二级斜齿轮减速器设计概述.docx
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二级斜齿轮减速器设计概述
目 录
一 课程设计书 2
二 设计要求 2
三 设计步骤 2
1.传动装置总体设计方案 3
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 19
8.键联接设计 26
9.箱体结构的设计 27
10.润滑密封设计 30
11.联轴器设计 30
四 设计小结 31
五 参考资料 32
一.课程设计书
设计课题:
设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V
表一:
题号
参数12345
运输带工作拉力(kN)2.52.32.11.91.8
运输带工作速度(m/s)1.01.11.21.31.4
卷筒直径(mm)250250250300300
二.设计要求
1.减速器装配图一(A1)。
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一(A3)。
3.设计说明书一份。
三.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
1.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,
要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。
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)。
传动装置的总效率
=0.96×××0.97×0.96=0.759;
为V带的效率,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:
P=P/η=1900×1.3/1000×0.759=3.25kW,执行机构的曲柄转速为n==82.76r/min,
经查表按推荐的传动比合理围,V带传动的传动比i=2~4,二级圆柱斜齿轮减速器传动比i=8~40,
则总传动比合理围为i=16~160,电动机转速的可选围为n=i×n=(16~160)×82.76=1324.16~13241.6r/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4.0
额定电流8.8A,满载转速1440r/min,同步转速1500r/min。
方案电动机型号额定功率
P
kw电动机转速
电动机重量
N参考价格
元传动装置的传动比
同步转速满载转速 总传动比V带传动减速器
1Y112M-441500144047023016.152.37.02
中心高
外型尺寸
L×(AC/2+AD)×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD
132515×345×315216×1781236×8010×41
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1) 总传动比
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/82.76=17.40
(2) 分配传动装置传动比
=×
式中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=2.3,则减速器传动比为==17.40/2.3=7.57
根据各原则,查图得高速级传动比为=3.24,则==2.33
4.计算传动装置的运动和动力参数
(1) 各轴转速
==1440/2.3=626.09r/min
==626.09/3.24=193.24r/min
=/=193.24/2.33=82.93r/min
==82.93r/min
(2) 各轴输入功率
=×=3.25×0.96=3.12kW
=×η2×=3.12×0.98×0.95=2.90kW
=×η2×=2.97×0.98×0.95=2.70kW
=×η2×η4=2.77×0.98×0.97=2.57kW
则各轴的输出功率:
=×0.98=3.06kW
=×0.98=2.84kW
=×0.98=2.65kW
=×0.98=2.52kW
(3)各轴输入转矩
=×× N·m
电动机轴的输出转矩=9550=9550×3.25/1440=21.55N·
所以:
=××=21.55×2.3×0.96=47.58N·m
=×××=47.58×3.24×0.98×0.95=143.53N·m
=×××=143.53×2.33×0.98×0.95=311.35N·m
=××=311.35×0.95×0.97=286.91N·m
输出转矩:
=×0.98=46.63N·m
=×0.98=140.66N·m
=×0.98=305.12N·m
=×0.98=281.17N·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 3.25 21.551440
1轴3.123.0647.5846.63626.09
2轴2.902.84143.53140.66193.24
3轴2.702.65311.35305.1282.93
4轴2.572.52286.91281.1782.93
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斜齿轮
(1) 齿轮材料及热处理
①材料:
高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数=24
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮240HBS Z=i×Z=3.24×24=77.76 取Z=78.
②齿轮精度
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
确定各参数的值:
①试选=1.6
查课本图10-30选取区域系数Z=2.433
由课本图10-26
则
②由课本公式10-13计算应力值环数
N=60nj=60×626.09×1×(2×8×300×8)
=1.4425×10h
N==4.45×10h#(3.25为齿数比,即3.25=)
③查课本10-19图得:
K=0.93 K=0.96
④齿轮的疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:
[]==0.93×550=511.5
[]==0.96×450=432
许用接触应力
⑤查课本由表10-6得:
=189.8MP
由表10-7得:
=1
T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09
=4.86×10N.m
3.设计计算
①小齿轮的分度圆直径d
=
②计算圆周速度
③计算齿宽b和模数
计算齿宽b
b==49.53mm
计算摸数m
初选螺旋角=14
=
④计算齿宽与高之比
齿高h=2.25=2.25×2.00=4.50
==11.01
⑤计算纵向重合度
=0.318=1.903
⑥计算载荷系数K
使用系数=1
根据,7级精度,查课本由表10-8得
动载系数K=1.07,
查课本由表10-4得K的计算公式:
K= +0.23×10×b
=1.12+0.18(1+0.61)×1+0.23×10×49.53=1.42
查课本由表10-13得:
K=1.35
查课本由表10-3得:
K==1.2
故载荷系数:
K=KKKK=1×1.07×1.2×1.42=1.82
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
d=d=49.53×=51.73
⑧计算模数
=
4.齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
≥
⑴ 确定公式各计算数值
① 小齿轮传递的转矩=48.6kN·m
确定齿数z
因为是硬齿面,故取z=24,z=iz=3.24×24=77.76
传动比误差i=u=z/z=78/24=3.25
Δi=0.032%5%,允许
② 计算当量齿数
z=z/cos=24/cos14=26.27
z=z/cos=78/cos14=85.43
③ 初选齿宽系数
按对称布置,由表查得=1
④ 初选螺旋角
初定螺旋角=14
⑤ 载荷系数K
K=KKKK=1×1.07×1.2×1.35=1.73
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y
查课本由表10-5得:
齿形系数Y=2.592Y=2.211
应力校正系数Y=1.596Y=1.774
⑦ 重合度系数Y
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/78)]×cos14=1.655
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690
=14
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