一级斜齿圆柱齿轮减速器p=4.5_n=175
一级斜齿圆柱齿轮减速器p=4.5_n=175,一级,圆柱齿轮,减速器,_n
机械设计课程设计任务书一、设计题目 带式运输机的减速传动装置设计二、具体要求 原始数据:传动带鼓轮转速n=175 r/min鼓轮轴输入功率P=4.5KW 使用年限年三、传动方案1传动方案的分析及论证原理图如下图所示,该传动方案是常见的减速方案,高速级采用三角带轮传动,低速级采用一级圆柱齿轮减速器,该传动方案传递效率高,结构紧凑,制造简单,通用性好,承载能力强,具有过载保护能力,价格便宜,标准化程度高,能大幅降低成本。 V带有缓冲吸振作用,能在振动环境中工作,能减小振动对工作机及减速器带来的影响,减速器部分为闭式传动,传递效率高,不受环境灰尘影响。2电动机选择工作条件场合有三相电源,采用Y系列三相交流异步电动机,计算工作机所需功率:工作机所需转速: 计算传动装置总效率: V带传动效率 齿轮传动效率 联轴器效率 轴承效率 所以 电动机的输出功率: 取 选择电动机为Y132S4型 (见2表20-1)技术数据:额定功率:5.5() 额定转速:1440 () 3. 传动装置的运动和动力参数的选择和计算3.1 总传动比和各级传动比分配: 其中:为齿轮传动比, 为V带传动比,取:;3.2 各轴传动装置的运动和动力参数1)高速轴:; ;2) 低速轴:; ;4. V带传动的设计1 确定计算功率 由书表8-7得: 故2 选V带带型根据,由1图8-11得:选择SPA型带3 确定带轮基准直径并验算带速v1)由1表8-6 8-8 取小带轮基准直径2)验算带速v:因为 所以合适3)根据18-15a得: 由1表8-8 ,确定为250mm4 确定V带中心距a和基准长度据式 取由1式8-22,计算所需基准长度选取基准长度按1式8-23,计算实际中心距 变动范围 5 验算小带轮的包角6 计算带的根数1)计算单根由和根据1表8-4a得根据,SPA型带,由1表8-4b得1表8-5得:,表8-2得:2) V带根数 根 取Z37 计算单根V带的初拉力的最小值根据1表8-3 SPA型带取所以8 计算压轴力5.齿轮传动设计(斜齿传动)5.1 选精度等级、材料及齿数1)为提高传动平稳性及强度,选用斜齿圆柱齿轮小齿轮材料:45钢调质 HBS1=280接触疲劳强度极限MPa (由1P207图10-21d)弯曲疲劳强度极限 Mpa (由1P204图10-20c)大齿轮材料:45号钢正火 HBS2=240接触疲劳强度极限 MPa (由1P206图10-21c) 弯曲疲劳强度极限 Mpa (由1P204图10-20b)2)精度等级选用7级精度3)初选小齿轮齿数大齿轮齿数Z2 = Z1= 213.29=69.1 取 704)初选螺旋角按齿面接触强度设计 计算公式: (由1P216式10-21) 1)确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 Nmm齿宽系数 (由1P201表10-7) 材料的弹性影响系数 Mpa1/2 (由1P198表10-6)区域系数 (由1P215图10-30), (由1P214图10-26) 应力循环次数接触疲劳寿命系数 (由1P203图10-19)接触疲劳许用应力取安全系数 取 1 计算(1)试算小齿轮分度圆直径=55.44mm(2)计算圆周速度 1.67mm/s(3)计算齿宽b及模数mnt mmb/h=9.664计算纵向重合度 =2.0932(5) 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据v=1.67m/s、 7级精度1 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为对称布置、7级精度、=1.0、 mm,得 =1.42 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据b/h=9.66、 齿向载荷分配系数、 假设,根据7级精度,软齿面传动,得 =2.267(6) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 mm(7) 计算模数三 按齿根弯曲强度设计 1 确定计算参数(1)计算载荷系数K (2)螺旋角影响系数 根据纵向重合系数,得0.91(3)弯曲疲劳系数KFN 得 (4)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.2 得(5)计算当量齿数ZV取24取78(6)查取齿型系数YF 应力校正系数YS 得 (7)计算大小齿轮的 并加以比较比较所以大齿轮的数值大,故取0.014269。2 计算=1.86mm取2四 分析对比计算结果对比计算结果,取=2已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的d1=来计算应有的 取31 取103需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距阿a将a圆整为140mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 mmmm 4计算齿宽度 B=mm 取B1=70mm,B265mm6 轴的设计6.1高速轴的设计1).已知输入轴上的功率P 、转速n 和转矩T1)高速轴:; ;材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=108。