减速器相关计算Word文档格式.docx
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2.电动机功率选择:
式中,Pd—电动机所需工作效率.
3.确定电动机转速:
式中,n滚筒—滚筒转速。
根据【1】P69表2-5中提供的合理的传动比范围,取V带传动比I=2~4,一级圆柱齿轮传动比Ic=3~6,则合理传动比i=6~24,故电动机转速的可选范围为nd=i*n滚筒=573~2292r/min。
4.确定电动机型号
符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min。
则由【1】P171表2.11查出三种适合的电动机型号。
表1.1电动机选择
方案
电动机型号
额定功率
电动机转速
1
Y100L2-4
2.2
1430
2
Y112M-6
940
3
Y132S-8
710
综合考虑电动机的转速、价格等,2、3方案的转速低,价格较高,故选取
方案1。
2.3计算总传动比及分配各级的传动比
1.总传动比计算
式中,i总——总传动比,n电动机——电动机转速。
2.分配各级传动比
齿轮传动比i齿轮,V带轮传动比i带,取i齿轮=4,
2.4运动参数及动力参数计算
1.计算各轴转速
2.计算各轴功率
3.计算各轴扭矩
2.5传动零件的设计计算
2.5.1皮带轮传动的设计计算
1.确定计算功率由【2】P137表7-4查得KA=1.2。
式中,Pca——计算功率。
2.确定V带截型
根据PCA及N1查【2】P137图7-11确定用Z型带。
3.确定带轮基准直径
(1)查【2】P138表7-5取小带轮直径dd1=75mm。
(2)验算带速v
(3)计算大带轮直径dd2
查【2】表7-5dd2=280mm。
(4)实际传动比
传动比误差
3.确定带长及中心距
(1)初取中心距a0
(2)确定带长Ld
式中,Ld0——初选带长。
查【2】P127表7-2取Ld=1600mm。
(3)计算实际中心距
5.验算包角a1
6.确定V带的根数
查【3】表14.1-13Ka=0.91,查【3】表14.1-15Kl=1.16,查【3】表14.1-17b
P1=0.35ΔP1=0.03。
7.确定初拉力F0
8.计算带轮轴所受压力Q
2.5.2齿轮传动的设计计算
1.选择齿轮的材料及精度等级
设计的齿轮传动是闭式传动,通常采用软齿面。
(1)小齿轮45钢调质,齿面平均硬度260HBS。
(2)大齿轮45钢正火,齿面平均硬度200HBS。
精度等级:
运输机是一般机器,速度不高,故选8级精度,初选v=2m/s。
2.参数选择
(1)小齿轮齿数Z1=22,大齿轮齿数Z2=i*Z1=88,齿轮传动比u=4。
(2)计算传动误差Δi=0%。
(3)查【2】P75表5-13取ϕd=1(对称布置)。
3.计算小齿轮转矩
中,P——Ⅰ轴功率。
4.确定载荷系数K
(1)使用系数KA查【2】P66表5-11。
KA=1A
(2)动载系数Kv
查【2】P66图5-10(a)Ka=1.05。
(3)齿向载荷分布系数Kβ查【2】P68图5-13取。
Kβ=1.29
(4)齿间载荷分配系数Ka
查【2】P69图5-15取Ka=1.22。
(5)载荷系数K
5.按齿面接触疲劳强度设计
(1)求许用接触应力[σH]
查【2】P76图5-23取接触疲劳极限σHim1=700MPa,σHim2=560MPa,
查【2】P77表5-15取安全系SHim1=SHim2=1。
(2)弹性系数查【2】P71表5-12取ZE=189.8
。
(3)节点区域系数查【2】P71图5-18取。
ZH=2.5
(4)重合度系数Zε
(5)所需小齿轮直径d1
(6)验算圆周速度
(7)修正小齿轮直径
查【2】P66图5-10(a)取Kv′=1.02
7.确定传动尺寸
(1)确定模数m
查【2】P56表5-3取m=2mm。
(2)分度圆直径
(3)中心距a
(4)确定齿宽(4)确定齿宽b1b2
8.齿根弯曲疲劳强度校核
(1)求许用弯曲应力[σF]
查【2】P79图5-26取寿命系数YN1=YN2=1,查【2】P78图5-25取弯曲疲劳极限σFlim1=290MPa,σFlim2=220MPa,查【2】P79图5-27取尺寸系数YX1=YX2=1,查【2】P77表5-15取安全系数SFlim1=SFlim1=1.5。
(2)齿型系数YFa1YFa2查【2】P73图5-21取YFa1=2.75,YFa2=2.75。
(3)应力修正系数YSa1,YSa2,查【2】P74图5-22取,YSa1=1.57,YSa2=1.78.
