单级圆柱齿轮减速器一级带传动Word文档下载推荐.docx
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方案Ⅲ
Y132M-8
750
710
因为I=6~20所以选用方案2
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比:
i总=n电机/n筒=960/=
2、分配各级传动比
取i带=i齿轮=i总/i带=3=
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速(r/min)
n电机=960r/min
nI=n电机/i带=960/=320r/min
nⅡ=nⅠ/i齿轮=320/=min
n滚筒=nⅡ
2、计算各轴的功率(KW)
P
=Pd×
η滚动轴承×
η带=×
=KW
=P
η齿轮=×
P滚筒=P
η轴承×
η联轴器=×
3计算各轴扭矩(N·
mm)
T电机=9550×
(Pd/n电机)=9550×
960)=·
m
T
=9550×
(P
/n
)=9550×
320)=·
=·
T滚筒=9550×
(PⅢ/nⅢ)=9550×
()=·
轴名
电动机轴
轴
轴
滚筒轴
转速n/(r/min)
320
功率P/(KW)
转矩T/(N·
m)
传动比i
1
五、传动零件的设计计算
1、皮带轮传动的设计计算
(1)选择普通V选带型号
查表13-8得kA=
Pc=KAP=×
(×
)=
(2)根据Pc=,n电机=960r/min,确定带轮基准直径dd1、dd2,并验算带速v
选用A型V带
小带轮基准直径为80~100mm
则取dd1=100mm>
dmin=80mm
dd2=(n1/n2)·
dd1(1-ε)=(960/320)×
100()=294mm
取dd2=300mm
实际从动轮传动比
i=dd2/dd1=300/100=3
实际从动轮转速
n2=n1/i=960/3=320r/min
从动轮转速误差为:
(320-320)/320×
100%=0%
在±
5%范围内,为允许值。
验算带速V:
V=(πdd1n1)/(60×
1000)
=(×
100×
960)/(60×
=s
在5~25m/s范围内,带速合适。
(3)确定带的局准长度Ld和实际中心距a
初步取a=(dd1+dd2)=(100+300)=600mm
1.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
1.7(100+300)≤a0≤2×
(100+300)
所以有:
280mm≤a0≤800mm
取a=600mm,符合280mm≤a0≤800mm
L0=2a0+(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0
=2×
600+(100+300)+(300-100)2/(4×
600)
=
由表(13-2)选取基准长度Ld=1800mm
则实际中心距为:
a≈a0+(Ld--L0)/2=600+()/2
=600-=
(4)验算小带轮包角α1
α1=180°
-(dd2-dd1)/a×
°
=180°
-(300-100)/×
=°
α1>120°
(适用)
(5)确定带的根数Z
令n电机=960r/min,d1=100mm,查表13-3得
P0=KW
查表13-5得△P0=
由α1=°
查表13-7得Kα=,表13-2得KL=,
由此得:
Z≥PC/[P0]=PC/[(P0+△P0)KαKL]
≥[(+)×
]≥
圆整得Z=4根
(6)求单根V带的初拉力F0及带轮轴上的压力FQ
查表13-1得q=m
单根V带的初拉力:
F0=500PC/ZV(Kα-1)+qV2
=[500×
(4×
-1)+×
]N
=140N
则作用在带轮轴上的压力FQ为:
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×
4×
140sin(°
/2)
=1093N
2、齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料及确定许用应力
齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40MnB调质,齿面硬度为241~286HBS,
σHlim1=730Mpa,σFE1=600Mpa(表11-1),大齿轮选用ZG35SiMn调质,齿面硬度241~269HBS,σHlim1=620Mpa,σFE1=510Mpa(表11-1)。
由表11-5,取SH=,SF=,
[σH]1=σHlim1/SH=730/=730MPa
[σH]2=σHlim2/SH=620/=620MPa
[σF]1=σFE1/SF=600/=480MPa
[σF]21=σFE2/SF=510/=408MPa
(2)按齿面接触疲劳强度设计
设齿轮按8级精度制造。
取载荷系数K=表11-3)齿宽系数
φd=(表11-6)
取ZE=188(表11-4)
d1≥﹛()2kT1(u+1)/ψdu[σH]2﹜1/3
=﹛2×
188)2×
80757×
+1)/×
6202)﹜1/3
取小齿轮齿数Z1=21。
则大齿轮齿数:
Z2=iZ1=×
21=
经圆整后得Z2=77
实际传动比i齿轮=77/21=
传动比误差:
()/=%<
%可用
模数m=d1/Z1=21=
齿宽b=φdd1=×
=,取b2=50mm,b1=55mm
按表4-1取m=3mm,实际的d1=z×
m=21×
3mm=63mm,d2=77×
3mm=231mm
