二级圆柱齿轮减速器毕业设计说明书.docx
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二级圆柱齿轮减速器毕业设计说明书
1课程设计书
2设计要求
3设计步骤
1.
传动装置总体设计方案
2
2.
电动机的选择
4
3.
确定传动装置■的总传动比和分配传动比
5
4.
计算传动装置的运动和动力参数
5
5.
设计V带和带轮
6
6.
齿轮的设计
8
7.
滚动轴承和传动轴的设计
18
8.
键联接设计
25
9.
箱体结构的设计
25
10.润滑密封设计
28
11.
联轴器设计
28
四
设计总结
29
五
参考资料
29
1.课程设计书
设计课题:
设计一用于带式输送机。
输送机每天单班制工作,每班工作8小时,毎年按260天计算。
轴承寿命为齿轮寿命的1/3s"4。
表一:
设计数据
组号
1
2
3
4
5
6
运输带拉力F/kN
运输带速度V/(m/s)
鼓轮直径D/mm
250
300
350
300
250
350
使用年限/年
12
10
10
12
10
12
2.设计要求
1•减速器装配图一张(A0)o绘制中间轴零件图各一张(A1)。
3.设计说明书一份。
3.设计步骤
1.传动装置总体设计方案
2.电动机的选择
3.确定传动装置.的总传动比和分配传动比
4.计算传动装置的运动和动力参数
5.设计V带和带轮
6.齿轮的设计
7.滚动轴承和传动轴的设计
8.键联接设计
9.箱体结构设计
10.润滑密封设计
11.联轴器设计
仁传动装置总体设计方案:
1.组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,
要求轴有较大的刚厦。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速离,传动功率大,将V带设置在商速级。
其传动方案如下:
图一:
(传动装置总体设计图)
初步确定传动系统总体方案如:
传动装置总体设计图所示。
选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)O
传动装置的总效率久
查手册第3页表1-7:
〃[—带传动效率:
7—每对轴承传动效率:
7—圆柱齿轮的传动效率:
久一联轴器的传动效率:
©—卷筒的传动效率:
%=乃皿川““=X098?
X0.952XX=;
7为V带的效率,0为第一对轴承的效率,
%为第二对轴承的效率,%为第三对轴承的效率,
%为每对齿轮啮合传动的效率(齿轮为7级精度,油脂润滑.
因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。
2.电动机的选择
电动机所需工作功率为:
Pd=Pur/T|Q=1900X1000X=,执行机构的曲柄转速为n1000x60v1000X60x1.0.
=二=min,
rrD250兀
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比ii=2〜4.二级圆柱齿轮减速器传动
I
比i2=8〜40,
1I«
则总传动比合理范围为i=iui2=(2*8)~(4*40)=6〜160,电动机转速的可选范国II
为nQ=iaXn=(16〜160)X=〜min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为
额定电流8.8A,满载转速nm=1440r/min,同步转速1500r/min<>
方
案
电动机
型号
额定
功率
kw
电动机转速
电动机重量
N
參考价格元
传动装置的传动比
同步转速
满載
总传动比
V带传动
减速器
1
Y112M-4
4
1500
1440
470
230
中心高
外型尺寸
底脚安装尺
地脚螺栓
轴伸尺
装键部位尺
LX(AC/2+AD)XHD
寸AXB
孔直径K
寸DXE
寸FXGD
132
515X345X315
216X178
12
36X80
10X41
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
(D总传动比
由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为ia=n«/n=1440/=
(2)分配传动装置传动比
=hXi
式中io仏分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取/0=,则减速器传动比为i=ia/iQ==
根据各原则,查图得离速级传动比为n=,則心=〃A==
4.计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴转速
“I=nm//0=144O/=min
nn=/i{==min
=nn/i2==r/min
"iv二n田二r/min
(2)各轴输入功率
p产PdH=
pn=Pixt]2X;73=XX=
Pjs=Pqxt]2x=xx=
Pjv=PmXT]2Xti4=XX=
则各轴的输出功率:
P;=P[X=kW
Pn=Pu«kW
Pm=Pmx=
P”=X=kW
(3)各轴输入转矩
=X/0X^N-m
电动机轴的输出转矩Td=9550=9550X1440=N•所以:
Tz=X/0X?
