同轴式二级圆柱直齿轮减速器的设计.doc
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1、设计说明书一、 选择电动机1)电动机功率计算P工作机功率 := =2.5 kw电动机需要功率: Pd= P w /总效率 :其中,1_联轴器,为0.99 2_III轴轴承效率,为0.99 3_低速级齿轮啮合效率,为0.97 4_ II轴轴承效率,为0.99 5_ 高速级齿轮啮合效率,为0.96 6_ I轴轴承效率,为0.99 7_皮带效率,为0.96故,=0.86Pd=2.5/0.86=2.9 kw2) 电动机转速计算工作机转速nw=14r/min 电动机转速: nd= nw*i总*iV带 其中:i总=840 i总为减速器总传动比 iV带取5 iV带为皮带传动比故 nd=5602800 r/m
2、in3) 选定电动机根据求出的P、n查手册。选定电动机:型号:Y100L24、 同步转速n=1500r/min、满载转速nm=1430r/min、 额定功率P额=3kw二、 传动比的分配i总*iV带=nm/nw=1430/14=102.1其中,i总=i高*i低,且i高=i低故, i总= i低2=20.4故, i低=4.5,i高=4.5三、 计算各轴的n,P,T1)各轴转速电动机轴:nm为1430 r/minI轴: nI =nm/5=286 r/minII轴: n II =nI/i高=63.6 r/minIII轴: n III=n II/i低=14.1r/min2)各轴输入功率电动机轴: Pd=
3、Pw/总=2.9kwI轴: P I = Pd *9=2.8kwII轴: P I I= P I * 78=2.7kwIII轴: PIII=PII*56=2.6kw3) 各轴扭矩T电动机轴:Td=9550*Pd/nm=19.4 N*m I轴: TI= Td*9=18.6 N*mII轴:TII= TI*78*i高=79.6N*mIII轴:TIII=TII*56*i低=344 N*m四、 齿轮的设计计算(一)、高速级齿轮的设计计算1、选定尺寸类型、精度等级、材料及齿数1)、选定圆柱直齿轮传动2)、螺旋输送机机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度3)、选定材料:由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调
4、制,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢调制,硬度为240HBS4)、选定小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数2、按齿面接触强度计算由设计公式进行试算,即(1)、确定公式内各计算数值1)、试选载荷系数Kt=1.3。2)、计算小齿轮传递的扭矩3)、由表10-7选取宽度系数d=1。4)、由表10-6查得材料的弹性影响系数5)、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限为=550MPa。6)、由式10-13计算应力循环次数7)、由图10-19取接触疲劳系数KHN1=0.9,KHN2=0.988)、计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=
5、1,由式10-12得(2)、计算1)、计算小齿轮分度圆直径,代入中较小者的值=62.5544mm2)、计算圆周速度v3)、计算齿宽b4)、计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 齿轮宽高比为:5)、计算载荷系数根据圆周速度v,7级精度,由图10-8查得动载荷系数Kv=1.11直齿轮,;由表10-2查得使用系数=1由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时,=1.35由b/h、KHB查图10-13得故载荷系数6)、按实际载荷系数矫正所算得的分度圆直径,由式10-10a得7)、计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为(1)、确定公式内的各计算数值1)、由图10
6、-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限、大齿轮的弯曲强度极限2)、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数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10-12得4)、计算载荷系数K5)、查取齿形系数由表10-5得齿形系数6)、查取应力校正系数由表10-5查得7)、计算大、小齿轮的YFa*YSa/aF,并加以比较(2)、设计计算=2.0007取两次计算较小的模数m =2.0007将模数就近圆整为标准值得m=2.5按另一种方法计算出来的分度圆直径d =65.785mm计算小齿轮齿数取z1为z1=27大齿轮齿数z2=z1*i=1224、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径d1=z1*m=67.
7、54mmd2=z2*m=305mm(2)、计算中心距a=(d1+d2)/2=186.25mm(3)、计算齿轮宽度b=d*d1=67.5mm取B2 =68mm,B1 =72mm(二) 、低速级齿轮的设计计算设计步骤同高速级齿轮设计,设计计算结果如下:模数 m=4齿数:z1=27,z2=122分度圆直径:d1=108mm,d2=488mm中心距:a=298mm齿宽:B1=116mm,B2=112mm因减速器为同轴式,故高速级齿轮中心距与低速级齿轮中心距应相等,为满足齿轮强度要求,故高速级齿轮应按照低速级齿轮设计。因此,高速级与低速级齿轮参数均如下所示:模数 m=4齿数:z1=27,z2=122分度
