haiyuan364 |
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 +4
h!;i v2I? 5?j 课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 4BSqL!i( 4i
PVpro 专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) ''(rC38 lWecxD$ 目 录 "X^<g{] "g)V&Lx#X 一 课程设计书 2 O,9^R 3@qv[yOE 二 设计要求 2 5|=J\Lp2I @gfW*PNjlP 三 设计步骤 2 d!UxFY@
-|Zzs4bx 1. 传动装置总体设计方案 3 0k{\W 2. 电动机的选择 4 Q`W2\Kod] 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 Xl<iR]lda 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5
4g"%?xN 5. 设计V带和带轮 6 +ZwoA_k{ 6. 齿轮的设计 8 3LT~-SvL 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 pr,,E[ 8. 键联接设计 26 e MHz/;I 9. 箱体结构的设计 27 E*u*LMm 10.润滑密封设计 30 {x?qz~W 11.联轴器设计 30 #G.eiqh$a e`S\-t?Z 四 设计小结 31 [gpO?'~ 五 参考资料 32 4qz+cB_ ROmmak(y8 一. 课程设计书 D*ZjoU 设计课题: l'/`2Y1 设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V 3i7EF. 表一: FGx)? 题号 QM#Vl19>j( ^8;MY5Wbs 参数 1 g{Al:}u> 运输带工作拉力(kN) 1.5 CNefk$/cR 运输带工作速度(m/s) 1.1 aTTkj\4 卷筒直径(mm) 200 9zb1t1[W w8w0:@0( 二. 设计要求 (0H=f6N 1.减速器装配图一张(A1)。 S)rr 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 CYLab5A 3.设计说明书一份。 ?W{+[OXs H oABo: 三. 设计步骤 m~5 unB9 1. 传动装置总体设计方案 fwv^dEe 2. 电动机的选择 Vf&U`K 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 &J&'J~N 4. 计算传动装置的运动和动力参数 *:@KpYWx" 5. “V”带轮的材料和结构 O{_t*sO9q* 6. 齿轮的设计 Tc/^h4xH 7. 滚动轴承和传动轴的设计 }[;ZZm? 8、校核轴的疲劳强度 ea"X$<s>- 9. 键联接设计 xeSch?} 10. 箱体结构设计 6X*vCylI 11. 润滑密封设计 >)u;X 12. 联轴器设计 BV
B2$&eJ 7DJEx~"!2- 1.传动装置总体设计方案: ywAvqT, 1H-Y3G>jN 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 FC] *^B 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, Dj(PH3^ 要求轴有较大的刚度。 Tse#{ 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。 <#h,_WP* 其传动方案如下: ;
R}>SS' Y7.+
Ma#| 图一:(传动装置总体设计图) A7Ql%$v7^ |@u2/U9
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 o>r
P\
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 {P8d^=#q 传动装置的总效率 K9#kdo1 2 η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; <=">2WP{ 为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, ks0Q+YW η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, C8|V?bL 为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 -U /)y:k!% fWmc$r5n]( 2.电动机的选择 7HDc]&z x#EE_i/W 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, MW7~=T 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, |reA`&<q 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。 ayA;6Qt T]De{nH u 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, i wgt\ux. Zo<)r2|O. 选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 O JcS%-~ eP @#I^_ 额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 v0\l~_|H
`Eh>E, 4u:SE 方案 电动机型号 额定功率 4=^_VDlpd P T)\}V#iA* kw 电动机转速 eL}w{Hlk
T 电动机重量 ?:\/-y)Sp N 参考价格 h ik.qK 元 传动装置的传动比 _"1RidhH 同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 =wh[D$n$~ 1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 o pTXI*QA :*}Q/]N 中心高 ab2FK 外型尺寸 efXnF*Z 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 G4@r_VP \ 132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 Z\nDR|3 <N vw*yA 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 E{orezP msmW2Zc (1) 总传动比 Kv|
