二级减速器说明书_机械设计说明书(24页).doc
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1、-二级减速器说明书_机械设计说明书-第 24 页第一章 任务书31.1课程设计说明31.2课程设计任务书31.2.1运动简图31.2.2原始数据41.2.3已知条件41.2.4设计工作量:4第二章 减速器设计步骤52.1电动机的选择52.1.1选择电动机的类型52.1.2选择电动机的容量52.1.3确定电动机转速62.2确定传动装置的总传动比和分配传动比82.2.1分配减速器的各级传动比82.2.2计算各轴的动力和动力参数82.3传动零件的设计计算102.3.1 V带设计102.3.2齿轮设计:122.4减速器结构设计182.5轴的设计及效核192.5.1初步估算轴的直径192.5.2联轴器的
2、选取202.5.3初选轴承202.5.4轴的结构设计(直径,长度来历)212.5.5低速轴的校核232.6轴承的寿命计算262.7键连接的选择和计算272.8减数器的润滑方式和密封类型的选择282.8.1齿轮传动的润滑282.8.2润滑油牌号选择282.8.3密封形式282.9减速器箱体及其附件 .28 2.9.1箱体结构形式及材料.28 2.9.2主要附件作用及形式. 293.0设计总结31致谢. 31 参考资料32第一章 任务书1.1课程设计说明本次设计为课程设计,通过设计二级齿轮减速器,学习机械设计的基本过程、步骤,规范、学习和掌握设计方法,以学习的各种机械设计,材料,运动,力学知识为基
3、础,以机械设计、机械原理、机械制图、机械设计课程设计手册、制造技术基础、机械设计课程设计指导书以及各种国标为依据,独立自主的完成二级减速器的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过程中遇到的种种问题和解决的方法,思考、分析最优方案,这是第一次独立自主的完成设计过程,为毕业设计以及以后的就业工作做下铺垫。1.2课程设计任务书课程设计题目1:带式运输机1.2.1运动简图1.22原始数据题 号参 数12345678910运输带工作拉力F(KN)3.03.23.53.844.24.555.56运输带工作速度v(m/s)2.01.81.61.91.91.91.81.71.61.5滚筒直径D(mm)400
4、450400400400450450450450450每日工作时数T(h)16161616161616161616使用折旧期(y)88888888881.2.3已知条件1、工作情况:传动不逆转,载荷平稳,允许运输带速度误差为5%;2、滚筒效率:j=0.96(包括滚筒与轴承的效率损失);3、工作环境:室内,灰尘较大,最高环境温度35C;4、动力来源:电力,三相交流,电压380/220V;5、检修间隔期:四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修;6、制造条件及生产批量:一般机械厂生产制造,小批量。1.2.4设计工作量:1、减速器装配图1张(A0或A1);2、零件工作图13张;3、设计说明书1份。第
5、二章 减速器设计步骤2.1电动机的选择2.1.1选择电动机的类型按工作要求和条件,选用三机笼型电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。2.1.2选择电动机的容量 (2-1) (其中:为电动机功率,为负载功率,为总效率。) 由电动机到传输带的传动总效率为 图2-1 运动简图式中:、 分别为带传动、轴承、 齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取(带传动),(滚子轴承),(直齿轮),(齿轮联轴器),(已知)。取所以因载荷平稳,电动机额定功率只需要稍大于即可,按表2.1中Y系列的电动机数据,选电动机的额定功率11kw表2.1 各种电机参数2.1.3确定电动机转速卷筒转速为=90 按推荐的传动比合理范围,
6、取V带传动的传动比,二级圆柱齿轮减速器的传动比为,则从电动机到卷筒轴的总传动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为 可见,电动机同步转速可选、和两种。根据相同容量的两种转速,从表2-1中查出两个电动机型号,再将总传动比合理分配给V带和减速器,就得到两种传动比方案,如表2-2所示。表2-2 两种不同的传动比方案方案电动机型号额定功率 kw电动机转速电动机重量Kg传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带减速器1Y160M1-2113000293011733.332.08162Y160M-4111500146012316.672.088 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动
7、比,选择第1种方案,即电动机型号为Y160M1-2。电动机中心高H =160mm,外伸轴段DE=42110mm。 (2)电动机的外形示意图2.1.4确定传动(3)电动机的安装尺寸表 (单位:mm) 电机型号Y160M 型号尺 寸HABCDEFGDGADACHDL1602542101084211012537255162.5385600装置的总传动比和分配传动比2.2.1分配减速器的各级传动比(1)由选定的电动机满载转数和工作机主动轴转数n可得传动装置总传动比为(2)分配传动装置传动比 ,分别为带传动比和减速器的传动比,为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取,则减速器传动比(3)分配减速器的各级传动
8、比 按展开式布置。考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,可由图123展开式曲线查的,则2.2.2计算各轴的动力和动力参数(1)计算各轴转速 轴 =1046.43 轴 =261.61 轴 =90.84 卷通轴 =90.84 (2)计算各轴输入功率、输出功率 轴 =8.410.96=8.0736 kw 轴 =8.07360.9950.97=7.79 kw 轴 =7.790.9950.97=7.52 kw 卷筒轴=7.520.9950.99=7.41 kw各轴的输出功率为输入功率乘轴承效率0.995,分别为轴 =8.07360.995=8.03 kw轴 =7.790.995=7.75 kw轴 =7.