2) 确定轴的最小直径,(外伸轴,C=108),根据联轴器参数选择 ;轴最小直径处与带轮配合,取配合的毂孔长度L 38mm3)结构设计1)拟定轴上零件的装配方采用图示的装配方案4)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d2=d1+(35)mm 因为带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取,L2=m+e+l+5=55。d3=d2+(23)mm,段装配轴承且,所以查手册62页表6-1取。选用30306轴承。L3=B+2=21。段主要是定位轴承,d4=d3+(510)mm,取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: m查手册51页表4-1得:不做成齿轮轴形式 段装配轴承所以 5)校核该轴:L1=63.3 L2=63.3 作用在齿轮上的圆周力为:径向力为轴向力求垂直面的支反力:求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:求水平面的支承力:NN求并绘制水平面弯矩图:求合成弯矩图:求危险截面当量弯矩:从图可见,m-m处截面最危险,其合成弯矩为:(取折合系数)所以该轴是安全的。6.2低速轴的设计低速轴的设计:确定各轴段直径计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得:同时,需要选取联轴器,跟据联轴器孔径来确定轴径,查2269表17-1取查手册94页表8-7选用型号为HL3的弹性柱销联轴器。并且考虑到该轴段上开有键槽,因此取 ,长度L158mm.为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取。设计轴段,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取,采用挡油环给轴承定位。选轴承30309。mm ,L3=51.8mm设计轴段,考虑到挡油环轴向定位,故取, L4=61mm设计另一端轴颈,取,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。确定各轴段长度。有联轴器的尺寸决定(后面将会讲到).因为,所以其它各轴段长度由结构决定。(4)校核该轴和轴承:求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力: 径向力:轴向力:求水平面的支承力。计算、绘制水平面弯矩图。求垂直面的支反力:计算垂直弯矩:合成弯矩。扭转切应力是脉动循环变应力,则折合系数,则 轴的计算应力: 轴的材料为45钢,调质处理,由(2)表15-1查得:,因此 ,故安全。六精确校核轴的疲劳强度判断危险截面校核危险截面左侧:抗弯截面系数:抗扭截面系数:弯矩及弯曲应力: 扭矩及扭转切应力: 轴的材料为45钢,调质处理,由(2)表15-1查得:,应力集中系数:,查附表3-2得:, 由附表3-1得轴的敏性系数为: , 故有效应力集中系数:35由附图3-2得尺寸系数:由附图3-3得扭转尺寸系数:查附图3-4表面质量系数为:轴未经表面强化处理,则:综合系数值: 碳钢的特性系数: ,取:5 ,取:则计算安全系数,得: 轴左截面安全 3校核危险截面右侧 抗弯截面系数: 抗扭截面系数: 弯矩及弯曲应力: 扭矩及扭转切应力: 过盈配合处的值,由附表3-8用插入法求出,并取 ,于是得:, 轴按磨削加工,由附图3-4得表面质量系数为: 故得综合系数为: 所以轴在危险截面右侧的安全系数为: 故该轴在危险截面的右侧的强度也是足够的。(5)7、轴承的校核1 低速轴轴承校核由于低速轴受力最大,传递转矩最大,本文只校核低速轴轴承30309的校核求两轴承受到的径向载荷径向力,查1表15-1,得Y=1.6,e=0.37,派生力,轴向力,右侧轴承压紧由于,所以轴向力为,当量载荷由于,所以,。由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为,轴承寿命的校核8 键的设计与校核:(1)低速轴齿轮处的键校核:因为d=50装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L1=90初选键长为,校核所以所选键为: 安全合格。(3)低速轴联轴器处的键校核:因为d=80装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L1=56初选键长为,校核所以所选键为: 安全合格。9. 润滑方式的确定因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于,所以采用油润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度。10箱体尺寸由机械设计课程设计手册p173查得箱体尺寸:由2p173查得箱座壁厚:,所以,取。箱盖壁厚:,所以,取。箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度:箱座、箱盖的肋厚:轴承旁凸台的半径:轴承盖外径:(其中,D为轴承外径,为轴承盖螺钉的直径)。中心高:取:;地脚螺钉的直径:(因为:);数目:4。轴承旁联接螺栓的直径:;箱盖、箱座联接螺栓的直径:轴承盖螺钉的直径:数目:4;窥视孔盖板螺钉的直径:。至箱外壁的距离: 至凸缘边缘的距离:。 外箱壁到轴承座端面的距离:。齿轮顶圆与内箱壁距离:,取:。齿轮端面与内箱壁距离:,取:。致谢参考文献:1徐锦康 主编 机械设计 机械工业出版社 20032陆玉 何在洲 佟延伟 主编 机械设计课程设计第3版 机械工业出版社 2005 3 机械设计手册编辑委员会.机械设计手册(1-2)第三版M.北京:机械工业出版社,2004
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