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2007-01-21 12:52 |
二级齿轮[课程设计] 设计说明书
文字文字文字文字[p:1]这里有设计说明一.设计任务书 g'Id31r' -?K?P=B;X 设计一带式输送机使用的V带传动或链传动及直齿圆柱齿轮减速器。设计参数如下表所示。 -Z/'kYj?U 1.运输带工作拉力F=2.5 KN oO8opS7F 2.运输带工作速度V=1.4 M/S (wtw1E5X 3.滚筒直径 D=200 mm TM1D|H 4.滚筒效率n=0.96 Ksu_4dE 5.工作情况 两班制,连续单向运转,载荷平稳; wzka4J { 6.工作环境 室内 ,灰尘较大 ,环境最高温度35度左右。 `=B0NC.3 7.工作寿命15年,每年300个工作日,每日工作16小时 z#|#Cq`VG 8.制作条件及生产批量 一般机械厂制造,小批量生产。 zs_^m1t1s 部件:1电动机 ~LKX2Q:S 2V带传动或链传动 'r2VWavT 3减速器 #!n"),3 4联轴器 B&Igm<72x 5输送带 XM"{" 6输送带鼓轮 ZGHh!Ds; 传动方案设计如下: e[8AdE #P''+$5, g^qbd$ } :.k)! D]h~\ YV 5kzq Wxxnc#;lv 8UANB]@Y} 5jYZ+OB @}^eyS$|! 1 =cFV' pSLv1d"9{ !83N.
gN I}@m6D|\ o9Z!Z^ UQ ~7,D`=# Js7D>GWP! NSPa3NE I'NE>!=Q
_%`<V!RT\ -5Km9X8 R4R SXV Fk 5; DsY$ %ys-y?r qC%[J:RwF P 3CzX48^ njk1x U;_b4S: LcA~ a<_ N9M''H*VS iSZiJ4AUq -C7IUat< FZEK-]h. ZL-YoMHc+_ ?QnVWu2K X2MQa:yksP YJ&K0%R iuX82z` BE;J/ 4+V+SD `xhiG9mz~ >}43xIRRCq 二.电动机的选择传动装置的运动和动力参数计算 tkG0xRH C(7Y5\"P 1. 选择电动机的类型 xF+a.gAIb 按工作要求和条件,选用Y系列一般用途全封闭式鼠笼型三相异步电动机 fCMH<}w 2. 确定电动机的容量 9P3jx)K 电动机所需功率由公式 Y{ho[% Pd=Pw/ηa (KW) CZ/bO#~ Pw=Fv/1000ηw Y]5\%JR 因此 Pd=Fv/1000ηaηw(KW) h9McC 3 由电动机主卷筒轴的传动总效率为: DiB~Ovh| ηa=η带η²轴η齿η链 x=>+.'K 按表4-1的V带传送速率η带=0.95,滚动轴承η轴=0.98,齿轮传动效率η齿=0.97,联轴器效率η联=0.99.则ηa=0.95 x 0.98 ² x 0.97 x 0.99 = 0.88 \k=.w 工作机构效率ηw=η轴 xη卷 = 0.98 x 0.96 = 0.94 {ZS-]|Kx 所以Pd=Fv/1000ηaηw=2500 x 1.2/1000 x 0.88 x 0.94=3.63 KW uh~/ybR 查表10-1选电动机额定功率Pe为4.0KW Uf`lGGM 3 确定电动机的转速 ? 9.V@+i 卷筒轴工作转速为: nw=60x1000v/πD=60x1000x1.2/πx200=114.6(r/min) R?Dbv'lp> 根据表1-3的V带传动比i1=2-4,而单级圆柱齿轮减速器的传动比i2=4-6,因此总传动比的合理范围为:ia=8—24. 93Yo}6> QL>G-Rp G36}4 4DVkycM xb!h?F& ?,JN? )U`"3R uhuwQS=X 3&D;V;ON}_ !9!kb H?M#7K~[ o@`&
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$ r@xMb,!H DR o@gYDn CjzfU*G oh '\,zpL Tr1#=&N0 |S5N$[ U}xQUFT| A2o;YyF aW8Bx\q J~5VL |ca `eIX*R wX6VapFboI 3z[yKua\ )$/Gh&1G v hUn3|
