双级斜齿圆柱减速器机械课程设计说明书大学论文.doc
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1、机械设计课程设计说明书课题名称: 双级斜齿圆柱减速器 专业班级: 机制2班 学生学号: 1403181214 学生姓名: 梁少康 学生成绩: 指导教师: 王彦伟 课题工作时间: 2016.12.13 至 2017.01.02 武汉工程大学教务处 目录第一章 传动方案的选择及拟定.2第二章 电动机的选择及计算.4第三章 运动和动力参数计算.6第四章 V带传动的设计计算.8第五章 斜齿圆柱齿轮的设计计算.12第六章 减速器轴的结构设计.21第七章 键连接的选择.27第八章 滚动轴承的选型及寿命计算.28第九章 联轴器的选择.29第十章 箱体及附件的结构设计和计算.30第十一章 润滑方式,润滑剂以及
2、密封方式的选择.32第十二章 设计总结.33参考文献34第一章 传动方案的选择及拟定1.1 课程设计的设计内容(1)合理的传动方案,首先应满足工作机的功能要求,其次还应满足工作可靠,结构简单,尺寸紧凑,传动效率高,重量轻,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。(2)带传动具有传动平稳,吸震等特点,切能起过载保护作用,但由于它是靠摩擦力来工作的,在传递同样功率的条件下,当怠速较低时,传动结构尺寸较大。为了减小带传动的结构尺寸,应当将其布置在高速级。(3)齿轮传动具有承载能力大,效率高,允许高度高,尺寸紧凑,寿命长等特点,因此在传动装置中一般在首先采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和
3、平稳性比直齿圆柱齿轮传动好,故在高速或要求传平稳的场合,常采用斜齿轮圆柱齿轮传动。(4)轴端连接选择弹性柱销联轴器。设计带式运输机的传动机构,其传动转动装置图如下图1-1所示。图1-11.2 课程设计的原始数据已知条件:运输带的输出转矩:T=420Nm;运输带的工作速度:v=0.80m/s;鼓轮直径:D=300mm;使用寿命:8年,大修期限3年,每日两班制工作。1.3 课程设计的工作条件 设计要求: 误差要求:运输带速度允许误差为带速度的5%;工作情况:连续单向运转,工作时有轻微振动;制造情况:小批量生产。1.4 确定传动方案根据题目要求选择传动装置由电动机、减速器、工作机组成,电动机和减速器
4、之间用带传动连接。减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮。第二章 电动机的选择及计算.2.1传动装置的总效率:其中,根据文献【2】表4-4中查得 传动装置总效率V带效率,0.96 2滚动轴承,取0.99(两组) 3圆柱齿轮传动,取0.97 弹性联轴器, 4 = 0.99 5卷筒轴滑动轴承,取0.962.2 电动机各参数的计算知运输带速度v=0.8m/s,卷筒直径。可求得工作机转速为:由已知条件运输带所需扭矩T=420Nm,工作机的输入功率为Pw:电动机所需功率为:2.3电动机类型和型号结构形式的选择三相交流电动机:适合较大、中小功率场合Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点,
5、故其应用最广,适合于一般通用机械,如运输机、车床等。2、确定电动机的转速同步转速越高,结构越简单,价格越低,反之相反。本设计中选用同步转速为1000或1500r/min的电动机。3、确定电动机的功率和型号电动机功率的选择要考虑工作要求和经济性。选择电动机功率时,要求传动系统的总传动比:方案号电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比外伸轴径D(mm)轴外伸长度E(mm)心高Y100L2-431500142027.882860100Y132S-63100096018.853880132表2-1由上表可知,方案1的转速高,电动机价格低,总传动比虽然大些,但完全可
6、以通过带传动和两级齿轮传动实现,所以选用方案1.第三章.运动和动力参数计算3.1传动比的分配由原始数据以及初步确定的原动机的转速可确定总传动比: 带传动的传动比:i1=3,则减速器总传动比为:双极斜齿圆柱齿轮减速器的高级速的传动比:低速级传动比:3.2各轴转速计算将各轴由高速向低速分别定为轴、轴、轴电动机转轴转速:高速轴:中间轴:低速轴:卷筒轴:3.3各轴输出功率 电动机:高速轴:中间轴:低速轴: 3.4各轴输入扭矩计算电动机转轴:高速轴:中间轴:低速轴:将上述结果列入表中如下表3-1 运动和动力参数 轴号功率P/KW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)2.8557.544732.74192
7、.401362.63492.4851320.181420 第四章 V带传动的设计计算4.1确定计算功率 由文献【1】表8-7查得工作情况系数KA=1.2,故 :=1.2*3=3.6kw 4.2选择V带的带型根据、由文献【1】图8-11查图选择A型。4.3确定带轮的基准直,。初选小带轮的基准直径=90mm。侧大带轮的基准直径为:=3*90=270mm查表圆整为=280mm。4.4验算带速是否在525m/s范围内。验算带速=3.14*90*1420/60000=6.69m/s因为,故带速合适4.5确定V带的中心距和基准长度1)初定中心距a0=500mm。2)计算带所需的基准长度=2a0+3.14*
