二级直齿圆柱齿轮减速器_课程设计.pdf
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1、 整理为 word 格式 机械设计 课程设计说明书 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 设计者:第四维 指导教师:刘博士 2011 年 12 月 23 日 整理为 word 格式 目录 一、设计题目 3 二、传动装置总体设计 3 三、选择电动机 3 四、确定传动装置传动比分配5 五、计算传动装置运动和动力参数5 六、齿轮的设计6 七、减速机机体结构设计13 八、轴的设计14 九、联轴器的选择23 十、减速器各部位附属零件设计 23 十一、润滑方式的确定24 整理为 word 格式 一.设计题目 设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。轻微震动,单向运转,在室内常温下长期连续工作。卷筒直径
2、 D=220mm,运输带的有效拉力 F=1500N,运输带速度1.1/vm s,电源 380V,三相交流.二.传动装置总体设计 1.组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将 V 带设置在高速级。其传动方案如下:三选择电动机 整理为 word 格式 1.选择电动机类型:按工作要求和条件,选用三相笼型异步电动机,封闭型结果,电压 380V,Y 型。2.选择电动机的容量 电动机所需的功率为:WdaPPKW 1000WFVPKW 所以 1000daFVPKW 由电动机到运
3、输带的传动总功率为 1a 1联轴器效率:0.99 滚动轴承的传动效率:0.98 圆柱齿轮的传动效率:0.97 卷筒的传动效率:0.96 则:24210.990.980.970.960.817a 所以 1.65=2.020.817daFVpKW 3.确定电动机转速 卷筒的工作转速为 60 100060 1000 1.196/min220wVnrD 二级圆柱齿轮减速器传动比=840i,总 所以电动机转速可选范围为 ,(840)96/min(7643822)/mindwni nrr总 符合这一范围的同步转速有 750、1000 和 1500r/min。根据容量和转速,由书本表 14.1 或有关手册选
4、定电动机型号为 Y100L-4。其主要性能如下表:整理为 word 格式 电动机型号 额定功率 KW 同步转速 r/min 额定转速 r/min 起动转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比,可见第二方案比较适合。因此选定电动机型号为 Y100L1-4,其主要参数如下;四.确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比:1420=14.896nin电总卷 分配传动比:121.4ii,取14.55i,经计算23.25i 注:1i为高速级传动比,2i为低速级传动比。五.计算传动装置的运动
5、和动力参数 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1 轴、2 轴、3 轴、4 轴;1,依次为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的的传动效率。1.各轴转速:11420/minmnnr 整理为 word 格式 1211420312.1/min4.55nnri 232312.196/min3.25nnri 4n=3n=96/minr 2.各轴输入功率:12.020.992.00dPPKW 212.000.980.971.90PPKW 321.900.980.971.81PPKW 431.81 0.980.991.76PPKW 3.各轴输入转矩:649.55 101.36 10dmpTNmmnd 411.34
6、10dTTN mm 4215.8 10TT iN m 1 53221.8 10TT iN m 531.74 10TTN m 卷 1-3 轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99。运动和动力参数结果如下表:功率 P/KW 转矩 T/(N mm)转速n/(r/min)传动比 i 效率 电动机轴 2.02 41.36 10 1420 1 轴 2.00 41.34 10 1420 1 0.99 2 轴 1.90 45.8 10 312.1 4.55 0.95 3 轴 1.81 51.8 10 96 3.25 0.95 卷筒轴 1.76 51.74 10 96 1 0.
