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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 FTYLMQ
i ][5p.owJse 课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ?jn6Op wIR[2&b 专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) 7}1Kafs ^$Io;*N4 目 录 /qq&'}TZP ,/b/O4`;y 一 课程设计书 2 <:{[Zvl'k yzNX2u1 二 设计要求 2 0l1]QD+Gc5 WZ6{(`;#m 三 设计步骤 2 _}D?+x,C8 vlN. OQ 1. 传动装置总体设计方案 3 DF[b? 2. 电动机的选择 4 cf!k
9x9Z 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 vzm4 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 gcCYXPZp 5. 设计V带和带轮 6 rnhf(K.{3 6. 齿轮的设计 8 F Hcqu_;J 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 g~H?l3v 8. 键联接设计 26 u[|S*(P 9. 箱体结构的设计 27 l/UG+7 10.润滑密封设计 30 _>m*`:Wb 11.联轴器设计 30 ,0~
{nQ j] wG?kcfu 四 设计小结 31 }7z+ 五 参考资料 32 g5 |\G%dOt %+!9 一. 课程设计书 K ':pU1 设计课题: WblV`"~e 设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V Lpbn@y26< 表一: i8) :0 题号 DJ[#H h_G7T1;L 参数 1 nN\XVGP,t 运输带工作拉力(kN) 1.5 F}.TT=((8 运输带工作速度(m/s) 1.1 6Vzc:8o> 卷筒直径(mm) 200 vhEs +j 2b,TkG8K 二. 设计要求 >,Bu^] C 1.减速器装配图一张(A1)。 7%!KAtc 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 wP':B
AQ4U 3.设计说明书一份。 d1La7|43u y8S6ZtA}2 三. 设计步骤 wEc5{ b5M 1. 传动装置总体设计方案 vEp8Hc 2. 电动机的选择 GWZXRUc 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 cRr `r[t 4. 计算传动装置的运动和动力参数 :tG".z 5. “V”带轮的材料和结构 B@v H1T 6. 齿轮的设计 o5x^ "# 7. 滚动轴承和传动轴的设计 4H?Ma|, 8、校核轴的疲劳强度 )-"L4TC) 9. 键联接设计 }t-|^mY> 10. 箱体结构设计 i4r~eneP 11. 润滑密封设计 uWj-tzu 12. 联轴器设计 3D
dG$@ 7Ej#7\TB] 1.传动装置总体设计方案: WA5kX SdIb 3'e 4{ 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 D?F5o^e"h< 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, J5IJy3d 要求轴有较大的刚度。 -XG$ 0 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。 X(z-?6N4 其传动方案如下: [te7uZv- :uDB3jN[ 图一:(传动装置总体设计图)
/?xn +r P<m 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 *)D*iU& 选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 vkgL"([_ 传动装置的总效率 pdiZ"pe η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; /n7,B} 为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, *~^^A9C8 η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, *{s[$}uQ 为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 6l7a9IJ <F
& hfy 2.电动机的选择 N<(`+? 8E%*o 电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, >G~;2K[ 经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, io3'h:+9s 则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 ScKfr /n:fxdhe 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, AR3=G>hO, Lpf=VyqC 选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 ^D[;JV *60)Vo.= 额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 <);u]0 CI'5JOqP h!~yYNQ" 方案 电动机型号 额定功率 }>U03aa! P [1CxMk~"[ kw 电动机转速
e90z(EF?0 电动机重量 \ y",Qq? N 参考价格 1<|I[EI 元 传动装置的传动比 P'~3WL4MKs 同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ~A4WuA 1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 fZgU@!z rRel\8 中心高 Lr:K0A.Ch 外型尺寸 ^%JWc 3jZ L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD ^umAfk5r?H 132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 /WVMT]T6^, IPR396J+- 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 >.4Sx~VH2 :tG5~sK (1) 总传动比 Y,~]ecI 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 N2J!7uoQ (2) 分配传动装置传动比 9~I WGj? =× ApB0)N 式中分别为带传动和减速器的传动比。 ')cu/ 为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 .`XA6e(8KR 4.计算传动装置的运动和动力参数 Rby7X*.-v (1) 各轴转速 ]S ,GHPEN ==1440/2.3=626.09r/min 8<!9mgh ==626.09/5.96=105.05r/min ERjf.7)d (2) 各轴输入功率 S(l^TF =×=3.05×0.96=2.93kW 6I0MJpLW =×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW OQvJdjST 则各轴的输出功率: lc7]=,qyF =×0.98=2.989kW H l@rS =×0.98=2.929kW ps{(UYM=b 各轴输入转矩 *p^MAk9= =×× N·m `( Gk_VAa 电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· jo~vOu 所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m *TkABUL =×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m ]\lw^.