二级圆柱斜齿轮减速器课程设计说明书.docx
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1、设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注2.32.3 电机功率的计算与型号确定电机功率的计算与型号确定(1)选择电动机类型:带式运输机为一般用途机械,根据工作和电源条件,选用 Y 系列三相异步电动机。(2)选择电动机功率。1 计算工作机所需功率:min/103.67370100603.110060rDvnwKWKWTnpww56.49550103.676509550 2 所需要的电动机功率为pd。查表选V=0.96(V 带效率);c=0.97(齿轮传动效率按八级精度);z=0.99(滚动轴承效率);l=0.99(弹性联轴器效率)j=0.97(卷筒效率)。由下式得
2、传动总效率为:8416.097,099.096.097.099.02323jlczV则KWppwd42.58414.056.4 3 选择电动机额定功率:因带式运输机工作中有轻微冲击,其额定功率ped只需略大于pd即可,查表取KWped5.5。(3)选择电动机转速。卷筒轴的工作转速为min/103.67rnw。一般选用同步转速为 1000r/min 到 1500r/min 的电动机,结合上述计算并综合考虑电动机价格、传动装置尺寸、重量以及传动比分配,查表后选择电动机型号为 Y132S-4 型,其满载转速min/14400rn,额定功率为 5.5KW,启动转矩额定转矩为 2.2KW,最大转矩额定转
3、矩为 2.3KW。该电动机主要性能参数及尺寸如下表 2.3-1:电动机型号中心高(mm)外形尺寸(mm)HDADACL2安装尺寸(mm)BA轴伸尺寸(mm)ED键槽尺寸(mm)F电动机型号Y132S-4设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注Y132S-4132315345475140216803810第第 3 3 章章运动和动力参数计算运动和动力参数计算3.13.1 传动比分配传动比分配(1)传动系统的总传动比。iiinnccVwi21046.21103.671440(2)分配传动系统的各级传动比。该传动系统由一级带传动和二级齿轮传动组成,为使 V 带传动的轮
4、廓尺寸不致过大,分配传动比时应保证iicV,同时对于展开式二级齿轮应满足iicc21)5.11.1(,因此可选2iV,7.31ic,9.22ic。3.23.2 各轴运动和动力参数计算各轴运动和动力参数计算(1)计 算 各 轴 转 速。0 轴(电 动 机 轴):min/14400rn;一 轴:min/7202144001rinnV;二 轴:min/6.1947.3720112rinnc;三 轴:min/102.679.26.194223rinnc;四轴(卷筒轴):min/102.27134rnn。(2)计算各轴功率。0 轴:KWp5.50;一轴:KWVpp28.596.05.501;二轴:KWc
5、zpp07.597.099.028.512;三轴:KWczpp87.497.099.007.523;四轴:KWlzpp77.499.099.087.434。(3)计算各轴转矩。0 轴:mNnpT48.3614405.595509550000;一轴:设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注mNnpT03.7072028.595509550111;二轴:mNnpT8.2486.19407.595509550222;三轴:mNnpT1.693102.6787.495509550223;四轴:mNnpT7.867802.16777.495509550444。将以上计算参
6、数整理成表 2.3-2:轴名P(KW)T(Nm)n(r/min)传动比效率电动机轴5.536.48144020.96轴5.2870.037203.70.96轴5.07248.81952.90.96轴4.87693.167.10210.98卷筒轴4.77678.8767.102第第 4 4 章章传动零件的设计计算和结构设计传动零件的设计计算和结构设计4.14.1 带传动设计计算带传动设计计算1.1.确定计算功率。确定计算功率。由表查得工作情况系数.11KA,故KWpKpAca05.65.51.10。2 2选择选择 V V 带的带型带的带型:根据npca0,查文献图后选用 A 型。3.3.确定带轮
7、的基准直径确定带轮的基准直径dd并验算带速。并验算带速。(1)初选小带轮的基准直径mmdd1251。(2)验 算 带 速:smvndd/425.9100060144012510006011,因 为5m/sv0.07d,故取 h=4mm,则轴环处的直径mmd4565。轴环宽度hb4.1取mml1065。4轴承端盖的总宽度为 20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与带轮右端面距离mml30,故取mml50325取齿轮距箱体内壁之间距离mma5.13,输入轴小齿轮与中间轴小齿轮mmd2521mml6521mmd3232mmdd358743mml75.2243mmd4
8、454mmd3776mml6676mmd4565mml1065mml5032设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注之间的距离mmc20,考虑到箱体铸造误差,在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁距离mms8,已知滚动轴承宽度mmT75.22,中间轴小齿轮宽度mmB951,则mmsclaBl5.1261085.13209565154mmsTal25.4845.13875.22)6670(87至此,已经初步确定了轴的各段直径和长度。(3)轴上零件的周向定位齿轮、带轮与轴的周向定位均采用平键连接,按mmd3776由表 6-1 查得平键截面mmmmhb810,键槽用键槽铣刀
9、加工,长为 56mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为67nH同样,带轮与轴的连接选择平键为5078,带轮与轴的配合为67kH;滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,参考表 15-2,选轴端倒角为450.1,各处圆角半径为 2mm5.求轴上的载荷求轴上的载荷首先根据轴结构图做出轴的计算简图。轴承的支撑点位置由手册中查出a值,对于 30307 型轴承,由手册查得mma17,因此,作为简支梁的支撑跨距mmLL5.23925.6225.17732。根据轴的计算简图做出轴的弯矩和扭矩图。从图中可以看出