7、97 整理为 word 格式 六.齿轮的设计.高速级大小齿轮的设计 1 材料选择,由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢硬度为 240HBS,二者材料硬度差为 40HBS 2 选小齿轮齿数124z,大齿轮齿数24.5524109.2z,取2110z 3 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算,即 213112.32()EtdHKTZudu(1)确定公式内内的各计算数值 1)试选载荷系数1.3tK 2)计算小齿轮的传递转矩 54195.5 102.021.36 101420TN mmN mm 3)由表 10-7 选取齿宽系数1d 4)由表 10
8、-6 查的材料的弹性系数12189.8EZMPa 5)由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1600HMPa,大齿轮的接触疲劳强度极限lim2550HMPa。6)由式计算应力循环次数。9116060 1420 1(8 300 10)2.045 10hNn jL 9822.045 104.494 104.55N 7)由图 10-19 取接触疲劳寿命系数10.90HNK,20.95HNK.8)计算疲劳许用应力。取失效概率为 1%,安全系数 S=1,由式得 1lim110.90600540HNHKMPaMPaS 整理为 word 格式 2lim220.95 550522.5
9、HNHKMPaMPaS(2)计算 1)试算小齿轮的分度圆直径1td,代入H中较小的值。422133111.3 1.36 105.55189.82.32()2.32()32.87614.55522.5EtdHKTZudmmmmu 2)计算圆周速度 v.1132.876 1420/2.44/60 100060 1000td nvm sm s 3)计算齿宽 b。11 32.87632.876dtbdmmmm 4)计算齿宽与齿高之比bh。模数 1132.876/241.37ttdmmmmmz 齿高 2.252.25 1.373.082thmmmmm 32.87610.673.082bh 5)计算载荷系
10、数。根据 v=2.44m/s,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数1.08vK,直齿轮,1HFKK,由表10-2查得使用系数1AK 由表10-4用插值法查得7 级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,1.415HK 由10.67,1.415HbKh查图 10-13 得1.35FK,故载荷系数 1 1.08 1 1.4151.528AVHHKK K KK 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式得 整理为 word 格式 33111.52832.87634.6951.3ttKddmmmmK 7)计算模数。1134.695/241.45dmmmmmz 4.按齿根弯曲强度设计 由式得弯曲强度的
11、设计公式为 13212()FaSadFY YKTmz (1)确定公式内的各计算数值 1)由式查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FEMPa,大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FEMPa 2)由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数10.86FNK,20.90FNK 3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数1.4S,由式得 1110.86500307.141.4FNFEFKMPaMPaS 2220.90 380244.291.4FNFEFKMPaMPaS 4)计算载荷系数 K。1 1.081 1.351.418AVFFKK K KK 5)查取齿形系数。由表 10-5 查得 12.65aY,22.1
12、7aY 6)查取应力校正系数。由表 10-5 查得 11.58saY,21.80saY 7)计算大小齿轮的 FaSaFY Y并加以比较。1112.65 1.580.01363307.14FaSaFYY 整理为 word 格式 2222.17 1.800.01599244.29FaSaFYY 大齿轮的数值大。(2)设计计算 4322 1.458 1.36 100.015991.031 24mmmmm 对此计算结果,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模数,由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可
13、取由弯曲强度算得的模数 1.03 并就近圆整为标准值 m=2.5mm,按接触强度算得的分度圆直径134.695d,算出小齿轮齿数 1134.695281.25dzm 大齿轮齿数 24.5528127.4z,取2128z 5几何尺寸计算(1)计算分度圆直径 1128 1.2535dz mmmmm 22128 1.25160dz mmmmm(2)计算中心距 1235 16097.522ddammmm(3)计算齿轮宽度 11 3535dbdmmmm 取235Bmm,140Bmm .低速级大小齿轮的设计:1.材料选择.由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr,硬度为 280HBS,大齿轮材料为45
