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文檔簡介
安徽機電職業(yè)技術(shù)學院PAGEPAGE1一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書目錄一、課程設(shè)計的目的··········································1二、課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù)··································2三、課程設(shè)計的步驟··········································2四、電動機的選擇·············································3五、傳動零件的設(shè)計計算····································5(1)帶傳動的設(shè)計計算·····································5(2)齒輪傳動的設(shè)計計算···································7六、軸的計算···················································9七、軸承的校核················································13八、聯(lián)軸器的校核············································13九、鍵聯(lián)接的選擇與計算·····································14十、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸·····························14十一、潤滑方式的選擇········································14十二、技術(shù)要求················································15十三、參考資料···············································16十四、致謝····················································17一、課程設(shè)計的目的:機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的重要實踐性環(huán)節(jié),是學生在校期間第一次較全面的設(shè)計能力訓練,在實踐學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。本課程設(shè)計的教學目的是:1、綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設(shè)計訓練,從而使這些知識得到進一步鞏固和擴張。2、學習和掌握設(shè)計機械傳動和簡單機械的基本方法與步驟,培養(yǎng)學生工程能力及分析問題、解決問題的能力。3、提高學生在計算、制圖、計算機繪圖、運用設(shè)計資料、進行經(jīng)驗估算等機械設(shè)計方面的基本技能。二、課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù):1、課程設(shè)計的內(nèi)容應包括傳動裝置全部設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計,具體如下:1)閱讀設(shè)計任務(wù)書,分析傳動裝置的設(shè)計方案。2)選擇電動機,計算傳動裝置的運動參數(shù)和運動參數(shù)。3)進行傳動零件的設(shè)計計算。4)減速器裝配草圖的設(shè)計。5)計算機繪制減速器裝配圖及零件圖。2、課程設(shè)計的主要任務(wù):1)設(shè)計減速器裝配草圖1張。2)計算機繪制減速器裝配圖1張、零件圖2張(齒輪、軸等)3)答辯。三、課程設(shè)計的步驟:1、設(shè)計準備準備好設(shè)計資料、手冊、圖冊、繪圖用具、計算用具、坐標紙等。閱讀設(shè)計任務(wù)書,明確設(shè)計要求、工作條件、內(nèi)容和步驟;通過對減速器的裝拆了解設(shè)計對象;閱讀有關(guān)資料,明確課程設(shè)計的方法和步驟,初步擬訂計劃。2、傳動裝置的總體設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求,分析和選定傳動裝置的總體方案;計算功率并選擇電動機;確定總傳動比和各級傳動比;計算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。3、傳動裝置的總體方案分析傳動裝置的設(shè)計方案直觀地反應了工作機、傳動裝置和原動機三者間的動和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機性能要求的傳動方案,可以由不同傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。合理的方案首先應滿足工作機的性能要求,保證工作可靠,并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。四、電動機的選擇電動機已經(jīng)標準化、系列化。應按照工作機的要求,根據(jù)選擇的傳動方案選擇電動機的類型、容量和轉(zhuǎn)速,并在產(chǎn)品目錄總共查出其型號和尺寸。選擇電動機類型、型號、結(jié)構(gòu)等,確定額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)尺寸等。1、選擇電動機類型電動機有交流和直流電動機之分,一般工廠都采用三相交流電,因而多采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類,異步電動機又分為籠型和繞線型兩種,其中以普通籠型電動機應用最多/目前應用最廣的是Y系列自扇冷式籠型三相異步電動機,其結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好、工作可靠、價格低廉,維護方便,適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合,如運輸機、機床、風機、農(nóng)機、輕工機械等。