《机械设计》课程设计说明书展开式二级圆柱齿轮减速器.doc

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1、传动装置设计一、 传动方案:展开式二级圆柱齿轮减速器。如下图所示: 二、 选择电机:1、 类型:Y系列三相异步电动机;2、 型号: 工作所需输入功率:; 电机所需功率:; 其中,w为滚筒工作效率,0.96;1为高速级联轴器效率,0.98;2为两级圆柱齿轮减速器效率,095;3为低速级联轴器效率,0.98; 电机转速n选:1500r/min; 所以查指导书表选电机型号为Y100L2-4 电机参数: 额定功率:pm=3KW; 满载转速:nm=1420r/min; 电机轴直径:mm。三、 传动比分配: ()其中,i1为高速级传动比,i2为低速机传动比,且i1=(1.31.5)i2 取i1=1.5i2

2、,则有:i1=4.2,i2=2.8;四、 传动装置的运动和动力参数:1、 电机轴:; ; 2、 高速轴:; ; ;3、 中间轴:; ; ;4、 低速轴:; ; ;传动零件设计一、 齿轮设计(一)、高速级设计参数(斜齿圆柱齿轮): P1=2.10KW; T1=14.12Ngm; n1=1420r/min; n2=338.1r/min; i1=4.2; 寿命t=19200h;1、 选择齿轮材料及精度等级根据教材表11.8选择齿轮的材料为小齿轮选用45钢调质,硬度为220250HBS,大齿轮选用45钢正火,硬度为170210HBS。因为是普通减速器,由教材表11.20选8级精度,要求齿面粗糙度Ra3

3、.26.3m。2、 确定设计准则 由于该减速器为闭式齿轮传动,且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿面,齿面点蚀为主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸,然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。3、 按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮,可应用下式求出d1值: 确定有关参数与系数:(1)转矩T1 (2)载荷系数K 查教材表11.10取1.1。(3)齿数z1,螺旋角和齿宽系数d 小齿轮的齿数z1取为25,则大齿轮齿数z2=i1z1=4.225=105 实际齿数比为 齿数比的误差为。 初选螺旋角=15。 因为双击斜齿圆柱齿轮为不对称布置,而齿轮表

4、面又为软齿面,由教材表11.19选取d=0.5。(4)弹性系数ZE 由教材表11.11查得ZE=189.8。(5)许用接触应力H由教材图11.25查得; ; 由教材表11.9查得SH=1。 查教材图11.28得zN1=1,zN2=1.09 由式可得:H1;H2; 故: 由教材表11.3取标准模数mn=1.5mm。(6)确定中心距a和螺旋角 圆整后取中心距为a=101mm; 圆整中心距后确定得螺旋角为 此值与初选螺旋角得值相差不大,所以不必重新计算。4、 主要尺寸计算 取b2=20mm,b1=25mm。5、 按齿根弯曲疲劳强度校核由式得出,如,则校核合格。确定有关系数与参数:(1) 当量齿数(2

5、) 齿形系数 查教材表11.12得,。(3) 应力修正系数 查书表11.13得,;(4) 许用弯曲应力由教材图11.26查得;由教材表11.9查得;由教材图11.27查得;由式可得:;故:; 齿根弯曲强度校核合格。6、 验算齿轮度圆周速度 由教材表11.21可知选8级精度式合适的。7、 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图以大齿轮为里,齿轮的齿顶圆直径为:由da2200mm,所以采用实体式结构。(二)、低速级设计参数(斜齿圆柱齿轮): P1=1.96KW; T1=55.36Ngm; n1=338.1r/min; n2=120.75r/min; i2=2.8; 寿命t=19200h;1、选择齿轮材料

6、及精度等级根据教材表11.8选择齿轮的材料为小齿轮选用45钢调质,硬度为220250HBS,大齿轮选用45钢正火,硬度为170210HBS。因为是普通减速器,由教材表11.20选8级精度,要求齿面粗糙度Ra3.26.3m。2、确定设计准则 由于该减速器为闭式齿轮传动,且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿面,齿面点蚀为主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸,然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。3、 按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮,可应用下式求出d1值: 确定有关参数与系数:(1)转矩T1 (2)载荷系数K 查教材表11.10取1.1

7、。(3)齿数z1,螺旋角和齿宽系数d 小齿轮的齿数z1取为30,则大齿轮齿数z2=i1z1=2.830=84 实际齿数比为 齿数比的误差为。 初选螺旋角=15。 因为双击斜齿圆柱齿轮为不对称布置,而齿轮表面又为软齿面,由教材表11.19选取d=0.5。(4)弹性系数ZE 由教材表11.11查得ZE=189.8。(5)许用接触应力H由教材图11.25查得; ; 由教材表11.9查得SH=1。 查教材图11.28得zN1=1.09,zN2=1.10 由式可得:H1;H2; 故: 由教材表11.3取标准模数mn=2mm。(6)确定中心距a和螺旋角 圆整后取中心距为a=118mm; 圆整中心距后确定得

8、螺旋角为 此值与初选螺旋角得值相差不大,所以不必重新计算。4、 主要尺寸计算 取b2=32mm,b1=37mm。5、 按齿根弯曲疲劳强度校核由式得出,如,则校核合格。确定有关系数与参数:(1)当量齿数(2)齿形系数 查教材表11.12得,。(3)应力修正系数 查书表11。13得,。(4)许用弯曲应力由教材图11.26查得;由教材表11.9查得;由教材图11.27查得;由式可得:;故:; 齿根弯曲强度校核合格。6、 验算齿轮度圆周速度 由教材表11.21可知选8级精度式合适的。7、 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图以大齿轮为里,齿轮的齿顶圆直径为:由da2200mm,所以采用实体式结构。所以计算

