塑料包装机构主传动机构设计——二级展开式圆柱圆锥齿轮减速器
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1 塑料包装机构主传动机构设计 二级展开式圆柱圆锥齿轮减速器 任务说明书 系 别: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 姓 名: 荆伟泽 学 号: 2005090221 指导教师: 贾毅超 2 目 录 一 设计题目 .3 1塑料包装机的传动示意如图所示。 .3 2已知条件 .3 3设计内容 .3 二 传动装置总体设计 .4 三 电动机的选择 .4 四 运动和运动参数计算: .4 1分配传动比 .4 2计算传动装置的运动和动力参数 .4 五 传动零件的设计计算 .6 1普通 V带的设计计算 .6 2闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算 .8 3闭式直齿圆柱齿轮设计计算 .13 4.轴的设计 .17 1)高速轴的设计 .17 2) .中间轴的设计 .20 3)低速轴的设计 .24 六 轴承的校核 .27 1高速轴轴承的校核 .27 2.中速轴轴承校核 .28 3.高速轴轴承的校核 .30 七.减速器机体结构 .31 八键的设计 .33 1.高速轴键的设计与校核 .33 2.中间轴键的设计与校核 .33 3.低速轴键的设计与校核 .34 九减速器的各部位附属零件的设计. .34 十防滑方式的确定 .35 1滚动轴承的润滑 .35 2齿轮的润滑 .35 3 一 设计题目 1塑料包装机的传动示意如图所示。 2已知条件 1)凸轮的转速 n/(r/min) 35 电动机的功率/KW 0.25 2)工作情况:两班制,连续单向运转,载荷有轻微冲击,室内工作。 3)使用期限:10 年; 4)生产条件:一般机械厂,单件生产; 5)动力来源:电力,三项交流,电压 380220V; 6)检修间隔:三年一大修,二年一中修,半年一小修 3设计内容 1)拟定工作机构和传动方案 2) 工作机构和运动学动力学分析 3)设计绘制减速器装配图一张 4)设计绘制零件图三张 5)编写设计计算说明书一份 4 二 传动装置总体设计 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布置,因而沿齿向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚 度 3)传动系统的作用:介于机械中原动机与工作机之间,主要将原动机的运动和动力传给 工作机,在此起减速作用,并协调二者的转速和转矩。 三 电动机的选择 查手册 选电动机型号 YS7114 功率 0.25kw 380V 转速 1400r/min 四 运动和运动参数计算: 1分配传动比 分配传动比:查手册第十三章,表 132知 V带 i7,开式圆柱齿轮 i8,圆锥齿 轮 i5;总传动比:i =40;取 (带轮) 04i带 , (减速器)0/4/1i减 取 (锥齿轮) 12.5 (柱齿轮)2/i 2计算传动装置的运动和动力参数 (1)0 轴电动机的转速 =350r/min140 nIinI =140r/min 352.Ii I =35r/min140 nIinI 5 (2)各轴的功率 传动总效率 带的传动效率: 0.961 轴圆锥滚子轴承的效率: 82 圆锥齿轮啮合的效率: .53 轴圆锥滚子轴承的效率: 094 齿轮啮合的效率: .75 轴圆锥滚子轴承的效率: 6 联轴器的传动效率: 0.97 总的传动效率 1234567总 .8326总 各轴的功率: 012.5096.8IPKW0.5PKWI 34I219 2567.7II .8I 各轴的转矩: 60.3539.109.51PITIn6417.mTNI 6.296.5.4II 938.I 0.189.109.53PITIn542.TNI 6 五 传动零件的设计计算 1普通 V带的设计计算 (1)确定 V带的型号和带轮的直径 工况系数 由(设计说明书)11.5 K1.2A 计算功率 选取带型由0K1.25ACP03PWC (设计说明书)11.15 Y 型 小带轮的直径 同理由表 11.6 取 125mD 大带轮的直径 取210i54D0 (2)计算带长 求 m2 62.5m 求 1052 37. 初取中心距 120a 带长 2LDam48L 基准长度 50m (3)求中心距和包角 中心距 12()84LaLDm 5062. 2(4506.)37.5 1am 小轮包角 2118aa 0542.801 7 (4)求带根数 带速 1.83m/s 160nvDv 传动比 i=4 带的根数 由表 11.8 由表 11.7 .4P0.89K 由表 11.20 由表 11.10 1.0LK0.1PW Z= pck = =4.76 取 Z=5 根0.3.619. 张紧力 20 25CKPFqvVZ =500 +(0.04 ) .318.08921.835 (由表 11.4 q=0.04/m) .0FN 轴上载荷 2sin0FZQ 142.85.Si 26.3Q 带轮的结构 由 YS741电动机 知轴的直径 14dm 故小带轮的孔径 V带的尺寸 顶宽 6b 节宽 5.3p 高 4hm 轮缘尺寸 =4.7mm =1.6mmminhfinh e=8mm f=7mm =5mmm 带轮计算直径 D 大带轮 214D102D 8 带轮的外径 0D10251.6ha1028.Dm 2 23 带轮的宽度 B()2(51)827zef46B6.3 2闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算 选材: 直齿锥齿轮的加工多为刨齿,不宜采用硬齿面,小齿轮用 45 钢调质处理, 硬度为 取平均硬度为 ,大齿轮选用 45 钢正火处理,2175HB230HB 硬度为 ,取平均硬度为 。