9、750.995=7.48 kw卷筒轴 =7.410.995=7.37 kw(3)计算各轴的输入、输出转矩。电动机轴输出转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 卷筒机输入转矩 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.995表2-3 运动和动力参数计算结果轴名功率 P/KW转距T/N*M转速nr/min转动比i效率输入输出输入输出电机8.4127.4129302.80.96轴8.078.0373.6873.311046.43轴7.797.25284.44283.02261.6140.965轴7.527.48790.84786.6990.842.880.965卷筒轴7.417.37778.
10、82774.9390.8410.9852.3传动零件的设计计算2.3.1 V带设计(1)、已知条件和设计内容 设计V带传动时的已知条件包括:带传动的工件条件;传动位置与总体尺寸限制;所需传递的额定功率P;小带轮转速;大带轮(2)、设计步骤:1)、确定计算功率 根据工作条件载荷平稳,由表8-71查得=1.2,计算功率为 2)、选择V带的带型根据计算功率 ,小带轮的转速,由图8-111 选用A型带。3)、确定带轮的基准直径,并验算带速v初选小带轮基准直径 根据v带的带型,由表8-61和表8-81,取小带轮的基准直径=125 mm。 验算带速 v由于5 m/s v 25 m/s ,故带速合适。4)、
11、计算大带轮的基准直径由,传动比,有 =2.8125=350 mm,根据表8-81,取=355 mm5)确定V带的中心距 ,并选V带的基准长度确定小带轮中心距根据式8-201 0.7(+)+h=222.52(+)=760初定中心距=400 mm。 计算相应的带长由表8-21选带的基准长度=1600 mm 计算实际中心距a及其变动范围中心距的变化范围为6)、验算小带轮上的包角 包角合适。7)、计算带的根数计算单根V带的额定计算功率,由 和,查表8-4a1得P0=3.04 kw查表8-4b1得查表8-51得,查表8-21得,取4根。8)确定带的最小初拉力由表8-31得A型带的单位长度质量 q=0.1
12、0 kg/m,9)计算带传动的压轴力Fp 压轴力的最小值为(3) 把带传动的设计计算结果记入表2-4中表2-4 带传动的设计参数带型A中心距420小带轮直径125包角148大带轮直径355带长1600带的跟数4初拉力149.15带速19.17压轴力1151.592.3.2齿轮设计:一、高速级齿轮传动计算已知条件:输入功率=8.07kw,小齿轮转速传动比 =4,工作寿命为8年(年工作日300天),两班制。(1)选定齿轮类型、材料和齿数1)选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。3)材料选择。由表10-11选择小齿轮材料为40Cr(调质),
13、硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选择小齿轮齿数=24,大齿轮齿数=424=96。 (2)按齿面接触强度设计由公式(10-9a)1知齿面接触强度设计公式为1)确定上公式内的各计算数值计算载荷系数K试选择载荷系数=1.3计算小齿轮传递的转矩=95.5=95.5=7.365 Nmm由表10-71选取齿宽系数=1。由表10-61查得材料的弹性影响系数=189.8 。由图10-21d1按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限=600 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。计算应力循环次数 =60j=601046.431(16300
14、8)=2.411109 =6.027108由图10-191取接触疲劳寿命系数=0.90;=0.95计算接触疲劳许用应力 由1表6.5,取失效概率为1%,安全系数S=1,则 =0.9600=540 MPa =0.95550=522.5 MPa2)计算试算小齿轮分度圆直径d1,由计算公式得 58.207 mm计算圆周速度,确定齿轮精度V=3.19 m/s计算齿宽bb=158.207=58.207 mm计算齿宽与齿高之比模数=2.425 mm;齿高h=2.25=5.46 mm =10.66计算载荷系数根据v=3.19 m/s,7级精度,由图10-81查得动载系数=1.10;直齿轮=1;由表10-21
15、查得使用系数=1;由表10-41用插值法查的7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.422。由=10.66,=1.422,查图10-131得=1.35;故载荷系数 K=1=1.5647按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a1得 mm计算模数mm=2.60 mm3)按齿根弯曲强度设计由式10-51得弯曲强度的设计公式为m(1)确定公式内的各计算数值由图10-20c1查的小齿轮的弯曲强度极限=500 MPa,大齿轮的弯曲强度极限=380 MPa。由图10-181取弯曲疲劳寿命系数。计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-121得计算载荷系数KK=查取齿形系
16、数由表10-51查得 查取应力校正系数由表10-51查得 计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。(2)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数1.82并就近圆整为标准值m=2mm,按接触强度算得的分度圆直径,算得小齿轮齿数大齿轮齿数 4) 几何尺寸计算 计算分度圆直径 计算中心距 mm计算齿轮宽度b=d=164=64 mm,故取b1=70 mm;b2=65 mm二、低速机齿轮传动计算(1)选
17、定齿轮类型、材料和齿数1)选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。3)材料选择。由表10-11选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选择小齿轮齿数=24,大齿轮齿数=2.8824=69.12,取69。 (2)按齿面接触强度设计由公式10-9a1知齿面接触强度设计公式为1)确定上公式内的各计算数值计算载荷系数K试选择载荷系数=1.3计算小齿轮传递的转矩=95.5=95.5=2.84 Nmm由表10-71选取齿宽系数=1。由表10-61查得材料的
18、弹性影响系数=189.8 。由图10-21d1按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限=600 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。计算应力循环次数 =60j=60261.611(163008)=6.027108 =2.093108由图10-191取接触疲劳寿命系数=0.95;=0.97计算接触疲劳许用应力 由1表6.5,取失效概率为1%,安全系数S=1,则 =0.9600=540 MPa =0.95550=522.5 MPa2)计算试算小齿轮分度圆直径d1,由计算公式得 93.583 mm计算圆周速度,确定齿轮精度V=1.282 m/s计算齿宽bb=193.583=93.583 mm
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