圆柱齿轮减速器计算说明书.doc
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1、.*目录第一章 电动机的选择及相关参数计算31.1确定传动方案31.2选择电动机3(1)选择电动机的类型3(2)选择电动机的额定功率3(3)确定电动机的转速4(4) 确定电动机的型号41.3传动装置的总传动比的计算和分配51.4计算传动装置的运动和动力参数5(1)计算各轴输入功率5(2)计算各轴转速6(3) 计算各轴转矩6第二章 链的传动设计计算72.1选择链轮齿数和72.2计算链节数Lp72.3计算额定功率 72.4选取链的节距P82.5确定实际中心距a82.6验算链速82.7选择润滑方式82.8求作用在轴上的载荷82.9链轮的主要尺寸8第三章齿轮传动设计83.1选择齿轮材料、热处理方法及精
2、度等级83.2按齿面接触疲劳强度设计齿轮93.3主要参数选择和几何尺寸计算113.4齿根校核123.5验算误差13第四章 轴的设计计算13(2)确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置14(3)确定轴承座孔的宽度L144.1低速轴的设计144.1.1轴的结构设计144.1.2低速轴的受力分析164.1.3校核低速轴的强度174.1.4 选择轴的材料和热处理194.2高速轴的设计194.2.1 选择轴的材料和热处理194.2.2初步计算轴的直径194.2.3轴的结构设计194.2.3校核高速轴的强度204.3轴的尺寸21第五章 轴承强度校核225.1低速轴承的校核225.2高速轴承的校核23第六章 键
3、连接的选择及其校核计算236.1选择键的类型和规格236.2校核键的强度24第七章 联轴器的选择247.1求计算转矩Tc247.2选定型号25第八章 减速器基本结构的设计和选择258.1滚动轴承的拆卸258.2轴承盖的选择与尺寸计算258.3润滑与密封26第九章 箱体尺寸及附件的设计269.1箱体尺寸269.2附件的设计28第十章 参考文献30计算说明 第一章 电动机的选择及相关参数计算1.1确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为一级闭式齿轮和链传动。1.2选择电动机(1)选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V,Y系列。(2)选
4、择电动机的额定功率 带式输送机的性能参数:输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm26001.7450表一工作机所需功率为: 从电动机到工作机的传动总效率为:其中、分别为链传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和工作机的效率,查取机械设计 :的选取:因为是开式链传动查表得=0.900.93 这里取=0.90的选取:选用圆柱直齿齿轮7级精度(稀油润滑)查表得=0.98的选取:选取深沟球轴承。查表得=0.99的选取:考虑到联轴器与与电机直接相连,轴的转速较高,但是转矩也不太大,启动频繁,电动机与减速器两轴间一般有一定的相对位移,所以选用弹性套柱销式联轴器。查表得=0.99
5、0.995 这里取=0.99的选取:工作机的效率取为0.97故=0.830 电动机所需功率为 又因为电动机的额定功率查机械设计,选取电动机的额定功率为5.5kW,满足电动机的额定功率 。(3)确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速: 查机械设计, 链传动常用传动比为i1=24,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=35(7级精度)。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间的关系是i=i1i2in,可知总传动比合理范围为i=620。又 因为 ,故 电动机的转速可选择范围相应为433r/min到1443r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min两种。
6、这里选取同步转速为1000r/min(常用)的电机。(4) 确定电动机的型号查机械设计,选取电机 型号为Y132M2-6,得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm),见以下两表:且应保证大于1.25电动机的技术数据电动机型号额定功率(kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min)Y132M2-65.510009602.02.0表三电动机的安装及有关尺寸(mm) 中心高H(mm)轴伸尺寸DE键公称尺寸FGD1323880108表四1.3传动装置的总传动比的计算和分配(1) 理论总传动比 (2) 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据链传动的传动比范围i1=2 4 ,
7、初选i13.5,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为3.8,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35(7级精度),且符合了在设计链传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使链传动比小于齿轮传动比,即i链i齿。1.4计算传动装置的运动和动力参数(1)计算各轴输入功率 0轴(电动机轴)的输出功率为: P0=5.53kW 1轴(减速器高速轴)的输入功率:从0轴到1轴,经过一个联轴器。所以: P1=P04=5.53kW0.99=5.2767kW 2轴(减速器低速轴)的输入功率:从1轴到2轴,经过一对轴承,一对齿轮啮合传动。所以: P2=P123=5.2767kW0.990.97=5.1195kW
8、3轴(滚筒轴)的输入功率:从2轴到3轴,经过链传动和一对轴承。所以: P3=P213=5.1195kW0.990.92=4.56kW(2)计算各轴转速 0轴(电动机轴)的转速: n=nm=960r/min 1轴(减速器高速轴)的转速: 2轴(减速器低速轴)的转速: 3轴(滚筒轴)的转速: (3) 计算各轴转矩1)0轴(电动机轴)的转矩: T0=9550P0n0=95505.53kw960r/min=53.023N.m2)1轴(减速器高速轴)的转矩: T1=9550P1n1=95505.28kw960r/min=52.525N.m3)2轴(减速器低速轴)的转矩: T2=9550P2n2=9550
9、5.12kw251.63r/min=193.55N.m4) 3轴(滚筒轴)的转矩: T3=9550P3n3=95504.56kw72.19r/min=603.24N.m把上述计算结果列于下表:参数轴名输入功率 (kW)转速(r/min)输入转矩(N.m)传动比传动效率轴0(电动机轴)5.3396053.0210.99轴1(高速轴)5.2896052.5333.80.9702轴2(低速轴)5.12 252.63193.553.50.891轴3(滚筒轴)4.5672.19603.24表五第二章 链的传动设计计算2.1选择链轮齿数和查机械基础表124,设v=0.63 m/s 选取=17 则 取整=5
10、9 链的实际传动比为=3.47。 2.2计算链节数Lp 初定中心距=40p 则有=119.12 取整并取偶数Lp=1202.3计算额定功率 ,由机械基础表125查得,=1.0,由表127查得=1.0, 由于在工作时可能出现链板疲劳破坏,链工作在图1213所示曲线的左侧,按照表126中的公式算的当=17时=0.902,所以=5.632 kw2.4选取链的节距P小链轮的转速,由机械基础图12-13选取链型号为16A,得链节距P=25.40mm。2.5确定实际中心距a由机械基础式12-14得计算中心距为=1046.42mm,中心距可调,实际中心距a=a-a,a=(0.0020.004)a 取a=0.