9、得齿轮参数如下表所示:高速级大163.161.5105101201510.2520小38.852525低速级大173.8928411832小62.103037二、 联轴器选择高速级:T=14.21Ngm,电机轴直径:D=24mm,所以,选择YL4(钢制);低速级:T=143.94Ngm,所以,选择YL9(钢制);三、 轴的设计(一)、高速级1、轴的强度设计.选择轴的材料,确定许用应力 由已知条件可知,故选用45钢并经调质处理。由表16.1查得强度极限2.按电机轴直径估算轴径(最小直径)电机轴径考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故需将轴直径加大3%5%,由设计手册取标准直径3.设计

10、轴的结构确定各轴段的长度如下图所示:4.按弯矩合成强度校核轴径1)画出轴的受力图2)作水平面内的弯矩图,支点反力为-截面处的弯矩为截面处的弯矩为3)作垂直面内的弯矩图,支点反力为截面左侧弯矩为截面右侧弯矩为截面处的弯矩为4)作合成弯矩图截面截面5)作转矩图6)求当量弯矩图(修正系数为0.6)截面截面7)确定危险截面及校核强度弯矩,故截面可能为危险截面,但由于轴径不等,也应对截面进行校核截面截面查表得16.3得,满足的条件,故设计的轴有足够的强度,并有一定的裕度5.修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再进行结构修改。(二)、中间轴设计1、按扭矩强度估算轴径(最小直径)根据教材表16.2

11、得C=118107 d19.822.26mm;由设计手册取标准直径d=20mm2、 设计轴的结构3、 计算轮齿受力(1)(2)作垂直面受力图,弯矩(3)作水平面受力图,弯矩(4)作合成弯矩图 (5)做扭矩图T=1.17105N.mm(6)作当量弯矩图 扭矩按脉动循环(=0.6)(7)校核 轴材料用45钢正火,;截面-由d=35mm,可得WB=4287.5mm3截面-由d=30mm,可得Wc=2700mm3此轴强度安全。(三)、低速级轴设计1、按扭转强度估算轴径(最小直径)考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故需将估算后的轴直径加大3%5%,取为36.3540.87mm,由设计手册取

12、标准直径38mm。2、设计轴的结构3、按弯扭合成强度校核轴径 已知条件: 1)画出轴的受力图2)做水平面内的弯矩图,支点反力为:-截面处的弯矩为-截面处的弯矩为3)作垂面内的弯矩图,支点反力为-截面左侧弯矩为-截面右侧弯矩为-截面右侧弯矩为4)作合成弯矩图 -截面 -截面5) 作转矩图6)求当量弯矩(修正系数为0.6) -截面 -截面7)确定危险截面及校核强度弯矩,故截面-可能为危险截面,但由于轴径不等,也应对截面-进行校核。-截面-截面 查表16.3得,满足的条件,故设计的轴有足够的强度,并有一定的裕度。4、修改轴的结构 因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再进行结构修改。六、轴承校核1、选择

13、轴承类型,初选型号斜齿轮因受轴向力,故选角接触球轴承,内孔直径为35mm,初选7007AC(Cr=18.5KN,B=14,a=18.3,=25)Ft=1044N Fr=394N Fa=288 Lh=12000h2、计算轴承的径向支承反力(1)跨距 (2)求轴承I II的径向支承反力1)轴承I的径向支反力水平分量垂直分量轴承I的径向支反力;2)轴承II的径向支反力水平分量垂直分量轴承II的径向支反力3、计算轴承I、II的轴向力 由表17.7查得7007AC轴承内部轴向力的计算公式为 轴将有向右移动的趋势,轴承II被端盖顶住而压紧,轴承II上将受到平衡力作用,而轴承I则处于放松状态。 4、计算轴承

14、的当量的当量动载荷P1、P2 由表17.8查得7007AC轴承的e=0.68,而由表17.8得X1=1,Y1=0,X2=0.41,Y2=0.87。根据表17.9取fp=1.5,则轴承的当量动载荷为 5、计算轴承寿命 因两个轴承的型号相同,所以其中当量动载荷大的轴承寿命短,因P1P2,所以只需计算轴承II的寿命。 查手册得7007AC轴承的Cr=18.5KN,取=3,fT=1,转速n=1440r/min; 由式得 由此可见轴承的寿命大于轴承的预期寿命,所以所选轴承型号合适。七、箱体结构尺寸箱箱座壁厚:=0.025a2 +38mm,而0.025139.5+3=6.58所以,取=8mm箱盖壁厚:1=

15、0.025a2+38mm,所以取1=8mm。箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度:b=b1=1.51=12mm;b2=2.5=20mm。箱座、箱盖的肋厚:m=m1=0.851=6.8mm。轴承旁凸台的半径:R1=C1=14mm。轴承盖外径:D2=D+(55.5)d3=92mm。中心高: Hda3+(3050)mm+20mm=168mm。地脚螺钉的直径:df=22mm(因为a1+a2=278.5mm);数目:6轴承旁联接螺栓:d1=0.75df=16mm;取第一系列16mm箱盖、箱座联接螺栓直径:d2=0.5df=11mm,取11mm,间距l=160mm轴承盖螺钉的直径;d5=8.5mmdf,d1,d2箱外壁的距离:C1f=25mm;C11=18mm;C12=16mmdf,d1,d2至凸缘边缘的距离:C2f=23mm;C21=16mm;C22=14mm外箱壁到轴承座端面的距离:l1=C11+C21+6=40mm齿轮顶圆与内箱壁距离:11.2=9.6mm,取1=12.5mm齿轮端面与内箱壁距离:2=8mm,取2=12mm

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