um@RaU Pe=4.0KW x@F"ZiYD@O b9[KdVsT6^ K?_4| )*@Oz EO'[AU% ~ V8>%$O
sw ,.`";='o (Al.hEs' @WX]K0$; X6mY#T'fQ 电动机转速可选范围为: na=iaxnw=(8—24)x114.6=916.8—2750.4 l1~>{:mq 符合这一范围的电动机同步转速有:750,1000,1500(r/min)三种,选用同步转速1000 (r/min)时,电动机的重量,价格及V带传动和减速器的传动比都比较合适,因此选定电动机型号为Y132M-6满载转速为nm=960(r/min). b|T}mn 4.确定传动装置的总传动比并分配各级传动比 eR(PY{ (1) 求传动比 =5E G}@ 由选定的电动机的满载转速nm和工作机构转速nw,可求得传动装置的总传动比为: "v-\nAu ia=na/nw =960/114.6=8.038 LSQ2pB2V (2) 分配传动装置传动比 WigC' ia=i带i减 D"F5-s7 为使V带传动外廓尺寸不致过大,选i带=2.5 0X\,!FL 则i减=ia/i带=3.35 93%U;0w[Nw 5.传动装置的运动和运动参数的计算 NYD#I{h (1) 各轴功率 )<
~1AL 由PI=P齿xη01=Pd xη带=3.63 x 0.95=3.45(KW) cpB$b C]( PⅡ=Pxη12=PIxη轴η齿3.45x0.98x0.97=3.28(KW) or/Y"\-! (2) 各轴扭矩 /sENoQR Td = 9950Pd/ηm=9950x3.63/960=36.11(N/m)
#.0^;M5Nh TI=Tdxi01xη01=Tdxi带xη带=36.11x2.5x0.95=85.76(N/m) 5gg_c?Vh/ H~+D2A n=1000 0-EhDGa]r t#kR@t+6$\ 电动机 型号为Y132M-6 t&u,Od E.?|L-fy CD(2A,u)/ mq~7v1kw WO*YBH@ j_SRCm~: Vw=e C" i带=2.5 OWCd$c_( i减=3.35 tv)x(MX <tAn2e! \cvui^^n KYVB=14 5aw#!K=J' \1f$]oS TI=85.76N/m bT>%
* IuTZ2~ pL>Q'{7s3 TⅡ=TIxi12xη12=TIxi1xi轴xη齿=85.76x3.35x0.98x0.97=273.11(N/m) m2%uGqz (3) 各轴转速 n.,\Z(l|0 nI=nm/i带=960/2.5=334(r/min) [i.2lt#] nⅡ=nI/iI=384/3.35=114.6(r/min) dc_^ {<&I4V@+ wQ[~7 ,o BOn2`|oLuF !1!;}uzt 5KU}dw>*g :h?"0, 2t\a/QE)E Q4-d2I>0 o87. ( [zIX&fPk$ mgX0@#wFn ^x%yIS #ldNWwvRGj w``t"v4 vn~DtTp/ gSK
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Sm;&2" nI=334(r/min) d"uR1rTk nⅡ=114.6(r/min) lyfLkBF V'
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[ oil s;*q xop9*Z$ Se9I1~mX KRd.Ubs - v}Gq.(b RnPJ,Z5s&& ,}2M'DSWa KV k
36;$ oJ ,t]e*q= ^Jcs0c
@\ 9w[7X"#n AFGWlC#` BB-E"< V.Dqbv ,)hUL/r6 j2} C w6+X{ ?w`uv9NUJ8 'b]GcAL !R-M:| R!0O[i UBs'3M wQgW9546 "1$OPt5 8G`fSac` 51W\ %aB cx_FtD oJK1~;: |GM?4'2M. >KH.~Jfy
