二级圆锥圆柱齿轮减速器设计过程说明书.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date二级圆锥圆柱齿轮减速器设计过程说明书选择电机选择电机1. 选择电机的转速:a. 计算传动滚筒的转速nw= 60V/d=600.98/3.140.278=67.326 r/minb.计算工作机功率 pw=T nw/9.5510=24867.326/9.5510=1.748Kw2.计算电机所需功率: 带传动效率:0.96每对轴承传动效率:0.99一对圆锥滚子轴承的效率 3
2、= 0.98一对球轴承的效率 4= 0.99闭式直齿圆锥齿传动效率5= 0.95闭式直齿圆柱齿传动效率6= 0.97b. 总效率=12 23 3456=0.960.992 0.983 0.990.950.97=0.808c. 所需电动机的输出功率 Pr=Pw/=2.4/0.808=3kw3.选择电动机的型号 查参考文献得方案号电机类型额定功率同步转速满载转速总传动比 1Y100L2-431500142022.294 2Y132S-63100096015.072根据以上两种可行同步转速电机对比可见,方案2传动比小且质量价格也比较合理,所以选择Y132S-6型电动机。三, 动和动力参数的计算1.
3、分配传动比(1) 总传动比i=15.072(2) 各级传动比:直齿轮圆锥齿轮传动比 i12=3.762, 直齿轮圆柱齿轮传动比 i23=4(3) 实际总传动比i实=i12i34=3.7624=15.048,i=0.0210.05,故传动比满足要求满足要求。2. 各轴的转速(各轴的标号均已在图1.1中标出)n0=960r/min,n1=n0=960r/min,n2=n1/ i12=303.673r/min,n3= n2/ i34=63.829r/min,n4=n3=63.829r/min各轴的功率p0=pr=3 kw, p1= p02=2.970kw, p2= p143=2.965 kw, p3
4、= p253=2.628 kw, p4=p323=2.550 kw 4. 各轴的转矩,由式:T=9.55Pi/ni 可得:T0=29.844 Nm, T1=29.545 Nm, T2=86.955 Nm, T3=393.197 Nm, T4=381.527 Nm四,传动零件的设计计算1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算a选材:小齿轮材料选用45号钢,调质处理,HB=217255,HP1=580 Mpa,Fmin1 =220 Mpa大齿轮材料选用45号钢,正火处理,HB=162217,HP2=560 Mpa,Fmin2 =210 Mpab. 由参考文献2(以下简称2)式(533),计算应力循环
5、次数N:N1=60njL=609601811250=1.26710 N2=N1/i2 =1.26710/3=2.52210查图517得 ZN1=1.0,ZN2=1.12,由式(529)得 ZX1=ZX2=1.0,取SHmin=1.0,ZW=1.0,ZLVR=0.92,H1=HP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=5800.92=533.6 Mpa,H2=HP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin =5601.120.92=577 MpaH1 H2,计算取H= H2=533.6 Mpac按齿面接触强度设计小齿轮大端模数(由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计): 取齿数 Z1=21,则Z2=Z1
6、 i12=3.76232=79,取Z2=79实际传动比u=Z2/Z1=79/21=3.762,且u=tan2=cot1,2=72.2965=7216 35,1=17.7035=1742 12,则小圆锥齿轮的当量齿数zm1=z1/cos1 =21/cos17.7035=23,zm2=z2/cos2=79/cos72.2965=259.79由2图5-14,5-15得 YFa=2.8,Ysa=1.55,YFa2=2.23,Ysa2=1.81ZH=2/cossin=2/cos20sin20=2.5 由2表11-5有 ZE=189.8,取KtZ=1.1, 由2 取K=1.4又 T1=28.381 Nm
7、,u= 3.762,R=0.3 由2式5-56计算小齿轮大端模数: m4KT1YFaYsa/RZF(1-0.5R)2 u2 +1 将各值代得 m1.498由2表5-9取 m=3 d齿轮参数计算:大端分度圆直径 d1=mz1=321=63,d2=mz2=379=237齿顶圆直径 da1=d1+2mcos1=63+6cos17.7035=68.715,da2=d2+2mcos2=237+6cos72.2965=238.827齿根圆直径df1=d1-2.4mcos1=63-7.2cos17.7035=56.142df2=d2-2.4mcos2=237-7.2cos72.2965=231.808齿轮锥