/1=XX=N•mTn=T[XAXX7/2=XXX=N•mTm=TnXi2Xz7:
X“3二XXX=•mG二Gx%x〃4二XX=N•m输出转矩:
Tj=TjX=N•m
Tn=TnX=N•m
X=・m
Tjy=TjyX二N•m
运动和动力参数结果如下表
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴
1440
1轴
2轴
3轴
4轴
5.设计V带和带轮
1•设计V带
1确定V带型号
查课本笃表13-6得:
Ka=1.2W>JPc=Ka*Pd=X=
根塢Pjnm=1440r/min,由课本图!
3-5,选择B型V带,取刃=60。
d2=n1/n2*d2*(1-€)^查课本第206页表13-7取d2二。
£为带传动的滑动率0=0・01〜0.02。
2验算带速:
£带速在5~25加/$范国内,合适。
3取V带基准长度匚和中心距玄:
初步选取中心距a:
a0=(d1+d2)=*(160+=,取a0=1000<>
由课本第195页式(13-2)得:
£0=2a0+2*(d1+d2)+(d2-d1)(d2-d1)/4a0=查课本第202页表13-2取"=3000。
由课本第206页式13-6计算实际中心距:
a^a0+(Ld-L0)=1083<>
4验算小带轮包角由课本第195页式13T得:
a=180-(d2-d1)/a*^162>120o
5求V带根数Z:
由课本第204页式13-15得:
(Po+APjKX.
查课本第203页表13-3由内插值法得A=1.38AP..=0.108o
EF_AF~BC~~AC
EF=
^>=+=
查课本第202页表13-2得K=l・09°查课本第204页表13-5由内插值法得K。
=0.959。
EF_AF
ACEF=
Z=L
则0+2")血忆二取Z=3根。
F(16.5)s
6求作用在带轮轴上的压力Fq.查课本201页表13-1得q=m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力:
F0=500P/zvk-1)+qv*v=500*3*+**=作用在轴上压力:
F=2ZF0sina/2=o
6.齿轮的设计
(一)高速级齿轮传动的设计计算
1.齿轮材料,热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱齿轮
(1)齿轮材料及热处理
1材料:
商速级小齿轮选用45盜钢调质,齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿轮齿数Z产24
高速级大齿轮选用45常钢正火,齿面硬皮为大齿轮240HBSZ2=iXZ,=X24=
取Z,=78.
■
2齿轮精皮
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸
按齿面接触强度设计
确定族参数的值:
1
试选K严
^\sa=0.78+0.82=1.6
2由课本P202公式10-13计算应力值环数
叫二60叫jk"0XX1X(1X8X260X12)
=X109h
N.=X10sh#为齿数比,即二」)
-乙
3查课本P2O310-19图得:
KHN1=KHN2=
4齿轮的疲劳强度极限
取失效槪率为1汕安全系数S=1,应用4()2公式10T2得:
[b〃]产^^^二X550=MPa
[b〃]2=八im:
=x450=432MPa
s
许用接触应力
[b〃]=([b〃h+[b〃b)/2=(511.5+432)/2=471・15MPa
5查课本由片叽表10-6得:
Z£二°由巴01表10-7得:
^=1
T=X1O5X^/;21=X1O5X
=x
3.设计计算
①小齿轮的分皮圆直径d“
du>巴丑X®X(曲)2
V沁«[b〃]
'I2xl.6x4.86xio4~~4.242.433x189.8,““
二Jxx)-=49.53mm
3.25471.75
V1x1.6
2计算圆周速度U
加//]3.14x49.53x626.09.
u===1.62m/s
60x1000
3计算齿宽b和模数加皿
计算齿宽b
b=0dxd訂二49.53mm
计算摸数叫
初选螺旋角0=14°
60x1000
dXtcosP
in=—:
=
n/Zt
49.53xcos14
24
④计算齿宽与离之比%
%=49%=
⑤计算纵向重合度
升二edZ、tanp=0.318x1x24xtan14°=
⑥计算栽荷系数K
使用系数Ka=1
根据V=1.62/77/5,7级精嵐查课本由表1°—8得
动载系数Kv=,
査课本由片94表W-4得K/r的计算公式:
K〃0=1.12+0.18(1+0.60,)x^2+X10_3Xb
=+(1+xX1+X10"3X=
査课本由片95表10-13得:
K&二
査课本由片93表MY得:
^lla=K,a=故载荷系数:
K=KAKvK〃a=1XXX=
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
K/K,
=x
1.82
-nun
1.6
⑧计算模数叫
4.
dxcos651.73xcos14心
mn-—==2.09/?
