毕业设计二级直齿圆柱齿轮减速器设计论文说明书.doc
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1、河南机电高等专科学校机械设计用纸设计计算及说明 计算结果目录一、传动装置的总体设计3(一)、选择电动机3(二)、计算总传动比并分配传动比4(三)、计算传动装置的运动和动力参数4二、链传动设计5三、高速级圆柱斜齿轮设计6(一)、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数6(二)、按齿面接触疲劳强度设计7(三)、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸9(四)、校核齿根弯曲疲劳强度10四、低速级圆柱斜齿轮设计12(一)、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数12(二)、按齿面接触疲劳强度设计12(三)、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸14(四)、校核齿根弯曲疲劳强度15五、高速齿轮轴的设计17(一
2、)、选择轴的材料确定许用应力17(二)、计算轴的载荷17(三)、初估轴的最小直径选择联轴器17(四)、轴的结构设计18六、中间齿轮轴的设计19(一)、选择轴的材料确定许用应力19(二)、计算轴的载荷19(三)、初估轴的最小直径20(四)、轴的结构设计20七、低速齿轮轴的设计21(一)、选择轴的材料确定许用应力21(二)、计算轴的载荷21(三)、初估轴的最小直径22(四)、轴的结构设计22八、高速齿轮轴的校核23(一)、画轴的计算简图计算支反力23(二)、求支反力24 (三)、按弯扭组合强度条件校核轴的强度25九、中间齿轮轴的校核26(一)、画轴的计算简图计算支反力26(二)、求支反力26(三)
3、、按弯扭组合强度条件校核轴的强度28十、低速齿轮轴的校核28(一)、画轴的计算简图计算支反力28(二)、求支反力29(三)、按弯扭组合强度条件校核轴的强度30十一、高速齿轮轴轴承的校核31十三、低速齿轮轴轴承的校核34十四、键的选择与校核36(一)、联轴器和高速轴的连接键的选择校核36(二)、中间轴上从动齿轮和轴的连接键的选择校核36(三)、中间轴上主动齿轮和轴的连接键的选择校核37(四)、低速轴上齿轮和轴的连接键的选择校核37(五)、低速轴上齿轮和轴的连接键的选择校核38十五、箱体结构的设计38十六、润滑密封方式设计40十七、设计小结40十八、参考文献41一、传动装置的总体设计(一)、选择电
4、动机1、选择电动机系列 按工作要求及工作条件,选用三相异步电动机,封闭式扇式结构,即:电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。2、选电动机功率 (1)、工作机的输出功率工作机的输出功率应由机械工作阻力和运动参数计算确定。当已知工作机的带式输送机驱动卷筒的圆周力(即卷筒牵引力)和输送带速度,则工作机的输出功率 (2)、电机输出功率从电动机的输出功率为电动机到工作机输送带的总效率其中、分别为联轴器、轴承、齿轮传动、链传动、和卷筒的传动效率。故电动机的输出功率为3、确定电动机转速按表22推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮减速器传动比为,链传动的传动比为,所以总传动比,而工作机卷筒的转速为所以电动
5、机的转速可选范围为4、选择电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格等因素,为使传动装置紧凑,选用同步转速为1500r/min的电动机,其型号为Y132S-4。由表20-1可知其额定功率为5.5kw,满载转速为1440r/min。电动机型号额定功率满载转速(额定转矩)堵转转矩最大转矩(额定转矩)Y132S-45.5kw1440r/min2.2kw2.2k(二)、计算总传动比并分配传动比1、总传动比2、链传动传动比取链传动比3、两级齿轮传动比考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,取。故 (三)、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴的转速2、各轴的输入功率3、各输入轴的转矩电轴的输入转矩
