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文檔簡介
1、單級圓柱齒輪減速器的設(shè)計一、傳動方案擬定1.工作條件:使用年限5年,工作為二班工作制,載荷平穩(wěn),環(huán)境清潔,工作環(huán)境為35度。2.原始數(shù)據(jù):運輸帶拉力;帶速;滾筒直徑。機械傳動裝置一般由電動機、傳動裝置、工作機和機架四部分組成。單級圓柱齒輪減速器由帶傳動和齒輪傳動組成,根據(jù)各種傳動的特點,帶傳動安排在高速級,齒輪傳動放在低速級。傳動裝置的布置圖見圖-1圖-1二、選擇合適的電動機1.選擇電動機1)選擇電動機類型按已知的工作要求和條件,選用 y系列三相異步電動機。2)確定電動機功率工作機所需的功率按下式計算式中,帶式輸送機的效率=0.95,代入上式得 y132m2-6電動機所需功率按下式計算式中,為
2、電動機到滾筒工作軸的傳動裝置總效率,根據(jù)傳動特點,由表2-4查得:v帶傳動,一對齒輪傳動,一對滾動軸承,彈性聯(lián)軸器,因此總效率,即 確定電動機額定功率,使查表2-1取。3)確定電動機轉(zhuǎn)速工作機滾筒軸的轉(zhuǎn)速為 根據(jù)表2-3推薦的各類傳動比的取值范圍,取v帶傳動的傳動比,一級齒輪減速器傳動比,則傳動裝置的總傳動比,故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 符合此轉(zhuǎn)速要求的同步轉(zhuǎn)速有750、1000兩種,考慮綜合因素,查表2-1,選擇同步轉(zhuǎn)速為1000的y系列電動機y132m2-6,其滿載轉(zhuǎn)速為。電動機參數(shù)見表-1 表-1型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/r/min額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩y132m2-65.59602.0 2.
3、計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比1)傳動裝置的總傳動比為 2)分配各級傳動比為了使傳動裝置均勻合理,尺寸緊湊,重量最小。本傳動裝置由帶傳動和齒輪傳動組成,因,為使減速器部分設(shè)計方便,取齒輪傳動比,則帶傳動的傳動比為 3計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)1)各軸轉(zhuǎn)速軸 軸 滾筒軸2)各軸功率軸 軸滾筒軸3)各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸 軸軸滾筒軸a、b型帶a型帶根據(jù)以上計算列出本傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)數(shù)據(jù)表,見表-2 表-2參數(shù)軸號電動機軸軸軸滾筒軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)960307.6971.5671.56功率p/(kw)4.023.863.713.64轉(zhuǎn)矩t/(nmm)399911197814
4、94610484767傳動比i3.124.31效率0.960.960.98三、傳動零件的設(shè)計計算1.普通v帶傳動帶傳動的計算參數(shù)見表-3表-3項目參數(shù)4.029603.121)計算功率 根據(jù)工作條件,查表8-6取 2)選擇v帶類型由、,查圖8-8,因處于a、b的中間區(qū)域,可同時選擇a、b兩種帶型來計算,最后根據(jù)計算結(jié)果來分析選擇。3)確定v帶基準直徑查表8-7可?。篴型帶取 b型帶a型帶b型帶a型帶b型帶a型帶取b型帶取 取4)驗算帶速a型帶帶速在525m/s范圍內(nèi),合適。b型帶帶速在525m/s范圍內(nèi),合適。5)確定帶的基準長度和實際中心距a型帶因沒有給定中心距的尺寸范圍,按公式計算中心距。
5、取b型帶中心距范圍:取a型帶計算v帶基準長度查表8-2取標準值計算實際中心距b型帶a型帶b型帶考慮安裝、調(diào)整和補償張緊力的需要,中心距應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍,調(diào)節(jié)范圍為b型帶查表8-2取標準值計算實際中心距考慮安裝、調(diào)整和補償張緊力的需要,中心距應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍,調(diào)節(jié)范圍為6)驗算小帶輪包角a型帶 合適b型帶 合適7)確定v根數(shù)a型帶由,查表8-5a、 查表8-5b得,查表8-8:,查表8-2:a型帶根b型帶根b型帶合理因大于4,應(yīng)取z=5根b型帶與a型帶類似,可查得:,代入公式計算得z=2.12,取z=3根計算結(jié)果見表-4表-4帶型a1003155.02420006651615b1404257
