二级直齿轮减速器设计
更新时间:2024-01-20 08:35:01 阅读量: 教育文库 文档下载
一、
设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。
3. 知条件:运输带卷筒转速19r/min, 减速箱输出轴功率P?4.25马力, 二、 传动装置总体设计:
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。
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,
要求轴有较大的刚度。
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。 其传动方案如下: Iη2η3η1IIη5PwPdIIIη4IV 三、 选择电机 1. 计算电机所需功率P: 查手册第3页表1-7: d?1-带传动效率:0.96
1
?2-每对轴承传动效率:0.99
?3-圆柱齿轮的传动效率:0.96 ?4-联轴器的传动效率:0.993
?5—卷筒的传动效率:0.96
说明:
?-电机至工作机之间的传动装置的总效率:
42???1??2??3??4??5
Pw?P??4??5 Pd?Pw??3.67KW
2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2?4
二级圆柱齿轮减速器传动比i=8?40所以电动机转速的可选范围是: n电机?n卷筒?i总?19??2?4???8?40??304?3040r/min
符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000
根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下:
方案 电动机型额定功同步转额定转重量 总传动比 号 率 速 速 r/min r/min 1 2 3 4 Y112M-2 Y112M-4 4KW 4KW 3000 1500 1000 750 2890 1440 960 720 45Kg 152.11 43Kg 75.79 73Kg 50.53 118K37.89 g 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可
2
Y132M1-6 4KW Y160M1-8 4KW 见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: 额定满功率载kW 转速 4 同步质A 转速 量 D E F G H L AB 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
总传动比:i总?n960??50.53 n卷筒19分配传动比:取i带?3.05 则i1?i2?50.53/3.05?16.49
i1??1.3?1.5?i2取i?1.3i经计算i?3.56i?4.56
1221注:i带为带轮传动比,i1为高速级传动比,i2为低速级传动比。
五 计算传动装置的运动和动力参数:
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
?01,?12,?23,?34——依次为电机与轴
1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之
间的传动效率。
1. 各轴转速:n1?nm?960?314.86r/min
i带3.05 3
n2?nn1960?m??68r/min i1i带?i13?4.63nmn2960???19.1r/min i2i带?i1?i23?4.63?3.56n3?2各轴输入功率:p1?pd??01?3.67?0.96?3.52kW
p2?p1??12?pd??01??12?3.67?0.96?0.99?0.96?3.21kW
p3?p2??23?pd??01??12??23?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?3.05kW
p4?p3??34?pd??01??12??23??34?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?0.99?0.993?3kW
3各轴输入转矩:Td?9550pdnw?9550?3.67?36.5N.m 960T1?Td?i带??01?36.5?3.05?0.96?106.9N.m
T2?T1?i1??12?Td?i带?i1??01??12?36.5?3.05?4.63?0.96?0.99?0.96?470.3N.m
T3?T2?i2??23?Td?i带?i1?i2??01??12??23?36.5?3.05?4.63?3.56?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?1591.5N.m
T4?T3??34?Td?i0?i1?i2??01??12??23??34?36.5?3.05?4.63?3.56?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?0.99?0.993?1575.6N.m
运动和动力参数结果如下表: 轴名 输入 电动机轴 1轴 2轴 3轴 4轴
功率P KW 输出 3.67 3.48 3.18 3.02 2.97 输入 转矩T Nm 输出 36.5 105.8 465.6 1559.6 1512.6 转速r/min 3.52 3.21 3.05 3 960 314.86 68 19.1 19.1 4
106.9 470.3 1591.5 1575.6 六 设计V带和带轮:
1.设计V带 ①确定V带型号
查课本P205表13-6得:KA?1.2 则Pc?KA?Pd?1.2?3.67?4.4kW
根据Pc=4.4, n0=960r/min,由课本P205图13-5,选择A型V带,取
d2?n1?d1??1????3.05?125?0.98?373.63查课本第n2d1?125。
206页表13-7取d2?375。
?为带传动的滑动率??0.01?0.02。
②验算带速:V?适。
?d1n160?1000???125?96060?1000?6.28m/s 带速在5?25m/s范围内,合
③取V带基准长度Ld和中心距a: 初步选取中心距a:a0?1.5?d1?d2??1.5?125?375??750,取a?750。
0由课本第195页式(13-2)得:L202页表13-2取La?a0?Ld?L0?847.1。 2d0?2a0??2?d1?d2??d2?d1??4a02?2305.8查课本第
?2500。由课本第206页式13-6计算实际中心距:
④验算小带轮包角?:由课本第195页式13-1得:
??180??d2?d1?57.3??163??120?。 a⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得:Z?查课本第203页表13-3由内插值法得P
EFAF? BCACEF=0.1
0Pc
?P0??P0?K?KL?1.38?P0?0.108。
P0=1.37+0.1=1.38
5
EFAF?
