| 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 w'2FYe{wj g0tnt)] 课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 n" Ie> z6iKIw
$ 专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) F'Y ad Or5?Gt 目 录 $+'H000x 2bNOn%! 一 课程设计书 2 #[#evlr= dtC@cK/,D 二 设计要求 2 ^-_*@e*JE X
."z+-eh 三 设计步骤 2 'w+]kt- ^)Hf% 1. 传动装置总体设计方案 3 2h 2. 电动机的选择 4 s1D<R,J|H 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 eWcqf/4?" 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 OOqT 0wN 5. 设计V带和带轮 6 ?{S>%P A_B 6. 齿轮的设计 8 35& ^spb 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 ,-#MEr 8. 键联接设计 26 by@KdQow 9. 箱体结构的设计 27 'QCIKCn< 10.润滑密封设计 30 =%X."i1A 11.联轴器设计 30 4!/JN J r%PWv0z_c 四 设计小结 31 1ML L 五 参考资料 32 ~T1W-ig4[* fCr2'+O"b 一. 课程设计书 fg^25g'_ 设计课题: $jN.yNm0 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 hC<ROD 表一: _uQ]I^ 'D 题号 ^c\O,*: }%_|k^t 参数 1 _!03;zrO 运输带工作拉力(kN) 1.5 Sa= tiOv 运输带工作速度(m/s) 1.1 7ftn
gBv? 卷筒直径(mm) 200 a: "1LnvR $o[-xNn1 二. 设计要求 l_^OdQ9D 1.减速器装配图一张(A1)。 ,X?/FAcb 2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 Ei4^__g\' 3.设计说明书一份。 QtW9!p7( Je6[q 三. 设计步骤 b#6S8C+@ 1. 传动装置总体设计方案 ]Y\$U<YjO 2. 电动机的选择 z#tIa 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 w]wZJ/U` 4. 计算传动装置的运动和动力参数 9{u8fDm! 5. “V”带轮的材料和结构 2)f_L|o,m 6. 齿轮的设计 Fz7t84g( 7. 滚动轴承和传动轴的设计 X0.H(p#s 8、校核轴的疲劳强度 X1^VdJE 9. 键联接设计 fkxkf^g) 10. 箱体结构设计 LZykc
c9g 11. 润滑密封设计 hFIh<m=C?Y 12. 联轴器设计 v)5;~.+% -n _Y.~ 1.传动装置总体设计方案: UQl?_[G .vu7$~7 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 ]Ur/DRNS 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, +A3/^C0 要求轴有较大的刚度。 B7%,D} 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。 8}'iEj^e 其传动方案如下: "DW ~E\Y ea3w 图一:(传动装置总体设计图) P#O"{+` <o(;~ 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 6FB0g8 选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 -<g9) CV5 传动装置的总效率 /@9Q:'P η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; fbq$:Q44 为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, j
3<Ci {3 η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, ;8]HCC@: 为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 I{IB>j}8 n`5Nf 2.电动机的选择 g257jarkMF |J&\/8Q 电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, R$:-~<O 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, scV%p&{a 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。 bQaRl=:[: fQoAdw 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, ?{J1&;j* \RDN_Z 选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 i/X3k& K$S0h-?9]O 额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 (qAF2& yX
rI :w^:Z$-hf 方案 电动机型号 额定功率 g#I`P& P q`e0%^U kw 电动机转速 aCU[9Xr? 电动机重量 >k
@t.PeoV N 参考价格 iA[T'+.Y 元 传动装置的传动比
