两级展开式圆柱齿轮减速器课程设计.doc
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1、目 录一、设计任务书1二、设计计算说明11、计算功率并选择电动机型号 12、确定传动装置的总传动比和分配传动比23、计算传动装置的运动和动力参数 2三、齿轮设计3 1、齿轮的材料,精度和齿数选择32、按齿面接触强度设计 33、齿根弯曲疲劳强度设计5四、轴的设计91、确定轴的最小直径 9五、轴的强度计算六、滚动轴承的计算选择9七、联轴器的选择10八、键的选择和计算108 、按弯曲扭转合成应力校核轴的强度149、精确校核轴的疲劳强度14九、箱体结构的设计16十、润滑密封设计18十一、小结19参考文献 19一、设计任务书课程设计的目的主要包括三个方面:1)培养学生综合运用所学的理论知识与实践技能,树
2、立正确的设计思想,掌握机械设计一般方法和规律,提高机械设计能力;2)通过设计实践,熟悉设计过程,学会准确使用资料、设计计算、分析设计结果及绘制图样、在机械设计基本技能的运用上得到训练;3)在教学过程中,为学生提供一个较为充分的设计空间,使其在巩固所学知识的同时,强化创新意识,在设计时间上深刻领会机械工程设计的内涵。1.传动装置简图 2.工作条件:1、 使用期限10年,二班制(每年按300天计算)2、 载荷平稳3、 运输物品:谷物4、 单向传动,转速误差不得超过+5%3.设计计算内容: 1.运动参数的计算,电动机的选择;2.联轴器的选择3.齿轮传动的设计与计算4.轴的设计与强度计算5.滚动轴承的
3、选择与强度校核6.键的选择与强度校核 4.原始数据运输带牵引力F=2600N运输带速度V= 1.4m/s滚筒直径D=280mm 5. 设计任务 1.8.1输送机总装图一张、减速器装备总图一张(M 1:1)1.8.2零件工作图三张(齿轮、轴、箱体)1.8.3设计计算说明书1份一、电动机的选择1)选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V。2)选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw=Fv=2.61.4=3.64 kW 由机械设计课程设计手册P5表1-7可知:1:滚动轴承效率 0.99(球轴承)2:齿轮传动效率 0.95 (7 级精度一般齿轮
4、传动)3:联轴器传动效率 0.99(弹性联轴器)4:卷筒传动效率 0.96从电动机到工作机传送带间的总效率为。=4=0.990.950.990.96=0.827所以电动机所需工作功率为:Pd = Pw /= 3.64/0.827=4.40 kW 式中:Pd工作机实际所需电动机的输出功率,kW;P w工作机所需输入功率。kW;电动机至工作机之间传动装置的总功率。3)确定电动机转速按推荐的传动比合理范围,两级圆柱齿轮传动为(840), nw=v 601000/(D)=(1.4601000)/(280)=95.54 r/min nd=inw=(840) 95.54=(764.33821.6) r/m
5、in 所以电动机转速的可选范围为:(764.33821.6) r/min 可见同步转速为750 r/min,1000 r/min,1500 r/min,3000 r/min的电动机均符合。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为 750 r/min 电动机。根据电动机类型、容量和转速,查表选定以下电动机,其主要性能如下表。电动机型号额定功率(KW)电动机转速(r/min)电动机质量(kg)传动装置的传动比同步满载总传动比Y132S-45.5150014406815.07电动机的技术数据和外形、安装尺寸如下:电动机型 号尺寸Y112M-4HAB
6、CDELFGD11219014070286040088GKABADACHDAABBHA24122451902302656018018二、确定传动装置的总传动比和分配传动比1).总传动比i为 i=nm/nw= 1440/95.54=15.07分配传动比 i= i1i2=15.07考虑润滑条件等因素,初定i1为第一组齿轮传动比i2为第二组齿轮传动比当为两级传动时: i1=(1.31.5)i2 取1.4 ,所以经过计算以后可得: i1=4.59 i2=3.28(1).各轴的转速电动机轴:nm=1440 r/min 轴 :n=1440 r/min 轴 :n=1440/4.59=314r/min 轴 :
7、n=3314/3.28=96 r/min 卷筒轴 :nw= n=96/1=96 r/min (2). 各轴的输入功率电动机轴: Pd=3.64kW 轴 : P=Pd3= 3.640.99=3.57kW 轴 : P=P23=3.570.990.95=3. 36 kW 轴 : P= P23=3.360.990.95=3.13 kW 卷筒轴 : Pw= P24=3.130.990.99=3.06 kW 各轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率1(3).各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为: Td=9550Pd/nm=95503.64/1440=24.14Nm 电动机轴: Td=24.14Nm 轴
8、: T=9550P/n=95503.57/1440=23.61Nm 轴 : T=9550P/n=95503. 36 /314=102.19Nm 轴 : T=9550P/n=95503.13/96=311.37Nm 卷筒轴: Tw=9550Pw/nw=95503.06/96=304.4 Nm 三、齿轮的设计1)齿轮1、2的设计(1)齿轮的材料,精度和齿数选择因传递功率不大,转速不高 故选用7级精度由机械设计P191表10-1选择齿轮1材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,齿轮2为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。齿数取z1=24 则z2= 4.5924=110
9、.2 取z2=120 (2)按齿面接触强度设计由设计计算公式(机械设计P203)10-9a 进行计算,即试选载荷系数Kt=1.4计算齿轮1传递的转矩由机械设计P205表10-7选取齿宽系数d=0.6 由机械设计P201表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa 由机械设计P209图10-21d按齿面硬度查得齿轮1的接触疲劳强度极限;齿轮2的接触疲劳强度极限由机械设计P206 10-13计算应力循环次数。 由机械设计P207图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=1,由机械设计P205 10-12式得=2试算齿轮1分度圆直径d1t, 代入中