BCAC EF=0.08 ?P
查课本第202页表13-2得KL0?0.10?0.108
?1.09。
?查课本第204页表13-5由内插值法得KK?=0.95+0.009=0.959
Kα?0.959。?1=163.0EFAF? EF=0.009 BCAC 则Z?Pc4.4kW??2.84
?P0??P0?K?KL?1.38?0.108??0.959?1.09α1取Z?3根。
⑥求作用在带轮轴上的压力FQ:查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第
F0?197页式13-7得单根V带的初拉力:
500Pc2.5500?4.42.5(?1)?qv2?(?1)?0.10?6.282?190.9N zvK?3?6.280.959作用在轴上压力:
Fc?2ZF0sin?2?2?3?190.9?sin163?1132.8N。 2七 齿轮的设计:
6
1高速级大小齿轮的设计:
①材料:高速级小齿轮选用45?钢调质,齿面硬度为250HBS。
高速级大齿轮选用45?钢正火,齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得:?查课本第165页表11-4得:S故?????H1Hlim1HHlim1?550Mpa ?Hlim2?540Mpa。
?1.1 SF?1.3。
SH?550Mpa?Hlim2540Mpa?500Mpa ??H2????490Mpa。 1.1SH1.1查课本第168页表11-10C图得:故?????F1Flim1?Flim1?200Mpa ?Flim2?150Mpa。
SF?200Mpa?Flim2150Mpa?154Mpa ??F2????115Mpa。 1.3SF1.3③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表
11-3得:载荷系数K?1.2,取齿宽系数?式11-5
?335?KT13得:a??u1?1?????H????au1??2a?0.4 计算中心距:由课本第
2165页
53351.2?1.069?10????4.63?1?3??179.4 ?4900.4?4.63??考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a?210 m?2.5
2a?168取Z1?29 Z2?139 m实际传动比:139?4.79
29传动比误差:4.79?4.63?100%?3.5%?5%。
4.63则Z1?Z2?齿宽:b??a?0.4?210?84取ba2?84b1?90
高速级大齿轮:b2?84 Z2?139高速级小齿轮:b1?90 Z1?29
④验算轮齿弯曲强度: 查课本第167页表11-9得:
YF1?2.6 YF2?2.2
2KT1YF12?1.2?106.9?2.6?103?43.5Mpa???F1? 按最小齿宽b2?84计算:?F1?2?bmZ184?2.52?29??F2YF2??F1?36.8Mpa???F2? 所以安全。 YF1⑤齿轮的圆周速度:V?
?dn1160?1000???29?2.5?314.860?1000?1.19m/s
7
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
2低速级大小齿轮的设计:
①材料:低速级小齿轮选用45?钢调质,齿面硬度为250HBS。
低速级大齿轮选用45?钢正火,齿面硬度为220HBS。 ②查课本第166页表11-7得:?查课本第165页表11-4得:S故?????H3Hlim3HHlim3?550Mpa ?Hlim4?540Mpa。
?1.1 SF?1.3。
SH?550Mpa?Hlim4540Mpa?500Mpa ??H4????490Mpa。 1.1SH1.1查课本第168页表11-10C图得:故?????F3Flim3?Flim3?200Mpa ?Flim4?150Mpa。
SF?200Mpa?Flim4150Mpa?154Mpa ??F4????115Mpa。 1.3SF1.3③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3
得:载荷系数K?1.2,取齿宽系数??0.5 计算中心距: 由课本第165页式11-5得:
?335?KT2a??u2?1?3????H????u2??233351.2?470.3?10????3.56?1?3??241.3 ?0.4?3.56?490?2取a?250 m?4 则 Z计算传动比误差:
3?Z4?2a?125取Z3?27Z4?98 m98?3.5627?100%?1.9%?5%合适 3.564齿宽:b??a?0.5?250?125则取b低速级大齿轮:b低速级小齿轮:b4?125 b3?b4??5?10??130
?125 Z4?98 ?130 Z3?27
F33Y④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:?2.65YF4?2.25
2KT3YF32?1.2?1591.5?2.65?103?47.9Mpa???F3? 按最小齿宽b4?125计算:?F3?2?2bmZ3125?4?27??F2YF4??F3?40.7Mpa???F4?安全。 YF38
⑤齿轮的圆周速度:V??d3n2??27?4?6860?1000?60?1000?0.12m/s
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
八 减速器机体结构尺寸如下:
名称 符计算公式 结果 号 箱座厚度 ? ??0.025a?3?8 10 箱盖厚度 ?1 ?1?0.02a?3?8 9 箱盖凸缘厚b1 b1?1.5?1 12 度 箱座凸缘厚b b?1.5? 15 度 箱座底凸缘b2 b2?2.5? 25 厚度 地脚螺钉直df df?0.036a?12 M24 径 地脚螺钉数n 查手册 6 目 轴承旁联结d1 d1?0.72df M12 螺栓直径 盖与座联结d2 d2=(0.5? 0.6)M10 螺栓直径 df 轴承端盖螺d3 d3=(0.4?0.5)df 钉直径