中心距a=(d1+d2)/2=(63+231)/2mm=147mm
(3)验算轮齿弯曲强度
齿形系数YFa1=,(图11-8),YSa1=(图11-9)
YFa2=,YSa2=
由式11-5
σF1=2KT1YFa1YSa1/(bm2Z1)=(2×
)/(50×
32×
21)=Mpa<[σF]1=360Mpa
σF2=σF1YFa2YSa2/(YFa1YSa1)=(×
)/(×
)=Mpa<[σF]2=256Mpa,安全
(4)计算齿轮的圆周速度V
V=(πd1n1)/(60×
1000)=(×
63×
320)/(60×
1000)=s
对照表11-2可知选用8级精度是合宜的
大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构
大齿轮的有关尺寸计算如下(需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数):
轴孔直径d=
50mm
轮毂直径d1==×
50=80mm;
取d1=80mm
轮毂长度L=B2==60mm
轮缘厚度δ0=(3~4)m=9~12mm;
取δ0=12mm
轮缘内径D2=da2-2h-2δ0=237-2×
12=mm取D2=200mm
腹板厚度c==×
50=15mm;
取c=15mm
腹板中心孔直径D0=(D2+d1)=140mm
腹板孔直径d0=(D2-D1)=×
(200-80)=30mm;
取d0=30mm
齿轮倒角n=2m
名称
小齿轮
大齿轮
中心距a
147
模数mn
传动比i
分度圆直径d
63
231
齿顶圆直径da
69
237
齿根圆直径df
齿宽b
55
50
材料及齿面硬度
40MnB调质241~286HBS
ZG35SiMn调质241~269HBS
齿数Z
21
77
六、轴的设计计算
(一)输入轴的计算
(1)选用45钢正火,查表14-1得:
硬度170~217HBS
[σ-1]=275MPaA=110
(2)估算轴的最小直径
轴的输入功率为PⅠ=KW,转速为nⅠ=320r/min
d≥
(3)确定轴各段直径和长度
从大带轮开始右起第一段,由于带轮与轴通过键联接,则轴应该增加5%,取D1=24mm,又带轮的宽度B=(Z-1)·
e+2·
f=(4-1)×
18+2×
8=70mm
则第一段长度L1=70mm
右起第二段直径取D2=30mm
根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取第二段的长度L2=33+12=45mm
右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6207型轴承,其尺寸为d×
D×
B=35×
72×
17,那么该段的直径为D3=35mm,长度为L3=17+10+2=29mm
右起第四段,该段装有齿轮,并且齿轮与轴用键联接,直径要增加5%,小齿轮的分度圆直径为63mm,则第四段的直径取40mm,齿轮宽为b=55mm,为了保证定位的可靠性,取轴段长度为L4=53mm
右起第五段,考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩,取轴肩的直径为D5=46mm,长度取L5=10mm
右起第六段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D6=35mm,长度L6=17+10-10=17mm
各阶梯轴直径和各段轴长度列表如下:
2
4
5
6
直径d(mm)
24
30
35
40
46
长度L(mm)
70
45
29
53
10
17
所以两轴承间的距离是L=112mm
(4)求齿轮上作用力的大小、方向
小齿轮分度圆直径:
d1=63mm
作用在齿轮上的转矩为:
T1=80757N·
mm
求圆周力:
Ft
Ft=2T2/d2=2×
80757/63=
求径向力Fr
Fr=Ft·
tanα=×
tan200=
Ft,Fr的方向如下图所示
(5)轴长支反力,根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置,建立力学模型。
水平面的支反力:
RA=RB=Ft/2=
垂直面的支反力:
由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA’=RB’=Fr/2=N
(6)画弯矩图
右起第四段剖面C处的弯矩:
水平面的弯矩:
MC=RA×
112/(2×
1000)=N·
垂直面的弯矩:
MC1’=MC2’=RA’×
合成弯矩:
(7)画转矩图:
T=Ft×
d1/2=N·
(8)画当量弯矩图
因为是单向回转,转矩为脉动循环,α=
可得右起第四段剖面C处的当量弯矩:
(9)判断危险截面并验算强度
右起第四段剖面C处当量弯矩最大,而其直径与相邻段相差不大,所以剖面C为危险截面。
已知MeC2=·
m,由课本表14-1查得σB=600Mpa,
由表14-3查得[σ-1b]=55则:
C剖面的轴径d4=40mm≥故:
强度足够所以确定的尺寸是安全的。
(二)输出轴的设计计算
1,5—滚动轴承2—轴3—齿轮4—套筒6—密封盖
7—键8—轴承端盖9—轴端挡圈10—半联轴器
[σ-1]=275MPaC=118~107取C=110
(2)估算轴的最小直径轴的输入功率为PⅡ=KW
转速为nⅡ=r/min
d2≥C(PⅡ/nⅡ)1/3=110×
/1/3=
从联轴器开始右起第一段,由于联轴器与轴通过键联接,则轴应该增加5%,取35mm,根据计算转矩TC=KT2=×
