二级减速器链式运输机传动系统设计说明书知识分享.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。二级减速器链式运输机传动系统设计说明书-2012级机械设计课程设计说明书设计题目:二级展开式圆柱齿轮减速器专业:机械设计制造及其自动化班级:12机制本(1)班学号:120611011姓名:王乐乐指导老师:夏翔1、设计任务设计任务如图1.1所示,为用于链式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。运输机在常温下连续工作、连续单向旋转;空载起动,工作载荷有轻微冲击;运输链工作速度v的允许误差为+5%;三班制(每班工作8h),要求传动系统设计寿命为10年,大修期为2-3年,中批量生产;三相交流电源的电压为380/220V
2、。已知数据:运输链牵引力F(KN):3.0输送速度V(m/s):0.5链轮节圆直径D(mm):280图1.1链式输送机传动系统简图1动力与传动系统;2联轴器;3链式输送机2.传动方案分析合理的传动方案,首先应满足工作机的性能要求,其次应满足工作可靠,转动效率高,结构简单,结构紧凑,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后加以确认。本传动装置传动比不大,采用三级级传动,带传动平稳、吸振且能起过载保护作用,故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台两级级直齿圆柱
3、齿轮减速器,轴端连接选择弹性柱销联轴器。图2.1链式输送机传动方案示意图1电动机;2V带传动;3两级圆柱齿轮减速器;4联轴器;5链式输送机3原动件的选择与传动比的分配3.1原动件的选择1电动机类型的选择根据动力源和工作条件,选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为380V。2电动机容量的选择根据已知条件,工作机所需要的有效功率为设:输送机的的效率;V带传动效率,=0.95;对滚动轴承效率,=0.99;闭式圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为7级),=0.98;联轴器效率,=0.99;输送机滚子链效率,=0.96;估算传送系统总效率为则传动系统的总效率为工作时,电动机所需的功
4、率为查表可知,满足条件的Y系列三相异步电动机额定功率应取为2.2kW。3电动机转速的选择根据已知条件,可得输送机的工作转速初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,查表可知,对应于额定功率为2.2的电动机型号分别为Y100L1-4型和Y112M-6型。现将有关技术数据及相应算的总传动比列于下表中。方案的比较方案号型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比外伸轴颈D/mm轴外伸长度E/mmY100L1-42.21500143041.912860Y112M-62.2100094027.552860通过对上述两种方案比较可以看出:方案选用的电动机转速
5、高、质量轻、价格低,总传动比对三级减速传动而言不算大,故选方案较为合理。Y100L1-4型三相异步电动机的额定功率为2.2kW,满载转速由表查得电动机中心高H=112mm,轴伸出部分的直径和长度分别为D=28mm和E=60mm。3.2计算总传动比和各级传动比的分配链式输送机传动系统的总传动比由传动系统方案知V带传动的传动比由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑,当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,取高速级传动比为低速级传动比为传动系统各级传动比分别为;3.3传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功
6、率和转矩计算如下所示。0轴(电动机轴):1轴(减速器高速轴):2轴(减速器中间轴):3轴(减速器低速轴):4轴(输送机轴):传动系统的运动和动力参数轴号电动机两级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n/(r/min)1430476.67111.8434.134.1功率P/kW1.81.711.661.611.578转矩T/(Nm)12.0234.26141.75451.04441.93传动比i34.263.2814传动零件的设计计算4.1减速器外部传动零件的设计计算V带传动的设计根据已知条件,电动机功率P=1.8kW,转速=1430r/min,传动比i=3。1 确定计算功率2 查得工作
7、情况系数=1.3,故选择V带的类型根据、选用Z型。3 确定带轮的基准直径并验算带速v(1)初选小带轮的基准直径=90mm(2)验算带速v故带速合适(3)计算大带轮的基准直径圆整为4、确定V带的中心距a和基准长度Ld(1)初定中心距(2)计算带所需基准长度选带的基准长度(3)计算实际中心距a中心距的变化范围为492594mm5、验算小带轮上的包角6、计算带的根数(1)计算单根V带的额定功率Pr由=90mm和=1430r/min,查得Po=0.3576kW由=1430r/min,i=3和Z型带,查得查得,(2)计算V带的根数z取6根7、计算单根V带的初拉力的最小值查得Z型带的单位长度质量q=0.0
8、6kg/m应使带的实际初拉力8、计算压轴力Fp压轴力的最小值4.2减速器内部传动零件的设计计算一、高速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩T1=34.26N.m,工作寿命10年,三班制,工作时有轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。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,硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计由设计计算公式(1)、确定公式内的各计算数值
9、1)、试选载荷系数2)、选取齿宽系数3)、查得材料的弹性影响系数4)、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5)、计算应力循环次数6)、取接触疲劳寿命系数,7)、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1(2)、计算1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值2)、计算圆周速度v3)、计算齿宽b4)、计算齿宽与齿高之比模数齿高5)、计算载荷系数由v=1.11m/s,7级精度,查得动载系数直齿轮查得使用系数查得7级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时,由,查得6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7)、计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由设计公式(1)、确定公式内