9
10 视孔盖螺钉d4 d4=(0.3?0.4)df 8 直径 定位销直径 d d=(0.7?0.8)d2 8 df,d1,d2至C1 查手册表11—2 34 外箱壁的距22 离 18 df,d2至凸缘C2 查手册表11—2 28 边缘距离 16 外箱壁至轴l1 l1=C1+C2+(5?10) 50 承端面距离 大齿轮顶圆?1 ?1>1.2? 15 与内箱壁距离 齿轮端面与?2 ?2>? 10 内箱壁距离 箱盖,箱座m1,m m1?0.85?1,m?0.85?9 肋厚 8.5 轴承端盖外D2 D2?D+(5?5.5)120(1轴) 径 d3 125(2轴) 150(3轴) 轴承旁联结S S?D2 120(1轴) 螺栓距离 125(2轴)
10
150(3轴) 九 轴的设计: 1高速轴设计:
①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取????35Mpa C=100。
②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得:
dmin?C3P13.52又因为高速?1003?22.4 又因为装小带轮的电动机轴径d?38,
n1314.81轴第一段轴径装配大带轮,且d??0.8?1.2??38所以查手册第9页表1-16取
d1?36。L1=1.75d1-3=60。
d2?40因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册
85页表
7-12取d2?40,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
d3段装配轴承且d3?d2,所以查手册62页表6-1取d3?45。选用6009轴承。
L3=B+?+2=16+10+2=28。 3d4段主要是定位轴承,取d4?50。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 d5装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴:
e?df?d42?t1?2.5m查手册51页表4-1得:t1?3.3mm
得:e=5.9<6.25。 d6段装配轴承所以d6?d3?45 L6= L3=28。
2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96
2T12?106.9?103作用在齿轮上的圆周力为:Ft???2948N
d129?2.5
11
径向力为Fr?Ftgt??2984?tg20??1073N
作用在轴1带轮上的外力:F?FQ?1132.8N 求垂直面的支反力:
Fl2Fr2111V?ll??1073?800N 1?273?211F2V?Fr?F1V?1073?800?273N
求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
M3av?F2vl2?273?211?10??57.6N.m
M'av?F1vl1?800?73?10?3?57.4N.m
求水平面的支承力:
由F1H(l1?l2)?Flt2得
F1H?l2lF211t??211?2948?2197N 1?l273F2H?Ft?F1H?2948?2197?751N
求并绘制水平面弯矩图:
MaH?F1Hl1?2197?73?10?3?158.2N.m
M'3aH?F2Hl2?751?211?10??158.4N.m
求F在支点产生的反力:
Fl3F96?1F?l?1132.8?384.3N 1?l273?211F2F?F1F?F?384.3?1132.8?1517.1N
求并绘制F力产生的弯矩图:
M2F?Fl3?1132.8?96?10?3?108.7N
M'aF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7N
F在a处产生的弯矩:
12
MaF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7Nm
求合成弯矩图:
'考虑最不利的情况,把MaF与22Mav?MaH直接相加。
'22Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.62?158.22?196.1N.m ''2'2Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.42?158.42?196.2N.m
求危险截面当量弯矩:
从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数??0.6)
Me?Ma2?(?T)2?196.22?(0.6?106.9)2?206.4N.m
计算危险截面处轴的直径:
因为材料选择45#调质,查课本225页表14-1得?B?650MPa,查课本231页表14-3得许用弯曲应力???1b??60MPa,则:
3Me206.4?10d?3?3?32.5mm
0.1???1b?0.1?60因为d5?d4?da?50mm?d,所以该轴是安全的。 3轴承寿命校核:
106Cft?轴承寿命可由式Lh?由于轴承主要承受径向载荷的作用,()h进行校核,
60nPfP所以P?Fr,查课本259页表16-9,10取ft?1,fp?1.2,取??3 按最不利考虑,则有:Fr1?222F12?F?F?800?2197?384.3?2722.4Nv1H1F
Fr2?F22v?F22H?F2F?2732?7512?1517.1?2316.2N
106Cft?1061?29.5?1033则Lh?()h??()?6.3年 因此所该轴承符合要求。
60nfPP60?314.81.2?2316.2此处省去NNNNN需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋 3053703061
13
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