x
-_7 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 n5$#M (2) 分配传动装置传动比 L!cOg8Z =× qq5X3K2& 式中分别为带传动和减速器的传动比。 <,M"kF: 为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 1CB&z@ 4.计算传动装置的运动和动力参数 J# (AX6 (1) 各轴转速 5%I3eL%s ==1440/2.3=626.09r/min 'zI(OnIS ==626.09/5.96=105.05r/min ^lHy)!&A (2) 各轴输入功率
]=~dyi =×=3.05×0.96=2.93kW cyCh^- <l@ =×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW zgwez$ 则各轴的输出功率: \l59/ZFan =×0.98=2.989kW DG;7+2U =×0.98=2.929kW g+#awi7 各轴输入转矩 wEjinP$2 =×× N·m +x2JC' -H 电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· ,P a*; o\ 所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m ?\o~P =×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m lb_N"90p 输出转矩:=×0.98=43.77 N·m 1wR[nBg*| =×0.98=242.86N·m QHNyH 运动和动力参数结果如下表 )]P(!hW. 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ?h}NL5a 输入 输出 输入 输出 ,';|CGI cP 电动机轴 3.03 20.23 1440 |N&t 1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 2{=]Pf 2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 L8`v k'o[iKlu 5、“V”带轮的材料和结构 #gC[L=01 确定V带的截型 m4/qxm"Dx: 工况系数 由表6-4 KA=1.2 =z'(FP5!0 设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 7P<VtS V带截型 由图6-13 B型 &E&~9"^hQL wMVUTm 确定V带轮的直径 }t^wa\ 小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm l 2Sar1~1 验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s .y
s_'F-]0 大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm R #wZW&N LSC[S: 确定中心距及V带基准长度 j}u L 初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知
V#ELn[k 360<a<1030 H7+"BWc 要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm R0Vt_7 &Sd5]r@+ 初定V带基准长度 yI^Yh{
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm bLg!LZ|S0s #Pg#\v|7#> V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm 3RtVFDIZA" 传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm !/p|~K 小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 D)-LZbPa SMZ*30i 确定V带的根数 1?.CXqK 单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw Wr[LC& 额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 Z|_V ;*
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 6y^
zC? 带长修正系数 由表6-2 KL=1 p(RF
J2Dn V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 7rdmj[vu WR #XPbk 取Z=2 Ic&~iqQ V带齿轮各设计参数附表 *P' X[z ('7?"npd 各传动比 .JKH=?~\ zLl-{Kk V带 齿轮 iFUiw& 2.3 5.96 {qw'gJmX YIk@{V 2. 各轴转速n 0o8`Y (r/min) (r/min) tpSgbGzp 626.09 105.05 3rRIrrYO Py*WHHO 3. 各轴输入功率 P Kii@Z5R_? (kw) (kw) uT]$R 2.93 2.71 le^Fik
g}`g>&l5 4. 各轴输入转矩 T !y@\w (kN·m) (kN·m) #_ulmB; 43.77 242.86 S<(i /5Z+ ;X+0,K3c 5. 带轮主要参数 |gV~U~A] 小轮直径(mm) 大轮直径(mm) FqJd 中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 0-PT%R 带的根数z ~0CNCP 160 368 708 2232 B 2 RV@B[: kt
Z~r. + 6.齿轮的设计 zji9\ 8/2Wq~& (一)齿轮传动的设计计算 Eet/l]e#a :&5u) 齿轮材料,热处理及精度 3T(ft^~ 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 X,@nD@ (1) 齿轮材料及热处理 &5jc
