單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計

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1、目錄 一、傳動方案擬定…………………………………………… 二、電動機的選擇…………………………………………… 三、計算總傳動比及分配各級的傳動比…………………… 四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算……………………………… 五、傳動零件的設(shè)計計算…………………………………… 六、軸的設(shè)計計算…………………………………………… 七、滾動軸承的選擇及校核計算…………………………… 八、鍵聯(lián)接的選擇及計算…………………………………… 九、潤滑方式的確定……………………………………… 十、參考資料……………………………………………… 計算過程

2、及計算說明 一、傳動方案擬定 1．設(shè)計題目名稱 單級斜齒圓柱齒輪減速器。 2．運動簡圖 3．工作條件 運輸機雙班制工作，單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，使用年限6年。 4，原始數(shù)據(jù) 1．輸送帶牽引力 F=1100 N 2．輸送帶線速度 V=1.5 m/s 3．鼓輪直徑 D=250 mm 二、電動機選擇 1、選擇電動機的類型： 按工作要求和工況條件，選用三相鼠籠式異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y型。 2、計算電機的容量： ——電機至工作機之間的傳動裝置的總效率：

3、 式中： －帶傳動效率：0.95；－滾子軸承傳動效率：0.99 －圓柱齒輪的傳動效率：0.97；－彈性聯(lián)軸器的傳動效率：0.99 —卷筒的傳動效率：0.96 已知運輸帶的速度v=0.95m/s： 所以： 從表22-1中可選額定功率為3kw的電動機。 3、確定電機轉(zhuǎn)速： 卷筒的轉(zhuǎn)速為： 按表14-8推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動比 單級圓柱齒輪減速器傳動比，則從電動機到卷軸筒的總傳動比合理范圍為：。 故電動機轉(zhuǎn)速可選的范圍為： 符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：1000r/min、1500r/min， ；綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減

4、速器的傳動比，可見第1種方案比較合適，因此選用電動機型號為Y100L2-4，其主要參數(shù)如下： 型號 功率（KW） 轉(zhuǎn)速 （r/min） 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 Y100L2-4 3 1420 2.2 2.2 額定功率kW 滿載轉(zhuǎn)速 K HD A D E F G H L AB 3 1420 12 245 160 28 60 8 24 100 380 205 三、計算總傳動比及分配各級的傳動比： 總傳動比： 分配傳動比：取一級斜齒圓柱齒輪的傳動比：， 則一V帶的傳動比： 四、運動參數(shù)及動力參數(shù)

5、計算： 將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸，——依次為電機與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動效率。 1、 各軸轉(zhuǎn)速： 1軸： 2軸 卷筒軸： 2、各軸輸入功率，輸出功率： 輸入功率： 1軸： 2軸： 卷筒軸： 輸出功率： 1軸： 2軸： 卷筒軸： 3各軸輸入轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩： 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩： 1軸輸入轉(zhuǎn)矩： 2軸輸入轉(zhuǎn)矩: 卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩： 輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.99。運動和動力參數(shù)計算結(jié)果如下表： 軸名 功率P （KW） 轉(zhuǎn)矩T （N*m） 轉(zhuǎn)速 （r/min） 傳

6、動比 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 2.03 13.65 1420 5 0.95 1軸 1.93 1.91 32.19 31.87 572.58 2.48 0.96 2軸 1.91 1.89 159.31 157.72 114.5 1.00 0.98 卷筒軸 1.87 1.85 155.97 154.41 114.5 五、傳動零件的設(shè)計計算： 1.設(shè)計V帶 （1）確定V帶型號 kA=1.2 PC=KAP=1.23=3.6KW 根據(jù)=3.6KW =1420r/min,選擇A型V帶，取。 大輪的基準(zhǔn)直

7、徑：。取。 為帶傳動的彈性滑動。 （2）驗算帶速： 帶速合適。 （3）確定V帶基準(zhǔn)長度和中心距： 根據(jù)： 可得應(yīng)在之間，初選中心距=600mm 帶長： 取。 計算實際中心距： 。 （4）驗算小帶輪包角： 合適。 （5）求V帶根數(shù)Z： 今得： 傳動比： 由查表得，查表得：， 由此可得： 取Z=3根。 （6）求作用在帶輪軸上的壓力： 查表得q=0.10kg/m，故得單根V帶的初拉力： 作用在軸上壓力： 。 （7）確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，給制帶輪工作圖 小帶輪基準(zhǔn)直徑d1=90mm采用實心式結(jié)構(gòu)。大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=224mm

8、， 采用腹板式結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)圖見零件工作圖。 2、齒輪設(shè)計 （1）選選齒輪的材料、精度和確定許用應(yīng)力： 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度，，大齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度，，。 ??；取； []= []= []= []= (2)按輪齒彎曲強度設(shè)計計算 齒輪精度用8級，取載荷系數(shù)K=1.2，，齒寬系數(shù)， 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：N*mm 大齒輪上的轉(zhuǎn)矩：N*mm 初選螺旋角 齒數(shù)：取，則 齒形系數(shù)： 查圖11-8得。由圖11-9得。 因 ， 故應(yīng)該對大齒輪進行彎曲強度計算。 小齒輪法向模數(shù)： 由表4-1取。 中心距：

9、 取a=90mm。 確定螺旋角： 齒輪分度圓直徑 齒寬 取 （3）驗算齒面接觸強度： （5）齒輪的圓周速度 故選8級制造精度是合宜的。 （5）設(shè)計小結(jié)： 名稱 代號 單位 小齒輪 大齒輪 中心距 a mm 90 傳動比 i 2.48 模數(shù) m mm 1.25 螺旋角 () 齒數(shù) z 22 110 分度圓直徑 mm 30 150.11 材料及 齒面硬度 40Cr 45鋼 六、軸的設(shè)計計算 輸入軸設(shè)計： 1、按扭矩初算軸徑

