长春工大毕业设计.doc
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1、长春工业大学毕业设计说明书设计一级直齿圆柱齿轮减速器学生姓名: 徐涛 专业班级: 机械制造及自动化 指导教师: 何铁男 职 称: 起止日期: 长春工业大学摘 要减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件,常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置;在少数场合下也用作增速的传动装置,这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单,并可成批生产,故在现代机械中应用很广。一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。常用的减速器已标准化和规格化.机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机
2、的性能要求,而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。减速器类型很多,按传动级数主要分为:单级、二级、多级;按传动件类型又可分为:齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。其中圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。本文设计为一级圆柱齿轮减速器关键词:齿轮;传动装置;箱体;低速轴目 录摘 要I第1章圆柱齿轮减速器概述11.1圆柱齿轮减速器的特性11.2减速器结构11.2.1传统型减速器结构11.2.2新型减速器结构1第2章 传动方案拟定4第3章 电动机选择6第4章 传动装置的运动和动力设计64.1运动参数及动力参数的计算64.1.1计算各轴的转数64.1.2计算各
3、轴的功率64.1.3计算各轴的输入转矩74.1.4计算各轴的输出功率84.1.5计算各轴的输出转矩9第5章 传动装置的运动和动力设计65.1选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级65.2按齿面接触疲劳强度设计65.2.1转矩T165.2.2载荷系数K65.2.3许用接触应力75.2.4确定有关参数和系数如下8第6章 传动轴的设计66.1确定轴上零件的定位和固定方式66.2按扭转强度估算轴的直径66.3确定轴各段直径和长度66.4求齿轮上作用力的大小、方向66.5轴长支反力66.6画弯矩图66.7画转矩图66.8画当量弯矩图66.9判断危险截面并验算强度6第7章 滚动轴承设计67.1输入轴
4、的轴承设计计算67.1.1初步计算当量动载荷P67.1.2求轴承应有的径向基本额定载荷值67.1.3选择轴承型号77.2输出轴的轴承设计计算67.2.1初步计算当量动载荷P67.2.2求轴承应有的径向基本额定载荷值67.2.3选择轴承型号7第8章联轴器的设计178.1类型选择178.2载荷计算178.3型号选择17第9章密封和润滑的设计179.1密封179.2润滑17设计小结19致 谢22参考文献20第1章圆柱齿轮减速器概述 1.1圆柱齿轮减速器的特性减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件,常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置。减速器类型很多,按
5、传动级数主要分为:单级、二级、多级;按传动件类型又可分为:齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。当传动比在8以下时,可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时,最好选用二级(i=840)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大,则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单,但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置,因而将使载荷沿齿宽分布不均匀,且使两边的轴承受力不等。为此,在设计这种减速器时应注意:1)轴的刚度宜取大些;2)转矩应从离齿轮远的轴端输入,以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀;3)采用斜齿轮布置,而且受载大的低速级又正好位于两轴
6、承中间,所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿,一侧为左旋,另一侧为右旋,轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷,其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上,故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40 000kW,圆周速度也可从很低至60m/s一70ms,甚至高达150ms。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷,有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时,
7、应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配,例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外,减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时,圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约30。1.2减速器结构近年来,减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍使用的减速器有所区别,这里分列了两节,并称之为传统型减速器结构和新型减速器结构。1)传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成,重型减速器用高强度铸铁或铸钢。箱体应具有足够的刚度,以免受载后变形过大而影响传动质量。为了卸盖容易,在剖分面处的一个凸缘上攻有
8、螺纹孔,以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置,并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性,在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算,见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示Oe等均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速
