机械设计课程设计二级圆柱斜齿轮减速器.doc
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1、目录一、系统总体方案设计2(一)分析传动系统的工作情况2 (二)传动方案的拟定2二、确定各轴功率、转矩及电机型号3 选择电机4 传动比分配.4 各轴转速及输入功率.5 各轴转矩6三、选择齿轮材料和精度6四、齿轮传动校核计算7 (一)高速级.7 (二)低速级11五、计算各段轴径和长度及联轴器与轴承的选择.15 (一)高速轴.15(二)中速轴.17 (三)低速轴.17六、轴的强度校核.18 (一)高速轴.18(二)中速轴.21(三)低速轴23七、轴承设计.25(一)减速器各轴所用轴承代号.25(二)轴承寿命计算.26八、减速器的润滑与密封.28九、减速器箱体及其附件.28十、键联接的选择和计算.2
2、8 1、高速轴和中间轴上键联接选择.29 2、低速轴上键联接选择和计算.29十一、 减速器箱体的结构设计29设计计算说明结果一、系统总体方案的设计(一)、分析传动系统的工作情况1. 组成:传动装置由电动机、减速器、联轴器、卷筒、轴承组成。2. 特点:结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于齿轮的位置不对称,高速级齿轮布置在远离转矩输入端,可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消,以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3.电动机和工作机的安装位置:电机安装在远离高速轴齿轮的一端;工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。(二)、传动方案的拟定根据设计任务书,该传
3、动方案的设计分成原动机和传动装置两部分。1.原动机的选择设计要求:动力源为380/220v三相异步电动机。2.传动装置的选择电动机与减速器选用弹性联轴器联接,减速器与工作机选择刚醒联轴器联轴器联接。3.减速器的选择由任务书可以看出,采用二级展开式圆柱斜齿轮传动,其结构简单,应用广泛。齿轮相对于轴承为不对称布置,要求轴有较大的刚度,而且齿轮应布置在远离转矩输入输出端,以减少载荷沿齿向分部不均现象。二、确定各轴功率、转矩及电机型号1.工作机有效功率 2.查各零件传动效率值联轴器(弹性),轴承 ,齿轮 滚筒 故:3.电动机输出功率4.工作机转速则电动机转速的可选范围: 符合这一范围的同步转速有750
4、、1000、1500、3000四种。综合考虑电动机和装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1000的电动机。5.选择电动机选电动机型号为Y132M16,其主要性能如下表: 电动机型号额定功率/Kw满载转速/()Y132M1649602.02.2 表1电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表 图1 表2型号HABCDEFGDGKY132M161322161788938801083312型号bb1b2hAABBHAL1Y132M1628021013531460238185156.理论总传动比7.传动比分配考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,取 故 则 8.各轴转速高速
5、轴、中速轴和低速轴的转速分别为: 9.各轴输入功率: 10.电机输出转矩:11.各轴的转矩带式传动装置的运动和动力参数 轴 名功率 P/Kw转矩 T/Nmm转速 n/r/min传动比 i效率 /%电 机 轴3.983.96 104960199 轴3.943.921049603.9895 轴3.751.48105241.212.8495 轴3.564.010585卷 筒 轴3.453.8810585197 表3三、选择齿轮材料和精度等级考虑到齿轮所传递的功率不大,故小齿轮选用45Gr(调质),硬度为280HBS,大齿轮选用45钢(调质),硬度为240HBS。选用7级精度。四、齿轮传动校核计算(一
6、)、高速级按齿面接触疲劳强度计算1设小齿轮齿数Z1=25,则Z2=Z1i=3.9825=99.5,取Z2=992选取螺旋角。初选螺旋角=14。3按齿面接触疲劳强度计算公式4、初选载荷系数5、小齿轮传递的转矩 Nmm6、齿宽系数d=17选取区域系数ZH=2.4338查表得:1=0.78,2=0.85 则=1+2=0.78+0.85=1.639查表得接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa, Hlim2=550MPa10、材料的弹性影响系数 Mpa1/2 11、区域系数ZH=2.43312、计算应力循环次数:N1=60njLh=609601(283655)=1.682109N2=4.226108查
7、得KHN1=0.92, KHN12=0.95则H1=H2=H= =MPa13、计算d1t14、计算圆周速度:V=15计算齿宽b及模数mnt b=dd1t=1 41.44=41.44mm mnt = 全齿高:h=2.25 mnt=2.25 1.608=3.618mm 则:b/h=11.4516、计算纵向重合度=0.318DZ1tan=0.318125tan14=1.90217、计算载荷系数K KA=1,查表得KV=1.08 KH=1.2875 KF=1.27 KH=KF=1.4则:K= KAKV KHKH=11.081.41.2875=1.9518计算分度圆直径: d1= d1t19、计算模数:
8、 mn=按齿根弯曲疲劳强度计算1、 弯曲疲劳强度计算公式式中各参数为:(1)小齿轮传递的转矩: (2) 由于 ;查表得(3)齿形系数和应力修正系数:齿轮当量齿数为 ,查得齿形系数=2.563,=2.173 查得应力修正系数=1.604,=1.797(7)许用弯曲应力:查得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为:和。 取安全系数=1.4。查得弯曲强度寿命系数为: 故许用弯曲应力为 = 所以 (8)计算载荷系数 初算齿轮法面模数 2 计算传动尺寸(1)综合考虑,取 ,取d1=44.26mm(2)则Z1=,取Z1=21,则Z2=83(3)计算传动尺寸。中心距 圆整为108mm修正螺旋角 小齿轮分度圆直径 大
9、齿轮分度圆直径 圆整b=45mm 取 , 式中: 小齿轮齿厚; 大齿轮齿厚。(二)、低速级按齿面接触疲劳强度计算1设小齿轮齿数Z1=35,则Z2=Z1i=99,取Z2=992选取螺旋角。初选螺旋角=14。3按齿面接触疲劳强度计算公式 4、初选载荷系数5、小齿轮传递的转矩T=1.48105N.mm6、齿宽系数 d=17、查表得:1=0.81,2=0.868、则=1+2=0.81+0.86=1.679查表得接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa, Hlim2=550MPa10、材料的弹性影响系数 Mpa1/2 11、区域系数ZH=2.43312、计算应力循环次数:N1=60njLh=60241.