10、 選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217~286HBS。查課本第245頁表14-2取 C=110。，考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=16.49(1+5%)mm=17.32 ∴選d=18mm 2、齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度 工段： 長度取 ∵ c=1.5mm ∴II段: 初選用7205AC型角接觸球軸承，查指導(dǎo)書表可知其內(nèi)徑為25mm,寬度為15

11、mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長： III段直徑： 小齒輪直徑mm 小齒輪寬度加退刀槽mm 取過渡段直徑mm, mm 取軸承直徑mm，mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=205mm (3)按彎矩復(fù)合強度計算 ①求分度圓直徑：已知 ②求轉(zhuǎn)矩：已知 ③求圓周力： ④求徑向力Fr ⑤作用在軸1帶輪上的外力： 因為該軸兩軸承對稱，所以： （1）繪制軸受力簡圖（如圖

12、a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b） 軸承支反力： 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為 (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c） 截面C在水平面上彎矩為： (4)繪制合彎矩圖（如圖d） (5)繪制扭矩圖（如圖e） 轉(zhuǎn)矩： (6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f） 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取α=1，截面C處的當(dāng)量彎矩： (7)校核危險截面C的強度 因為材料選擇45號鋼調(diào)質(zhì)處理， ，得許用彎曲應(yīng)力，則： 因為5段的直徑都大于d，所以該軸是安全的。 輸出軸的設(shè)計計算: 1、按扭矩初算軸徑 選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬

13、度217~255HBS。2取 C=115。得：,故取d=30mm。 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 聯(lián)軸器的選擇 計算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩：查課本291表17-1取，查手冊選用型號為HL2的彈性柱銷聯(lián)軸器。 （2）確定軸的各段直徑和長度 工段：取聯(lián)軸器直徑，查表長度取 ∵ c=1.5mm ∴II段

14、: 考慮到聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定的距離， 初選7208AC型角接球軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為18mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為23mm，則該段長43mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。故II段長： Ⅲ直徑： Ⅳ段直徑： 過渡段由于對稱性及其配合關(guān)系，即 =16mm 但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得安裝尺寸h=3。該段直徑應(yīng)?。海?4+32）=50mm 取軸環(huán)直徑=50mm. 長度=5mm 齒輪直徑 軸承直徑 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=230mm （3）按

15、彎扭復(fù)合強度計算 ①求分度圓直徑：已知 ②求轉(zhuǎn)矩：已知 ③求圓周力Ft： ④求徑向力Fr ⑤∵兩軸承對稱 ∴ (1)求支反力、、、 (2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱 截面C在垂直面彎矩為 (3)截面C在水平面彎矩為 (4)計算合成彎矩 (5)計算當(dāng)量彎矩：取α=0.6 (6)校核危險截面C的強度 因為材料選擇45號鋼調(diào)質(zhì)處理，得，得許用彎曲應(yīng)力，則： 因為5段的直徑都大于d，所以該軸是安全的。 七、滾動軸承的選擇及校核計算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 163658=46720小時 1、計算輸入軸承

16、（1）已知=572.58r/min 軸承徑向反力： 初先軸承為角接觸球軸承7205AC型 軸承內(nèi)部軸向力 ， 則 (2) ∵， 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端， (3)求系數(shù)x、y， ∵ ∴根據(jù)課本表16-11 (4)計算當(dāng)量載荷、： (5)計算所需的徑向基本額定動載荷值 ∵ 故取P=780.78N，角接觸球軸承ε=3 根據(jù)課本表16-8、16-9 ， 取， ∴ 根據(jù)手冊得7205AC型的=15800N>21584.15N;,故角接觸球軸承7205AC型合適。 2、計算輸出軸承 (1)已知=1

17、14.5r/min , 軸承徑向反力: 試選7207AC型角接觸球軸承 得,則 (2)計算軸向載荷、 ∵ ， ∴任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端 兩軸承軸向載荷： (3)求系數(shù)x、y ∵ ∴根據(jù)課本表 (4) 計算當(dāng)量載荷、： (5)計算所需的徑向基本額定動載荷值 ∵ 故取P=1061.29N，角接觸球軸承ε=3 取， ∴ 根據(jù)手冊得7208AC型的=35200N>26584.42N;,故角接觸球軸承7208AC型合適。 八、鍵聯(lián)接的選擇及計算 1、輸入軸與帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 軸徑, 查

18、手冊得，選用A型平鍵，得： 鍵A 628 GB/T1096-2003 鍵校核,取 h=6mm 得，故鍵合適。 2、輸出軸與齒輪2聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 軸徑 T=159.31Nm 查手冊P51 選A型平鍵 鍵1218 GB/T1096-2003 鍵校核，l=L1-b=18-12=6mm ，取 h=8mm ，故鍵合適。 3、輸出軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 軸徑 T=159.31Nm 查手冊P156 選用A型平鍵 鍵校核，鍵863 GB1096-79 l=L2-b=63-8=55mm h=8mm ，故鍵合適。 九、潤滑方式的確定 因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。 十、參考資料 《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》(第二版)——清華大學(xué) 吳宗澤，北京科技大學(xué) 羅圣國主編。 《機械設(shè)計課程設(shè)計》（第四版）——陸玉主編。 《機械課程設(shè)計》（重慶大學(xué)出版社）——周元康等主編。 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（第五版）課本——楊可楨 程光蘊 主編