8、距 R=d1+ d2/2=122.615,大端圆周速度 v=d1n1/60000=3.1463960/60000=3.165m/s,齿宽b=RR =0.3122.615=36.78由2表5-6,选齿轮精度为8级由1表4.10-2得1=(0.10.2)R=(0.10.2)305.500=30.0560.1取1=10,2=14,c=10轮宽 L1=(0.10.2)d1=(0.10.2)93=12.4L2=(0.10.2)d2=(0.10.2)291=39e验算齿面接触疲劳强度: 按2式5-53H= ZHZE2KT1u+1/bd u(1-0.5R)2 ,代入各值得H=470.899H =533.6
9、Mpa 小齿轮满足接触疲劳强度,且大齿轮比小齿轮接触强度高,故齿轮满足接触强度条件f齿轮弯曲疲劳强度校核:按2式5-55由2图5-19得YN1=YN2=1.0,由2式 5-32及m=25,得YX1=YX2=1.0取YST=2.0,SFmin=1.4,由2式5-31计算许用弯曲应力:F1= Fmin1YFa1Ysa1YST/ SFmin =2202.0/1.4=314.29 MpaF2= Fmin2YFa2Ysa2YST/ SFmin =2102.0/1.4=300 MpaF1F2, F=F2=300 Mpa由2式5-24计算齿跟弯曲应力:F1=2KT1YFa1Ysa1/b1md1(1-0.5R
10、)=21.4800702.81.55/0.85228.93562=181.59 300 MpaF2=F1 YFa2Ysa2/(YFa1Ysa1)=181.591.812.23/(2.81.55)=178.28300Mpa两齿轮满足齿跟弯曲疲劳强度2. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算a选材:小齿轮材料选用45号钢,调质处理,HB=217255,HP1=580 Mpa,Fmin1=220 Mpa大齿轮材料选用45号钢,正火处理,HB=162217,HP2=560 Mpa,Fmin2=210 Mpab. 由参考文献2(以下简称2)式(533),计算应力循环次数N:N1=60njL=60960181
11、1250=1.26710, N2=N1/i23=1.26710/3=2.52210查图517得 ZN1=1.05,ZN2=1.16,由式(529)得 ZX1=ZX2=1.0,取SHmin=1.0,ZW=1.0,ZLVR=0.92,H1=HP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=5801.050.92=560.28 MPaH2=HP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin=5601.160.92=597.63 MPaH1 H2,计算取H= H2=560.28 Mpac. 按齿面接触强度计算中心距(由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计):u=i34=4,a=0.4,ZH=2/cossin=2/cos
12、200 sin200 =2.5且由2表11-5有 ZE=189.8,取KtZ=1.1 2式5-18计算中心距: a(1+u)KT1 (ZE ZHZ/H)2 /(2ua)=51.1869552.5189.8/(240.4560.28)=147.61 由1表4.2-10 圆整 取 a=160d齿轮参数设计:m=(0.0070.02)a=180(0.0070.02)=1.263.6查2表5-7取 m=2齿数Z1=2a/m(1+u)=2160/2(1+4)=32Z2=uZ1=432=128 取Z2=128则实际传动比 i=149/31=4分度圆直径 d1=mz1=232=64 ,d2=mz2=2128
13、=256齿顶圆直径 da1= d1+2m=68,da2=d2+2m=260齿基圆直径 db1= d1cos=64cos20o =60.14db2= d2cos=256cos20o =240.56齿根圆直径 df1= d1-2.5m=64-2.52=59df2= d2-2.5m=256-2.52=251圆周速度 v=d1n2/60103 =3.1425663.829/60103 =1.113 m/s,中心距 a=(d1+d2)/2=160齿宽 b=aa =0.4160=64由2表5-6,选齿轮精度为8级e. 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动,载荷平稳,由2表5-3,取KA=1.0;由2图5-4(d