eXl?f_9 同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 D^r g-E[L 1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 neEqw+#Z A[P7hMn 中心高 !&U75FpN}: 外型尺寸 %pZT3dcK 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 ZcA"HD% 132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 `q}D#0 S]H[&o1o 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 Z_ElLY e{8C0= (1) 总传动比 oIrc))j,$ 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 kHK<~srB (2) 分配传动装置传动比 I(6%'s2 =× Gb^63.} 式中分别为带传动和减速器的传动比。 N<#J!0w 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 xbiprhdv 4.计算传动装置的运动和动力参数 ~cr iZI/ (1) 各轴转速 O!Ue0\1Kj0 ==1440/2.3=626.09r/min q~qz^E\T ==626.09/5.96=105.05r/min uz8eS'8 (2) 各轴输入功率 u/tJ])~@ =×=3.05×0.96=2.93kW yK{P%oh) =×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW mpYBMSLM 则各轴的输出功率: uNf'Zeo =×0.98=2.989kW R5sEQ| E =×0.98=2.929kW (
%sfwv 各轴输入转矩 6UIS4_
=×× N·m #|\|G3Si
% 电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N·
4H;g"nWqO 所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m $bp'b<jx =×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m Z{3=.z{&^= 输出转矩:=×0.98=43.77 N·m _3
!s{ =×0.98=242.86N·m 8h
ol4'B 运动和动力参数结果如下表 r%: :q^b3 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min }ll&EB 输入 输出 输入 输出 0Y`+L6&UX 电动机轴 3.03 20.23 1440 ,$]m1|t@z 1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 1drg5 2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 E.#JCO|(1 #W:.Fsq 5、“V”带轮的材料和结构 5!Er;e 确定V带的截型 pTAm} 工况系数 由表6-4 KA=1.2 X>dQK4!R 设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 Ds=d~sN u V带截型 由图6-13 B型 $jk4H+H- E2hML 确定V带轮的直径 ca
&zYXy 小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm Jn(|.eT| 验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s `~axOp9N 大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm )~)T[S 89[/UxM) 确定中心距及V带基准长度 H(
LK}[ 初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 aV fsF|, 360<a<1030 Z){fie4WM 要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm e23& d :4:U\k;QwA 初定V带基准长度 Mf5kknYuL9 Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm _576Qa'rm N]BH6 7< V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm c7rC !v
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm B"7~[,he 小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640
i[/1AI ;{m;CKHI 确定V带的根数 f`}u9!jVR 单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw \hJLa 额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 @$b7
eu 包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 {s@&3i?ZiC 带长修正系数 由表6-2 KL=1 T+V:vuK _Wp,
z` V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 #,jm3Mqj Q{hK+z`D 取Z=2 r*7J#M / V带齿轮各设计参数附表
zll?/|% _=w=!U&W 各传动比 Dmtsu2o RZvRV?<bR V带 齿轮 V g7+G( , 2.3 5.96 CIR2sr0a Dhft[mvo 2. 各轴转速n k%RQf0`T (r/min) (r/min) Or1ikI" 626.09 105.05 kDKfJp&a O|;|7fCB\ 3. 各轴输入功率 P 5t-(MY (kw) (kw) `yXHb 2.93 2.71 _T^@,!& N[=R$1\Z 4. 各轴输入转矩 T X)Rh&ui (kN·m) (kN·m) 3k+46Wp 43.77 242.86 gA+@p'XnR #1>c)_H 5. 带轮主要参数 e58tf3 小轮直径(mm) 大轮直径(mm) `?"[u"* 中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 H|N,nkhH} 带的根数z }8'bXG+ 160 368 708 2232 B 2 v~O2y>8Z \T!tUd 6.齿轮的设计 cj3P]2B# |>p?Cm (一)齿轮传动的设计计算 c+TCC%AJQI 2)`4(38 齿轮材料,热处理及精度 :2&W9v 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 !uHVg(} (1) 齿轮材料及热处理 DTV"~>@ ① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 1`&"U[{ 高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 sU?%"q ② 齿轮精度 7OZjLD{ID 按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 _AVP1 rcMSso2 2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 [%6"UH