10、各计算值1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.44)、计算载荷系数K5)、查取齿形系数查得,6)、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,由于齿轮模数的大小主要决定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,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.54并将就近圆整为标准值m=2mm,由按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数大齿轮齿数,取4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径(
11、2)、计算中心距(3)、计算齿轮宽度取高速级齿轮传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m2齿数z25107齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d50214齿顶圆直径54218齿根圆直径45199齿高h4.5中心距a132二、低速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩T1=141.75N.m,工作寿命10年,三班制,工作时有轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。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
12、为240HBS,硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计由设计计算公式(1)、确定公式内的各计算数值1)、试选载荷系数2)、选取齿宽系数3)、查得材料的弹性影响系数4)、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5)、计算应力循环次数6)、取接触疲劳寿命系数,7)、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1(2)、计算1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值2)、计算圆周速度v3)、计算齿宽b4)、计算齿宽与齿高之比模数齿高5)、计算载荷系数由v=1.11m/s,7级精度,查得动载系数直齿轮查得使用系数查得7级精度,小齿轮相对支撑
13、非对称布置时,由,查得6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7)、计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由设计公式(1)、确定公式内各计算值1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.44)、计算载荷系数K5)、查取齿形系数查得,6)、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,由于齿轮模数的大小主要决定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,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数2.4
14、2并将就近圆整为标准值m=2.5mm,由按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数大齿轮齿数,取4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径(2)、计算中心距(3)、计算齿轮宽度取低速级齿轮传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m25齿数z32104齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d80260齿顶圆直径85265齿根圆直径73.75253.75齿高h5.625中心距a1705、轴的设计计算5.1减速器低速轴的设计计算根据已知:输出轴上的功率,转速,转矩1、 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力、径向力的方向如图所示2、 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理,取
15、输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号,联轴器的计算转矩,考虑到转矩变化小,取按照计算转矩应小于联轴器公称转矩,查标准,选用HL4型的弹性柱销联轴器,其公称转矩为125000N.mm,半联轴器的孔径,取,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。3、 轴的结构设计(1)、拟定轴上零件的装配方案如下图(2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)、为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段左端需制处一轴肩,取2-3段的轴颈的d2-3=48mm;右端用轴端挡圈定位,按轴端直径取轴端挡圈直径D=50mm
16、,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm;为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上,故1-2段的长度比L1略短一些,取L1-2=82mm;2)、初步选择滚动轴承,因轴只受径向力的作用,故选深沟球轴承,参照工作要求,根据d2-3=48mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙0级公差的深沟球轴承6210,其尺寸为,故d3-4=50mm,左端采用挡油盘定位,由手册上查得,6210型轴承的安装尺寸,所以,取d4-5=57mm。3)、取安装齿轮处的轴段6-7的直径d6-7=56mm;齿轮的左端与左轴承之间采用挡油盘定位,已知齿轮轮毂的宽度为80mm,为了使挡油盘端面可靠的压紧齿轮,此轴端应略短
17、于轮毂宽度,取L6-7=78mm,齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,取h=5mm,轴环处直径d5-6=66mm,轴环宽度b1.4h,取L5-6=12mm。4)、轴承端盖的总宽度为28mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑的要求,取端盖的外端面与半联轴器的左端面间的距离l=15mm,故取L2-3=45mm,5)、取齿轮距离箱体内壁的长度a=12.5mm,挡油盘距离轴承的长度S=12mm,轴承的宽度T=20mm,故轴段7-8长度L7-8=20+12+12.5+2=46.5mm,轴段3-4的长度L3-4=14+20=34mm,根据结构需要,取4-5段的长度L4-5=60mm。至此,已基
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