znz
Z\
齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式
3
24
2灯]丫仔cos0(丫片丫陆)
0忆乜[(Tr]
(1)确定公式内各计算数值
1小齿轮传递的转矩爲=•m
确定齿数z
因为是枝齿面,故取zi=24,z2=i21zi=X24=
传动比误差i=u=z2/z1=78/24=
Ai=%<5%,允许
2计算当董齿数
zyl=zl/cos卩=24/cos314=
zy2=z2/cos0=78/cos'14=
3初选齿宽系数①d
按对称布置,由表查得①d=1
4初选螺旋角
初定螺旋角^=14°
5载荷系数K
K=KA3K^«K^=1XXX=
6查取齿形系数Y免和应力校正系数Y%查课本由片97表10-5得:
齿形系数丫他=Y毗=
应力校正系数丫他=丫细=
7重合度系数
(1/24+1/78)]Xcos14a=
a
端面重合度近似为6=[(_!
_+_!
_)]cos/7=[―XZ]Z2
=arctg(tg%/cosQ)=arctg(tg20"/cos14)
A二龟«g0cos劣)=”
因为£诃=6/cos爲,则重合度系数为Yf=+COS爲/%=
8螺旋角系数YP
轴向重合度sinfif=49.53xsin14^
/rx2・09
Y—%阳20。
=
计算大小齿轮的
|刁]
安全系数由表查得SF=
工作寿命单班制,12年,每年工作260天
小齿轮应力循环次数N1=60nkt&=60XX1X8X260X1X12=X108
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=X108/=X108
查课本由P2()4表10-20c得到弯曲疲劳强度极限
小齿轮b加=500M<大齿轮升门=380M<
査课本由片97表W-18得弯曲疲劳春命系数:
取弯曲疲劳安全系数s=
[bj
大齿轮的数值大•选用.
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数叫]大于由齿根弯曲疲劳强厦计算的法面模数.按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需
要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d产〃皿来计算应有的齿数.于是由:
那么z2=X25=81
②几何尺寸计算
•丄姑j*(可+乙"心(25+81)2
2cos02xcosl4
将中心距圆整为110m/n
按圖整后的中心距修正螺旋角
々(Zi+ZJ®(25+81)x2llni
p=arccos=arccos=14.01
2a2x109.25
因0值改变不多,故参数£a,kp,Z”等不必修正.
计算大•小齿轮的分度圆直径
ZJtin25x2
d|=——-==mm
cos0cosl4.01
乙叫81x2
d2=—~~-=-mm
-cos0cosl4.01计算齿轮宽度
B二①〃]=1x51.53nun=51.53mm圆整的B2=50B]=55
(二)低速级齿轮传动的设计计算
(1)材料:
低速级小齿轮选用45泄钢调质,齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿轮齿数
Zj=30
速级大齿轮选用45盜钢正火,齿面硬度为大齿轮240HBSz2=X30=圆整取z=76.
(2)齿轮精度
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。
(3)按齿面接触强皮设计
1.确定公式内的各计算数值
1试选K产
2查课本由4]5图10-30选取区域系数Z〃二
3试选0=12",查课本由巴□图10-26查得^1=乙2=邑=+=
应力循环次数
N^dOXn.XjXLn=60XX1X(1X8X260X12)
=X108
/V.=2.89x10-=X1Q&
‘i2.53
由课本P203图W-19査得接触疲劳寿命系数
KHNI~KHN2=
査课本由P却图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限cr//hml=600MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限,=550MPa取失效概率为1%,安全系数S=1,則接触疲劳许用应力[]心佔讪乜60()=5MMpa
li1S1
[b〃]2=K〃,\,Snm2=x550/1=517MPa
s
[b〃]=(b〃umi:
b〃“a=MPd
2
查课本由片98表10-6查材料的弹性影响系数Z£=fl
选取齿宽系数=1
T=X105XP,/n2=X1O5X
=X4
2.45x189.8.
dJ(2K0j±1,(Z〃Z2_x1.6x14.33x10°汽3.3亍,,_\“9〃]\1x1.712.33
=mm
2.计算圆周速度
加厶冲kx75・9x193.24,
v===nils
60x100060x1000
3.计算齿宽
b二0才d[『=dX=//?
/?
/
4.计算齿宽与齿离之比%
世规COS075.9xcos12
模数mnr===2.475mm
n,Z}30
齿高h=Xmnf=X=/?
?
/?
?
