机械课程设计说明书二级减速器.doc
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1、机械设计基础课程设计说明书姓 名: 学生学号:专 业: 指导教师: 目录第一章 机械传动装置的总体设计- 2 -第一节 传动装置的方案设计第二节 电动机的选择第三节 机械传动装置的计算第二章 减速器传动零件的设计计算- 2 -第一节 减速器内传动零件的设计计算第二节 减速器外传动零件的设计计算第三章 轴承、联轴器和键的设计计算- 2 -第一节 轴承的设计计算第二节 联轴器的设计计算第三节 轴上键的设计计算第四章 减速器箱体及其附件的结构尺寸- 2 -第一节 减速器的箱体及其结构尺寸第二节 减速器的润滑与密封第三节 减速器的附件及其结构尺寸第五章 课程设计总结- 2 -第六章 参考文献- 2 -
2、第一章 机械传动装置的总体设计第1节 传动装置的方案设计设计的初始条件:(1) 设计任务: 设计用于带式运输机的传动装置(2) 设计要求:带式运输机连续单向运转,载荷较平稳,空载启动,运输带速允许误差为5%。使用期限为10年,大修期三年,小批量生产,两班制工作。(3) 设计方案、数据数据组编号:D9运输带工作转矩T/N.m900运输带工作转速n/r.min-1120如图所示为带式传送机的3中传动方案。方案A采用一级闭式齿轮传动和一级开式齿轮传动,该方案成本较低,但使用寿命较短,不适于较差的工作环境;方案B采用展开式二级圆柱齿轮减速器,该方案结构简单,传动效率高,容易制造,使用寿命长,维护方便,
3、适合在较差的工作环境下长期工作,但由于电动机、减速器与带式传送机并列,导致横向尺寸较大,机器结构不紧凑;方案D采用一级闭式圆柱齿轮和一级开式圆锥齿轮,便于实现变向减速,可以减少轴向尺寸,但圆锥齿轮传动比不能太大,否则会影响其加工精度。第二节 电动机的选择一、选择电动机类型按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机。此类电动机具有结构简单、启动性能好、工作可靠、价格低廉、维护方便等优点,适用于机床、输送机、搅拌机等。二、选择电动机功率(1)工作机构所需功率: =11.36 kW (2)电动机输出功率: 其中,a:电动机至螺旋输送机的总效率c:弹性联轴器效率g:一对圆柱齿轮
4、传输效率r:3三对滚动轴承效率t:一对圆椎齿轮的传输效率通过查表可得,=0.99,=0.98(7级精度的很好的齿轮传动)=0.99,=0.96,得 = =0.895从而可得 =12.69 kW(3) 确定电动机的额定功率 通常按照确定,得=12.6916.50kW,查表可得 三、电动机转速的选择 在三相交流异步电动机产品规格中,同一功率有4种同步转速。按电动机的级数分为2、4、6、8级,其同步转速分别为3000r/min、1500r/min、750r/min,在此减速器装置中,选择1500r/min 4级比较适宜。电动机选择结果电动机型号额定功率/kW额定转速/(r/min)同步转速n/(r/
5、min) 电动机总质量/kg外伸轴径轴中心高/mmY160L-4 1515001460144长机座160第3节 机械传动装置的计算一、总传动比的计算 由传动装置的总传动比 i 得 二、 分配各级传动比 圆锥齿轮的传动比不应过大,且由设计方案可知,按照“前小后大”的原则,从高速轴到低速轴的传动比依次增大,可使中间轴具有较高的转速和较小的转矩,从而减小其尺寸的质量,而圆锥齿轮的传动比不可过大,可取 = 4 则 三、 传动装置运动和动力参数的计算 将传动装置中各轴由高速到低速一次定为轴、轴,按电动机至工作机构运动传递路线计算出各轴的运动和动力参数。 1、各轴的转速 r/min, r/min. 式中
6、、轴、轴的转速; 电动机的额定转速,r/min; 、电动机轴到轴、轴到轴的之间的传动比。 2、各轴的功率 kW kW 3、各轴的转矩 将计算结果汇总成下表 : 参数轴 名电动机轴轴轴转速N/(r/min)1500480120功率P/kW1514.4113.70转矩T/()95.50286.701090.3传动比i3.044效率0.960.95第二章 减速器传动零件的设计计算 第一节 减速器内传动零件的设计计算一、一级闭式圆柱齿轮传动的设计计算 闭式齿轮传动的主要失效形式是齿轮齿面点蚀(软齿面齿轮)或齿根折断(硬齿面齿轮),一般按接触疲劳强度设计,按弯曲疲劳强度校核。 1、选择齿轮材料(大小齿轮
7、的齿面均为软齿面) 小齿轮选用40MnB调质,齿面硬度241286HBS, =730MPa,=600MPa;大齿轮选用ZG35SiMn调质,齿面硬度241269HBS,=620MPa, =510MPa,取=1.1,=1.25, = = = 2、按照齿面接触强度设计设齿轮按7级精度制造,取载荷系数K=1.2,齿宽系数=0.8,小齿轮上的转矩 取弹性系数 =188.0,则 = =85.7mm取齿数=32,则 取 z2=100;故实际传动比 i=3.125模数 mm齿宽 mm, 取 查表可知 m=3 mm,则实际的 , ,中心距 3、 验算轮齿弯曲强度齿形系数 则可得 4、齿轮的圆周速度 对照表可知
8、选用7级精度是合适的。圆柱齿轮的设计参数如下表所示参数材料模数/mm齿数传动比分度圆直径/mm齿宽/mm小齿轮40MnB调质3323.1259675大齿轮ZG35SiMn调质10030070 5、闭式圆柱齿轮的结构设计 小齿轮的构造,由于200mm,选择用锻造齿轮(实心齿轮),轴孔直径d=45mm 有关参数如下表格:序号名称符号 数值(mm)1分度圆直径962齿根圆直径873齿顶圆直径1024齿根高3.755齿顶高36顶隙c0.757齿宽b758齿槽宽e4.719齿厚s4.7110齿距p9.42大齿轮的尺寸序号名称符号值(mm)1分度圆直径3002齿根圆直径2913齿顶圆直径3064齿根高3.