283=·
m,n=min,查标准GB/T5014—2003,选用LXZ2型弹性柱销联轴器,半联轴器长度为L1=82mm,轴段长L1=80mm
②右起第二段,考虑联轴器的轴向定位要求,该段的直径取40mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,故取该段长为L2=30+12=42mm;
右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6209型轴承,其尺寸为d×
B=45×
85×
19,那么该段的直径为45mm,长度为L3=19++2=
右起第四段,该段装有齿轮,并且齿轮与轴用键联接,直径要增加5%,大齿轮的分度圆直径为231mm,则第四段的直径取50mm,齿轮宽为b=50mm,为了保证定位的可靠性,取轴段长度为L4=48mm
右起第五段,考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩,取轴肩的直径D5=56mm,长度取L5=
右起第六段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D6=45mm,长度L6=19+阶梯轴直径和各段轴长度列表如下:
56
80
42
48
19
所以两轴承间的距离是L=114mm
大齿轮分度圆直径:
d2=231mm
T2=283003N·
283003/231=
(5)轴长支反力
根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置,建立力学模型。
RA=RB=Ft/2=N
由于选用深沟球轴承则Fa=0
那么RA’=RB’=Fr/2=N
MC=RA×
114/(2×
1000)=·
114/(2×
(7)画转矩图:
d2/2=Nm
(8)画当量弯矩图
(9)判断危险截面并验算强度
C剖面的轴径d4=50mm≥故:
强度足够所以确定的尺寸是安全的。
绘制轴的工艺图(见图纸)
七.滚动轴承设计
根据条件,轴承预计寿命
Lh=8×
300×
16=38400h,
1.输入轴的轴承设计计算
(1)初步计算当量动载荷P
因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用,所以P=Fr=
(2)求轴承应有的径向基本额定载荷值,查表16-8得ft=1,查表16-9得fp=,对滚子轴承取ε=10/3,则
(3)选择轴承型号
查表6-1,选择6207轴承Cr=各部分尺寸如下表:
轴承代号
尺寸/mm
d
D
B
6207
72
由课本式有
∴预期寿命足够
∴此轴承合格
2.输出轴的轴承设计计算
因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用,所以
P=Fr=
(3)查课本表6-1,选择6209轴承,Cr=各部分尺寸如下表:
6209
85
八、联轴器的设计
(1)类型选择
由于两轴相对位移很小,运转平稳,且结构简单,对缓冲要求不高,故选用弹性柱销联。
(2)载荷计算
计算转矩TC=TC=KT2=×
m,其中KA为工况系数,由表得KA=
(3)型号选择
根据TC,轴径d,轴的转速n,查标准GB/T5014—2003,选用LXZ2型弹性柱销联,其额定转矩[T]=560Nm,许用转速[n]=6300r/m,故符合要求。
九、键联接的选择及校核计算
(一)输出轴选用平键连接
L1处:
健尺寸:
b×
h=10×
8mm;
键槽尺寸:
宽度基本尺寸为b=10mm,深度t=,长度L=56mm。
选用GB/T1096键10×
8×
校核:
[σP]=110MPa
σP=4T/dhl=4×
283003/﹙35×
56﹚
=<[σP]
所以合格。
L4处:
h=14×
9mm;
宽度基本尺寸为b=14mm,深度t=,长度L=32mm。
选用GB/T1096键14×
9×
32
283003/﹙50×
32﹚
(二)输入轴选用平键连接
h=8×
7mm;
宽度基本尺寸为b=8mm,深度t=,长度L=50mm。
选用GB/T1096键8×
7×
80757/﹙24×
50﹚
=<[σP]所以合格。
h=12×
宽度基本尺寸为b=12mm,深度t=,长度L=36mm。
选用GB/T1096键12×
36
80757/﹙40×
36﹚
十、减速器装配图设计
(一)铸铁减速器箱体的主要结构尺寸
符号
尺寸
箱体壁厚
δ
8
箱盖壁厚
δ1
箱盖凸缘厚度
b1
12
箱座凸缘厚度
b
箱座底凸缘厚度
b2
20
地脚螺钉直径
df
18
地脚螺钉数目
n
轴承旁连接螺栓直径
d1
14
盖与座连接螺栓直径
d2
检查孔盖螺钉直径
d4
定位销直径
df、d1、d2至外箱壁距离
C1
24、20、16
df、d2至凸缘边缘距离
C2
22、14
轴承旁凸台半径
R1
外箱壁至轴承座端面距离
l1
齿轮顶圆与内箱壁距离
Δ1
齿轮端面与箱体内壁距离
Δ2
箱盖、箱座肋厚
m1、m
(二)减速器装配草图的尺寸
尺寸
小、大齿轮齿宽
b1、b2
55、50
齿轮顶圆与箱体内壁的距离
齿轮端面与箱体内壁的距离
箱体内壁至轴承端面的距离
Δ3
小齿轮顶圆与箱体内壁的距离
Δ5
轴承宽度
19、17
轴承座宽度
L
轴承端盖定位圆柱面长度
23
外伸轴段上旋转零件的内端面与轴承盖外端面的距离
大齿轮齿顶圆至箱体内壁的距离
Δ6
箱底至箱底内壁的距离
Δ7
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- 圆柱齿轮 减速器 一级 传动