在經(jīng)常需要起動、制動和正、反轉(zhuǎn)的場合(如起重機),則要求電動機轉(zhuǎn)動慣量小、過載能力大,應選用起重及冶金用三相異步電動機YZ型(籠型)或YZR型(繞線型)。按已知的工作要求和條件,選用Y型全封閉籠型三相異步電動機。2、電動機功率的選擇工作機所需的電動機輸出功率為Pd=Pw/η=Fv/1000ηwη已知滾筒直徑D=450mm,滾筒圓周力F=2.2KN,輸送帶速度V=1.6m/s,由表查聯(lián)軸器,圓柱齒輪傳動減速器:傳動帶傳動效率0.96,圓柱齒輪傳動的軸承傳動效率0.99,齒輪傳動傳動效率0.97,彈性聯(lián)軸器傳動效率0.99,卷筒軸的軸承傳動效率0.98,卷筒傳動效率0.96。ηw·η=0.96·(0.99·0.99)·0.97·0.99·0.98·0.96=0.85Pd=2200x1.6/1000x0.85=4.14kw確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為nw=60x1000v/3.14D=60x1000x1.6/3.14x450=67.94r/min取V帶傳動比i1'=2~4,單極齒輪傳動比i'2=3~5,w則總傳動比范圍i'=6~20故電動機轉(zhuǎn)速范圍為:n'd=i'·nw=(60~20)x67.94=408~1359r/min經(jīng)查表得有兩種適用的電動機型號方案電動機型號額定功率Ped(kw)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)1Y160M2—85.57202Y132M2—65.5960綜合考慮電動機和裝動裝置尺寸,重量以及減速器的傳動比,其中1號電動機總傳動比比較適用,傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。所選電動機額定功率Ped=5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min3、計算總傳動比和分配傳動比由選定電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸的轉(zhuǎn)速nw,可得傳動裝置的總傳動比為i=nm/nw=720/67.94=10.60傳動裝置的實際傳動比要由選定的齒輪齒數(shù)或帶輪基準直徑準確計算,因而很可能與設(shè)定的傳動比之間有誤差。一般允許工作機實際轉(zhuǎn)速,與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的相對誤差為±(3~5)%對于多級傳動i為i=i1·i2·i3·```````````·in計算出總傳動比后,應合理地分配各級傳動比,限制傳動件的圓周速度以減小動載荷,降低精度.分配各級傳動裝置傳動比:取帶傳動比i1=3。齒輪傳動比i2=3.5。4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)為了進行傳動件的設(shè)計計算,應首先推算各軸的轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)矩。則各軸的轉(zhuǎn)速為1)、各軸轉(zhuǎn)速nⅠ=nm/i1=720/3=240r/minnⅡ=nⅠ/i2=240/3.5=68.6/minn卷=nⅡ=68.6r/min2)、各軸的輸入功率PⅠ=pd·η1=4.14x0.96=3.971kwPⅡ=PⅠ·η12=3.97x0.99x0.97=3.80kwP卷=PⅡ·η23=3.80x0.99x0.99=2.4kw3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩Td=9550·4.14/720=54.9N·mTⅠ=Td·i1·η1=54.9x3x0.96=158N·mTⅡ=TⅠ·i2·η23=158x4x0.99x0.97=531N·mT卷=TⅡ·i3·η4·η2=531x1x0.99x0.99=520N·m參數(shù) 軸名電動機軸一軸二軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n(r/min)72024068.668.6輸入功率P(kw)4.143.973.803.74輸入轉(zhuǎn)矩T(N.m)54.9158531520傳動比i33.51效率η0.960.960.98五、傳動零件的設(shè)計計算(1)帶傳動的設(shè)計計算1、計算功率PcPc=KAP=1.2x5.5=6.6kw2、選帶型據(jù)Pc=6.6kw,n=720r/min,由表10-12選取A型帶3、帶輪基準直徑帶輪直徑較小時結(jié)構(gòu)緊湊,彎矩應力不大,且基準直徑較小時,單根V帶所能傳遞的基本額定功率也較小,從而造成帶的根數(shù)增多,因此一般取dd1<dd2并取標準值。查表得10-9確定dd1,dd2。dd1=140dd2=4254、驗算帶速當傳遞功率一定時,帶速過低,則需要很大的圓周力,帶的數(shù)要增多,而帶速過高則使離心力增大,減小了帶與帶輪間的壓力,容易打滑。所以帶傳動需要驗算帶速,將帶速控制在5m/s<V<25m/s,否則可調(diào)整小帶輪的基準直徑dd1,為充分發(fā)揮V帶的傳動能力,應使帶速V=20m/s為最佳,帶速V=3.14ndd1/60x1000=5.3m/s5、驗算帶長一般中心距a0取值范圍:0.7(dd1+dd2)<=a0<=2(dd1+dd2)395.5<=a0<=1130初定中心距a0=500mmLd0=2a0+3.14(dd1+dd2)/2+(dd2+dd1)2/4=2x500+3.14x(140+425)/2+(425-140)2/4x500=1927.66Ld=2000mm6.確定中心距中心距取大些有利于增大包角,但中心距過大會造成結(jié)構(gòu)不緊湊,在載荷變化或高速運轉(zhuǎn)時,將會引起帶的抖動,從而降低了帶傳動的工作能力,若中心距過小則帶短,應力循環(huán)次數(shù)增多,使帶易發(fā)生疲勞破壞,同時還使小帶輪包角減小,也降低了帶傳動的工作能力,確定中心距a=a0+(Ld1–Ld2)/2=536amin=a-0.015Ld=506amax=a+0.03Ld=5967、驗算小帶輪包角要求a1>120。