6、.03422406621553比較兩種計算結(jié)果,a型帶根數(shù)較多,選b型帶合理。8)計算初拉力查表8-4,b型帶q=0.17kg/m9)計算對軸的壓力2.圓柱齒輪設(shè)計已知齒輪傳動的參數(shù),見表-5表-5項目參數(shù)3.86307.74.31)選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)(1)運輸機作為一般工作機器,速度不高,故選用8級精度。(2)材料及熱處理由表10-1選擇小齒輪材料為40cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280hbs,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240hbs,二者材料硬度差為40hbs。(3)選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)取2)按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式(10-9a)進行試算,即(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試
7、選載荷系數(shù)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由表10-7選取齒寬系數(shù)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限;大齒輪的接觸疲勞強度極限;由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù);計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,由式(10-12)得 (2)計算試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值計算圓周速度v計算齒寬b計算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)根據(jù),8級精度,由圖10-8查得動載系數(shù);直齒輪,假設(shè)。由表10-3查得;由表10-4查得8級精度,小齒輪相對支承對稱布置時由,查圖10-13得;故載荷系數(shù) 按實際載荷系數(shù)校
8、正所算得的分度圓直徑,由式(10-10a)得計算模數(shù)3)按齒根彎曲強度設(shè)計由式(10-5)得彎曲強度的設(shè)計公式為(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲疲勞強度極限;由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù),計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,由式(10-12)得計算載荷系數(shù)k查取齒形系數(shù)由表10-5查得,查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得,計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接
9、觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關(guān),可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.224并就近圓整為標準值,按接觸強度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù) 取28大齒輪齒數(shù) 取,在范圍內(nèi),合適。4)幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑 (2)計算中心距 (3)計算齒輪寬度 取,。5)驗算合適6)繪制零件圖四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計低速軸的參數(shù)見表-6表-6 項目參數(shù)3.86307.71.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)軸上零件的布置對于單級減速器,低速軸上安裝一個齒輪、一個聯(lián)軸器,齒輪安裝在箱體的中間位置;兩個軸承安裝在箱體的軸承座孔內(nèi),相對于齒輪對稱布置;聯(lián)軸器安裝在箱體的外面一側(cè)。為保證齒輪的軸向位置,還應(yīng)在齒輪和軸承之間加一個套
10、筒。2)零件的拆裝順序軸上的主要零件是齒輪,齒輪的安裝從方便加工的角度選軸上的零件從軸的右端裝拆,齒輪、套筒、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器依次從軸的右端裝入,左端的軸承從左端裝入。3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為便于軸上零件的安裝,把軸設(shè)計為階梯軸,后段軸的直徑大于前段軸的直徑,低速軸的具體設(shè)計如下。 軸段安裝聯(lián)軸器,用鍵周向固定。軸段高于軸段形成軸肩,用來定位聯(lián)軸器。軸段高于軸段,方便安裝軸承。軸段高于軸段,方便安裝齒輪;用鍵周向固定。軸段高于軸段形成軸環(huán),用來定位齒輪。軸段直徑應(yīng)和軸段直徑相同,以使左右兩端軸承型號一致。低速軸結(jié)構(gòu)見圖-2所示。圖-22.確定各軸段的尺寸1)各軸段的直徑 因本減速器為一般常用減速