10、较小的值 齿轮的圆周速度 齿宽b=dd1=0.640.97=40.97mm计算齿宽与高之比=齿高h=2.25 =2.252.2=4.95 = =10.45由机械设计P193表10-2查得使用系数=1根据,7级精度, 查机械设计P194 图10-8查得动载系数K=1.07,直齿轮 K=1查机械设计P212 0-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,K=1.423由 =10.64 K=1.423机械设计P212图10-13得: K=1.35 故载荷系数:KK K K K =11.0711.423=1.523按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=40.83=43.04mm计算模数
11、= (3)验算齿轮弯曲强度由机械设计P201 10-5式得弯曲强度的设计计算公式为由机械设计P208图-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮由机械设计P206图10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.86 K=0.93 载荷系数KKK K K K=11.071.21.351.733 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4=查取齿形系数(由机械设计P200表10-5可得)YFa1=2.65 YFa2=2.162查取应力校正系数(由机械设计P200表10-5可得)YSa1=1.58 YSa2=1.81 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法面模数,按GB/T1357-
12、1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=40.83来计算应有的齿数.于是由:z=20.415 取z=21那么z=4.7621=99.96, 取z=100几何尺寸计算1 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 2 计算中心距3计算齿轮宽度mm取 B2=42mm B1=47mm高速级齿轮传动设计结果设计传递功率 /kW: 3.96000小轮最高转速 /(r/min): 1440.00小轮最大扭矩 /(N.mm): 26262.50预期工作寿命 /h: 48000第公差组精度(运动精度) : 7第公差组精度(运动平稳性): 7第公差组精度(接
13、触精度) : 7名义传动比 : 4.76实际传动比 : 4.76使用系数 : 1.10动载系数 : 1.10接触强度齿间载荷分配系数 : 1.31接触强度齿向载荷分布系数 : 1.48弯曲强度齿间载荷分配系数 : 1.45弯曲强度齿向载荷分布系数 : 1.42支承方式 : 非对称支承传动方式 : 闭式传动齿面粗糙度Rz /m : 3.20润滑油运动粘度V40/(mm2/s): 22.00小轮齿数z1 : 21小轮齿宽b1 /mm: 47.00小轮变位系数x1 /mm: 0.0000小轮分度圆直径 /mm: 42.00齿轮法向模数mn /mm: 2.00小轮计算接触应力 /MPa: 585.76
14、小轮接触疲劳许用应力 /MPa: 475.70小轮接触疲劳极限应力 /MPa: 600.00小轮计算弯曲应力 /MPa: 101.29小轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 331.15小轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 307.00小轮材料及热处理方式 : 合金钢调质小轮齿面硬度 /HV10 : 280.00大轮齿数z2 : 100中心距 /mm: 121.000大轮齿宽b2 /mm: 42.00大轮变位系数x2 /mm: 0.0000大轮分度圆直径 /mm: 200.00大轮计算接触应力 /MPa: 585.76大轮接触疲劳许用应力 /MPa: 439.51大轮接触疲劳极限应力 /MPa: 550
15、.00大轮计算弯曲应力 /MPa: 98.27大轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 278.66大轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 252.00大轮齿面硬度 /HV10 : 210.00大轮材料及热处理方式 : 碳钢调质极限传递功率 (kW): 2.22940低速级齿轮传动设计结果设计传递功率 /kW: 3.80000小轮最高转速 /(r/min): 302.52小轮最大扭矩 /(N.mm): .01预期工作寿命 /h: 48000第公差组精度(运动精度) : 7第公差组精度(运动平稳性): 7第公差组精度(接触精度) : 7名义传动比 : 3.41实际传动比 : 3.41使用系数 : 1.10动载
16、系数 : 1.06接触强度齿间载荷分配系数 : 1.30接触强度齿向载荷分布系数 : 1.49弯曲强度齿间载荷分配系数 : 1.45弯曲强度齿向载荷分布系数 : 1.43支承方式 : 非对称支承传动方式 : 闭式传动齿面粗糙度Rz /m : 3.20润滑油运动粘度V40/(mm2/s): 22.00小轮齿数z1 : 22小轮齿宽b1 /mm: 71.00小轮变位系数x1 /mm: 0.0000小轮分度圆直径 /mm: 66.00齿轮法向模数mn /mm: 3.00小轮计算接触应力 /MPa: 646.96小轮接触疲劳许用应力 /MPa: 463.78小轮接触疲劳极限应力 /MPa: 600.0
17、0小轮计算弯曲应力 /MPa: 120.68小轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 331.42小轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 307.00小轮材料及热处理方式 : 合金钢调质小轮齿面硬度 /HV10 : 280.00大轮齿数z2 : 75中心距 /mm: 145.500大轮齿宽b2 /mm: 66.00大轮变位系数x2 /mm: 0.0000大轮分度圆直径 /mm: 225.00大轮计算接触应力 /MPa: 646.96大轮接触疲劳许用应力 /MPa: 455.37大轮接触疲劳极限应力 /MPa: 550.00大轮计算弯曲应力 /MPa: 116.68大轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 277.4
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- 两级 展开式 圆柱齿轮 减速器 课程设计
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