&CS 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 zk }SEt- 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 3K(/= ② 齿轮精度 "LYhYkI 按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 )%/ Ni^ >WO;q 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 Af]BR_- 按齿面接触强度设计 q:F6MW )cgNf]oy 确定各参数的值: LP7jCt ①试选=1.6 lx$Z/f 选取区域系数 Z=2.433 Lniz>gSc S]E|a@kD3 则 0(5qVJ12 ②计算应力值环数 l [ m_<1L N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) g:^Hex?Yfd =1.4425×10h !j6CvclT N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) ER`;0#3[9u ③查得:K=0.93 K=0.96 Yh,,(V6 ④齿轮的疲劳强度极限 {JQV~rfh` 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: i @M^l`w []==0.93×550=511.5 j0cB#M44 f#38QP-T []==0.96×450=432 aB&a#^5CI 许用接触应力 !y1qd 7CU<R9Kl ⑤查课本表3-5得: =189.8MP M&(0n?R"R =1 h ^zcM_ T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 y7b>>|C =4.47×10N.m >U:.5Tch'V 3.设计计算 /GP:W6:6z6 ①小齿轮的分度圆直径d /KgP<2p 1A7(s0J8 : =46.42 AhVV ②计算圆周速度 x1+ V 1.52 yEL5U{ ③计算齿宽b和模数 r [n vgzv@ 计算齿宽b ;:~-=\ b==46.42mm Eye.#~ 计算摸数m #"JtH"pF 初选螺旋角=14 H3|x = 78zwu<ET ④计算齿宽与高之比 D14i] 齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 -H](2} =46.42/4.5 =10.32 !X{>?.@~ ⑤计算纵向重合度 :&=`xAX- =0.318=1.903 `yua?n ⑥计算载荷系数K zqGo7;;# 使用系数=1 cY%6+uJ1 根据,7级精度, 查课本得 s#C~HK 动载系数K=1.07, )tR@\G >% 查课本K的计算公式: gO]jeO K= +0.23×10×b GPU,.s"&( =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 +J(@. 查课本得: K=1.35 C1SCV^# 查课本得: K==1.2 S5xum_Dq 故载荷系数: ^@AIXBe K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 <(dg^; ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 Jhr3[A d=d=50.64 z+qrsT/?L ⑧计算模数 )2y#
cM* = =S}SZYwl 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 gKWsmx![" 由弯曲强度的设计公式 N3QDPQ ≥ 5Uha,Q9SA DE _<LN
⑴ 确定公式内各计算数值 <vUhJgN2/ ① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m
Oa/# 2C~ 确定齿数z U%E364;F 因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 MY"8! 传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 S[5e,Ew Δi=0.032%5%,允许 S"G`j!m1 ② 计算当量齿数 d\A!5/LG z=z/cos=24/ cos14=26.27 BEnIyVU;L z=z/cos=144/ cos14=158 On4tK\l@ ③ 初选齿宽系数 N9=1<{Z 按对称布置,由表查得=1 Hklgf ④ 初选螺旋角 qrZ*r{3 初定螺旋角 =14 Y+0HC2(o ⑤ 载荷系数K 6A,-?W'\ K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 o+I'nFtnI ⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y $K}Y 查得: }{(J*T 齿形系数Y=2.592 Y=2.211 .1#G*A| 应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 @_4E^KgF deVbNg8gs ⑦ 重合度系数Y 5`H.{4@ 端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 rVF7!|& =arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 GB\1' =14.07609 k1HVvMD< 因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 _,{R3k ⑧ 螺旋角系数Y gOL-b9W 轴向重合度 =1.675, ('Doy1L Y=1-=0.82 CE;J`; 7ts`uI<E@7 ⑨ 计算大小齿轮的 *j"u~ NF 安全系数由表查得S=1.25 tVFydN~ 工作寿命两班制,8年,每年工作300天 kK&M>)&o# 小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 (dgBI}Za 大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 hF;TX.Y6 查课本得到弯曲疲劳强度极限 Q$XNs%7w5, 小齿轮 大齿轮 $l+DkR+ [oS4WP 查课本得弯曲疲劳寿命系数: _KZ&/ K=0.86 K=0.93 &&$,BFY4 S<nf"oy_K 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 fjP(r+[ []= J_eu(d[9 []= &V7 | |