机械设计课程设计:二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计dhtc.docx
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1、 机械设计课程设计:二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计设计计算算及说明明结果一、设计计任务书书1.1传传动方案案示意图图 图一、传传动方案案简图 1.2原原始数据据传送带拉力F(N)传送带速度V(m/s)滚筒直径D(mm)25001.62801.3工工作条件件 三班制制,使用用年限为为10年年,连续续单向于于运转,载载荷平稳稳,小批批量生产产,运输输链速度度允许误误差为链链速度的的。1.4工工作量1、传动动系统方方案的分分析; 2、电电动机的的选择与与传动装装置运动动和动力力参数的的计算; 3、传传动零件件的设计计计算; 4、轴轴的设计计计算; 5、轴轴承及其其组合部部件选择择和轴承承寿命校校核;
2、6、键键联接和和联轴器器的选择择及校核核; 7、减减速器箱箱体,润润滑及附附件的设设计; 8、装装配图和和零件图图的设计计; 9、设设计小结结; 100、参考考文献;二、传动动系统方方案的分分析传动方案案见图一一,其拟拟定的依依据是结结构紧凑凑且宽度度尺寸较较小,传传动效率率高,适适用在恶恶劣环境境下长期期工作,虽虽然所用用的锥齿齿轮比较较贵,但但此方案案是最合合理的。其其减速器器的传动动比为88-155,用于于输入轴轴于输出出轴相交交而传动动比较大大的传动动。三、电动动机的选选择与传传动装置置运动和和动力参参数的计计算 设计计计算及及说明结果3.1 电动机机的选择择 1、电电动机类类型选择择
3、:选择择电动机机的类型型为三相相异步电电动机,额额定电压压交流3380VV。 2、电电动机容容量选择择: (11)工作作机所需需功率=FV/10000 F-工作机机阻力 v-工作机机线速度度 -工作作机效率率可取00.966 (2) 电动动机输出出功率 考虑传传动装置置的功率率损耗,电电动机的的输出功功率为=/ 为为从电动动机到工工作机主主动轴之之间的总总效率,即即=0.8833-滚动轴轴承传动动效率取取0.999 -圆锥齿齿轮传动动效率取取0.995 -圆圆柱齿轮轮传动效效率取00.977 -联轴轴器效率率取0.99 -卷筒效效率取00.966 = (33)确定定电动机机的额定定功率 因载荷
4、荷平稳,电电动机额额定功率率略大于于即可。所所以可以以暂定电电动机的的额定功功率为55.5KKw。 3、确确定电动动机转速速 卷筒筒工作转转速=6010000V/D=660X110000X1.6/33.144X2880=1109.2r/minn 由于两两级圆锥锥-圆柱柱齿轮减减速器一一般传动动比为88-155,故电电动机的的转速的的可选范范围为=(88-155) =8733.616338r/minn。 可见同同步转速速为10000rr/miin ,115000r/mmin 的电动动机都符符合,这这里初选选同步转转速为110000r/mmin ,15500rr/miin的两两种电动动机进行行比较
5、,而而转速越越高总传传动比越越大传动动装置的的结构会会越大,成成本越高高。所以以应综合合考虑电电动机和和传动装装置的尺尺寸、重重量、价价格及总总传动比比。设计计算算及说明明F=25500NNV=1.6m/s=0.8833=5kww=5.55kw=1099.2r/miin 结果果 表表2 电电动机方方案比较较表(指指导书 表199-1)方案电动机型号额定功率(kw)电动机转速(r/min)电动机质量(kg)传动装置总传动比同步满载1Y132M2-65.51000960738.792Y132S-45.5150014404313.19 由表表中数据据可知,方方案1的的总传动动比小,传传种装置置结构尺
6、尺寸小,因因此可采采用方案案1,选选定电动动机型号号为Y1132MM2-663.2传传动装置置总传动动比的计计算和各各级传动动比的分分配 1、传传动装置置总传动动比=9600/1009.22=8.79 2、分分配各级级传动比比高速级为为圆锥齿齿轮其传传动比应应小些约约,低速速级为圆圆柱齿轮轮传动其其传动比比可大些些。所以以可取=2.22 =443.3计计算传动动装置的的运动和和动力参参数 1、各各轴的转转速(各各轴的标标号均已已在图中中标出)=9660r/minn=9660/2202=4366.366r/mmin/=4366.366/4=1099.2rr/miin=1099.2rr/miin
