斜齿圆柱齿轮减速器课程设计.doc
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1、目 录第1章 传动装置总体设计方案51.1方案的特点及应用51.2初步确定传动系统总体方案5第2章 电动机的选择62.1电动机类型62.2电动机容量6第3章 确定传动装置的总传动比和分配传动比73.1总传动比73.2分配传动装置传动比73.3计算传动装置的运动和动力参数7第4章 齿轮的设计94.1高速级齿轮传动的设计计算94.1.1齿轮材料,热处理及精度94.1.2初步设计齿轮传动的主要尺寸94.1.3设计计算10 4.1.4齿根弯曲疲劳强度设计114.2低速级齿轮传动的设计计算13第5章 滚动轴承和传动轴的设计175.1滚动轴承的设计175.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度185
2、.3求轴上的载荷215.4精确校核主动轴的疲劳强度.235.5圆锥滚子轴承的寿命校核25第6章 键的设计27第7章 箱体结构的设计287.1箱体特点287.2润滑密封设计30第8章 联轴器设计31结论32参考文献33致谢34课程名称: 机械设计 设计题目: 二级斜齿圆柱齿轮减速器 起止日期:自 2009 年 12 月 31 日至 2010年 1 月 17 日共 2 周内容及任务一、设计任务:设计双级斜齿轮减速器二、设计的主要技术参数运输带工作拉力(F/N) 运输带工作速度(m/s)卷筒直径(mm)22002.4380工作条件:连续单向运转,载荷平稳,空载起动,使用期10年,小批量生产,三班制工
3、作,运输带速度允许误差为5%。三、设计工作量设计计算说明书一份, 零件图3张A3图纸, 装配图1张A0图纸进度安排起止日期工作内容2009.12.312010.1.1设计方案分析,电动机选择,运动和动力参数设计 2010.1.12010.1.5齿轮及轴的设计 2010.1.52010.1.7轴承及键强度校核,箱体结构及减速器附设计 2010.1.7 2010.1.17零件图和装配图绘制主要参考资料1、机械设计(第八版)濮良贵,纪名刚主编, 高等教育出版社2、机械设计课程设计 金清肃主编,华中科技大学出版社3、机械设计课程设计 周元康,林昌华,张海兵编著 重庆大学出版社4、机械零件设计手册(第二
4、版), 冶金工业出版社指导教师(签字): 年 月 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日第1章 传动装置总体设计方案 1.1方案的特点及应用结构简单,但齿轮相对轴承的位置不对称,因此要求有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端。这样,轴在转矩作用下产生的弯曲变形可以部分相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿。 1-电动机;2-联轴器;3-齿轮减数机;4-卷筒;5-运输带 图1:带式运输机的传动装置1.2初步确定传动系统总体方案二级斜齿圆柱齿轮减速器(展开式),传动装置的总效率0.876;为两对联轴器的效率,为三对滚动轴承的效率,为闭式齿轮的
5、传动效率,齿轮为7级精度,油脂润滑。根据带式运输机工作的类型,可取工作效率。第2章 电动机的选择2.1电动机类型选用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压为380V.2.2电动机容量电动机所需工作功率为: 。因载荷平稳,电动机功率由19章表19-1所示Y系列三相异步电动机技术参数。选用额定功率为7.5kw的电动机。 卷筒轴工作转速n=120.6r/min由表2-2可知,两级斜齿轮减速器一般传动比范围为840,则总传动比合理范围为,故电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有1000r/min,1500r/min,3000r/min。方案电动机型号额定功率(kw)电动机转速n(r/mi
6、n)总传动比同步转速满载转速1Y132S2-27.53000292032.52Y132M-47.51500144014.043Y160M-67.510009708.04表2.2电动机数据及总传动比综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y112M4的三相异步电动机,额定功率为7.5满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 图2.2电动机的的安装及外形尺寸 第3章 确定传动装置的总传动比和分配传动比3.1总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为由传动方案可知,传动装置的总传动比等于各级传动比。单级传动比常用
7、值为,最大值为10。3.2分配传动装置传动比 式中分别为第一二级斜齿轮的传动比。两级展开式斜齿轮减数器。根据各原则,查图得高速级传动比为4.4。 则则3.19.3.3计算传动装置的运动和动力参数1. 各轴转速 1440r/min 1440/4.4327.27r/min /327.27/3.19=101.65r/min =101.65 r/min2. 各轴输入功率6.270.996.21kW26.210.990.965.902kW25.9020.990.965.610kW21=5.6100.980.995.498kW3. 各轴输入转矩 = kNmm4. 电动机轴的输出转矩=9550 =95506
8、.27/1440=41.58 kNmm所以: =41.5810.99=41.18kNmm=41.184.40.990.96=172.2kNmm=172.23.190.990.96=311.35kNmm=311.350.990.99=516.5kNmm轴 号功率P/kw转矩T/(Nmm)转速n(r/min)传动比i传动效率电动机轴6.27014400.99轴16.21014404.40.95轴25.902327.273.190.96轴35.610101.650.98工作轴5.498101.65表3.3运动和动力参数第4章 齿轮的设计4.1高速级齿轮传动的设计计算4.1.1齿轮材料,热处理及精度考
9、虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用45Cr(调质),硬度280HBS,取小齿齿数=20。高速级大齿轮选用45钢(调质),齿面硬度为大齿轮240HBS 。 Z=i1Z=4.420=88 取Z=88。 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。4.1.2初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:试选=1.6查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.433 由课本图10-26 则由课本公式10-13计算应力值环数查课本 10-19图得:K=0.90 K=0.93齿轮的疲劳强度极限取失效概率