6、机:高速轴的输入转矩: 中间轴的输入转矩: 低速轴的输入转矩: 滚筒轴的输入转矩: 轴号功率p(kw)转速n(r/min)转矩T(Nm)电动机轴4.8144031.833轴4.75144031.502轴4.52443.197.419轴4.30191.0245.000卷筒轴4.0563.7607.182二、链传动设计1、确定链轮齿数因传动比,查表12-6选取 则2、实际传动比 没有改变3、链轮转速 4、设计功率查表12-7取 查表12-8取 取5、选用链条由和查图12-9,选的链号为12A,节距p=19.05mm,单排链6、验算速度v在限定范围内7、初选中心距初选8、确定链节树对圆整并取偶,则9
7、、理论中心距因,用插值法求得,则10、实际中心距取,则11、作用在轴上的力三、高速级圆柱斜齿轮设计(一)、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数1、选择精度等级选7级精度2、选择齿轮材料、热处理及齿面硬度因传递功率不大,选用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料,小齿轮:45钢(调制),硬度为240HBS;大齿轮:45钢(常化),硬度为200HBS3、选择齿数、,取因选用闭式软齿面传动,故按齿面接触疲劳强度设计,然后校核其弯曲疲劳强度(二)、按齿面接触疲劳强度设计设计公式为1、 初选载荷系数试初选载荷系数2、初选螺旋角试初选螺旋角3、小齿轮名义转矩由前面可知小齿轮的名义转矩4
8、、选取齿宽系数由表13-8,选齿宽系数5、弹性系数由表13-6选弹性系数6、节点区域系数由图13-21,节点区域系数7、端面重合度8、纵向重合度9、重合度系数10、螺旋角系数 11、接触疲劳强度极限、由图13-6查得 12、接触应力循环次数、13、接触疲劳强度寿命系数、由图13-8查取接触疲劳强度寿命系数 14、失效概率和接触强度最小安全系数取失效概率为1%,取接触强度最小安全系数为15、计算许用接触应力16、试算小齿轮分度圆直径=41.864mm17、计算圆周速度 18、确定载荷系数由表13-5查取使用系数根据由图13-13得动载荷系数斜齿圆柱齿轮,由,查图13-14得齿间载荷分布系数由图1
9、3-15查取齿向分布系数故载荷系数19、修正小齿轮分度圆直径(三)、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸1、确定模数圆整为标准值2、 计算传动中心距圆整为3、 确定螺旋角4、 计算分度圆直径、5、 计算齿宽取 (四)、校核齿根弯曲疲劳强度校核公式为1、 当量齿数 、 2、 齿形系数 、由表13-7得 (内插) (内插)3、 应力修正系数、由表13-7得 (内插) (内插)4、 弯曲疲劳强度极限、由图13-7得 5、 螺旋角系数纵向重合度由表13-22查得螺旋角系数6、 重合度系数端面重合度7、 弯曲疲劳强度寿命系数、由图13-9查得 8、 弯曲疲劳强度安全系数取弯曲强度最小安全系数9、 计算需用弯曲
10、应力、10、 校核齿根弯曲疲劳强度四、低速级圆柱斜齿轮设计(一)、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数1、选择精度等级选7级精度2、选择齿轮材料、热处理及齿面硬度因传递功率不大,选用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料,小齿轮:45钢(调制),硬度为240HBS;大齿轮:45钢(常化),硬度为200HBS3、选择齿数、,取因选用闭式软齿面传动,故按齿面接触疲劳强度设计,然后校核其弯曲疲劳强度(二)、按齿面接触疲劳强度设计设计公式为1、初选载荷系数试初选载荷系数2、初选螺旋角试初选螺旋角3、小齿轮名义转矩由前面可知小齿轮的名义转矩4、选取齿宽系数由表13-8,选齿宽系数5、