11、004a=4.186mm,实际中心距a=a-a=1046.42-4.186=1042.23mm,取实际中心距a=1043mm2.6验算链速 由公式V=zpn601000=1.82m/s,与原假设符合2.7选择润滑方式 按p=25.40mm v=1.54m/s 查机械基础图12-14得:该链传动用滴油润滑。2.8求作用在轴上的载荷 F=1000p/v=2816N FQ=(1.15-1.2)F=3238.4-3379.2N2.9链轮的主要尺寸分度圆直径:d=Psin180z=142.44,轮毂厚度:h=42(采用图书馆书计算)第三章齿轮传动设计3.1选择齿轮材料、热处理方法及精度等级3.1.1齿轮
12、材料、热处理方法及齿面硬度考虑到是普通减速器,故采用软齿面齿轮传动,参照机械设计学基础表13-1,选小齿轮材料为40Cr调质,硬度为250HWB,大齿轮材料为42SiMn调质,硬度为220HBW,(两者硬度差为30HBW)。3.1.2精度等级初选减速器为一般齿轮传动,圆周速度不会太大,根据机械设计学基础,初选7级精度。3.2按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动,齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定,其设计公式为:其中=i3.2.1确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮,圆周速度也不大,精度也不高,而且齿轮相对轴承是对称布置,根据电动机和载荷的性质查机械设计
13、学基础,得K的范围为1.21.4, 取K1.3。 T1=9550P1n1=95505.28kw960r/min=52.525N.m3.2.2许用接触疲劳许用应力 )接触疲劳极限应力由机械设计学基础图1312中的MQ取值线,根据两齿轮的齿面硬度,查得极限应力为=670MPa , =620MPa )接触疲劳寿命系数ZN 应力循环次数公式为 N=60 n jth 工作寿命每年按300天,每天工作16小时,故 th=(3001016)=48000h N1=60960148000=2.7648109 N2=N1i=5.76108 查机械设计学基础图1313,且允许齿轮表面有一定的点蚀 ZN1=0.92
14、ZN2=0.96) 接触疲劳强度的最小安全系数SHmin查机械设计学基础按一般可靠度要求,得SHmin1 )计算接触疲劳许用应力。将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 p1=Hlim1ZN1SHmin=6700.921=616.4MPa p2=Hlim2ZN2SHmin=6200.961=595.2MPa)齿数比因为 Z2=i Z1,所以Z2=3.8Z1)齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置,且为软齿面传动,查机械基础表137,得到齿宽系数的范围为0.81.1。取。 )计算小齿轮直径d1 由于,故应将代入齿面接触疲劳设计公式,得, d=47.84mm对于闭式软齿面齿轮传动,通常z1
15、在2040之间选取。先取z1分别得23、28、30三种方案,有下表方案 Z1 Z2 取标准模数 实际 d1实际传 动比 1 23 87 2.08 2.5 57.5 3.78 2 28 106 1.709 2 56 3.79 3 30 114 1.595 2 60 3.8比较的选取方案2,方案1和方案3均无必要的增大了d1,这将导致齿轮的结构尺寸增大。3.2.3圆周速度vV1=n1d160/1000=2.812m/s查机械设计学基础表132,该齿轮传动可以选用7级精度。3.3主要参数选择和几何尺寸计算 齿数 z128,则z2iz1106 模数mm=2 mm 分度圆直径d d1=mz1=228=5
16、6mm d2=mz2=2106=212mm 中心距a a=0.5d1+d2=135mm 齿轮宽度b大齿轮宽度 小齿轮宽度 其他几何尺寸的计算(,)齿顶高 由于正常齿轮, 所以齿根高 由于正常齿 所以全齿高 齿顶圆直径 、da2=d2+2ha=212+4=216mm齿根圆直径 df1=51mm、df2=207mm。3.4齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为3.4.1齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据Z1、Z2,查机械设计学基础表134,得YFa12.62,YSa11.59YFa2=2.19 YSa2=1.7853.4.2弯曲疲劳许用应力计算 )弯曲疲劳极限应力根据大小齿轮的材料、热处理方式和
17、硬度,由机械设计学基础图1314c的MQ取值线查得 , )弯曲疲劳寿命系数KFN 查机械设计学基础图1315得, KFN1=0.87 , KFN2=0.90 )弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性,查机械设计学基础1表136,取SFmin1.25。)弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得FP1=Flim1KFN1SFmin=5200.871.25=361.92MPaFP2=Flim2KFN2SFmin=4800.91.25=345.6MPa )齿根弯曲疲劳强度校核 F1=2KT1YF1bmd1=21.352525564282.621.59MPa=90.
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