14、),按8级精度和VZ/100=dn/60000/100=0.30144,得Kv=1.03;由2表5-3得Ka=1.2;由2图5-7和b/d1=72/60=1.2,得KB=1.13; K=KvKaKAKB=1.031.21.01.13=1.397 又a1=arccosdb1/da1=arccos(60.14/68)=28.0268=281 36;a2 = arccosdb2/da2=arccos(2240.56/260)=22.0061=220 17重合度 a=z(tana1-tan)+ z(tana1-tan)/2=32(tan28.0268-tan20)+128(tan22.0061-tan
15、20)=1.773即Z=(4-a)/3=0.862,且 ZE=189.8,ZH=2.5 H =ZHZEZ2KT1(u+1)/bd2 1 u=2.5189.80.86221.397835105.8065/(72622 5.024)=240.63H =560.28 Mpa 小齿轮满足接触疲劳强度,且大齿轮比小齿轮接触强度高,故齿轮满足接触强度条件f齿轮弯曲疲劳强度校核:按Z1=32,Z2=128,由2图5-14得YFa1=2.56,YFa2=2.18;由2图5-15得Ysa1=1.65,Ysa2=1.84由2式5-23计算 Y=0.25+0.75/a=02.5+0.75/1.773=0.673由2
16、图5-19得YN1=YN2=1.0,由2式 5-32切m=25,得YX1=YX2=1.0取YST=2.0,Sfmin=1.4,由2式5-31计算许用弯曲应力:F1= Fmin1YFa1Ysa1YST/ Sfmin =2202.0/1.4=314.29 MpaF2= Fmin2YFa2Ysa2YST/Sfmin=2102.0/1.4=300 MpaF1F2, F=F2=300 Mpa由2式5-24计算齿跟弯曲应力:F1=2KT1YFa1Ysa1Y/bd1m=21.397835102.561.650.673/(26464)=71.233 300 MpaF2=F1YFa2Ysa2/YFa1Ysa1=
17、71.2331.842.18/(2.561.65)=67.644300 Mpa两齿轮满足齿跟弯曲疲劳强度五, 轴的设计计算3. 减速器高速轴I的设计a. 选择材料:由于传递中小功率,转速不太高,故选用45优质碳素结构钢,调质处理,按 2表8-3查得 B=637 Mpa, b-1=59 Mpab. 由扭矩初算轴伸直径:按参考文献2 有 dAp/n n0=960r/min,p1=2.97 kw,且A=0.110.16d11623 取d1=20c. 考虑I轴与电机伸轴用联轴器联接。并考虑用柱销联轴器,因为电机的轴伸直径为dD=38,查1表4.7-1选取联轴器规格HL3(Y3882,Y3060),根据
18、轴上零件布置,装拆和定位需要该轴各段尺寸如图1.2a所示d. 该轴受力计算简图如图1.2b , 齿轮1受力:(1)圆周力Ft1=2T1/dm1=229.545/(6410-3 )=915.52 N,(2)径向力Fr1= Ft1tancos1=915.52tan200 cos17.70350 =317.44 N, (3)轴向力Fa1= Ft1tansin1=915.52tan200 sin17.70350 =101.33 N,e. 求垂直面内的支撑反力:MB=0,Rcy= Ft1(L2+L3)/L2=915.52(74+55)/74=1595.97.97 N Y=0,RBY= Ft1-Rcy=9
19、15.52-1595.97=-680.45 N,垂直面内D点弯矩Mdy=0,M= Rcy L3+ RBY(L2+L3)=1595.9755-680.45129= 3662.14 N=3.662 Nmf. 水平面内的支撑反力:MB=0,RCz=Fr1(L3+L2)-Fa1dm1/2/L2 =317.44(74+55)-680.4564/74=419.07 N,Z=0,RBz= Fr1- RCz =317.44-419.07=-101.63N,水平面内D点弯矩MDz=0,M= RCzL3+ RBz(L3+L2)= 419.0755-101.63129=-7.095Nmg. 合成弯矩:MD=M+ M
20、= 0 Nm, M=M+ M=7.98 Nmh. 作轴的扭矩图如图1.2c所示,计算扭矩:T=T1 =29.545NmI. 校核高速轴I:根据参考文献3第三强度理论进行校核: 由图1.2可知,D点弯矩最大,故先验算D处的强度, MD M ,取M= M=7.98 Nm, 又抗弯截面系数:w=d3 min /32=3.14203 /32=1.04510m =M+T/ w=7.98+29.545/1.04510=39.132b-1= 59 Mpa故该轴满足强度要求。2. 减速器低速轴II的设计a. 选择材料:因为直齿圆柱齿轮的小轮直径较小(齿跟圆直径db1=62)需制成齿轮轴结构,故与齿轮的材料和热
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