10、211(283655)=4.226108N2=1.448108查得KHN1=0.95, KHN12=0.98则H1=H2=H= =MPa13、计算d1t14、计算圆周速度:V=15计算齿宽b及模数mnt b=dd1t=1 64.31=64.31mm mnt = 全齿高:h=2.25 mnt=4.011mm 则:b/h=16.03316、计算纵向重合度=0.318DZ1tan=0.318135tan14=2.77517、计算载荷系数K KA=1,查表得KV=1.04 KH=1.291 KF=1.275 KH=KF=1.4则:K= KAKV KHKH=11.041.41.291=1.8818计算分
11、度圆直径: d1= d1t19、计算模数: mn=按齿根弯曲疲劳强度计算2、 弯曲疲劳强度计算公式式中各参数为:(1)小齿轮传递的转矩: (2) 由于 ;查表得(3)齿形系数和应力修正系数:齿轮当量齿数为 ,查得齿形系数=2.417,=2.173 查得应力修正系数=1.663,=1.797(7)许用弯曲应力:查得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为:和。 取安全系数=1.4。查得弯曲强度寿命系数为: 故许用弯曲应力为 = 所以 (8)计算载荷系数 初算齿轮法面模数 2 计算传动尺寸(1)综合考虑,取 ,取d1=67.86mm(2)则Z1=,取Z1=33,则Z2=94(3)计算传动尺寸。中心距 圆整为
12、130mm修正螺旋角 小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 圆整b=45mm 取 , 式中: 小齿轮齿厚; 大齿轮齿厚高、低速级齿轮参数名称高速级低速级中心距a(mm)108130法面摸数(mm)2.02.0螺旋角()153824121948齿顶高系数11顶隙系数0.250.25压力角齿数21338394 表4五、计算轴径和各段的长度及联轴器和轴承的选择(一)、高速轴: 7 6 5 4 3 2 1 图21、轴的功率P1=3.94Kw,转速n=960r/min,轴的材料选择40Gr,调质处理。取C=112,轴的最小直径:该段轴有键槽,将计算值增大3%,则最小直径为18.56mm2、选择联轴器。 根
13、据传动装置的工作条件,拟选用弹性联轴器,计算转矩为:T=9550P/n=95504960=39.8工作机为带式运输机时K=1.251.5,取K=1.5,则转矩:Tc=Tk=1.539.8=59.7Nm查表选择联轴器HL3,其轴孔直径范围(3038)=d,传递转矩T=630NmTc,满足电动机的轴径要求。3、最后确定高速轴最小段直径为30mm,选用联轴器HL3,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm4、各段轴的尺寸设计:由于齿轮分度圆直径不大,所以高速轴选用齿轮轴。轴的形状如图2所示。1) 为了保证昼短挡圈只压在联轴器上而不压在轴的断面上,故取第1段轴的直径为30mm,长度为58mm;2) 第
14、2段轴,为了方便拆装,长度选为50mm,直径为33mm;3) 第3段轴和第7段轴用于安装轴承,选直径为35mm,长度为22mm和17mm,轴承选用30327;4) 第4段轴设计长度为100mm,直径为37mm;5) 第5段轴为齿轮,分度圆大小为43.61mm,齿宽为50mm;6) 第6段轴设计长度为10mm,直径为37mm。(二)、中速轴: 1 2 3 4 5 6 图31、轴的功率P=3.75Kw,转速n=241.21r/min,轴的材料选择40Gr,调质处理。取C=116,轴的最小直径: 由于最小轴与轴承配合,轴承选用30328,dDTB=408019.75182、各段轴的尺寸设计: 1)第
15、1段轴也第6段轴与轴承配合,其直径为40mm,长度分别为38mm和28mm,轴承选用30308;2)第2段轴的直径为46mm,长度为42mm,与高速大齿轮相配合;3)第3段轴的直径为56mm,长度为10mm,用于周详定位齿轮;4)第4段轴为齿轮,其分度圆直径为67.55mm,长度为75mm;5)第5段轴的直径为56mm,长度为8mm;(三)、低速轴: 低速轴的基本形状如图4所示: 1、轴的功率P=3.56Kw,转速n=85r/min,轴的材料选择45钢,调质处理。取C=116,轴的最小直径:该段轴有键槽,将计算值增大3%,则最小直径为52.36mm,联轴器选用刚性联轴器GYS7,最小直径为55
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