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S /)ps_gM ~Os"dAgZFY xgn@1.}G a FjcyD I7ZY9W(S 5, R\tJCK \-a^8{.^E "*CQ<@+ 2>Hl=bX }dX[u`zQ 7tP?([o%F Qz2Yw ` xQ\/6| TCYjj:/ ,+-l1GpL X1?7}VO 5+\[x` e`
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, }u:@:}8K j9)P3=s ,V'+16xW fw$/@31AP? ,l^; ZE bO]^TRaiJ 四 .传动零件的计算 Yf:xM>.% 设计一般用途的传动零件 kW0|\ 1. 选择材料 bRT1~) 小齿轮选用45号钢调质,大齿轮用45号钢正火,查表得小齿轮齿面硬度HBS=217-255,大齿轮齿面硬度为160-217,计算时取平均值小齿轮为236,大齿轮为188。 z )s{>^D 2. 按齿面接触强度确定主要参数 JwG$lGNJ d1≥[(671/[σH])²x(KT1/Φd)x(u+1)/u] 1/3 0$NcxbM T1为小齿轮传递的转矩T1=85.76(N/m) O32p8AxEz Φd为齿宽参数;由表知软齿面对称布置时φd=0.8214,由于是单级传动,速度低,轴的刚性较大,因此φd=1.1,K为载荷系数,对带式运输机,载荷平稳,且齿轮相对于轴承为对称布置,取K为1.4. Dg3Sn|!f j oDY [σH]为许用接触应力,由 [σH]= σHlim*ZN/Shmin(N/mm²) CB_ww= σHlim为实验齿轮的接触疲劳极限应力,查表,根据HBS1=236 查得 Oya:{d&= σHlim1=580N/mm²(碳钢调质)根据HBS2=188 查得σHlim2=530 N/mm²(碳钢正火).ZN为接触疲劳强度的寿命系数,由N=60ant得:当a=1时,n1=384r/min 1Q"w)Ta
t=15x300x16=72000h -9TNU7^ N1=60x384x72000=1660000000 6$$4!R- N2=N1/u=1660000000/3.35=500000000 hEla8L4Y 查得ZN1=1,ZN2=1.05(允许一定点蚀) 12qX[39/ SHmin为接触疲劳强度的最小安全系数,取SHmin1=SHmin2=1 p vone,y2 故[σH1]= σHlim1xZN1/SHmin1=580x1/1=580N/ mm² ,rj_P [σH2]= σHlim2xZN2/SHmin2=530x1.05/1=557 N/ mm² Y'7f"W T n.Cj5 &x6Z=|Ers {R<0'JU 2L"$p? &XAG|
# ;D.a |(Q WO$9Svh8 j_H"m R [&12`!;j 5-'jYp/ :U;n?Zu
S DP{kin"4I %+Hhe]J ld K为1.4. vF
yl,S5A )y>o;^5' IxN0m7 WqQAt{W/< 6[3oOO:uo .m%/JquMFM )H=}bqn D>Ij }]O*
yFR{j Y' K+O c#o(y6 .axJ '*~W dJyf.VJ [R
V_{F:' ,liFo.kT8% me-Tv7WL 1,UeVw/ 8 KDF*%7' zgre&BV0q ^na8d's: c%|K
x [σH1]= 580N/ mm² 0zJT_H+ [σH2]= 557 N/ mm² 2stBW5v3 8{DZew / 计算时的以小值代入 j"G1D-S: 为齿数比. X S:W{tL! 将各参数代入得 n1
