V帶——單級圓柱減速器設計【說明書+CAD】
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機械設計課程設計計算說明書 一、傳動方案擬定………………………………………....…….... ….. .2 二、原始數(shù)據(jù)………………………….…………….…………………..2 三、確定電動機的型號…………….……………….………..……….. .2 四、確定傳動裝置得總傳動比及分配……………………………….. .3 五、傳動零件設計計算………………………….……………………. .4 1、V帶………………………………………………………... .4 2、齒輪………………………………………………………….6 3、減速箱箱體…………………………………………...….. ..11 4、軸及滾動軸承設計計算……………………………........ ..12 六、鍵聯(lián)接得選擇和強度校核…………………………….……. ….. .16 七、滾動軸承設計選擇和計算…………………………….……….. . .17 八、減速器密封和潤滑的設計……………………………………. . …18 九、聯(lián)軸器的設計計算……………………….……………………. …18 設計題目:V帶——單級圓柱減速器 設計者:xxx 學 號:200xxxxxx106 指導教師:xxx 2010年7月12日 帶式運輸機一級齒輪減速器設計 一、帶式運輸機傳動圖如下: 二、原始數(shù)據(jù) 1.輸送帶工作拉力:F=2300N ; 2.輸送帶工作速度:V=1.5m/s ; 3.滾筒直徑:D=450mm ; 4.滾筒效率:(不包含軸承); 5.采用斜齒圓柱齒輪傳動; 6.允許輸送帶速度誤差為±5%; 7.工作情況:兩班制,連續(xù)單向運轉,載荷性質為輕微沖擊; 8.使用折舊期10年; 9.動力來源:電力,三相交流,電壓380V; 10.制造條件及生產(chǎn)批量:一般機械廠制造,小批量生產(chǎn)。 三、確定電動機的型號 (1) 選擇電動機類型: 選用Y系列三相異步電動機 (2) 選擇電動機功率 運輸機主軸上所需要的功率: P=FV/1000=2300×1.5/1000=3.45KW 傳動裝置的總效率: ,,,,, 分別是:V帶傳動,齒輪傳動(閉式,精度等級為7),滾動軸承(圓錐滾子軸承一對),聯(lián)軸器(彈性聯(lián)軸器),滾筒軸承效率,運輸帶的效率。查《課程設計》表2-3, ?。? 所以: 電動機所需功率:Pd=KPw/η=1×3.45/0.8588=4.017kW 式中,取載荷系數(shù) =1 電動機的額定功率 (3)選擇電動機的轉速 滾筒的轉速: n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.50/π×450r/min=63.7r/min 電動機的合理同步轉速: 取V帶傳動比范圍(表2-2)=2~4;單級齒輪減速器傳動比=3~6.則總傳動比合理時范圍為=6~24。故電動機轉速的可選范圍為n=(6~24)×63.7r/min=382.2~1528.7r/min 符合這一范圍的同步轉速有1000和1500r/min。 根據(jù)容量和轉速,由有關手冊查出有三種適用的電動機型號:因此有三種傳動比方案:如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比,選n=1500r/min? 確定電動機型號: 根據(jù)以上選用的電動機類型,所需的額定功率及同步轉速,選定電動機型號為Y132S-4。 查表16-1得 電動機得型號和主要數(shù)據(jù)如下(同步轉速符合) 電動機型號 額定功率(kW) 同步轉速(r/min) 滿載轉速nm (r/min) 堵載轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 Y132S-4 4 1500 1440 2.2 2.3 四、確定傳動裝置總傳動比及分配 傳動裝置總傳動比 : i =nm/n=1440/63.7=22.61 分配各級傳動比 初取齒輪 ∵ ∴ (1)計算各軸的輸入功率 電動機軸: P=Pd=4kW 軸Ⅰ(減速器高速軸 軸Ⅱ(減速器低速軸) (2) 計算各軸得轉速 電動機軸 nI =nm=1440 r/min 軸Ⅰ 軸Ⅱ (3)計算各軸得轉矩 電動機軸 軸Ⅰ 軸Ⅱ 上述數(shù)據(jù)制表如下: 參數(shù) 軸名 輸入功率 () 轉速 () 輸入轉矩 () 傳動比 效率 電動機軸 4 1440 26.53 3.9 0.96 軸Ⅰ(減速器高速軸) 3.84 369 99.38 5.9 0.99 軸Ⅱ(減速器低速軸) 3.73 63 565.42 五、傳動零件得設計計算 1. 