帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器
帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器,運輸機,傳動,裝置,中的,同軸,二級,圓柱齒輪,減速器
機械設計課程-帶式運輸機傳動裝置中的同軸式1級圓柱齒輪減速器 目 錄 設計任務書1 傳動方案的擬定及說明4 電動機的選擇4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5 傳動件的設計計算5 軸的設計計算8 滾動軸承的選擇及計算14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算16 連軸器的選擇16 減速器附件的選擇17 潤滑與密封18 設計小結18 參考資料目錄18 機械設計課程設計任務書 題目:設計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器 一 總體布置簡圖 1電動機;2聯(lián)軸器;3齒輪減速器;4帶式運輸機;5鼓輪;6聯(lián)軸器 二 工作情況: 載荷平穩(wěn)、單向旋轉 三 原始數(shù)據(jù) 鼓輪的扭矩T(Nm):850 鼓輪的直徑D(mm):350 運輸帶速度V(m/s):0.7 帶速允許偏差():5 使用年限(年):5 工作制度(班/日):2 四 設計內容 1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算; 2. 斜齒輪傳動設計計算 3. 軸的設計 4. 滾動軸承的選擇 5. 鍵和連軸器的選擇與校核; 6. 裝配圖、零件圖的繪制 7. 設計計算說明書的編寫 五 設計任務 1 減速器總裝配圖一張 2 齒輪、軸零件圖各一張 3 設計說明書一份 六 設計進度 1、 第一階段:總體計算和傳動件參數(shù)計算 2、 第二階段:軸與軸系零件的設計 3、 第三階段:軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 4、 第四階段:裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫 傳動方案的擬定及說明 由題目所知傳動機構類型為:同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。 本傳動機構的特點是:減速器橫向尺寸較小,兩大吃論浸油深度可以大致相同。結構較復雜,軸向尺寸大,中間軸較長、剛度差,中間軸承潤滑較困難。 電動機的選擇 1電動機類型和結構的選擇 因為本傳動的工作狀況是:載荷平穩(wěn)、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y(IP44)系列的電動機。 2電動機容量的選擇 1) 工作機所需功率Pw Pw3.4kW 2) 電動機的輸出功率 PdPw/ 0.904 Pd3.76kW 3電動機轉速的選擇 nd(i1i2in)nw 初選為同步轉速為1000r/min的電動機 4電動機型號的確定 由表201查出電動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW,滿載轉速960r/min?;痉项}目所需的要求 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動裝置的總傳動比及其分配 1計算總傳動比 由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為: inm/nw nw38.4 i25.14 2合理分配各級傳動比 由于減速箱是同軸式布置,所以i1i2。 因為i25.14,取i25,i1=i2=5 速度偏差為0.5%5%,所以可行。 各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩 項 目 電動機軸 高速軸I 中間軸II 低速軸III 鼓 輪 轉速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 轉矩(Nm) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 傳動比 1 1 5 5 1 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 傳動件設計計算 1 選精度等級、材料及齒數(shù) 1) 材料及熱處理; 選擇小齒輪材料為40Cr(調質),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。 2) 精度等級選用7級精度; 3) 試選小齒輪齒數(shù)z120,大齒輪齒數(shù)z2100的; 4) 選取螺旋角。初選螺旋角14 2按齒面接觸強度設計 因為低速級的載荷大于高速級的載荷,所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算 按式(1021)試算,即 dt 1) 確定公式內的各計算數(shù)值 (1) 試選Kt1.6 (2) 由圖1030選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433 (3) 由表107選取尺寬系數(shù)d1 (4) 由圖1026查得10.75,20.87,則121.62 (5) 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8Mpa (6) 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1600MPa;大齒輪的解除疲勞強度極限Hlim2550MPa; (7) 由式1013計算應力循環(huán)次數(shù) N160n1jLh601921(283005)3.3210e8 N2N1/56.64107 (8) 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95;KHN20.98 (9) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1,安全系數(shù)S1,由式(1012)得 H10.95600MPa570MPa H20.98550MPa539MPa HH1H2/2554.5MPa 2) 計算 (1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t d1t = =67.85 (2) 計算圓周速度 v= = =0.68m/s (3) 計算齒寬b及模數(shù)mnt b=dd1t=167.85mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 (4) 計算縱向重合度 = =0.3181tan14 =1.59 (5) 計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn),所以取KA=1 根據(jù)v=0.68m/s,7級精度,由圖108查得動載系數(shù)KV=1.11;由表104查的KH的計算公式和直齒輪的相同, 故 KH=1.12+0.18(1+0.61 )11 +0.2310 67.85=1.42 由表1013查得KF=1.36 由表103查得KH=KH=1.4。