k2<BU4b ":=\ci]e% Y:o\qr!Y 则 U|tUX)9O 的标准 ]M^k~Xa 中心距为 |5J'`1W ( X(61[Lu 由于齿轮传动须装入箱体,现a为小数,结加工和测量带来不便,应调整为整数。方法为将Z2增加或减少1~2个齿,调整后位动比误差 只要在3-5%内, 因此Z2=93则a=150mm %Xe#'qNq) i实 o>Fc.$ngZ 合要求。 TpnJm%9`)t 故分度 圆直径 s?-@8.@ JSXJlau 齿度 RLy2d'DS #>O!N 3、校核齿根弯曲强度 F+
,eJ/] WY>r9+A?W Hlh`d N eXs^YPi VkFvV><" P:lmQHls+ d1=59mm L@mNfLK oe (})M {@1;kG ?=u/&3Cw 7(8i~} Z1=27 j 3/ I= Z2=90 1gK<dg ]81t~t9LQ ;)nkY6- ,\){-H/n 5OJ8o>BF 0iKSUwps w^Mj[v# 3/ ?^d;= W;Pdbf" !O*'mX ^l,(~03_ i}tBB~] \C{Dui)F a=150mm 7lLh4__;`6 >Bw<THx %w$\v"^_Y |2Krxi3* f6of8BOg d1=67.5759 sn!E$ls3O d2=232.5 TTDcVG_} v[7iWBqJ XBr-UjQ @~=*W5 ,H)v+lI &gxWdG}qx] TmS-w _ww>u""B~ *dAQ{E(rO 为齿形系数,查得 2\4ammwT e7_.Xr~[ 为应力,修正系数,查得 7:M`k #oDP o^efeI 为 用弯曲应力,由 ia9=&Hy]) 查得 t6,bA1*5y JI3x^[(Z 为弯有疲劳强度的寿命系数 ShIJ6LZ LJ8 t@ui 查得 B,5kG{2! {`ghX%M(l 故 2FVO@D sk%Xf, 将各参数代入 q+Ec|Xd
e /&i6vWMhP 1PN!1= F} 3
0.&Lzz 0X<U.Sxn G`e!Wv C e0$.|+ 8}?wi[T Ql1J?9W M*-]<!))7 {y%|Io`P RxYC]R^78 W%wc@.P 9_b_O T 3sK^
( 1\X_B`xwD -`A+Qp) 3Fg{?C_l 1KadT7<0} nZX`y
-AZ XOoz.GSQ :\]qB& ;L@p|]fu .Cu0G1 i )!+`w*Y [9;[g~;E%m )tv~N7 E*vh<C .O&[9`"' }3/|;0j$ |vPU]R>6
.Q!p Q"5 @x@wo9<Fc emMk*l, -7IRlP& M%#F"^8v B.4Or] jfU$qo!gi 8wLGmv^ 8
+mW {yFMY?6rf f%/6kz 8K9RA< #('GGzL6c 所以大小齿轮弯曲强度足够 }p>l,HD 4、确定齿轮的主要几何尺寸 m>^vr7 分度圆直径: zXW;W$7V4 re fAgS!=q 齿顶圆直径: XG!^[ZDs mYFc53B 齿跟圆直径: f{-,"6Y1 )Vo%}g?6! 齿宽: zHD8\* b1=b2+(5-10)=80-85取80 &-L9ws 中心距 rrSFmhQUk 5、确定齿轮制造精度 r-_-/O"l kvN<o-B 查表确定齿轮第 II公差组为8级精度,第I,III公差与II组同为8级,并按设计手册资料推荐确定齿厚偏差。小轮为 w19OOD : cPV08i 1=109.3N/mm E %?>
%h ma6Wr !J }O\g<ke:u N}Or+:"O:q epI~w [W99}bi$ 2=103.3N/mm P! P` MX c~= {A ,xutI #n+sbx5~7 a1x].{ d1=67.5mm {<zE}7/2- _6->D[dB d2=232.5mm :BF
WX f\;f&GI da1=72.5mm p2gu@! ,=2)1I] da2=237.5mm |!J_3*6$>* orFB*{/Z dF1=61.25mm r;O?`~2'4 X{iidTW`xv dF2=226.25mm ]UrlFiR *-'`Ea I*KJq?R y2PxC. - uN0'n}c;1. ie/QSte a=150mm m|[cEZxHB r#d]"3tH 5a/3nsup5 xOZvQ\% _+gpdQq\p UJ`%uLR~ M#yUdl7d NJKk\RM@7 \rCdsN 2H |[!0ry*N% GJ,在零件上标示为8-GJGB10098-88,大轮齿厚偏差为KK,在零件工作图上标示为8-HKGBl0095-88。 w_YY~Af ZRUA w,T * #Z]<E6<=9 4-\4G"4 WX+@<y}% {9hhfI#3_ mN#&NA pe+m%;nzR XlGB`P>?KD G+iJS!= 2Mu(GUe; U27ja|W^ _K~?{". 'YEiT#+/ P2)g%$ME }80n5X<9 dTVM
