一级齿轮减速器带传动设计计算说明书.doc
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1、一级齿轮减速器带传动设计计算说明书442020年4月19日文档仅供参考 目录目一、 设计任务书-2二、 传动方案的分析与拟定-3三、 电动机的选择计算-4四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算-6五、 传动零件的设计计算-8六、 轴的设计计算-16七、 滚动轴承的选择和计算-25八、 键连接的选择和计算-28九、 联轴器的选择-29十、 减速器的润滑方式和密封类型的选择润滑油的牌号选择和装油量计算-30十一、铸造减速器箱体的主要结构尺寸-31十二、设计小结-32十三、参考文献-33一、 设计任务书1.1 机械课程设计的目的 课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节,也是第一次对学生进行较
2、全面的机械设计训练。其目的是:1. 经过课程设计,综合运用机械设计课程和其它先修课程的理论和实际知识,来解决工程实际中的具体设计问题。经过设计实践,掌握机械设计的一般规律,培养分析和解决实际问题的能力。2. 培养机械设计的能力,经过传动方案的拟定,设计计算,结构设计,查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节,要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法,并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。1.2 设计题目设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。1.3 工作与生产条件两班制工作,常温下连续单向运转,空载起动,载荷平稳,室内工作,环境有轻度粉尘,每年工作300 天,减速
3、器设计寿命10 年,电压为三相交流电(220V/380V).运输带允许速度误差: 51.4 设计要求根据给定的工况参数,选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器(所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其它附件)和与输送带连接的联轴器。滚筒及运输带效率h=0.96,工作时,载荷有轻微冲击。室内工作,水分和颗粒为正常状态,产品生产批量为成批生产。1.5原始数据 见下表表1 原始数据输送带拉力F (N)输送带速度v (m/s)驱动带轮直径D (m)40000.93501.6设计内容1.6.1确定传动装置的类型,画出机械系统传动简图。1.6.2选择电动机,进行传动装置的运动和动
4、力参数计算。1.6.3传动装置中的传动零件设计计算。1.6.4绘制传动装置中一级减速器装配图一张(A0)。1.6.5绘制高速轴齿轮轴、低速轴和低速轴大齿轮零件图各一张(A3)。1.6.6编写和提交设计计算说明书(电子版和纸版)各一份。 二、传动方案的分析与拟定1、设计方案 单级圆柱齿轮减速器及带传动。2、原始数据(按学号分到第A16组)输送带拉力F (N)输送带速度v (m/s)驱动带轮直径D (m)40000.93503、工作与生产条件两班制工作,常温下连续单向运转,空载起动,载荷平稳,室内工作,环境有轻度粉尘,每年工作300 天,减速器设计寿命10 年,电压为三相交流电(220V/380V
5、),运输带允许速度误差: 5。4、传动方案的分析整体传动方案主要分为两部分,即带传动和齿轮传动,由于带传动传动平稳,故放在高速级,减速器齿轮传动放在带传动之后。由于滚筒的工作转速较低,故减速器的齿轮传动采用直齿圆柱齿轮啮合传动就好,又由于滚筒的工作载荷较大,故带传动的传动比不宜过大,否则带容易打滑。4、传动方案的拟定(如下图) 1、带传动 2、减速器 3、联轴器 4、输送带 5、滚筒 6、电动机三、电动机的选择计算(1)选择电动机的类型: Y系列三相异步电动机(2)选择电动机的功率 根据已知条件F、v和D,确定求出输送带的功率Pw 传动装置的总效率:式中各部分效率由机械设计基础课程设计 邢琳、
6、张秀芳主编82页表8-20差得普通V带传动效率1 、一对滚动轴承(球轴承)的效率2 、闭式齿轮传动效率3、刚性联轴器效率4、卷筒传动效率5取1=0.96,2=0.99,3=0.97,4=0.97,5=0.96那么有 电动机所需功率:式中,取载荷系数K = 1查机械设计课程设计表16-1,取电动机的额定功率 Ped=5.5kW(3)选择电动机的转速 滚筒的转速: 由机械设计课程设计 朱文坚、黄平主编表2-1差得V带传动比常见值范围,单级齿轮减速器传动比则总传动比范围为 。故电动机转速的可选范围为2951178.6 r/min符合这一范围的同步转速有750和1000 r/min根据容量和转速,由机
7、械设计课程设计表16-1查出有两种适用的电动机型号,故有两种传动方案可供选择,如下表传动方案电动机型号额定功率(kW)电动机转速(r/min)传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M2-85.5750 710 14.462.89 52Y132M2-65.5 1000 960 19.5 3.9 5(4)确定电动机型号 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,选择方案2较为适合(在满足传动比范围的条件下,有利于提高齿轮转速,便于箱体润滑设计)。因此,选用电机的型号和主要数据如下:电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm(r/
8、min)Y132M2-65.510009602.02.0四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算1、传动装置的总传动比: 又 取V带传动比: 单级圆柱齿轮减速器传动比2、计算运动和动力参数(1)计算各轴的输入功率电动机轴Pd = 4.14kW轴I(减速器高速轴) 轴II(减速器低速轴) 卷筒轴 (2)计算各轴的转速电动机轴 轴I : 轴II :卷筒轴 : (3)计算各轴的转矩电动机轴 轴I 轴II 卷筒轴 把上述计算结果列于下表:轴号转速n/(r/min)输入功率P/kW输入转矩T/Nm传动比i传动效率电机轴9604.1441.18 3.90.96轴2463.97 154 5 0.96轴493