(4)重合度系数Yε
(5)校核齿根弯曲疲劳强度σF
∴故弯曲强度足够。
2.6轴的设计计算
2.6.1从动轴设计
1.选择轴的材料确定许用应力
轴的材料为45钢,调制处理,查【2】P165表9-1。
抗拉强度极限σb=MPa,抗拉屈服极限σs=650MPa,,弯曲疲劳极限b[σ-1]b=60MPa。
2.按扭转强度估算轴的最小直径
一级齿轮减速器的低速轴为转轴,从结构上考虑,输出端轴径应最小,最小轴径为
查【2】P170表9-2取C=118。
考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准,取d=32mm。
3.齿轮上作用力计算
式中,T——齿轮作用力,Ft——圆周力,Fr——径向力
4.轴的结构设计
(1)联轴器的选择
可采用弹性圆柱销联轴器,查【1】P130表2-83,取型号为HL2联轴器:
32X82GB5014-85。
(2)确定轴上零件的位置与固定方式
在一级减速器中,将齿轮置于箱体中央,轴承对称分布,轴外伸端安装联轴器,齿轮靠轴肩和套筒实现轴向定位,靠平键以及过盈配合实现周向固定,轴靠轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合实现轴向和周向定位。
(3)确定各段轴的直径
估算轴d=30mm作为外伸端直径与联轴器相配。
联轴器靠轴肩实现轴向1d定位,第二段直径取d2=35mm,d3应大于d2,取d3=40mm,为了便于齿轮装卸和齿轮配合处轴径d4应大于d3,取d4=50mm。
齿轮用套筒和轴肩定位,轴肩直径d5=60mm。
满足另一侧轴承的安装要求,根据选定轴承的型号,设置阶梯轴d6=45mm,两侧轴承相同。
(4)选择轴承型号
查【1】P111表2-58初选深沟球轴承,代号为6208,查得轴承宽度为B=18mm,安装尺寸为D=40mm,则d7=40mm。
(5)确定轴各段直径和长度
Ⅰ段:
d1=32mm,长度为。
L1=50mm。
Ⅱ段:
d2=35mm,考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。
取套筒长为20mm,取L2=60mm。
Ⅲ段:
d3=40mm,L3=40mm。
Ⅳ段:
考虑齿轮段长度应比轮毂宽度小,L4=42mm。
Ⅴ段:
d5=60mm,取L5=10mm。
Ⅵ段:
阶梯轴段,考虑到箱体的距离,取L6=10mm。
Ⅶ段:
安装轴承,初选6208,B=18mm,则L7=18mm。
算得轴承支撑跨距L=120mm。
(6)按弯矩复合强度计算
1).求分度圆直径:
d2=176mm
2).求转矩:
Tw=175N•M
3).求圆周力:
4).求径向力:
5).绘制轴受力简图如图2.2a。
6).轴承支反力:
两边对称,截面C的弯矩对称。
截面C在垂直面弯矩为
截面C在水平面的弯矩
7).绘垂直面弯矩图如图2.2b,水平面弯矩图如图2.2c。
8).绘制合弯矩图如图2.2d。
10).绘制当量弯矩图如图2.2f。
取a=0.2,
截面C处的当量弯矩:
11).校核危险截面C的强度
∴该轴强度足够
图2.2受力简图、弯矩图等
2.6.2主动轴的设计
轴的材料为45钢,调制处理,查【2】P165表9-1
σb=650MPa,σs=360MPa,[σ-1]b=60MPa。
一级齿轮减速器的高速轴,输入轴与皮带轮相连,从结构上考虑,最小轴径为
考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准,取d=20mm。
3.齿轮作用力计算齿轮所受的转矩:
(1)确定轴上零件的位置与固定方式齿轮安置在箱体中央,轴承对称布置
在齿轮两边,两端轴承靠套筒和轴肩实现轴向定位,轴通过两端端盖实现轴向定
位。
(2)确定各段轴直径
将d=20mm作为外伸端直径d主1=20mm,第二段取d主2=23mm,d主3>
d主2,该段为轴承内径,小齿轮右侧设置阶梯轴,d主4=36mm,d主5=30mm5,第六段安装轴承,则与第三段直径相同。
(3)选择轴承型号查【1】P111表2-58初选深沟球轴承,代号为6205,查得轴承宽度为B=15mm,安装尺寸为D=52mm,则d主3=d主6=25mm。
(4)确定轴各段直径和长度。
d主1=20mm,长度为L主1=50mm。
d主2=23mm,考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。
取套筒长为20mm,取L主2=60mm。
d主2=25mmL主334mm。
小齿轮宽L主4=50mm。
d主5=36mm,取。
L主5=10mm。
段:
阶梯轴段,考虑到箱体的距离,取L主6=10mm。
安装轴承,初选6205,B=15mm,则L主7=15mm。
(5)按弯矩复合强度计算
d1=44mm
2).求圆周力:
TΠ=46.5N•m
3).求径向力:
4).截面C在垂直面弯矩为
5).截面C在水平面的弯矩:
6).合弯矩:
7).截面C处的当量弯矩:
取a=0.2
2.6.3滚动轴承的校核计算
一、从动轴轴承
1.轴承预计寿命