7、2、各各轴输入入功率=4.995kww. =4.6655kkw =4.447kww=.=44.388kw 3、各各轴转矩矩 =49.24NN.m 设计计计算及及说明选Y1332M22-6型型电动机机 =2.22=4=9600=4366.366=1099.2rr/miin=4.995 kkw=4.665 kkw=4.447 kkw=4.338 kkw结果=1011.888N.mm=3900.922N.mm =3833.044N.MM 将计算算结果汇汇总列表表如下表3 轴的运动及动力参数项目电动机轴高速级轴I中间轴II低速级轴III工作机轴IV转速(r/min)960960436.36109.21
8、09.2功率(kw)54.954.6554.474.382转矩()49.7649.24101.88390.92383.04传动比12.24.01效率0.990.940.960.98四、传动动零件的的设计计计算4.1斜斜齿圆柱柱齿轮传传动的设设计(主主要参照照教材机机械设计计(第八八版)已知输入入功率为为=4.6555kw、小小齿轮转转速为=4366.366r/mmin、齿齿数比为为4。工工作寿命命10年年(设每每年工作作3000天),三三班制,带带式输送送,工作作平稳,转转向不变变。 1、选选定齿轮轮类型、精精度等级级、材料料及齿数数 (1)运运输机为为一般工工作机器器,速度度不高,故故选用7
9、7级精度度。(GGB1000955-888) (2)材材料选择择 由机机械设计计(第八八版)表表10-1小齿齿轮材料料为400Cr(调调质),硬硬度为2280HHBS,大大齿轮材材料为445钢(调调质),硬硬度为2240HHBS,二二者材料料硬度相相差400HBSS。(3) 选小齿轮轮齿数,则大齿齿轮齿数数 初选选螺旋角角。 2、按按齿面接接触疲劳劳强度计计算按下下式设计计计算设计计算算及说明明小齿轮:40Crr(调质质)280 HBSS大齿轮: 445钢(调调质)240 HBSS7级精度度结果(1)确确定公式式内的各各计算数数值1) 试选载荷荷系数=1.662) 查教材图图表(图图10-30
10、)选选取区域域系数=2.44353) 查教材表表10-6选取取弹性影影响系数数=1889.88 4) 查教材图图表(图图10-26)得得 =00.7665 =0.888 =1.66455) 由教材公公式100-133计算应应力值环环数N=600nj =6604366.3661(38300010)=1.888510h N=00.4771X110h6) 查教材110-119图得得:K=0.99 KK=0.957) 查取齿轮轮的接触触疲劳强强度极限限6500Mpaa 5500Mpaa 8) 由教材表表10-7查得得齿宽系系数=119) 小齿轮传传递的转转矩=95.510=95550XX46555/4
11、436.36=1011.888N.mm10) 齿轮的接接触疲劳劳强度极极限:取取失效概概率为11%,安安全系数数S=11,应用用公式(110-112)得得:=0.996500=5885=0.9955500=5222.55 许用用接触应应力为 (2) 设计计算算1) 按式计算算小齿轮轮分度圆圆直径 =2) 计算圆周周速度11.277m/ss3) 计算齿宽宽b及模模数 设计计计算及说说明=1.66=2.4435=1899.8=1.6645K=0.9 K=00.955650Mpa 5550MMpa=1T=1001.888N.m=553.75 MPaaV=1.27mm/结果 b=1.555677=55
12、5.677mm=4) 计算齿齿宽与高高之比 齿齿高h= =22.2552.4455=5.224 = =10.625) 计算纵纵向重合合度=00.3118taan=0.3188X1XX22ttan=1.77446) 计算载载荷系数数K 系系数=11,根据据V=11.277m/ss,7级级精度查查图表(图图10-8)得得动载系系数=11.088 查查教材图图表(表表10-3)得得齿间载载荷分布布系数=1.44 由由教材图图表(表表10-4)查查得=11.4220 查查教材图图表(图图10-13)得得=1.32 所所以载荷荷系数=2.11477) 按实际际载荷系系数校正正所算得得的分度度圆直径径=8
