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2009-01-12 21:46 |
单级斜齿轮减速箱设计说明书
机械设计基础课程设计任务书 wdEQB-dA $9<P3J 1 课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 )H<F([Jri (M,*R
v 专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) -}Gk@=$G X6o
iOs 目 录 .T7S1C $HP MT.D#jv& 一 课程设计书 2 /Y*6mQ: WSV% Oy3V 二 设计要求 2 2L?Pw 9X87" 三 设计步骤 2 gK-$y9]~+ .KE2sodq 1. 传动装置总体设计方案 3 |FZIUS{] 2. 电动机的选择 4 'U4@Sax, 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 SWMi+) 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 sTFRu 5. 设计V带和带轮 6 \oAxmvt 6. 齿轮的设计 8 RQd5Q. 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 <@H=XEn 8. 键联接设计 26 \ dZD2e4 9. 箱体结构的设计 27 2]-xmS>|b 10.润滑密封设计 30 j*@EJ"Gm> 11.联轴器设计 30 F$>^pw W$?Bsz) 四 设计小结 31 F5/,H:K\ 五 参考资料 32 x-ZCaa}O >[TJ-%V>oR 一. 课程设计书 2W=am_\0e. 设计课题: MNsgD3 设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V G:?l;+P1 表一: EyPF'|Qtn 题号 ~JxAo\2i tvvRHvL 参数 1 aG/L'weR 运输带工作拉力(kN) 1.5 &io*pmUm6 运输带工作速度(m/s) 1.1 hS:j$je 卷筒直径(mm) 200 @P}!mdH1 8i?h{G IMV 二. 设计要求 wUbLw 1.减速器装配图一张(A1)。 "r.eN_d 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 dFVm18 3.设计说明书一份。 9mfP9 <bxp/#6D 三. 设计步骤 s9}V nNr 1. 传动装置总体设计方案 X| X~|&j 2. 电动机的选择 b0"R |d[i 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 rJ}k!}G 4. 计算传动装置的运动和动力参数 E7UYJ)6] 5. “V”带轮的材料和结构 ,mW-O!$3W 6. 齿轮的设计 V61.UEN 7. 滚动轴承和传动轴的设计 L
BP| 8、校核轴的疲劳强度 {`CmE/`{ 9. 键联接设计 \3v}:E+3 10. 箱体结构设计 dGBVkb4]T 11. 润滑密封设计 [X|KXlNfm 12. 联轴器设计 a#:K"Mf. W-ll2b 1.传动装置总体设计方案: oN6 '% */yR_f 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 pUXszPf 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, 8st~ O 要求轴有较大的刚度。 +XN/ bT 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 nPS:T|*G 其传动方案如下: m^Xq<`e"< O*zF` 9 图一:(传动装置总体设计图) 4P\?vz" 2pQdDbm 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 1P+Te,I 选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 Swg%[r=p= 传动装置的总效率 "G3zl{?GP η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; l&1R`g cW 为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, ^`XTs!. η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, zV8^Hxl 为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 H%AC *, El)WjcmH 2.电动机的选择 YjM_8@< >m;*Zk` 电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, ]aF!0Fln~ 经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, m=uW:~ 则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 /}=Bi- 9:tn!<^=I 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, F ak"u'~ YZH&KGY 选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 ,:1_I`d>#X rWo&I_{ 额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 Y +9OP \P` mV9P +`)4jx)r/ 方案 电动机型号 额定功率 AT%@T| P j >wT-s kw 电动机转速 !?~>f>js_l 电动机重量 IT\lkF2 N 参考价格 U1wsCH3+n 元 传动装置的传动比 <(U:v 同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ;=[~2*8 1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 C_JDQByfL *?GV(/Q 中心高 yxt` 外型尺寸 }.j09[< L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD 4pfv?!Oj 132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 6-\ghPo /Ky xOb) 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 |tkhsQ-; jZ8#86/#{ (1) 总传动比 17nONhh 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 mSu1/?PS (2) 分配传动装置传动比 lrXi*u] =× J^R# 式中分别为带传动和减速器的传动比。 jml
4YaG Z 为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 2X t$KF,? 4.计算传动装置的运动和动力参数 '[nH]N (1) 各轴转速 JWuF ?<+k ==1440/2.3=626.09r/min UmRI! WQl ==626.09/5.96=105.05r/min )j[rm