9、.81 743 1 0.96卷筒轴493.66 713五、传动零件的设计计算1、普通V带的设计计算 传动比: 两班制,每天工作16小时电机轴输入功率 电机轴转速 1)确定计算功率式中取工作情况系数KA 由机械设计 第八版表8-7查得,取KA=1.32)选择V带的类型根据计算功率与小带轮的转速,查机械设计 第八版图8-10,选择A型V带3) 确定带轮的基准直径并验算带速v 初选小带轮的基准直径 由机械设计 第八版表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径 验算带速v 由于5m/sv30m/s,故带速合适。 计算大带轮的基准直径 根据机械设计 第八版表8-8,圆整为=450mm4)确定V带的中心距a和
10、基准长度 初定中心距 故,初定 计算带所需的基准长度 由机械设计 第八版表8-2选带的基准长度 计算实际中心距a 故中心距的变化范围为5)验算小带轮上的包角 6)计算带的根数z 计算单根V带的额定功率由和查机械设计 第八版表8-4a得 根据,i1 = 3.9和A型带,查机械设计 第八版表8-4b得查机械设计 第八版表8-5得查机械设计 第八版表8-2得故 计算V带根数z 取5根7)计算单根V带的初拉力的最小值 由机械设计 第八版表8-3得B型带的单位长度质量q=0.1kg/m 因此 应使带的实际初拉力8)计算压轴力 9)带轮的结构设计 材料选择HT150小带轮直径300mm,采用腹板式大带轮实
11、景300mm,采用轮辐式机械设计 第八版表8-10差得各参数如下 小带轮 大带轮 基准宽度 11 11 基准线上槽深 2.75 2.75 基准线下槽深 8.7 8.7 槽间距 150.3 150.3槽边距 9 9 轮缘厚 8 8外径 112 450内径 30 30 带轮宽度 80 80 带轮结构 实心式 轮辐式 槽型 A A结构如下图所示2、齿轮传动的设计计算 齿轮传动传动比i2 = 5,工作寿命 ,每年工作300天,每天两班制,每班8小时。选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动卷筒机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88)材料选择 由机械设计 第八版
12、表10-1选大、小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,两齿轮均为硬齿轮,齿面硬度均为4855HRC。初选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数按齿面接触强度设计 确定公式内的各计算值 试选载荷系数 小齿轮传递的转矩 由机械设计 第八版表10-7选取齿宽系数 由机械设计 第八版表10-6查得齿轮材料的弹性影响系数 由机械设计 第八版表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限 计算应力循环次数 j为齿轮每转一周,同一齿面啮合的次数,取j=1 为齿轮的工作寿命, 故 由机械设计 第八版表10-19取接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=
13、1 计算 计算小齿轮分度圆直径,带入中较小的值 计算圆周速度v 计算齿宽b 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 计算载荷系数 根据,7级精度,由机械设计 第八版表10-8查得动载荷系数;直齿轮选 由机械设计 第八版表10-2查得使用系数 由机械设计 第八版表10-4用插值法查得 7级精度、两齿轮相对支承对称布置取 由,查机械设计 第八版图10-13得 故载荷系数 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 计算模数m 按齿根弯曲强度设计 由弯曲强度的设计公式 确定公式内的各计算数值 由机械设计 第八版图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮弯曲疲劳强度极限 由机械设计 第八版图10-18取弯曲
14、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,则 计算载荷系数K 查取齿形系数 由机械设计 第八版表10-5查得 ,查取应力校正系数 由机械设计 第八版表10-5查得 ,计算大、小齿轮的并加以比较 故小齿轮的较大设计计算 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疲劳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,故可取由弯曲疲劳强度所算得的模数2.2,并就近圆整为标准值m=2.5,由接触疲劳强度所算得的分度圆直径算出小齿轮的齿数 取大齿轮的齿数 这样设计
15、出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取大齿轮宽度,小齿轮宽度则齿轮传动的几何尺寸,制表如下:(详细见零件图)计算大、小齿轮的齿顶高、齿根高和齿全高h取 计算大、小齿轮齿顶圆直径 和齿根圆直径 齿轮的结构设计 由于小齿轮的直径很小,故暂定为齿轮轴结构,大齿轮采用孔板式结构,大齿轮结构设计如下 如图所示(由后面轴的计算决定)取取六、轴的设计计算输入轴(高速轴)的设计计算 选择轴的材料,确定许用应力输入轴为齿轮轴,故其材料应和小齿轮的材料一样,选用40Cr,调质处理,由机械设计 第八版表15
16、-1查得材料的硬度为241286HBS,拉伸强度极限,弯曲疲劳强度极限,许用弯曲应力 估算轴的基本直径 根据教材机械设计 第八版公式,取,则 考虑有键槽,将直径增大5%,则 轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸 考虑带轮的机构要求和轴的刚度,取装带轮处轴径;根据密封件的尺寸,初选装轴承处的轴径为d35mm 轴上零件的定位、固定和装配 如下图所示: 如图所示,由于是单级减速器,可将齿轮轴段安排在箱体中央,相对两轴承对称布置,整个轴系的轴向定位由左右两轴肩、挡油环和轴承端盖实现,固定方式为两支点单向固定,即全固式,选取挡油环高度h=6mm,轴承端盖宽度=30mm 确定各段轴的直径和长度 段:直径 长度
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