故載荷系數(shù) K=KAKVKHKH=11.031.41.42=2.05 (6) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式(1010a)得 d1= = mm=73.6mm (7) 計算模數(shù)mn mn = mm=3.74 3按齒根彎曲強度設計 由式(1017 mn 1) 確定計算參數(shù) (1) 計算載荷系數(shù) K=KAKVKFKF=11.031.41.36=1.96 (2) 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=1.59,從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0。88 (3) 計算當量齒數(shù) z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89 z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47 (4) 查取齒型系數(shù) 由表105查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 (5) 查取應力校正系數(shù) 由表105查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 (6) 計算F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa (7) 計算大、小齒輪的 并加以比較 = =0.0126 = =0.01468 大齒輪的數(shù)值大。 2) 設計計算 mn =2.4 mn=2.5 4幾何尺寸計算 1) 計算中心距 z1 =32.9,取z1=33 z2=165 a =255.07mm a圓整后取255mm 2) 按圓整后的中心距修正螺旋角 =arcos =13 5550” 3) 計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1 =85.00mm d2 =425mm 4) 計算齒輪寬度 b=dd1 b=85mm B1=90mm,B2=85mm 5) 結構設計 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm,而又小于500mm,故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。 軸的設計計算 擬定輸入軸齒輪為右旋 II軸: 1初步確定軸的最小直徑 d =34.2mm 2求作用在齒輪上的受力 Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttan=223N; Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3軸的結構設計 1) 擬定軸上零件的裝配方案 i. I-II段軸用于安裝軸承30307,故取直徑為35mm。 ii. II-III段軸肩用于固定軸承,查手冊得到直徑為44mm。 iii. III-IV段為小齒輪,外徑90mm。 iv. IV-V段分隔兩齒輪,直徑為55mm。 v. V-VI段安裝大齒輪,直徑為40mm。 vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承,直徑為35mm。 2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1. I-II段軸承寬度為22.75mm,所以長度為22.75mm。 2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm,軸承和箱體的間隙4mm,所以長度為16mm。 3. III-IV段為小齒輪,長度就等于小齒輪寬度90mm。 4. IV-V段用于隔開兩個齒輪,長度為120mm。 5. V-VI段用于安裝大齒輪,長度略小于齒輪的寬度,為83mm。 6. VI-VIII長度為44mm。 4 求軸上的載荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得軸承30307的Y值為1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因為兩個齒輪旋向都是左旋。 故:Fa1=638N Fa2=189N 5精確校核軸的疲勞強度 1) 判斷危險截面 由于截面IV處受的載荷較大,直徑較小,所以判斷為危險截面 2) 截面IV右側的 截面上的轉切應力為 由于軸選用40cr,調質處理,所以 (2P355表15-1) a) 綜合系數(shù)的計算 由 , 經(jīng)直線插入,知道因軸肩而形成的理論應力集中為 , , (2P38附表3-2經(jīng)直線插入) 軸的材料敏感系數(shù)為 , , (2P37附圖3-1) 故有效應力集中系數(shù)為 查得尺寸系數(shù)為 ,扭轉尺寸系數(shù)為 , (2P37附圖3-2)(2P39附圖3-3) 軸采用磨削加工,表面質量系數(shù)為 , (2P40附圖3-4) 軸表面未經(jīng)強化處理,即 ,則綜合系數(shù)值為 b) 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為 , c) 安全系數(shù)的計算 軸的疲勞安全系數(shù)為 故軸的選用安全。 I軸: 1作用在齒輪上的力 FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2初步確定軸的最小直徑 3軸的結構設計 1) 確定軸上零件的裝配方案 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動機,另一端連接輸入軸,所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制,選為25mm。 e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠,定位軸肩高度應達2.5mm,所以該段直徑選為30。 f) 該段軸要安裝軸承,考慮到軸肩要有2mm的圓角,則軸承選用30207型,即該段直徑定為35mm。 g) 該段軸要安裝齒輪,考慮到軸肩要有2mm的圓角,經(jīng)標準化,定為40mm。 h) 為了齒輪軸向定位可靠,定位軸肩高度應達5mm,所以該段直徑選為46mm。 i) 軸肩固定軸承,直徑為42mm。 