14、钢硬度为 240HBS,二者材料硬度差 40HBS。2.选小齿轮齿数324z,大齿轮齿数43.25 2478z 3.按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算,即 整理为 word 格式 213312.32()EtdHKTZudu(1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数1.3tK 2)计算小齿轮的传功转矩 54395.5 101.905.81 10312.1TN mm 3)由表 10-7 选取齿宽系数1d 4)由表 10-6 查得材料的弹性影响系数12189.8EZMPa 5)由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限lim3600HMPa,大齿轮的接触疲劳强度极限lim4
15、550HMPa 6)由式计算应力循环次数 9316060312.1 1(8 300 10)4.49410hNn jL 9844.494 101.383 103.25N 7)由图 10-19 取接触疲劳寿命系数30.95HNK,40.98HNK 8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,由式得 1lim130.95600570HNHKMPaMPaS 2lim240.98 550539HNHKMPaMPaS(2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径1td,代入H中较小的值 422333311.3 5.81 104.25189.82.32()2.32()53.47713.25539E
16、tdHKTZudmmmmu 2)计算圆周速度 v 3153.477312.1/0.87/60 100060 1000td nvm sm s 整理为 word 格式 3)计算齿宽 b 31 53.47753.477dtbdmmmm 4)计算齿宽与齿高之比bh 模数 3353.477/242.228ttdmmmmmz 齿高 2.252.252.2285.01thmmmmm 53.47710.675.01bh 5)计算载荷系数。根据 v=0.87m/s,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数1.04VK 直齿轮,1HFKH 由表 10-2 查得使用系数1AK 由表 10-4 用差值法查得 7 级精
17、度,小齿轮相对支承非对称布置时1.420HK 由10.67bh,1.420FK查图 10-13 得1.35FK,故载荷系数 1 1.04 1 1.4201.477AVHHKK K KK 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,有式得 33331.47753.47755.801.3ttKddmmmmK 7)计算模数 m 3355.80/242.33dmmmmmz 4.按齿根弯曲强度设计 由式得弯曲强度的设计公式为 3232()FaSadFY YKTmz(1)确定公式内的各计算数值 1)由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限3500FEMPa,大齿轮的弯曲 整理为 word 格式 强
18、度极限 整理为 word 格式 4380FEMPa 2)由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数10.90FNK,20.92FNK 3)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,由式得 1130.90 500321.431.4FNFEFKMPaMPaS 2240.92380249.711.4FNFEFKMPaMPaS 4)计算载荷系数 K 1 1.041 1.351.404AVFFKK K KK 5)查取齿形系数 由表 10-5 查得 32.65FaY,42.222FaY 6)查取应力校正系数。由表 10-5 查得 31.58SaY,41.768SaY 7)计算大小齿轮的 FaSaFY
19、 Y并加以比较 3332.65 1.580.01302321.43FaSaFYY 4442.222 1.7680.01573249.71FaSaFYY 大齿轮的数值大(2)设计计算 4322 1.404 5.81 100.015731.651 24mmmmm 对此计算结果,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模数,由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度做决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数 1.65 并就近圆整为标准值 m=2,按接触强度算得的分度圆直径355.80dmm,算出小齿轮齿数 3355.8028
20、2dzm 整理为 word 格式 大齿轮齿数 43.252891z 这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到了结构紧凑。避免浪费 5.几何尺寸计算(1)几何分度圆直径 3328 256dz mmmmm 4491 2182dz mmmmm(2)计算中心距 345618211922ddammmm(3)计算齿轮宽度 31 5656dbdmmmm 取456Bmm,361Bmm 七减速器机体结构尺寸如下 名称 符号 计算公式 结果 机座厚度 0.02538a 10 机盖厚度 1 10.0238a 10 机盖凸缘厚度 1b 111.5b 15 机座凸缘厚度 b 1.
21、5b 15 机座底凸缘厚度 2b 22.5b 25 地脚螺钉直径 fd 0.03612fda M16 地脚螺钉数目 n 2504an时,4 轴承旁联结螺栓直径 1d 10.75fdd M12 盖与座联结螺栓直径 2d 2d=(0.5 0.6)fd M10 轴承端盖螺钉直径 3d 3d=(0.40.5)fd 8 视孔盖螺钉直径 4d 4d=(0.30.4)fd 5 整理为 word 格式 定位销直径 d d=(0.70.8)2d 8 fd,1d,2d至外箱壁的距离 1C 查手册表 112 34 22 18 fd,2d至凸缘边缘距离 2C 查手册表112 28 16 外箱壁至轴承端面距离 1l 1
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