%==
5.计算纵向重合度
£p=0.318tan0=0.318x30xtan12=2.028
6.计算载荷系数K
K“0二+(1+0;)0;+X1o7>
=+(1++X10-3x=
使用系数
同鬲速齿轮的设计,查表选取各数值
Kv=K〃=KHa=Kta-
故载荷系数
K=KaK、.K閒二'XXX=
7.按实际载荷系数校正所算的分度圆直径
d产%'严「X任L72.91如
计算模数也”=^211=7291E2=23772讪
Z]30
3.按齿根弯曲强度设计
卩口丫八。
""YfsYS8
mM|sx
V0dZ~辰[aF]
㈠确定公式内各计算数值
(1)计算小齿轮传递的转矩爲=-m
(2)确定齿数z
因为是硬齿面,故取z1=30,z2=iXz1=X30=
传动比误差i=u=z2/zi=30=
△i=%^5%,允许
(3)初选齿宽系数①d
按对称布置,由表查得①d=1
(4)初选螺旋角
初定螺旋角0=12°
(5)载荷系数K
K=KZK*KFaK^=1XXX=
(6)当量齿数
zyl=zl/cos0=30/COS'12=
zv2=z2/cos0=70/cos'12—
由课本片97表10-5查得齿形系数Y陀和应力修正系数Y统
Y,.ai=2.491,Y,.a2=2.232Ysal=1.636,人⑺=1-751
(7)螺旋角系数Y戸
轴向重合度%二険m戲邓勺=0护]增0/7F=
(8)
查课本由P2O4图10-20c得齿轮弯曲疲劳强皮极限
bpQ=500(rrE2=380
查课本由P2O2图10-18得弯曲疲劳寿命系数
YF
计算大小齿轮的丄』,并加以比较
[勺]
[bj
2.232x1.751
=0.01548
大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算.
①计算模数
12x1.6848x1.433x105x0.797xcos212x0.01548t一巾
Asmm=1
HYlx30'xl.71
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计
算的法面模数.按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m”二3mm但为了同吋满足接触
疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d产〃m来计算应有的齿数.
72.91xcosl2z产=
取z[=30
z->=X30=取z7=76
■■
②初算主要尺寸
MJ(Zi+(30+76)x2
计算中心距a=———丄丄==mm
2cos02xcosl2
将中心距圆整为109mm
修正螺获角
a0+乙)®(30+76)x21Q/1Q
B=arccos——:
=arccos=13.48
"2a2x109
因0值改变不多,故参数£一鸟"Z〃等不必修正分度圆直径
=mm
w_30x2d|—=
cos/7cos12
Z^nH76x2
d*=——-==mm
"cospcos12计算齿轮宽度
b=e&d\=1x61.34=61.34/wn
圆整后取B]=65mmB2=70mm
低速级大齿轮如图:
7.传动轴承和传动轴的设计
1.传动轴承的设计
(1).求输出轴上的功率P3,转速畀3,转矩人
心二min
T3=*m
(2).求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圜直径为
tana„〜。
―tan20".心“
Fr=F,=4264.24x=1596・03N
cos/7cos13.48°
=Jtan0=X=
圆周力F八径向力F「及轴向力F°的方向如图示:
(3).初步确定轴的最小直径
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本片61表15-3取4,=112
佥m=AJi—=35.763〃〃”
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径〃]■[[,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号
查课本出43表14T,选取K。
=1.5
Tca=KaTy=1.5x331.31=496.965•m
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以
査《机械设计手册》22-112
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径
心=40〃〃”,故取=40〃〃”.半联轴器的长血=112〃〃".半联轴器
与轴配合的毂孔长度為=Mmm
(4).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,I-II轴段右端需要制出一轴肩,故取II-川的直径=41nun;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圏直径D=50mm半联轴器与轴配合的轮毂孔长度为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上,故I-II的长度应比略短一些,现取/【J=^2nun
2初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承•参照工作要求并根据〃[」]=47〃劝,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组标准精度级的单列角接触球轴承7010C型.
d
D
B
cl:
0
轴承代号
45
85
19
7209AC
45
85
19
7209B
45
100
25
7309B
50
80
16
7010C
50
80
16
7010AC
50
90
20
7210C
2.从动轴的设计
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的dxDxB=50mmx80mmx16mm,故ni-iv=50〃〃";而Ivti-vh=16〃〃〃•
右端滚动轴承釆用轴肩进行轴向定位•由手册上查得7010C型轴承定位轴肩离厦h>0.07取力=3・5“”心因此=刃mm,
3取安装齿轮处的轴段〃屮小]=58〃劝;齿轮的右端与左轴承之间釆用套简
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- 二级 圆柱齿轮 减速器 毕业设计 说明书