8、圆直径:d1=108mm,d2=488mm中心距:a=298mm齿宽:B1=112mm,B2=108mm五、 轴的设计计算与强度校核(一) 、高速轴的设计计算1、已知条件:轴的输入功率P、转速n、转矩T分别为:P=2.8kW,n=286r/min,T=18.6Nm2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。 查表取A0=112,则最小直径 取安全系数S=1.3,最小直径为dmin=31mm3、轴的结构设计(1)、最小直径处显然是安装皮带轮,取皮带轮宽度为50,为保证其与轴端挡圈充分接触,应取轴的长度略小于其宽度,故,取第1段轴的长度和轴径分别为l
9、1=49mm,d1=31mm,(2)联轴器采用轴肩定位,取轴肩高度为4mm,故第2段轴径和长度分别为l2=50mm,d2 =39mm,(3)、初步确定滚动轴承型号查设计手册,确定滚动轴承为6209,其尺寸为 故,第3段轴的轴径和长度分别为d3=45mm,l3=40mm,(4)、第4段轴安装高速级齿轮,考虑到齿轮应与定位块充分接触,故应取轴的长度略短于齿轮宽度,现已知齿轮宽度为B=112mm,则,取第四段轴的轴径和长度分别为d4=50mm,l4 =111mm,(5)、齿轮采用轴肩进行定位,取轴肩高度为h=7mm,宽度为10mm,则第5段轴的轴径和长度分别为d5 =64mm,l5 =10mm。(6
10、)、第6段轴应考虑到轴承的安装尺寸,故其轴径和长度分别为d6=56mm,l6=10mm。(7)、第7段轴安装轴承,故d7=d3,则其轴径和长度分别为d7 =45mm,l7=19mm。(二)、中间轴的设计计算1、已知条件:轴的输入功率P、转速n分别为:P=2.7kW,n=63.6r/min2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。 查表取A0=112,则最小直径 取安全系数S=1.2,故最小直径为dmin=48mm3、轴的结构设计(1)、最小直径处显然是安装滚动轴承,查设计手册,初步确定滚动轴承的型号为6210,基本尺寸为,取轴承距箱体内壁距离为
11、10,高速级小齿轮距箱体内壁距离为10,则第1段轴的轴径及长度分别为d1=50mm,l1=41mm(2)、第2段轴安装中间轴大齿轮,由前面设计可知大齿轮宽度B=108,为保证齿轮与固定块的充分接触,应取轴的长度略小于齿轮宽度,故第2段轴的长度和轴径分别取l2=107mm,d2=65mm(3)、齿轮采用轴肩定位,为保证两对齿轮能够正确啮合,取轴肩宽度为120mm,高度h=7mm,故第3段轴的轴径和长度分别为l3=120mm,d3=80mm(4)、第4段轴安装中间轴小齿轮,为保证小齿轮与定位块充分接触,应取轴长略小于齿轮宽度。前面已计算得小齿轮宽度为B=112mm,故,轴径和轴长分别为d4=65m
12、m,l4=111mm(5)、第5段轴安装轴承,取中间轴小齿轮距箱体内壁的距离为10mm,则d5=50mm,l5=41mm。(三)、输出轴的设计计算1、已知条件:轴的输入功率P、转速n分别为:P=2.6kW,n=14.1r/min2、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。 查表取A0=112,则最小直径 取安全系数S=1.1,故最小直径为dmin=69.63、轴的结构设计(1)、最小直径处显然是安装联轴器,查设计手册,确定联轴器的型号为 LX5-Y,基本尺寸为,为保证其与轴端挡圈充分接触,应取轴的长度略小于其宽度,故,取1段轴的长度和轴径分别为l
13、1=141mm,d1=71mm。(2)联轴器采用轴肩定位,取轴肩高度为5mm,故第2段轴径和长度分别为l2=50mm,d2 =81mm。(3)、初步确定滚动轴承型号查设计手册,确定滚动轴承为6217,其尺寸为 故,第3段轴的轴径和长度分别为d3=85mm,l3=49mm。(4)、第4段轴安装低速级齿轮,考虑到齿轮应与定位块充分接触,故应取轴的长度略短于齿轮宽度,现已知齿轮宽度为B=108mm,则,取第四段轴的轴径和长度分别为d4=90mm,l4 =107mm。(5)、齿轮采用轴肩进行定位,取轴肩高度为7mm,故d5=104mm,l5 =10mm。(6)、第6段轴应考虑到轴承的安装尺寸,故其轴径
14、和长度分别为d6=100mm,l6=10mm。(7)、第7段轴安装轴承,故d7=d3,则其轴径和长度分别为d7 =85mm,l7=28mm。(四) 、输出轴的强度校核1、求作用在齿轮上的力已知齿轮的分度圆直径为,而, 轴计算简图及载荷方向如下图所示。则,垂直方向,即水平方向,2、做出弯矩图和扭矩图根据轴的计算简图和各力的值,做出弯矩图和扭矩图如下 3、按弯扭合成应力校核轴的强度通过弯矩图和扭矩图可以明显看出,轴上齿轮处承受最大弯矩和扭矩,为危险截面。根据式15-5及齿轮处的数据,以及单向旋转、扭转切应力为动脉循环变应力,取a=0.6,轴的应力为 前面已经选定轴的材料为45钢,调质处理,由表15
15、-1查得 故安全。六、 轴承的寿命校核(输出轴)根据轴承寿命的计算公式 其中,查设计手册可得,深沟球轴承6217的基本额定动载荷Cr=83.2kN,P为轴的输入功率,为2.6kW,n为轴的转速,为14.1r/min,代入计算公式,得出轴承的工作寿命为 而减速器的要求工作寿命为 因为,故轴承符合要求。七、 键的选取与强度校核(一) 、输入轴键的选择 1、输入轴与皮带轮采用键连接,根据 d=31mm,l=49mm查设计手册,选择键的型号为 C 键 10X45 GB/T 1096-20032、 输入轴齿轮与输入轴采用键连接,根据 d=50mm,l=111mm查设计手册,选取键的型号为 键 14X10
16、0 GB/T 1096-2003(二) 、中间轴键的选择 1、中间轴大齿轮与轴的连接采用键连接,根据 d=65mm,l=107mm查设计手册,选择键的型号为 键 18X100 GB/T 1096-2003 2、中间轴小齿轮与轴的连接采用键连接,根据 d=65mm,l=111mm查设计手册,选择键的型号为 键 18X100 GB/T 1096-2003(三) 、输出轴键的选取 1、输出轴与联轴器连接处采用键连接,根据 d=71mm,l=141mm 查设计手册,选取键的型号为 C 键 20X125 GB/T 1096-20032、输出轴与输出轴齿轮连接处采用键连接,根据 d=90mm,l=107m
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- 同轴 二级 圆柱 齿轮 减速器 设计
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