8、(d1+d2)/2+(d2-d1)*(d2-d1)/4a0=2*500+3.14*370/2+190*190/2000=1599mm查表选带的基准长度=1640mm。3)计算实际中心距。a=a0+(-)/2=500+(1640-1599)/2=520mma min=a-0.015Ld=495.4mma max=a+0.03Ld=569.2mm中心距的变化范围为495.4-569.2mm。4.6验算小带轮上的包角由于小带轮的包角小于大带轮的包角,小带轮上的总摩擦力相应小于大带轮上的摩擦力。因此,打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力,应使: =180-(280-90)*57.3/52
9、0=161.281204.7计算带的根数查表8-4插值得P0=1.05kw查表8-5插值得P0=0.17kw查表8-6得=0.95查表8-2得=0.99则=3.6/(1.05+0.17)*0.95*0.99=3.14故取z=4根4.8计算单根V带的出拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.105kg/m,所以114N4.9计算压轴力=2*4*114*sin161.28/2=900N带轮的结构设计 由电动机的外形和安装尺寸知,大带轮采用孔板式、小带轮采用实心式的铸造带轮。因为选用普通A型V带轮,查表9-1知轮槽截面尺寸:e=150.3mm,=9mm,=11mm,=2.75mm,=8.
10、7mm,=6mm 则带轮轮缘宽度B=(z-1)*e+2f=480.9mm,取B=50mm对小带轮: 小带轮的基准直径=90mm, 则=90+2*2.75=95.5mm初选孔径d=28mm则d1=(1.82)d=53mm,L=(1.52)d=49mm对大带轮: 大带轮的基准直径=280mm, 则=280+2*2.75=285.5mm也初选孔径d=24mm,则d1=(1.82)d=46mm=285.5-2*(2.72+6)=268.06mm=157.03mm=55.51mmS=(1/71/4)B=50/5=10mm据1式(8-14),带传动实际平均传动比为,取,则=3.16 第五章 斜齿圆柱齿轮的
11、设计计算5.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算5.1.1 选等级精度、材料及齿数1)选择大齿轮材料为45钢(正火处理)硬度为200HBS,软齿面小齿轮材料为45钢(调质处理)硬度为240HBS,软齿面2)带式运输机为一般工作机器,速度不高,选用8级精度3)初选高速级小齿轮齿数Z1=24, 则高速级大齿轮齿数Z2=i12*z1=3.48*24=83.52,所以取Z2=85,则齿数比u1=3.544)选择螺旋角。初选螺旋角。5.1.2 按齿面接触强度设计(1)选取齿宽系数(2)材料的弹性影响系数(3)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=630MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim256
12、0MPa。(4)计算应力循环次数604731(283003)N1/i12/3.54=(5)取接触疲劳寿命系数KHN10.92,KHN20.96。(6)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1, =0.92*630/1=579.6Mpa 2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径为:=61.48mm (2)计算圆周速度vV1=3.14*d1t*n1/(60*1000)=3.14*61.48*473/60000=1.52m/s (3)计算尺宽b,齿高h和及模数=1*61.48=61.48mm 模数为:=61.48/24=2.56mm 齿高为:h1=2.25*m1=5.76mm (4)计算尺宽
13、与齿高比b/hb1/h1=61.48/5.76=10.67 (5)计算载荷系数已知载荷平稳,取Ka=1根据V1=1.52m/s,8级精度,由图10-8查得动载系数Kv1=1.07直齿轮有Kha=KFa=1查表10-4插值得到Khb1=1.457由图10-13知KFb1=1.4故载荷系数:Kh1=Ka*Kv1*Kha*Khb1=1*1.07*1*1.457=1.559(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为: =65.32mm(7)计算模数m =65.32/24=2.72mm5.1. 3、按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 (1)确定公式内各计算数值1)计算载荷系数 K1=Ka*Kv1