% 输出转矩:=×0.98=43.77 N·m .O^|MhBJu =×0.98=242.86N·m D=Y HJ>-wB 运动和动力参数结果如下表 HZ3<}`P_W 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ~fe0Ba4 输入 输出 输入 输出 oL;/Qan 电动机轴 3.03 20.23 1440 w=$_',5#Z 1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 1rC'sfz 2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 }f}&|Vap OHw6#N$\ 5、“V”带轮的材料和结构 xj<SnrrC]u 确定V带的截型 w[&BY 工况系数 由表6-4 KA=1.2 VbYapPu4b! 设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 )LG/n V带截型 由图6-13 B型 9^tyjX2 6BnjT 确定V带轮的直径 bOdD:=f 小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm &AVi4zV 验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s M*N8p]3Cq 大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm #z.x3D@^r6 ZSNg^)cN 确定中心距及V带基准长度 gNeCnf#Xa 初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 :?J$ +bm} 360<a<1030 ra1hdf0" 要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ?)&TewP n|.;g!QDA 初定V带基准长度 JY,+eD Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm 92i#It}-/ uRIr,U^ V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm *))|ZE6jI 传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm ?:E;C<Ar 小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 Syk^7l yT4|eHl 确定V带的根数 -]e@cevy 单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw &}r932 额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 C6`8dn
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 -vyC,A 带长修正系数 由表6-2 KL=1 So:89T n!p&.Mt V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 .o>QBYpTw/ x^"OH 取Z=2 9SPu 4i V带齿轮各设计参数附表 VYBl0!t >\'yj|
U, 各传动比 >Ry4Cc ]q j%6tz V带 齿轮 aF:I]]TfK~ 2.3 5.96 <
5ow81 !q X7 2. 各轴转速n tua+R_" (r/min) (r/min) =k'dbcfO$9 626.09 105.05 Oj:`r*z43 EQ28pAZ 3. 各轴输入功率 P *VH1(E`hl (kw) (kw) =<g\B?s] 2.93 2.71 ()rDM@ Y4_i=}\*vf 4. 各轴输入转矩 T (<ejJPWT (kN·m) (kN·m) p"T4;QBxQ 43.77 242.86 z|9 ^T@) &~j"3G;e 5. 带轮主要参数 `27? f$, 小轮直径(mm) 大轮直径(mm) ?$
3=m)s 中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 =X`/.:%|[ 带的根数z GXAcyOV 160 368 708 2232 B 2 0zd1:*KR, ]?kf;A@ 6.齿轮的设计 Z'EZ PuZ!' R\<^A~(Gl (一)齿轮传动的设计计算 Z5+0?X0i {M=tw 齿轮材料,热处理及精度 I=1tf;Bsi 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 Rzb] mM (1) 齿轮材料及热处理 o5)U3U1| 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 zn M"P|A 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 ]`MRH[{ ② 齿轮精度 lU@ni(69d 按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 Nk7Q htaB!Q?V 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 p~r +2(J 按齿面接触强度设计 ?znSA
> 03MB, 确定各参数的值: a9"Gg}h\ ①试选=1.6 t0wLj}"U 选取区域系数 Z=2.433 xT@\FwPr E_xpq 则 bNqjjg ②计算应力值环数 bSmRo N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) /_ LUys/0 =1.4425×10h W2n%D& PE N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) 5SDHZ?h ③查得:K=0.93 K=0.96 2LgRgY{Bl ④齿轮的疲劳强度极限 a/?gp>M9 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: kcQ
|Zg []==0.93×550=511.5 tn p]wZ 7Npz
{C{I []==0.96×450=432 bJ9>,,D 许用接触应力 \
X uu|] w7O(I" ⑤查课本表3-5得: =189.8MP LaLA}1!
=1 -tDmzuD6 T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 dL v\H& =4.47×10N.m ; LTc4t 3.设计计算 C[~b6UP ①小齿轮的分度圆直径d W$,c]/u| Ij#?r2Z% =46.42 5^tL# ②计算圆周速度 rQ/S|gG 1.52 k{9s>l~' ③计算齿宽b和模数 \5J/? 计算齿宽b iA=9Lel b==46.42mm +f|u5c 计算摸数m 8on2BC2 初选螺旋角=14 :U?Kwv8 s = Dtelr=/s ④计算齿宽与高之比 eRD s?n3F 齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 VTD'D+t =46.42/4.5 =10.32 Io|
72W}rg ⑤计算纵向重合度 l 4(-yWC$H =0.318=1.903 Dk8"
H>* ⑥计算载荷系数K ?/NxZ\ 使用系数=1 :tNH Cx 根据,7级精度, 查课本得 5^[V%4y> 动载系数K=1.07, )j!22tlL 查课本K的计算公式: p.&FK'&[0 K= +0.23×10×b :rwF5 =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 ->:G+< 查课本得: K=1.35 4R@3jGXb8q 查课本得: K==1.2 p)d'yj 故载荷系数: )9J&M | |