子中的参数 键与轮毂接触高度,mm; 键的工作长度,; 所以计算出 满足挤压强度校核,适合使用。6
17、、 轴的校核 1、轴的力学模型的建立 轴上力的作用点的位置和支点跨距的确定 齿轮对轴的力作用点按简化原则在齿轮宽度的中间点,因此决定两齿轮力的作用点位置 按弯扭合成强度条件计算 由轴的结构可以定出其简支梁的模型,其支撑距离为 2、求齿轮所在截面B,C的 3、画出轴的简图 为了方便将轴上作用力分解到水平面和垂直面内进行计算,取集中力作用于轴上零件宽度中点。 对于支反力的位置,由轴承的类型和分布方式不同而确定。 4、计算轴上的外力 1、齿轮的圆周力 其中d为高速级大齿轮分度圆直径; 低速级小齿轮所承受的圆周力, ,其中d为低速级小齿轮分度圆直径; 2、齿轮的轴向力 高速级大齿轮所承受的径向力; N
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