14、*Kfa*Kfb1=1*1.07*1*1.4=1.4983)查取齿形系数 查得 =2.65,=2.194)查取应力较正系数查得 =1.58;=1.7855)查弯曲疲劳轻度小齿轮的弯曲疲劳强度极限 F1=560Mpa大齿轮的弯曲疲劳强度极限 F2=530MPa6)查图取弯曲疲劳寿命系数,7)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得=560*0.85/1.3366.15MPa530*0.88/1.3=358.77Mpa8)计算大、小齿轮的并加以比较 =2.65*1.58/366.15=0.01144=2.19*1.785/358.77=0.01090大齿轮的数值大。(2)设计计算: =
15、1.70mm 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决定的承载能力仅与直径有关,综合结果取高速级m1=2mm小齿轮齿数=65.32/2=33,大齿轮齿数=3.54*33=1175.1.4几何尺寸计算小齿轮齿数=65.32/2=33, 大齿轮齿数=3.54*33=117 计算分度圆直径=2*33=66mm =117*2=234mm 计算中心距=(66+234)/2=150mm 大齿轮齿宽=1*66=66mm为了保证设计齿宽和节省材料,一般将小齿轮略加宽(5-10)mm所以=71mm5.2 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算5.2.1 选等级精度、材料及齿数1)选择大
16、齿轮材料为45钢(正火处理)硬度为200HBS,软齿面小齿轮材料为45钢(调质处理)硬度为240HBS,软齿面带式运输机为一般工作机器,速度不高2)8级精度3)初选低速级小齿轮齿数z1=30, 则低速级大齿轮齿数z2=i34*z1=2.67*30=80.1,所以取z2=81,则齿数比u2=2.74)选择螺旋角。初选螺旋角。5.2 .2 按齿面接触强度设计由设计公式进行计算:1)确定公式内的各计算数值(1)选取齿宽系数(2)材料的弹性影响系数(3)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=630MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2560MPa。(4)计算应力循环次数601361(2
17、83003)N2/i34/2.7=(5)取接触疲劳寿命系数KHN10.96;KHN20.99。(6)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1, =0.96*630/1=604.8Mpa =0.99*560/1=554.4Mpa(7)试选2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径为: =90.80mm (2)计算圆周速度vV2=3.14*d2t*n2/(60*1000)=3.14*90.80*136/60000=0.65m/s (3)计算尺宽b,齿高h和及模数=1*90.80=90.80mm 模数为:=90.80/30=3.03mm 齿高为:h2=2.25*m2=6.81mm (4)计算尺
18、宽与齿高比b/hb2/h2=90.80/6.81=13.33(5)计算载荷系数根据V2=0.65m/s,8级精度,查得动载系数查得使用系数查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置式 由b/h=13.33,Khb2=1.466查得KFb2=1.4查得Kha=KFa=1故载荷系数Kh2=Ka*Kv2*Kha*Khb2=1*1.03*1*1.466=1.510(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为: =95.45mm(7)计算模数m =95.45/30=3.18mm5.2.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 (1) 确定公式内各计算数值1)计算载荷系数 K2=Ka*Kv2*Kfa*Kfb
19、2=1*1.03*1*1.4=1.4422)查取齿形系数 查得 =2.65,=2.2463)查取应力较正系数查得 =1.59,=1.7964)查弯曲疲劳强度小齿轮的弯曲疲劳强度极限 F1=560Mpa大齿轮的弯曲疲劳强度极限 F2=530MPa5)查图取弯曲疲劳寿命系数,6)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3,得=0.92*560/1.3=396.31Mpa=0.96*530/1.3=391.38Mpa7)计算大、小齿轮的并加以比较 =2.65*1.59/396.31=0.01063=2.246*1.796/391.38=0.01031小齿轮的数值大。(2)设计计算: =1.87
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