(2) 各轴输入功率 V!Q1o!J =×=3.05×0.96=2.93kW rfdT0xfcU =×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW </OZ,3J= 则各轴的输出功率: mar
BVFz~ =×0.98=2.989kW %j3*j =×0.98=2.929kW lQolE P.pc 各轴输入转矩 .Y"H{|]Mnh =×× N·m x3JX}yCX 电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· ]^63n/Twj 所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m *Q@%<R =×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m )OAd[u< 输出转矩:=×0.98=43.77 N·m p+;[i%` =×0.98=242.86N·m ^\X-eeA 运动和动力参数结果如下表 -R[ *S " 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 3O:gZRxK 输入 输出 输入 输出 FD&"k=p+X 电动机轴 3.03 20.23 1440 $1h , <$5H 1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 3',|HA /x 2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 jJN.( ) DzbJ} 5、“V”带轮的材料和结构 ?>_[hZ 确定V带的截型 BihXYux* 工况系数 由表6-4 KA=1.2 HW)4#nLhh 设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 @} 61D V带截型 由图6-13 B型 y3 R+060\3 F|3 =Cl 确定V带轮的直径 uH}cvshv 小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm 1HF=,K+ 验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s u49v,,WGw 大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm ,,Dwb\B} MMMuT^X 确定中心距及V带基准长度 d8|bO#a%9 初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 z]NzLz9VfL 360<a<1030 .."= 要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm Qg \OJmv [,Io!O 初定V带基准长度 u'o."J^&' Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm oCBZ9PGkK bN6FhKg| V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm v>2gx1F"? 传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm [f'V pId8 小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 ^MyuD?va z(AhO 确定V带的根数 j0p'_|)( 单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw Q)\~=/Lb 额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 p*T`fOL 包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 io[$QTY 带长修正系数 由表6-2 KL=1 r*|#*"K"a
9Ytf7NpR V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 X\r?g e B`7C"Z 取Z=2 uY,(3x V带齿轮各设计参数附表 A8?uCkG HQ8oOn 各传动比 (RP"VEVR O<&8gk~ V带 齿轮 $"d< F3k 2.3 5.96 U*.Wx0QM +mReWf:o 2. 各轴转速n t;7 tuq
(r/min) (r/min) 0-ISOA& 626.09 105.05 s3+^q ]UR@V;JG
3. 各轴输入功率 P xwZcO (kw) (kw) _;]
3w 2.93 2.71 : Gp,d*M r sf +dC 4. 各轴输入转矩 T cxBu2(Y (kN·m) (kN·m) '!)|;qe 43.77 242.86 }uJH!@j l-Hp^|3Wq 5. 带轮主要参数 oUMY?[Wp 小轮直径(mm) 大轮直径(mm) JG%y_
Qy?K 中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 X>Cl{. 带的根数z N`FgjnQ` 160 368 708 2232 B 2 I`?6>Z+%) |IbCN 6.齿轮的设计 .w/_Om4T*b /8\gT(@ (一)齿轮传动的设计计算 iez@j S]kY'(V(* 齿轮材料,热处理及精度 -r%3"C=m 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 H pHXt78 (1) 齿轮材料及热处理 1(z&0Y ; ① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 :zXkQQD8` 高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 W0n/B&C ② 齿轮精度 A
%iZ_h^ 按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 #&JhA2]q wb@TYvDt 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 VKcO]_W1 按齿面接触强度设计 Q`nsL)J n>d@}hyv 确定各参数的值: K
!&{k94 ①试选=1.6 [89qg+z 选取区域系数 Z=2.433 <!ewb=[_$ P4xQ:$2! 则 }@
Nurs)%_ ②计算应力值环数 C?v_ig N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) Ob:}@jj =1.4425×10h '+6H= Qn N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) gO kq>i_ ③查得:K=0.93 K=0.96 N"X;aVFs_ ④齿轮的疲劳强度极限 V87?J w%2 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: YGRv` `( []==0.93×550=511.5 4l0ON>W( Bnju_)U5) []==0.96×450=432 L*TPLS[lh 许用接触应力 @D<q=:k R5i v]8X4W ⑤查课本表3-5得: =189.8MP a2l\B ~n =1 7,.Hj&'B T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 %#!pAUP\& =4.47×10N.m #/u% sX`#y 3.设计计算 g`6_Ao8 ①小齿轮的分度圆直径d 3l?D%E]P }}AooziH9 =46.42 q8U* ②计算圆周速度 =.q