r 按齿面接触强度设计 LT '2446 p?sC</R 确定各参数的值: &14Er,K ①试选=1.6 AtlUxFX0S 选取区域系数 Z=2.433 bu r0?q dxeLu 则
Hn,;G`{ ②计算应力值环数 7pz #%Hf N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) }Ias7d?re =1.4425×10h 7%^/Jm N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) d#3E'8 ③查得:K=0.93 K=0.96 K@@[N17/8 ④齿轮的疲劳强度极限 odpjEeQC 取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: @ * *]o []==0.93×550=511.5 ??`zW t2q{;d~. []==0.96×450=432 h}jE=T5Hc 许用接触应力 8d"Ff z0-`D.D@\ ⑤查课本表3-5得: =189.8MP 3 At%TA: =1 n[`FoY T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 sM'%apM# =4.47×10N.m 'e06QMp@ 3.设计计算 a{7'qmN1 ①小齿轮的分度圆直径d EAXbbcV Vq<\ixRi =46.42 %Y// } ②计算圆周速度 leJ\ 1.52 W~FM^xR?p ③计算齿宽b和模数 +>S\.h
s4 计算齿宽b jpek=4E b==46.42mm =5m~rJ<{ 计算摸数m [kyIF\0 初选螺旋角=14 RW04>oxVn = S4FR=QuVQC ④计算齿宽与高之比 Gg=Y}S7: 齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 =Hwlo! =46.42/4.5 =10.32 m<uBRI*I ⑤计算纵向重合度 U0X? ~ 1 =0.318=1.903 w4e(p 3 ⑥计算载荷系数K hMvLx>q3) 使用系数=1 (^).$g5Hg 根据,7级精度, 查课本得 <*55d2 动载系数K=1.07, '6zD`Q 查课本K的计算公式: ^6(Nu|6\@ K= +0.23×10×b Dq G m =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 .8EaFEd 查课本得: K=1.35 Tweku}D7 查课本得: K==1.2 yvp$s 故载荷系数: n6]8W^g K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 (Ld,<!eN0 ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 8\/$cP"<^ d=d=50.64 I c 2R\}q ⑧计算模数 DYFfq = sbi+o,%1 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 ~SN * 由弯曲强度的设计公式 (6#,
$Ze ≥ 7I`8r2H yz7X7mAo ⑴ 确定公式内各计算数值 L|H:&|F ① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m VHihC]ks, 确定齿数z L6=`x a, 因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 T>2_ r6; 传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 +XP9=U*g Δi=0.032%5%,允许 $"[5]{'J ② 计算当量齿数 sOUQd-!" z=z/cos=24/ cos14=26.27 oW
\k%Vj z=z/cos=144/ cos14=158 >j$y@"+ ③ 初选齿宽系数 .ZK^kcyA 按对称布置,由表查得=1 GLE/ 1 ④ 初选螺旋角 ev"f@y9Do 初定螺旋角 =14 rCp'O\@S ⑤ 载荷系数K bs9X4n5 K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 6(0ME$ ⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y JRYCM}C] 查得: 6I!B>V#U+ 齿形系数Y=2.592 Y=2.211 |.EC>D/ 应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 -b`O"Ck* C!z7sOu ⑦ 重合度系数Y @&xWd{8' 端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 #<*=) [ =arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 r(6$.zx =14.07609 :'0. 因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 x@*!MC# ⑧ 螺旋角系数Y 2{;~Bgd 轴向重合度 =1.675, ^Ez`WP Y=1-=0.82 rctGa ,l T1[B*RwC ⑨ 计算大小齿轮的 xh`4s 安全系数由表查得S=1.25 cy
@",z 工作寿命两班制,8年,每年工作300天 J[ 7Sf^r 小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 h51)kN: 大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 Sxzt|{ 查课本得到弯曲疲劳强度极限 (R|Ftjs . 小齿轮 大齿轮 ]r.95|V* _k O<|ev 查课本得弯曲疲劳寿命系数: RoYwZX~ K=0.86 K=0.93 }2+*E}g GMW,+ 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 ; &i | |