619 齿面接触强度计算(由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计): 齿数 Z和精度等级 工业用齿应大于等于 14 选取小齿轮齿数 16Z 则大齿轮的齿数为 初取 ,2.501iZ 16Z240Z 估计 左右 由表 12.9 选 8级精度/Vms 使用系数 由表 12.9 KA 1.25KA 动载系数 由图 12.9 0V 齿间载荷分配系数 kh 估计 10/KFAtNmb = = =0.928cos2i.5 9 = = =0.371cos21i2.51 = = =17.24ZVcs1z60.98 = = =107.822o4.37 =1.661.8cos2z =0.88 4.63Z 由此得 =1.285120.8KHz 齿向载荷分布系数 查课本表 及注释 =1.9 2KH 载荷系数 KAV 1.25.3193.42 0.25669.0PTNmn6587TI 弹性系数 查课本表 ZE1189.ZMPa 节点区域系数 查课本图 H262.5ZH 接触最小安全系数 查课本表 limS1410limS 总工作时间 th83080th 应力循环次数 NL 96143.3011nt 10 993.01.321052NLi 接触寿命系数 查课本图 12-18 Z 12.NZ 接触应力 =638.1H 670lim1.5ZSH H =590.521li2.N2 小齿轮大端分度圆的直径 1d 1d24.73205.3ZKTEHR = 2.61.89.50.3245.8 演算圆周速度及 KFAtb =(1-0.50.3)45.84=39mm10.54ddmR =0.714m/s3.950661 nmvs =329.1N 247.1TFNtdm =221cos dRb0.35421981.6m.539./0/846KFAtNmb 确定传动主要尺寸 11 大端模数 m = = =2.865 取 m=31dZ45.86 实际大端分度圆的直径 =48mm2.0mz1d =120mm 5d2 锥距 R = 21Z23640.Rm 齿宽 b 0.39.87b9b 按齿根弯曲疲劳强度计算 齿形系数 查课本图 12-30 =2.66 =2.31YFa1YFa2YFa 应力修正系数 查课本表 12-22 =1.64 =2.02 重合度系数 =0.710.750.75.2.21 齿间载荷分布系数 查课本表 12-10KF = 1.440.71YKF 载荷系数 KAVF 1.250.493.08 弯曲疲劳极限 查课本表 limF3()c6lim1MpaF =570Mpa2 弯曲最小安全系数 查课本表 12-14 =1.60liSliS 应力循环次 NL601350841nth8.061NL 8.62.2Li 83.2 弯曲寿命系数 查课本图 12-24 = =1.0Y 1Y 12 尺寸系数 查课本图 12.25 =1.0YX XY 许用弯曲应力 Flim1YFNS =420.160.MPa1FMPa li2 YXSF =396.75701.6a2a 验算 4.123051KTYSFZmiR .73861.607. 5 1542Mpa 1F = F2.310546Ys 16.pa2F 传动无严重过载,故不做静强度校核 锥齿轮结构 148dm210d11(0.5).48.mRm221arcos.9.21068arctn/arctn3/4.2.6hR 13 arctn/arctn3.6/42.ffhRm19.b 3闭式直齿圆柱齿轮设计计算 材料的选取:小齿轮用 钢调质处理,硬度 ,平均取为 。大452175HB230HB 齿轮用 钢正火处理,硬度 ,平均取为 。619 齿面接触疲劳计算: (1)初步计算: 轴的转矩 1T 1438.TNm 查课本表 12-3,取齿宽系数 d0d 接触疲劳极限应力 由课本图 limH12.7()c67li1MpaH =620Mpa2 初步计算的许用接触应力 0.90.9681li1MPaH 6031paH 52m2 2M 由表 取Ad85Ad 初步计算小齿轮直径 1 14938.12531 20Tid mH = 取.7135dm 齿宽 b1035d6b (2)校核计算: 圆周速度 v1.466nms0.24v 14 精度等级 查课本表 12-6 选 8级精度 齿数 Z 初取 =181Z =722 模数 = 由表 12.3 取1dmZ368m 使用系数 查课本表 =1.25KA129KA 动载系数 查课本图 =1.10VV 齿间载荷分布系数 查课本表 12-10,先求H 214938.29.46TFNtd829.4FNt 1.2589.4.36KAtNmb 8.m10 =1.65811.cos.83272z 4.3Z0.84Z 由此得 =1.28120.86KHzKH 齿向载荷分布系数 HK 310.61bABCbd =1.33621.70.0KH 载荷系数 K AV .51.836 2.35 15 弹性系数 查课本表 ZE12189.ZMPaE 节点区域系数 查课本图 H62.5H 接触最小安全系数 查课本表 limS40limS 接触寿命系数 查课本图 ZN1281.8ZN25 许用接触应力 H6701.25lim1ZSH7.9MpaH.li2N 38.1 验算 : 21KTiZHEbd .35498.1189.250.8 a 7.6Mp H2 计算结果表明,触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无需调整 (3)确定传动主要尺寸实际分度圆直径 D 因模数取标准值时,齿数已重新确定,但并未圆整。 