11、器,軸的材料無特殊要求,故選用45鋼。查表15-3:45鋼的。代入設(shè)計公式考慮該軸段上有一個鍵槽,故應(yīng)將軸徑增大5%,即軸段的直徑確定為。軸段的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上加上兩倍的定位軸肩高度。這里取定位軸肩高度,即 考慮該軸段安裝密封圈,故直徑取軸段的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上增加兩倍的非定位軸肩高度,但因該軸段要安裝滾動軸承,故其直徑要與滾動軸承內(nèi)徑相符合。這里取。同一根軸上的兩個軸承,在一般情況下應(yīng)取同一型號,故安裝滾動軸承處的直徑應(yīng)相同,即。軸段上安裝齒輪,為安裝齒輪方便,取。軸段的直徑,是定位軸環(huán)的高度,取,即。軸段的直徑。 2)確定聯(lián)軸器型號為了補償由于制造、安裝等的誤差及兩軸線的偏移,優(yōu)先考慮彈性套
12、柱銷聯(lián)軸器,根據(jù)安裝聯(lián)軸器軸段的直徑,查手冊選聯(lián)軸器型號為tl7,聯(lián)軸器安裝長度。因大齒輪轉(zhuǎn)速較低,最后確定軸承潤滑方式為脂潤滑,故此處按脂潤滑方式確定軸的長度。取軸承距箱體內(nèi)壁的距離3)各軸段的長度3.按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進行強度校核1)繪制軸的計算簡圖為計算軸的強度,應(yīng)將載荷簡化處理,直齒圓柱齒輪,其受力可分解為圓周力、徑向力。兩端軸承可簡化為一端活動鉸鏈,一端固定鉸鏈,如圖3-b所示。為計算方便,選擇兩個危險截面-、-,-危險截面選擇安裝齒輪的軸段的中心位置,位于兩個支點的中間,距b支座的距離為157/2=78.5mm;-危險截面選擇在軸段和軸段的截面處,距b支座的距離為56-31/2=40
13、.5mm。圖-3 軸的強度計算垂直平面水平平面2)計算軸上的作用力從動輪的轉(zhuǎn)矩 齒輪分度圓直徑 齒輪的圓周力齒輪的徑向力3)計算支反力及彎矩(1)計算垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩a.支反力:對稱布置,只受一個力,故b.垂直平面的彎矩-截面 -截面 (2)計算水平平面內(nèi)的支反力及彎矩a.支反力:對稱布置,只受一個力,故b.垂直平面的彎矩 -截面 -截面 (3)計算各截面的合成彎矩-截面-截面(4)計算轉(zhuǎn)矩(5)確定危險截面及校核其強度按彎矩組合計算時,轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化考慮,取。按兩個危險截面校核:-截面的應(yīng)力軸段軸段軸段軸段軸承型號:63126308-截面的應(yīng)力查教材表12-1及表12-4的。、均
14、小于,故軸的強度滿足要求。五、鍵的選擇及強度校核1.選擇鍵的尺寸低速軸在軸段和軸段兩處各安裝一個鍵,按一般使用情況選擇采用a型普通平鍵聯(lián)接,零件手冊選取鍵的參數(shù)見表-7。表-7軸段軸段標記為:鍵1:gb/t 1096 鍵 鍵2:gb/t 1096 鍵 2.校核鍵的強度軸段上安裝聯(lián)軸器,聯(lián)軸器材料為鑄鐵,載荷性質(zhì)為輕微沖擊,查表6-2 。軸段上安裝齒輪,齒輪材料為鋼,載荷性質(zhì)為輕微沖擊,查表6-2 。靜聯(lián)接校核擠壓強度:軸段:計算應(yīng)力略大于許用應(yīng)力,因相差不大,可以用已確定的尺寸,不必修改。軸段所選鍵聯(lián)接強度滿足要求。六、選擇軸承及計算軸承壽命1.軸承型號的選擇低速軸選軸承類型為深溝球軸承,型號
15、為6312。高速軸選軸承類型為深溝球軸承,型號為6308。2.軸承壽命計算低速軸:正常使用情況,查教材表13-9和13-10得:,查手冊軸承6312的基本額定動載荷,因齒輪相對于軸為對稱布置,軸承的受力一樣,可只計算一處,計算b處,當量動載荷代入公式低速軸軸承因轉(zhuǎn)速較低,使用時間太長,實際應(yīng)用中會有多種因素影響,要注意觀察,發(fā)現(xiàn)損壞及時更換。七、選擇軸承潤滑與密封方式軸承的潤滑方式取決于浸油齒輪的圓周速度,即大齒輪的圓周速度 應(yīng)選脂潤滑。因軸的轉(zhuǎn)速不高,故選用接觸式氈圈密封。八、箱體及附件的設(shè)計1.箱體的選擇一般使用情況下,為制造和加工方便,采用鑄造箱體,材料為鑄鐵。箱體結(jié)構(gòu)采用剖分式,剖分面選擇在軸線所在的水平面上。箱體中心高度,箱體厚度2.選擇軸承端蓋選用凸緣式軸承蓋,根據(jù)軸承型號設(shè)計軸承蓋的尺寸:高速軸:,,低速軸:,,3.確定檢查孔與孔蓋檢查孔尺寸:,;檢查孔蓋尺寸:,;4.通氣器選用5-15中。5.油標裝置選用5-161p47中。6.螺塞選用表5-191p50中。7.定位銷定位銷選用圓錐銷。查表5-201p51:銷釘公稱直徑。 九、設(shè)計小節(jié)課程設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題幾乎都是過去所學(xué)的知識不牢固,許多計算方法、公式都忘光了,要不斷的翻資料、看書。雖然過程很辛苦,有時還會有放棄的念頭,但始終堅持下來,完成了設(shè)計,而且鞏固了許多以前沒學(xué)好的知
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