若a1過小可以加大中心距,改變傳動比或增設(shè)張緊輪,a1可由下式計算a1=180。-[57.3x(dd2-dd1)/a]=149。a1>120。故符合要求8、單根V帶傳動的額定功率根據(jù)dd1和n查圖10-11得:P1=1.4kw9、單根V帶額定功率增量根據(jù)帶型及i查表10-5得:ΔP1=0.09kw10、確定帶的根數(shù)為了保證帶傳動不打滑,并具有一定的疲勞強度,必須保證每根V帶所傳遞的功率不超過它所能傳遞的額定功率有查表得10-6:Ka=0.917查表得10-7:Kl=1.03Z=Pc/[(P1+ΔP)KaKl]=4.68所以取Z=511、單根V帶初拉力查表10-1得q=0.10kg/mF0=500[(2.5/Ka)-1](Pc/zv)+qv2=218N12、作用在軸上的力為了進行軸和軸承的計算,必須求出V帶對軸的壓力FQFQ=2ZF0SIN(a1/2)=2100.7N13、注意事項※檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系,帶輪直徑與電動機的中心高應相稱,帶輪軸孔的直徑,長度應與電動機的軸直徑長度對應,大帶輪的外圓半徑不能過大,否則回與機器底座相互干涉等?!鶐л喌慕Y(jié)構(gòu)形式主要取決于帶輪直徑的大小,帶輪直徑確定后應驗算實際傳動比和帶輪的轉(zhuǎn)速。(2)齒輪傳動的設(shè)計計算已知i=3.5n1=240r/min傳動功率p=3.97兩班制,工作期限10年,單向傳動載荷平穩(wěn)1、選材料與熱處理。所設(shè)計的齒輪屬于閉式傳動,通常才用軟齒面的鋼制齒輪,小齒輪為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為260HBW,大齒輪材料也為45鋼,正火處理,硬度為215HBS,硬度差為45HBS較合適。2、選擇精度等級,輸送機是一般機械,速度不高,故選擇8級精度。3、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計。本傳動為閉式傳動,軟齒面,因此主要失效形式為疲勞點蝕,應根據(jù)齒面接觸疲勞強度設(shè)計,根據(jù)式(6-41)d1>(671/kT1(i+1)/1)載荷因數(shù)K.圓周速度不大,精度不高,齒輪關(guān)于軸承對稱布置,按表6-9取K=1.2.2)轉(zhuǎn)矩TT=9.55X106XP/n1=9.55x106X3)彎曲后減切應力由圖6-36查得.Mpa,Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)X240X10X300X16=0.69X1090.69X109/3.5=0.19X109查圖6-37中曲線:Mpa=622.2MpaMpa=560Mpa4)計算小齒輪分度圓直徑d1查表取6-11齒寬系數(shù)1.1d1(671/kT1(i+1)/i=d1=705)計算圓周速度VV=3.14n1d1/60x1000=3.14x60x1000=0.879m/s因V<6m/s,故去取8級精度合適。4、確定主要參數(shù),計算主要幾何尺寸。取小齒輪齒數(shù)為Z1=20Z2=ixZ1=70m=d1/Z1=3.5mm取標準模數(shù)m=3.5mm分度圓直徑d1=mz1=3.5x20=70mmd2=mz2=3.5x70=245mm1)中心距aa=(d1+d2)/2=157.5mm2)齒寬bb=1.1x70=77mm取b2=77mm則b1=5+b2=77+5=82mm3)齒頂高haha=ha*m=3.5mm齒根高hfhf=(ha*+c*)m=1.25x3.5=4.3755、校核彎曲疲勞強根據(jù)式(6-44)1)復合齒形因數(shù)YFS如圖6-39得,YFS1=4.35,YFS2=3.982)彎曲疲勞許用應力=由圖6-40的彎曲疲勞極限應力MpaMpa由圖6-41得彎曲疲勞壽命系數(shù)106)106)彎曲疲勞的最小安全MpaMpa3)校核計算:<<六、軸的計算1、Ⅱ軸的設(shè)計(1)選擇軸的材料,確定許用應力.選用軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa(2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相連接,從結(jié)構(gòu)要求考慮輸入端軸徑應最小,最小直徑為:查表12-5可得,45鋼取C=118,則考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準,取d=48齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為T=9.55X106XP2/n2=9.55X106X3.80/68.6=530000=T/x530000/245=4326.5N徑向力=0.直..=4326.5水平面彎矩MCH=轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮,應力折合系數(shù)為a=最大當量彎矩3、校核軸徑由當量彎矩圖可知C剖面當量彎矩最大為危險面校核該截面的直徑d=1.03x39=402、Ⅰ軸的設(shè)計1)選擇軸的材料,確定許用應力.選用軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa(2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑取d=31齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為T=9.55X106XP/n=160000=T/x160000/70=4571N==1664N.直水平面彎矩MCH=轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮,應力折合系數(shù)為a=最大當量彎矩3、校核軸徑由當量彎矩圖可知C剖面當量彎矩最大為危險面校核該截面的直徑七、軸承的校核1.Ⅰ軸軸承的選擇由任務(wù)知減速器采用的是一級圓柱齒輪減速器,載荷的方向只有徑向力和圓周力,無軸向力,故可以選用比較廉價的深溝球軸承60000型。再由軸的結(jié)構(gòu)可知,軸承的內(nèi)徑為40mm。即內(nèi)徑代號08.故初選6008
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