9、755齿顶高36顶隙c0.757齿宽b708齿槽宽e4.719齿厚s4.7110齿距p9.42大齿轮的=306mm,所以选择腹板式的结构,选择模锻为其加工工艺,取d=60mm,其各尺寸数据如下:序号名称(符号)公式或值(mm)1 轮毂直径=1.6d=1.660=962L取L=85mm3取=8mm4nn=0.5m=1.5mm5取=186mm6=276mm7258C取C=20mm 大齿轮的图形如下所示:二、 电动机轴的设计计算 不论何种具体条件,轴的结构都应满足:轴和装在轴上的零件要有准确的位置;轴上零件应便于装拆和调整;轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质,减速器中的轴属于转轴。因此,一般在
10、进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算,然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸,最后校核轴的强度。轴的参考图形如下: 具体步骤如下: 1、电动机轴的材料选择、热处理方式,许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa,屈服强度=355MPa, =55MPa 2、初步计算各轴段直径 (1)按下列公式初步计算出轴的直径 式中,P传递的功率,kW; A随材料而定的系数。 由第一章可知,P=15kW,取 A=107118 则 =23.3625.77mm 在计算截面上有键槽,直径应适当增大4%5%, 则 =24.29 27.06mm 圆整为标准值,=28mm
11、 (2) 计算 因必须符合轴承密封元件的要求,经查表,取=35mm; (3) 计算 ,且必须与轴承的内经一致,圆整=40mm,初选轴承型号为6308,查附表可知,B=23mm,D=90mm,;(4) 计算d4 ,为装配方便而加大直径,应圆整为标准直径,一般取0,2,5,8尾数,取=45mm;(5) 计算d5 取 =55mm;(6) 计算d6 ,同一轴上的轴承选择同一型号,以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各段轴直径列表如下: 名称直径(mm)283540455540 3、计算轴各段长度 (1)计算 半联轴器的长度l=60mm,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上,而不压在轴的端面上,故第
12、一段的长度应比l略短一些,取 =56mm; (2)计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖,取,其中为螺钉直径,由轴承外径D=90mm,查表,取=8mm, , 式中,为箱体壁厚,取=8mm, 取轴旁连接螺栓的直径为10mm,查得; 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积,故轴承采用脂润滑,取 =9mm, 所以 m=8+16+14+8-9-23=14mm, 所以 取 L2=44mm (3)计算 ,式中,为大齿轮端面至箱体内壁距离,应考虑两个齿轮的宽度差,两齿轮的宽度差为5mm,取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm,则 取 (4)计算 ; (5)计算 ; (6)计算 ; 取 L6=41mm 各段轴长度列表如下: 名
13、称长度/mm56445073741 此段轴的结构如图所示:4、 校核轴的强度 小齿轮上的受力情况: 圆周力 径向力 小齿轮分度圆直径96mm,小齿轮的齿宽b=75mm(1) 求垂直面的支反力 (2) 求水平面的支反力 (3) 绘垂直面的弯矩图 (4) 绘水平面的弯矩图 (5) 求合成弯矩图 (6) 轴传递的扭矩 (7) 求危险截面的当量弯矩 由图可知,在截面处最危险,其当量扭矩为 如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数=0.6,代入上式得 (8) 计算危险截面处的直径 考虑到键槽对轴的削弱,将d值增大5%,得 ,故其强度足够。其力矩图形如下:M水平面垂直面F1vFrFt F2HF1HF
14、2vFt Fr TM3、 轴的设计计算 轴的参考图形与电动机轴一致:具体步骤如下: 1、轴的材料选择、热处理方式,许用应力的确定。 选择45钢调质。硬度达到197286HBS,抗拉强度=650MPa,屈服强度=355MPa。=60MPa 2、初步计算各段轴直径 (1)按下列公式初步计算出轴的直径 式中, P传递的功率,kw; A随材料而定的系数。 由第一章可知,P=14.41kW,取 A=107118 则 =33.2636.67mm 在计算截面上有键槽,直径应适当增大4%5%, 则 =34.59 38.14mm 圆整为标准值,=40mm (2)计算 因必须符合轴承密封元件的要求,经查表,取=5
15、0mm; (3)计算 ,且必须与轴承的内经一致,圆整=55mm,(续表28)初选轴承型号为6211,查附表可知,B=21mm,D=100mm,; (4)计算 ,为装配方便而加大直径,应圆整为标准直径,一般取0,2,5,8尾数,取=60mm; (5)计算 取=70mm; (6)计算 ,同一轴上的轴承选择同一型号,以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 轴各阶梯轴直径列表如下: 名称直径(mm)405055607055 3、计算轴各段长度 (1)计算 半联轴器的长度l=84mm,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上,而不压在轴的端面上,故第一段的长度应比l略短一些,取=80mm; (2)计算 轴承端盖采用
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