13、) 计算模模数= 3、按齿根弯曲疲劳强度设计 由弯弯曲强度度的设计计公式设计(1) 确定公式式内各计计算数值值1) 计算载荷荷系数 =11.9992) 根据纵向向重合度度=1.7444 查教教材图表表(图110-228)查查得螺旋旋影响系系数=00.8883) 计算当量量齿数 =224.008 设计计计算及及说明=2.4455 =100.622=1.7744 =1.4=1.4420=1.332=61.4mmm=2.77 mmm=24.08 结果果=96.334) 查取齿形形系数 查教教材图表表(表110-55)=22.64476 ,=22.18873445) 查取应力力校正系系数 查教材材图表
14、(表表10-5)=1.558088 ,=1.77863336) 查教材图图表(图图10-20cc)查得得小齿轮轮弯曲疲疲劳强度度极限=5200MPaa ,大大齿轮弯弯曲疲劳劳强度极极限=4400MMPa 。7) 查教材图图表(图图10-18)取取弯曲疲疲劳寿命命系数KK=0.85 K=0.888 8) 计算弯曲曲疲劳许许用应力力。 取取弯曲疲疲劳安全全系数SS=1.4,由由式得= =9) 计算大、小小齿轮的的,并加加以比较较 大齿齿轮的数数值大.选用.(2) 设计计算算1) 计算模数数 对对比计算算结果,由由齿面接接触疲劳劳强度计计算的法法面模数数m大于于由齿根根弯曲疲疲劳强度度计算的的法面模
15、模数,由由于齿轮轮模数的的大小主主要取决决于弯曲曲强度所所承载的的能力。而而齿面接接触疲劳劳强度所所决定的的承载能能力,仅仅取决于于齿轮直直径。按按GB/T13357-19887圆整整为标准准模数,取m=2mmm但为了了同时满满足接触触疲劳强强度,需需要按接接触疲劳劳强度算算得的分分度圆直直径d=61.4来计计算应有有的齿数数.2)计算算齿数 zz=299.788 取z=30 那那么z=430=1200 设计计计算及说说明=96.33=2.664744=2.1187=1.558088=1.778633=0.885=0.888=3155.7=2511.4m=2mmmz=300z=1220 结果果
16、 4、几几何尺寸寸计算(1) 计算中心心距 a=1555(2) 按圆整后后的中心心距修正正螺旋角角=arcccoss 因值值改变不不多,故故参数,等不必必修正.(3) 计算大.小齿轮轮的分度度圆直径径 d=622 d=2448(4) 计算齿轮轮宽度 BB=(5) 结构设计计 小齿轮轮(齿轮轮1)齿齿顶圆直直径为666mmm 采用实实心结构构大齿轮(齿齿轮2)齿齿顶圆直直径为2252mmm 采用腹腹板式结结构其零件图图如下 图二二、斜齿齿圆柱齿齿轮设计计算算及说明明 a=1155mmm=d=622d=2448结果4.2直直齿圆锥锥齿轮传传动设计计(主要要参照教教材机机械设计计(第八八版)已知输入
17、入功率为为=4.95kkw、小小齿轮转转速为=4366.366r/mmin、齿齿数比为为2.22由电动动机驱动动。工作作寿命110年(设设每年工工作3000天),三三班制,带带式输送送,工作作平稳,转转向不变变。 1、选选定齿轮轮类型、精精度等级级、材料料及齿数数(1) 圆锥圆锥锥齿轮减减速器为为通用减减速器,其其速度不不高,故故选用77级精度度(GBB100095-88) (2) 材料选择择 由机机械设计计(第八八版)表表10-1 小小齿轮材材料可选选为400Cr(调调质),硬硬度为2280HHBS,大大齿轮材材料取445钢(调调质),硬硬度为2240HHBS,二二者材料料硬度相相差400H
18、BSS。(3) 选小齿轮轮齿数,则大齿齿轮齿数数 2、按按齿面接接触疲劳劳强度设设计 设计计计算公式式: (1) 、确定公公式内的的各计算算值1) 试选载荷荷系数=1.882) 小齿轮传传递的转转矩=95.510=499.244KN.Mm3) 取齿宽系系数4) 查图100-211齿面硬硬度得小小齿轮的的接触疲疲劳强度度极限6650MMpa 大齿齿轮的接接触疲劳劳极限5550MMpa 5) 查表100-6选选取弹性性影响系系数=1189.8 6) 由教材公公式100-133计算应应力值环环数 N=60nnj =66096001(38300010=4.11472210hN=0.471110h7)
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