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T f^O( C%'eF` F#{PJ# ||?wRMV td+[Na0d wSs78c= 2K'}Vm+ xX])IZD L^nS%lm m$$98N $w<~W1\: LZu_-I 小轮8-GJGB10098-88 k_Edug~B {c$%3iQq 大轮8-HKGBl0095-88 to 3i!b PiIILX{DuH Ia)^ Q_a%$a.rV !!t@H\ o=(>#iVM O4 Y; g:c
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!x z_l3=7R 五、轴的设计计算 0QIocha 1、选择轴的材料,确定许用应力,选用45号钢。调质处理,查得轴毛坯直径 许用弯曲应力 |/lIasI pN]Hp"v 2、按轴所传递m转矩初估轴最小直径 cuk2\> Xl )3B5"b, UmgLH Cz 因装链轮之外有一键 ,轴加大5% xD?{Hw>QT# Ef `LBAfOO 考虑到减速器、轴承、 轴器,外观等因素, 轴II与滚筒连接处直径为35,轴I与电动机连接处为30,由于轴 II负荷大,故设计,检验都以轴II为例,轴I设计如同轴II。 _zmx 轴尺寸设计见附录 v|,H d 16Gv?
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cBRe 径后力 iPOZ{'Z ,lJ6"J\8. 轴向力Fa=Ft tgB=2351*tg16.55978=701 ^IpiNY/%Q 运输带工作拉力为2500N 9F](%/ 压轴力简单计为5000N 5!zvoX9 (2)受力图 g4X,*H (r4VIlap kU/=Du QO.gt*" ? ^CGJ1 C(|5,P#5 0Y2^}u@5 V2,WP ^BX@0"&- h$k3MhYDes Ft=2351 N Vcq?>mH&T u&XkbPZ%4c q4iD59yd)S Fr=893N Dj+Osh ]P$DAi &'b}N i_Z5SMZ O97bgj] 5ba[6\Af +[/r^C rcmAVl:$> &R*5;/
! *v ^"4 d %W}w. @a\SR'8 xPup?oP > 5I1J)K; oQ nk+> }% Q'%o;z* vfUfrk@D~ Lu 39eO6 dm=F:\C @:9fS -QPWi2:k (mIJI,[xn l\;mP.! 8]":[s6x 0"psKf' ]}7rWs[|1 gQ=POJ=G (3)作垂直面受力图b)及弯矩图d) u?;Vxh3@| ①作垂直面受力图并求垂直面支反力 由 得 zWs*kTtA BDkBYhz;7 同理 +c8AbEewg ②求垂直面弯矩并绘垂直面弯矩图MV图a) *;e@t4 1DLG]-j} (4)作水平面受力图c)及弯矩图e) ioNa~F& ①作水平面受力图并求水平面支反力 由 得 xY'qm8V ,&&M|,NQ&s ②求水平面弯矩并作水平面弯矩图 图e) nH>V Da 截面c的变矩