10、为1%,安全系数S=1,应用图10-12d,查小齿轮的接触疲劳强度 =0.90600=540 =0.93550=511.5 许用接触应力 查课本由表10-6得: =189.8 由表10-7得: =1T=95.510=95.5106.21/1440=4.1.3设计计算小齿轮的分度圆直径d= 计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=计算摸数m 初选螺旋角=14=计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.252.07=4.66计算纵向重合度=0.318=1.586计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本表10-8得:动载系数K=1.13查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.231
11、0b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231049.53=1.42查课本由表10-13得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.2故载荷系数:K=11.131.21.42=1.93按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=42.03=45.38计算模数=4.1.4齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩41.18kNm 计算当量齿数Zv1z1/cos20/ cos1421.89Zv2z2/cos88/ cos1496.33 初选齿宽系数 按对称布置,由表查得1 初选螺旋角 初定螺旋角 14 载荷系数KK=11.131.21.35
12、1.83 查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得: 重合度系数 螺旋角系数 计算大小齿轮的 查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.84 K=0.87 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.0mm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=45.38来计算应有的齿数.于是由:z=22.02 取z=23那么z= 几何尺寸计算
13、计算中心距 a=128.83将中心距圆整为129按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径d=47.47d=210.53计算齿轮宽度B=圆整的 4.2低速级齿轮传动的设计计算u 材料:低速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=30速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS z=2.3330=69.9 圆整取z=70. 齿轮材料及热处理低速级小齿轮选用45Cr(调质),硬度280HBS,取小齿齿数=30。低速级大齿轮选用45钢(调质),齿面硬度为大齿轮240HBS 。 Z4=i2Z3=3.1930=95
14、.7 取Z4=96。 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。 按齿面接触强度设计1. 确定公式内的各计算数值试选K=1.6查课本由图10-30选取区域系数Z=2.45试选,查课本由图10-26查得=0.753 =0.82 =0.753+0.82=1.573应力循环次数由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.93 K= 0.96查课本由图10-21d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取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力=Mpa=528543查课本由表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP选取齿宽系数 2. 计算圆
15、周速度 1.193. 计算齿宽b=d=169.53=69.53 4. 计算齿宽与齿高之比 模数 m= 齿高 h=2.25m=2.252.25=5.063 =5. 计算纵向重合度6. 计算载荷系数KK=1.12+0.18(1+0.6+0.2310b =1.12+0.18(1+0.6)+ 0.231065.71=1.4231使用系数K=1 由机械设计书上图10-8,10-13,表10-3,10-4选取各数值=1.05 K=1.35 K=K=1.2故载荷系数K=11.051.21.4231=1.797. 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径d=65.71 计算模数3. 按齿根弯曲强度设计m确定公式内各
16、计算数值(1)初选齿宽系数 按对称布置,由表查得1(2)初选螺旋角 初定螺旋角14(3)载荷系数KKK K K K=11.051.21.351.701 (4)当量齿数 由课本表10-5查得齿形系数Y和应力修正系数Y (5)螺旋角系数Y 轴向重合度 (6) 计算大小齿轮的 查课本由图10-20c得齿轮弯曲疲劳强度极限 查课本由图10-18得弯曲疲劳寿命系数K=0.85 K=0.89 S=1.4= 计算大小齿轮的,并加以比较 大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算. 计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标
17、准模数,取m=2.0mm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d3=74.42来计算应有的齿数.z=35.13 取z3=36z=3.1936=114.84 取z=115 初算主要尺寸计算中心距 a=155.62将中心距圆整为156 修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正 分度圆直径 d3=d4=计算齿轮宽度圆整后取 图4.2低速级大齿轮第5章 滚动轴承和传动轴的设计5.1滚动轴承的设计. 求输出轴上的功率P,转速,转矩. 求作用在齿轮上的力级别Z1Z2Mn/mmMt/mm螺旋角压力角 齿宽/mm高速级231022.02.064201B1=55 B2=5
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