11、弹性系数由表13-6选弹性系数6、节点区域系数由图13-21,节点区域系数7、端面重合度8、纵向重合度9、重合度系数10、螺旋角系数 11、接触疲劳强度极限、由图13-6查得 12、接触应力循环次数、13、接触疲劳强度寿命系数、由图13-8查取接触疲劳强度寿命系数 14、失效概率和接触强度最小安全系数取失效概率为1%,取接触强度最小安全系数为15、计算许用接触应力16、试算小齿轮分度圆直径=63.012mm17、计算圆周速度 18、确定载荷系数由表13-5查取使用系数根据由图13-13得动载荷系数斜齿圆柱齿轮,由,查图13-14得齿间载荷分布系数由图13-15查取齿向分布系数故载荷系数19、修
12、正小齿轮分度圆直径(三)、确定齿轮传动主要参数和几何尺寸1、确定模数圆整为标准值2、 计算传动中心距圆整为3、 确定螺旋角4、 计算分度圆直径、5、 计算齿宽取 (四)、校核齿根弯曲疲劳强度校核公式为1、当量齿数 、 2、齿形系数 、由表13-7得 (内插) (内插)3、应力修正系数、由表13-7得 (内插) (内插)4、弯曲疲劳强度极限、由图13-7得 5、螺旋角系数纵向重合度由表13-22查得螺旋角系数6、重合度系数端面重合度7、弯曲疲劳强度寿命系数、由图13-9查得 8、弯曲疲劳强度安全系数取弯曲强度最小安全系数9、计算需用弯曲应力、10、校核齿根弯曲疲劳强度五、高速齿轮轴的设计(一)、
13、选择轴的材料确定许用应力选择轴的材料为45钢, 调质处理 (二)、计算轴的载荷1、轴的传递转矩为2、作用在齿轮上的力为圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示(三)、初估轴的最小直径选择联轴器1、初步估算轴的最小直径:安装联轴器处的直径为轴的最小直径。根据表17-2,取,于是得,考虑到轴上有键槽,故直径增大3%5%,取2、选联轴器:1、由表18-1选联轴器工作系数,故联轴器的计算扭矩 2、因输入轴与电动机相连,转速高,转矩小,选择弹性套柱销联轴器。按扭矩查表选择LT2 弹性套柱销联轴器,其半联轴器的孔径为20mm,半联轴器长(四)、轴的结构设计1拟定零件上的装配方案由于齿轮直径较小,采用齿轮轴左端
14、轴承和轴承端盖及联轴器依次从左端装配,套筒、右端轴承和端盖依次从右端装配。2、根据轴向定位要求确定轴向各段直径和长度1、装联轴器段:已经确定,半联轴器与轴配合的长度,为保证轴端挡圈能够压紧联轴器,所以取2、装左端轴承端盖段:联轴器右端用轴肩定位,故取,轴段b的长度由轴承端盖及其固定螺钉的装拆空间要求决定,取3、装轴承段:这两段轴颈由滚动轴承的内圈孔来决定。根据斜齿轮有轴向力及,选角接触轴承7206C,其尺寸为,故取,轴端c的长度等于滚动轴承的宽度,轴段g的长度由滚动轴承的宽度B、轴承与箱体内壁距离s=510mm(取s=5mm)、齿轮端面与箱体内壁之间的距离a=1020mm(取a=15mm) 及
15、挡油圈在内壁里的宽度等尺寸决定,取4、齿轮段:采用齿轮轴装,齿轮的分度圆直径为61.35mm,等于齿轮宽度,取5、齿轮右端段:,取,6、考虑到左端轴承距箱体内壁的距离及中间轴承上主动轮的宽度,取,3、轴上零件的轴向固定半联轴器与轴的轴向固定均采用平键连接。的对中性,半联轴器与轴的配合为H7/k6,滚动轴承与轴的配合为H7/k6六、中间齿轮轴的设计(一)、选择轴的材料确定许用应力选择轴的材料为45钢, 调质处理 (二)、计算轴的载荷1、作用在从动齿轮上的力为由从动齿轮上的受力与高速轴上主动齿轮的受力的作用关系可得2、轴的传递转矩为3、作用在主动齿轮上的力为圆周力、径向力及轴向力的方向如图所(三)
16、、初估轴的最小直径初步估算轴的最小直径:安装轴承处的直径为轴的最小直径。根据表17-2,取,于是得 (四)、轴的结构设计1、拟定轴上零件的装配方案左端主动齿轮、左端套筒、左端轴承和轴承端盖依次从左端装配,右端从动齿轮、右端套筒、右端轴承和端盖依次从右端装配。2、根据轴向定位要求确定轴向各段直径和长度1、装轴承段:这两段轴颈由滚动轴承的内圈孔来决定。根据斜齿轮有轴向力及,选角接触轴承7207C,其尺寸为,故取,轴段a和轴段e的长度由滚动轴承的宽度B、轴承与箱体内壁距离s=510mm(取s=5.5mm)、齿轮端面与箱体内壁之间的距离a=1020mm(取a=17.5mm) 及齿轮轮毂与其装配轴端的长
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