j) 該段軸要安裝軸承,直徑定為35mm。 2) 各段長度的確定 各段長度的確定從左到右分述如下: a) 該段軸安裝軸承和擋油盤,軸承寬18.25mm,該段長度定為18.25mm。 b) 該段為軸環(huán),寬度不小于7mm,定為11mm。 c) 該段安裝齒輪,要求長度要比輪轂短2mm,齒輪寬為90mm,定為88mm。 d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內壁距離取4mm(采用油潤滑),軸承寬18.25mm,定為41.25mm。 e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸,定為57mm。 f) 該段由聯(lián)軸器孔長決定為42mm 4按彎扭合成應力校核軸的強度 W=62748N.mm T=39400N.mm 45鋼的強度極限為 ,又由于軸受的載荷為脈動的,所以 。 III軸 1作用在齒輪上的力 FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2初步確定軸的最小直徑 3軸的結構設計 1) 軸上零件的裝配方案 2) 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 直徑 60 70 75 87 79 70 長度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 5求軸上的載荷 Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 彎扭校合 滾動軸承的選擇及計算 I軸: 1求兩軸承受到的徑向載荷 5、 軸承30206的校核 1) 徑向力 2) 派生力 3) 軸向力 由于 , 所以軸向力為 , 4) 當量載荷 由于 , , 所以 , , , 。 由于為一般載荷,所以載荷系數(shù)為 ,故當量載荷為 5) 軸承壽命的校核 II軸: 6、 軸承30307的校核 1) 徑向力 2) 派生力 , 3) 軸向力 由于 , 所以軸向力為 , 4) 當量載荷 由于 , , 所以 , , , 。 由于為一般載荷,所以載荷系數(shù)為 ,故當量載荷為 5) 軸承壽命的校核 III軸: 7、 軸承32214的校核 1) 徑向力 2) 派生力 3) 軸向力 由于 , 所以軸向力為 , 4) 當量載荷 由于 , , 所以 , , , 。 由于為一般載荷,所以載荷系數(shù)為 ,故當量載荷為 5) 軸承壽命的校核 鍵連接的選擇及校核計算 代號 直徑 (mm) 工作長度 (mm) 工作高度 (mm) 轉矩 (Nm) 極限應力 (MPa) 高速軸 8760(單頭) 25 35 3.5 39.8 26.0 12880(單頭) 40 68 4 39.8 7.32 中間軸 12870(單頭) 40 58 4 191 41.2 低速軸 201280(單頭) 75 60 6 925.2 68.5 1811110(單頭) 60 107 5.5 925.2 52.4 由于鍵采用靜聯(lián)接,沖擊輕微,所以許用擠壓應力為 ,所以上述鍵皆安全。 連軸器的選擇 由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點,所以考慮選用它。 二、高速軸用聯(lián)軸器的設計計算 由于裝置用于運輸機,原動機為電動機,所以工作情況系數(shù)為 , 計算轉矩為 所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4(GB4323-84),但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連,其孔徑受電動機外伸軸徑限制,所以選用TL5(GB4323-84) 其主要參數(shù)如下: 材料HT200 公稱轉矩 軸孔直徑 , 軸孔長 , 裝配尺寸 半聯(lián)軸器厚 (1P163表17-3)(GB4323-84 三、第二個聯(lián)軸器的設計計算 由于裝置用于運輸機,原動機為電動機,所以工作情況系數(shù)為 , 計算轉矩為 所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10(GB4323-84) 其主要參數(shù)如下: 材料HT200 公稱轉矩 軸孔直徑 軸孔長 , 裝配尺寸 半聯(lián)軸器厚 (1P163表17-3)(GB4323-84 減速器附件的選擇 通氣器 由于在室內使用,選通氣器(一次過濾),采用M181.5 油面指示器 選用游標尺M16 起吊裝置 采用箱蓋吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 選用外六角油塞及墊片M161.5 潤滑與密封 一、齒輪的潤滑 采用浸油潤滑,由于低速級周向速度為,所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑,取為35mm。 二、滾動軸承的潤滑 由于軸承周向速度為,所以宜開設油溝、飛濺潤滑。 三、潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利,考慮到該裝置用于小型設備,選用L-AN15潤滑油。 四、密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調整,采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。 密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。 軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 設計小結 由于時間緊迫,所以這次的設計存在許多缺點,比如說箱體結構龐大,重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷,我相信,通過這次的實踐,能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作,有能力設計出結構更緊湊,傳動更穩(wěn)定精確的設備。
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上傳時間:2019-11-27
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- 關 鍵 詞:
- 運輸機 傳動 裝置 中的 同軸 二級 圓柱齒輪 減速器
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帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器,運輸機,傳動,裝置,中的,同軸,二級,圓柱齒輪,減速器展開閱讀全文
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