2.初选轴承的型号
6208查【1】P111表2-58初选深沟球轴承,查得轴承宽度为B=18mm,安
装尺寸为D=40mm,基本额定动载荷Cr=22.8KN,基本静载荷,C0r=15.8KN极限转速10000r/min。
已知:
nw=95.5rmin,两轴承径向反力:
FR1=FR2=1058N
轴承内部轴向:
∴任取一端为压紧端。
3.求系数x,y
查【2】P194表10-4取e=0.68。
4.计算当量载荷P1、P2
查【2】P195表10-5传动装置取fp=1.5。
5.轴承寿命计算
∴预期寿命足够。
二、主动轴轴承
Lh′=10×
300×
8=24000h
6205查【1】P111表2-58初选深沟球轴承,查得轴承宽度为B=15mm,安
装尺寸为D=52mm,基本额定动载荷Cr=14.2KN,基本静载荷,C0r=10.2KN,极限转速14000r/min。
n=382.4rmin,两轴承径向反力:
ΠFR1=FR2=1121N
轴承内部轴向力:
4.计算当量载荷P1、P2
5.轴承寿命计
∴预期寿命足够
2.7键联接的选择和校核计算
2.7.1选定键
查【1】P105表2-54取:
1.高速轴和V带轮联接键为:
键8X28GB1096-79,2.大齿轮与轴联接的键为:
键10X32GB1096-79,3.轴与联轴器的键为:
键8X36GB1096-79。
2.7.2键的强度校核
Ⅰ.大齿轮与轴上的键:
10X32GB1096-79。
b×
h=10×
8,L=32mm,则Ls=L−b=32−10=22mm
1).圆周力:
2).挤压强度:
∴挤压强度足够。
3).剪切强度:
∴挤压强度足够,键10X32GB1096-79符合要求。
Ⅱ.高速轴和V带轮联接键为:
键8X28GB1096-79。
h=8×
7,L=28mm,则Ls=L−b=28−10=18mm。
∴挤压强度足够,键8X28GB1096-79符合要求。
Ⅲ.轴与联轴器的键为:
键8X36GB1096-79。
b×
7,L=36mm,则Ls=L−b=36−10=26mm。
∴挤压强度足够
∴挤压强度足够,键8X36GB1096-79符合要求。
2.8减速器箱体、箱盖及附件的设计计算
本文的一级圆柱齿轮减速器附件的使用如下:
通孔器:
在室内使用,选用通气器,采用M12×
1.25油面指示器。
油标尺:
M12。
起吊装置:
采用箱盖吊耳、箱座吊耳。
放油螺塞:
M20×
1.5。
查【1】P89表2-37选择适当型号:
起盖螺钉型号:
GB/T5780M16X1.5X100,材料Q235。
高速轴轴承盖螺钉:
GB5783~86M8X25,材料Q235。
低速轴轴承盖螺钉:
螺栓:
GB5783~86M12X25,材料Q235。
观察盖螺钉:
GB5783~86M6X16,材料Q235。
箱体主要尺寸:
(1)箱座壁厚
ζ=0.025a+1=0.025×
110+1=3.75mm(2-49)
取ζ=8。
(2)箱盖壁厚
ζ1=0.02a+1=0.02*110+1=3.2mm(2-50)
取1ζ=8。
(3)箱盖凸缘厚度
b1=1.5ζ1=1.5×
8=12mm(2-51)
(4)箱座凸缘厚度
b=1.5ζ=1.5×
8=12mm
(5)箱座底凸缘厚度
b2=2.5ζ=2.5×
8=20mm(2-52)
(6)地脚螺钉直径
df=0.036a+12=0.036×
110+12=15.96mm(2-53)
取dfmm=18。
(7)落地螺钉数目n=4,因为a<
250mm。
(8)轴承旁连接螺栓直径
d1=0.75=df0.75×
18=13.5mm(2-54)
取d1=14mm。
(9)盖与座连接螺栓直径
d2=(0.5−0.6)df=0.55×
18=9.9mm(2-55)
取d2=10mm。
(10)连接螺栓d2的间距L=150-200mm。
(11)轴承盖螺钉直径
d3=(0.4−0.5)df=0.4×
18=7.2mm(2-56)
取d3=8mm。
(12)观察盖螺钉
d4=(0.3−0.4)df=0.3×
18=5.4mm(2-57)
取d4=6mm。
(13)定位销直径
d=(0.7−0.8)d2=0.8×
10=8mm(2-58)
(14)齿轮定圆与内壁间的距离:
>
9.6mm。
(15)齿轮端面与内箱壁间的距离:
20mm。
(16)箱盖,箱座肋厚:
m1=8mm,m2=8mm。
2.9润滑与密封
1.齿轮润滑
采用浸油润滑,由于是一级圆柱齿轮减速器,当速度m<
20m/s时,浸油深度h为一个齿高,但是不小于10mm,所以浸油高度为65mm。
2.滚动轴承的润滑
开设油沟、飞溅润滑。
3.润滑油的选择
齿轮和轴承用同种润滑油较为适宜,小型设备,选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。
4.密封方法的选择
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
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