10、C 是轴的危险截面,将计算结果列于下表载荷水平面垂直面支反力 FNFNH95.21351NFNH47.9632NFNV95.6981NFNV7.1502弯矩 M(Nmm)89.1329621MH24.1092032MH6.435091MV6.267112MVmml5.12654mml25.4887齿轮处平键mmmmhb810长为 56mm67nH带轮处平键507867kH轴承与轴配合 m6设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注总弯矩7.1399091M5.1356192M24.1092033M扭矩 T(Nmm)700301T6.按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭
11、合成应力校核轴的强度通常只校核危险截面强度,据式 15-5 以及上表数据,轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取6.0。轴的计算应力MPaWTMca07.341.035700306.07.139900222221221小于MPa601,故安全。5.25.2 中间轴设计计算中间轴设计计算1.1.输入轴上的功率、转速和转矩输入轴上的功率、转速和转矩已知KWP07.52,min/1952rn,mNT8.24812.2.求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力因已知高速轴大齿轮的分度圆直径mmd3.2282,则NNdTFt6.21793.22824880022222NNntrFF8.815costan
12、6.2179costan21291320 22NNFFta8.522tan6.2179tan212913 22低速轴小齿轮的分度圆直径mmd823.891,则NNdTFt8.5539823.8924880022121NNntrFF2019costan8.5539costan10241420 11设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注NNFFta7.1422tan8.5539tan102414 113 3初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径按式 15-2 估算轴的最小直径,选取轴的材料为 45 钢,调质处理。根据课本表 15-3 选取112A于是得mmmmn
13、pAd18.3319507.51123311min该值显然是安装轴承处的直径。4.4.轴的结构设计轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案(2)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度。1初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据mmd18.33min,由轴承产品目录中选取 0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30307,其尺寸mmmmmmTDd75.228035,故取mmdd358721,mmll75.2287212取安装齿轮处的轴段直径为mmd5043,mmd4565。小齿轮左端与大齿轮的右端与右轴承间均采用套筒定位,已知齿轮轮毂
14、宽度分别为 95mm,65mm,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取mml9243,mml6265。两齿轮另一端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,故取 h=5mm,则轴环处的直径mmd6054。轴环宽度hb4.1取mml5.2254。3套筒轴段:mmsal5.24385.13929532mmsal273816626576mmdd358721mmll75.228721mmd5043mmd4565mml9243mml6265mmd6054mml5.2254mml5.2432mml2776设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注mmdd3876
15、32(3)轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接,按mmd5043,mmd4565由表 6-1查得平键截面mmmmhb914,键槽用键槽铣刀加工,长分别为 80mm 和 50mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为67nH。滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,参考表 15-2,选轴端倒角为455.1各处圆角半径为 2mm5.5.求轴上的载荷求轴上的载荷首先根据轴结构图做出轴的计算简图。轴承的支撑点位置由手册中查出a值,对于 30307 型轴承,由手册查得mma17,因此,作为简支梁的支
16、撑跨距mmLLL5.239615.10276132。根据轴的计算简图做出轴的弯矩和扭矩图。从图中可以看出 C 是轴的危险截面,将计算结果列于下表载荷水平面垂直面支反力 FNFNH3.43772NFNH1.33421NFNV9.21162NFNV9.7171弯矩 M(Nmm)3272031MH7.2080452MH3.337611MV3.259161MV5.493982MV1.1132942MV总弯矩6.2107671M2096541M1.3309112M2.3462622M扭矩 T(Nmm)2488002Tmmdd387632齿轮与轴平键mmmmhb914长分别为 80mm和 50mm配合为6