故分度圆直径不会改变,即 实际分度圆直径 218dmz361dm 742 中心距 a12()()za 9090a 齿宽 取b36dm14bm236 16 (4)齿根弯曲疲劳强度验算: 重合度系数 Y0.750.75.2.2168Y0.72Y 齿间载荷分布系数 查课本表KF1 =1.4240.72YKF 齿向载荷分布系数 358(.4)bh 查课本图 12-14 =1.24 载荷系数 KKAVF 1.250.41.22.57K 齿形系数 查课本图 YFa.Ya18Fa 应力修正系数 查课本表 = 1.82S159s2S 弯曲疲劳极限 查课本表 lim123()c7limMp 50aF 弯曲最小安全系数 查课本表 liSF41.2liS 弯曲寿命系数 查课本图 YN12.1YN 尺寸系数 由图 X.5.0YX 许用弯曲应力 Flim1FXS 580.12MPa51.2MpaFliYNSF 90.512a503.42pa 17 验算: 21KTYFaSbdm .5473.261.5908MPa 210 机盖,机座肋厚 m,1 85.0,.1m8 轴承端盖外径 2D+(55.D2 5) 3d7077 82 八键的设计 1.高速轴键的设计与校核 根据 计手册第四章,选用 圆128,1937.62dmTNm /1096GBT键 845 头普通平 键(A 型),课本第七章表 7.1铸钢的许用挤压应力 2MPa:p149834.6210.07MPadlh 所以键的强度满足。 所选键为 强度合格;bl 2.中间轴键的设计与校核 根据 查手册第四章,选用 圆275,867.10dmTNm:/1096GBT63键 2 头普通平键(A 型),本表 7.1铸钢料的许用挤压应力 ;p: 34 48657.106.532pTMPadlh 所选键的度满足。 3.低速轴键的设计与校核 根据 查设手册第四章,选用 键275,483.9dmTNm:/1096GBT 圆头普通平90214 键(A 型),查课本表 7.1铸钢料的许用挤压应力 2p:53.210.9874MPadlh 所选键的强度满足。 九减速器的各部位附属零件的设计. 1窥视孔盖与窥视孔: 在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。 以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内. 2放油螺塞 放油孔的位置设在油池最低处,并安排在不与其它部件靠近的一侧,以便于放 油,放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。 3油标 油标用来检查油面高度,以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之 处即低速级传动件附近;用带有螺纹部分的油尺,油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深 度确定。 4通气器 减速器运转时,由于摩擦发热,机体内温度升高,气压增大,导致润滑油从缝隙向外 渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器,使机体内热空气自由逸处,保证机体内外压 力均衡,提高机体有缝隙处的密封性,通气器用带空螺钉制成. 5启盖螺钉 为了便于启盖,在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时,可先拧动此螺钉顶 起机盖;螺钉上的长度要大于凸缘厚度,钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形,以免顶坏螺纹; 螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。 在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖.对于需作轴向调整的套环,装上二个螺 钉,便于调整. 6定位销 为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联接凸缘的长度方向两端各安 35 置一个圆锥定位销。两销相距尽量远些,以提高定位精度。如机体是对称的,销孔位置不 应对称布置. 7环首螺钉、吊环和吊钩 为了拆卸及搬运,应在机盖上装有环首螺钉或铸出吊钩、吊环,并在机座上铸出吊钩。 8调整垫片 用于调整轴承间隙,有的起到调整传动零件轴向位置的作用. 9密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙,必须安装密封件,以防止漏油和污物进入机体内. 十防滑方式的确定 1滚动轴承的润滑 滚动轴承的润滑采用脂润滑,它不易流失密封性好加脂周期长。 该滚动轴承的工作温度不太高的可选钙基润滑脂,滚动轴承摩擦力大。可选 1号润滑 脂 GB491-87 2齿轮的润滑 由于展开式齿轮的传动速度比低,载荷大,油脂容易流失,所以采用粘度很高,防锈 性好的开式齿轮油。采用油池润滑,自然冷却,侵入油中的齿轮深度为 1-2个齿高, 采用液压油 GB1118.1-1994. 附注: 参考数据 吴宗泽,罗圣国主编机械设计课程设计手册。 邱宣怀主编机械设计。
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塑料包装机构主传动机构设计——二级展开式圆柱圆锥齿轮减速器,塑料包装,机构,传动,设计,二级,展开式,圆柱,圆锥,齿轮,减速器
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