Zgcg 1.52 k 7 !{p ③计算齿宽b和模数 +8tdAw 计算齿宽b PP\nR
@ b==46.42mm m_{?py@tZ 计算摸数m [ugBVnma 初选螺旋角=14 iOCx7j{BS = y6.Q\= ④计算齿宽与高之比 K!|%mI8gk 齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 a<-'4D/ =46.42/4.5 =10.32 >Ux5UD ⑤计算纵向重合度 @lo6?9oNo =0.318=1.903 i
#5rk(^t ⑥计算载荷系数K =yn|.%b 使用系数=1 4wLp 根据,7级精度, 查课本得 5v51:g>c 动载系数K=1.07, crV2T 查课本K的计算公式: x1\a_Kt K= +0.23×10×b jD@KG =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 iqCZIahf 查课本得: K=1.35 JGS4r+ 查课本得: K==1.2 i3T]<&+j5 故载荷系数: *],]E; K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 D8u_Z<6IjI ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 F<'@T,LVc d=d=50.64 [I*BEJ;W' ⑧计算模数 l56D?E8 = 9UD~$_<\ 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 <"|BuK 由弯曲强度的设计公式 Y b57Xu ≥ P{
AJH1 -rYOx9P4 ⑴ 确定公式内各计算数值 0E9LZOw4T ① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m wyqXD.of 确定齿数z <VB;J5Rv 因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 N
O|&nqq,> 传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 p4k*vuu> Δi=0.032%5%,允许 F\1{b N|3 ② 计算当量齿数 a8K"Z-LlQ z=z/cos=24/ cos14=26.27 92}UP=RW! z=z/cos=144/ cos14=158 1-.UkdZ} ③ 初选齿宽系数 f_}FYeg 按对称布置,由表查得=1 YN
Lc ) ④ 初选螺旋角 wIi_d6? 初定螺旋角 =14 -3 } ⑤ 载荷系数K c hE~UQ K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 Og8: ⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y !o.l:Mr 查得: ;M '?k8L 齿形系数Y=2.592 Y=2.211
r"s
<; 应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 K*Tj; IaDc hI ⑦ 重合度系数Y ?(Dk{-:T' 端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 '2+Rb7V =arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 ADoxma@ =14.07609 qV57P6< 因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 m7z6c"?lB ⑧ 螺旋角系数Y ]$)J/L(p/] 轴向重合度 =1.675, ;qT~81 Y=1-=0.82 Q/T\Rr_d wpw~[xd ⑨ 计算大小齿轮的 !QoOL<(){ 安全系数由表查得S=1.25 %zg&eFRHI 工作寿命两班制,8年,每年工作300天 {5}UP@h 小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 $Bd{Y"P@6 大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 0w?\KHT 查课本得到弯曲疲劳强度极限 yw'b^D/ 小齿轮 大齿轮 v%t "N !@E=\Sm8EV 查课本得弯曲疲劳寿命系数: 1-C 2Y` K=0.86 K=0.93 ?`?"j<4e ;5tSXgGw7 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4
yE3g0@* []= c!@g<<}[( []= [G{{f Yrp
WGK520 %h;~@- $ 大齿轮的数值大.选用. Lc;4 Hg =VkbymIZ4y ⑵ 设计计算 BR5r K 计算模数 F-%wOn / =>". y~_wr}.CS 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: pQc5'*FKd ^S*~<0NQ' z==24.57 取z=25 7VkT(xnm
WlnmW(uahW 那么z=5.96×25=149 pv%UsbY :AYp{"{ ② 几何尺寸计算 +o)o4l%3 计算中心距 a===147.2 l v]TE" 将中心距圆整为110 X-Y:)UT FJl#NOp& 按圆整后的中心距修正螺旋角 O:'UsI1Y Sw~jyUEr =arccos h%MjVuLn [@MV[$W5 因值改变不多,故参数,,等不必修正. [ h7nOUL! b`N0lH.V 计算大.小齿轮的分度圆直径 HJT}v/FZ der'<Q.U:k d==42.4 "\bbe @ }=Yvs) d==252.5 #N\kMJl$l F)KUup)gc 计算齿轮宽度 7a.$tT p
b:mw$XQ7 B= D}59fWz@ a[iuE` 圆整的 e
W&;r&26 B'\^[ 大齿轮如上图: T-pes1Wu )`?Es8uW qCg`"/0 ,w%cX{ 7.传动轴承和传动轴的设计 \"B oTi'2! WT$m*I 1. 传动轴承的设计 K@lZuQ.1 =E@wi? ⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 VR/7CI4= P1=2.93KW n1=626.9r/min wb^Yg9 T1=43.77kn.m iL f:an*vH ⑵. 求作用在齿轮上的力 !$r4 lu 已知小齿轮的分度圆直径为 1SoKnfz{6 d1=42.4 kylR) 而 F= /Y:1zLs% F= F =qH9<,p`H HlEp
Dph% F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N & | |