17、7nH滚动轴承与轴配合 m6设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注6.按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度通常只校核危险截面强度,据式 15-5 以及上表数据,轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取6.0。轴的计算应力MPaWTMca7.271.05006.02.346262222222221MPaWTMca13.231.04506.06.210767222222221小于MPa601,故安全。5.35.3 输出轴的设计输出轴的设计计算及校核计算及校核1.1.输入轴上的功率、转速和转矩输入轴上的功率、转速和转矩已知KWP87.41,min/
18、102.671rn,mNT1.69312.2.求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力因已知低速轴大齿轮的分度圆直径mmd177.2602,则NNdTFt9.5327177.2606931002223NNntrFF2002costan9.5327costan10241420 NNFFta3.1368tan9.5327tan102414 3 3初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径按式 15-2 估算轴的最小直径,选取轴的材料为 45 钢,调质处理。根据课本表 15-3 选取112A于是得mmmmnpAd72.46102.6787.41123333min设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及
19、 说 明结果与备注结果与备注输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选轴径与联轴器孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩:查表 14-1 考虑到转矩变化小,取5.1KA则mmNTKTAca10396506931005.13按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查手册选用 HL-4 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 1250000Nmm,半联轴器的孔径mmd551,故取mmd5521,半联轴器长度mmL112,半联轴器与轴配合的毂孔长度mmL841。4.4.轴的结构设计轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案(2)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度。1为了满足半联轴器
20、的定位要求,1-2 段左端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径mmd6232;右端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径mmD65。半联轴器与轴配合的毂孔长度mmL841,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上,1-2 段长度应比L1略短一些,现取mml8221。2初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据mmd6232,由轴承产品目录中选取 0 基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313,其尺寸mmmmmmTDd3614065,故取mmdd658743,mml3643右端滚动轴承采用轴肩进行定位,由手册查得 30313
21、 型轴承的定位轴肩高度mmh6因此取mmd77543取安装齿轮处的轴段直径为mmd7076,齿轮的左端与左轴承间采用套筒定位,已知齿轮轮毂宽度为 90mm,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段mmd5521mmd6232mml8221mmd6232mmdd658743mml3643mmd7754mmd7076设 计 计 算 及 说 明设 计 计 算 及 说 明结果与备注结果与备注应略短于轮毂宽度,故取mml8676。齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,故取 h=6mm,则轴环处的直径mmd8265。轴环宽度hb4.1取mml1265。4轴承端盖的总宽度为 20mm。根据轴承端盖的装拆及
22、便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器左端面距离mml30,故取mml50325取齿轮距箱体内壁之间距离mma16,高低速级大齿轮之间的距离mmc25,考虑到箱体铸造误差,在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离s=8mm。已知滚动轴承宽度mmT36,中间轴小齿轮宽度mmB652,则mmsaclBl10212816256565154mmasTl64416836)8690(87(3)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接,按mmd7076由表 6-1查得平键截面mmmmhb1220,键槽用键槽铣刀加工,长为 70mm,同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性,
23、故选择齿轮轮毂与轴的配合为67nH同样,半联轴器与轴的连接选择平键为mmmmmm701016,半联轴器与轴的配合为67kH;滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,参考表 15-2,选轴端倒角为450.2,各处圆角半径为 2mm5.求轴上的载荷求轴上的载荷首先根据轴结构图做出轴的计算简图。轴承的支撑点位置由手册中查出a值,对于 30313 型轴承,由手册查得mma29,因此,作为简支梁的支撑跨距mmLL2427616632。根据轴的计算简图做出轴的弯矩和扭矩图。从图中可以看出 C 是轴的危险截面,将计算结果列于下表mml8676m
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