9、很高的减速器才采用滑动轴承。2)新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构,图中未将电动机部分画出。1)齿轮蜗杆二级减速器;2)圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮三级减速器。这些减速器都具有以下结构特点: 在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。为了便于传动零件的安装,在适当部位有较大的开孔。 在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖,而改用机械密封圈;在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 输出轴的尺寸加大了,键槽的开法和传统的规定不同,甚至跨越了轴肩,有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比,新型减速器结构上的改进,既可简化结构,减少零件数目,同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性,要
10、提高某些装配零件的制造精度。第二章 传动方案拟定因该减速器的传动比i=3.5,小齿轮转速n1=1440r/min,所以本设计传动装置如下图。原始数据:运输带的工作拉力F=0.2 KN;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=400mm(滚筒效率为0.96)。 工作条件:预定使用寿命5年,(每年250天工作日),工作为二班工作制,载荷轻。 工作环境:室内灰尘较大,环境最高温度35。 动力来源:电力,三相交流380/220伏。 1.电动机 2.连轴器 3.圆柱齿轮减速器 4.滚筒 5.运输带第三章 电动机选择1、电动机类型和结构的选择:选择Y系列三相异步电动机,此列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机
11、,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机的选择电动机的类型:三相交流异步电动机(Y系列)功率的确定:工作机所需功率 (kw):Pw=Fv /(1000)=70000.4/(10000.95)= 3.316kw电动机至工作机的总效率:=12345 =0.99 0.970.980.960.96=0.841(1为联轴器的效率,3为轴承的效率,2为圆柱齿轮的传动效率,4 为带传动的效率,5 为卷筒的传动效率)所需电动机的功率 (kw):P=Pd /=3.316Kw/0.841=3.943kw电动机额定功率为4KW3、确定电动机的型号
12、因同步转速的电动机磁极多的,尺寸小,质量大,价格高,但可使传动比和机构尺寸减小,其中 =4kN,符合要求,但传动机构电动机容易制造且体积小。由此选择电动机型号:Y112M4电动机额定功率 =4kN,满载转速 =1440r/min工作机转速 =60*V/(*d)=18.0754r/min 电动机型号额定功率(kw 满载转速(r/min)起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩Y112M1-441440 2.22.3第四章 传动装置的运动和动力设计将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,.以及01,12,.为相邻两轴的传动效率P,P,.为各轴的输入功率 (KW)T,T,.为各轴的输入转矩 (Nm)
13、n,n,.为各轴的输入转矩 (r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转数:电机转速n0=1440 r/min轴:n=nd=1440 r/min轴:n= n/ i1 =1440/3.5=414.3 r/min 卷筒轴:n= n(2)计算各轴的功率:轴: P=P0=3.9(KW)轴: P= P= P23 =3.90.970.98 =3.7(KW)(3)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为: T0=9550P0/n0=95504/1440=26.52Nm轴: T= 9550P0/n1=95503.9/1440=25.8
14、6 Nm 轴: T= 9550P/n=95503.7/414.3=85.29 Nm(4)计算各轴的输出功率:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故: P=P3=3.90.98=3.82 KWP= P3=3.70.98=3.63 KW(5)计算各轴的输出转矩:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:则:T= T3=25.860.98=25.34 NmT= T3 =85.290.98=83.58 Nm由指导书的表1得到:1=0.992=0.973=0.984=0.96滚动轴承的效率为0.980.995在本设计中取0.98综合以上数据,得表如下:轴名效率P (KW)转矩T (Nm)转速n
15、r/min输入输出输入输出电动机轴426.5226.521440轴3.93.8225.9625.341440轴3.73.6385.2983.58414.3第五章 齿轮传动的设计齿轮传动的设计计算 1、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级 考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为220HBS。大齿轮选用45#钢正火,齿面硬度180HBS;根据指导书选8级精度。齿面精糙度R 3.26.3m 2、按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮,可选用(10.22)式求出d1值确定有关参数系数(1)、转矩T1 T1=9.55106 P/n=9.55106 4/
16、1440Nmm=2.65104 Nmm(2)、载荷系数K查表10.11取K=1.2(3)、许用接触应力由图10.24查得Hlim1 =570Mpa Hlim2 =520Mpa 由表10.10查得SH =1.1 N1=60njln=6014401(530016)=2.09109 N2=N1/i=2.09109 /3.52=5.94108 由图10.27得 ZNT1 =0.9 ZNT2 =0.94 由式10.13可得 H1= ZNT1 Hlim1/ SH =0.9570/1.1Mpa=466Mpa H2= ZNT2 Hlim2/ SH =0.94520/1.1Mpa=444Mpa故:d176.43
17、(4)、确定有关参数和系数如下: 取小齿轮齿数Z1 =25。则大齿轮齿数:Z2=88实际齿数比:u=Z2/Z1=88/25=3.52实际传动比: i =88/25=3.52 齿数比误差:(u u)/ u =0.57%2.5% 所以u=3.25合格m=d1/Z1=45.139/25=1.81mm取模数:m=2 ;齿顶高系数h =1;径向间隙系数c =0.25;压力角 =20; 分度圆直径:d1 =mZ1=225mm=50mm d 2=mZ2=288mm=176mm 由指导书取 : d=1齿宽: b=dd1 =150mm=50mm 取b2=50mm b1=b2+5=55mm齿轮传动的中心矩a: a
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