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F M*O(+EM #5-A& a#Kmj0 Q&upxE4-~ VXkAFgO RHB=9381N 7.$]f71z RHA=3488N 0ck&kpL:9 ]CIQq1iY ~)wwX:;B_ ]D{c4)\7C| 4\1wyN /}M WbQhlsc: MHC左=-198816Nmm E5*-;>2c i0'Xy>l MHC右=-280307Nmm f^!11/Wv q8?=*1g c>S"`r @1<omsl dv^e9b| t&R!5^R 截面B的弯矩 /[Bl (5)求后来弯矩并作合成弯矩图f) 56Sh Z[#I"-Q~: (6)作扭矩aT图g) .'5'0lR5 考虑启,制动的影响 挤合 a=0.6 wX)efLmyhY Ql~#((K (7)求出量变矩并作当量变矩图h) FgOUe _8[UtZYG (8)校核轴危险截面的强度 WYwzo V- 由图h)知轴上当量变矩最大的截面左右,轴承支点的B处,故校核该截面的当量应力。 Gva}J6{ DC|xilP1O &<gUFcw7Ui 7$+P|U %"l81z 4ef*9|^x# w~<FG4@LU Job/@> ; <Gr9^C .-.q3ib |`w$|pm= 9U2Px$E K4j@j}zK9I MHB=-530000Nmm M[h1>}$Lz DUZQO{V j6n2dMRvSE $Q8P@L)[ MxY50^}( MC左=20980Nmm oy2(A g\ MC右=28820Nmm lq1[r~ <^#P6 J#6LSD@(O xik`W!1S 7'_nc!ME G$cxDGo X,>(Y8 uDILjOT uyL72($ MLC左=33159Nmm so} l# MLB=554794Nmm 7 ,$ axvLw d4ic9u*D 1 h<fJzh azvDvEWCQZ 65lOX$*{- q^u1z|'Z Ru)(dvk}S "\`>2 /r-8T>m DZJeup?Z )nhfkW=e 2[.5o z` 3nwz<P gk"mr_03 (Ar?QwP9> PM@XtL7J SLSF
<$ ,SAbC*nq fb/qoZ =h(7rU"Yz !2(.$}E 六.滚动轴承的选择计算 O8gfiQqF& 由于减速器为直齿圆柱齿轮,载荷平稳,轴向冲击小,故选用深沟球轴承,由轴尺寸,初步选定驱动滚筒的轴Ⅱ上为深沟球轴承6309,带轮轴承选用6308,根据轴设计计算知只需验证驱动滚筒的那个轴承即可。 NzAQ@E2d: 由于此轴承几乎不受轴向力,Pr2 =FR2 6!Qknk$ =Qyqfy*@D? FR2 =(RVB²+RHB²)½=(1175*1175+9381*9381)½=9454N SAP;9*f1\ 代入Cr =[(Ff*Pr2)/Ft ]*(nl10h/16670)1/3 -=}b;Kf- 查表得fF=1Ft =1(取轴在工作时温度为120度以下) 7O:"~L 已知n要求每2年换轴承一次,由题知,时间为300*2*8*2=9600 +hpSxdAz4 代入得Cr=38205 \F[n`C"Is 由Cr比6309轴承Cr小,故合适。 EVG"._I@ 七、键的选择和计算 [qiOd! 由轴设计知,运用C型键,键长40mm oK)[p!D?0{ 工作长度 ,键高8mm 'X54dXS?l 接触高度 1XCmMZ +B# qu/By RXM}hqeG 查表 MZ)T0|S_ 知键合适 ~,T+JX 八. 联轴器选择 1ADv?+j)A/ 轴外直径为30选用弹性套柱联轴器(GB4323—84)公称扭矩为125N.m,许用转速为3600r/min,而轴I扭矩为85.76,转速为960r/min,知远远合乎要求。 +miR3~w. 九.润滑与密封方式选择 `6P?G|' 由工作环境及载荷,由于该系统工作环境不是十分恶劣,载荷比较平稳,故选用SY1172—08号润滑油,密封方式见图纸。 4x(F&0 <E SvvTf oQ{cSThj qT$)Rb& GJvp{U}y9I dKb ^x^ b) Ux3PB b )Tl* nz[
m3] "(<%Ua ~U9q-/(J/ [$;,Ua-mt 选用6308和6309深沟球轴承 OMvT;Vgg s047"Q @*SA$9/l !x8kB
Di, D!S8oKW {a.
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