普通V帶傳動得設計計算 ① 確定計算功率 則: ,式中工作情況系數(shù)?。?.2 ② 根據(jù)計算功率與小帶輪的轉速,查《機械設計基礎》圖10-10,選擇A型V帶。 ③ 確定帶輪的基準直徑 取小帶輪直徑,大帶輪的直徑 根據(jù)國標:GB/T 13575.1-1992 取大帶輪的直徑 ④ 驗證帶速 ,在之間。故帶的速度合適。 ⑤確定V帶的基準直徑和傳動中心距 初選傳動中心距范圍為:,取 V帶的基準長度: 查《機械設計基礎》表10-2,選取帶的基準直徑長度 實際中心距: ⑥ 驗算主動輪的最小包角 故主動輪上的包角合適。 ⑦ 計算V帶的根數(shù)z 由,, 查《機械設計基礎》表10-5,得,由,查表10-6,得, 查表10-7,得,查表10-2,得 , 取根。 ⑧ 計算V帶的合適初拉力 查《機械設計基礎》表10-1,取 得 ⑨ 計算作用在軸上的載荷 ⑩ 帶輪的結構設計 (單位)mm 帶輪 尺寸 小帶輪 大帶輪 槽型 A A 基準寬度 11 11 基準線上槽深 2.75 2.75 基準線下槽深 8.7 8.7 槽間距 150.3 150.3 槽邊距 9 9 輪緣厚 6 6 外徑 內徑 30 30 帶輪寬度 帶輪結構 實心式 輪輻式 V帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造,其允許的最大圓周速度為25m/s. 2.齒輪傳動設計計算 (1)擇齒輪類型,材料,精度,及參數(shù) ① 選用斜齒圓柱齒輪傳動(外嚙合) ② 選擇齒輪材料;小齒輪材料都取為45號鋼,調質, (考慮到齒輪使用壽命較長 (GB699-1988);大齒輪材料取為:ZG310-570,調質, ③選取齒輪為7級的精度(GB 10095-1998) ④ 初選螺旋角 ⑤ 選小齒輪的齒數(shù);大齒輪的齒數(shù) (2)按齒面接觸疲勞強度設計 1選初選載荷系數(shù)Kt=1.6 2計算小齒輪傳遞的轉矩 3 選取齒寬系數(shù) 4有表10—6查得材料的彈性影響系數(shù),由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)。 5按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:大齒輪的接觸疲勞強度極限 6 計算應力循環(huán)次數(shù) 7 接觸疲勞壽命系數(shù) 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1.則 9 計算小齒輪分度圓直徑 查表的 =55.43mm 10 計算圓周速度 11 計算齒寬b及模數(shù) 12 計算重合度 13 計算載荷系數(shù)k 已知使用系數(shù),根據(jù)v=1.1m/s,7級精度,查得動載系數(shù)=1.07;=1.42,=1.32,。 14 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 15 計算模數(shù) (3)按齒根彎曲強度設計 1 確定公式內的各計算數(shù)值 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲疲勞強度極限;彎曲疲勞壽命系數(shù) 2 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4, 3計算載荷系數(shù) 4 根據(jù)縱向重合度=1.348,查得螺旋角影響系數(shù) 5 計算當量齒數(shù) 6 查取齒形系數(shù) 7 查取應力校正系數(shù) 8 計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 9 設計計算: 對比計算結果,由于齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),取=2.5,以滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑=58.28來計算應有的齒數(shù)。于是由 取,則,取 (4)幾何尺寸計算 1 計算中心距 圓整后后中心距為205mm 2 按圓整后的中心距修正螺旋角 因改變不多,故參數(shù)、、等不必修正。 3 計算大、小齒輪的分度圓直徑 4 計算齒輪寬度 mm 圓整后取 ② 齒輪傳動的幾何尺寸,制表如下:(詳細見零件圖) 名稱 代號 計算公式 結果 小齒輪 大齒輪 中心距 205mm 傳動比 5.9 法面模數(shù) 設計和校核得出 2.5 端面模數(shù) 2.58 法面壓力角 略 螺旋角 一般為 全齒高 4.5mm 齒數(shù) Z 略 23 136 分度圓直徑 查表7-6 59.3mm 350.9mm 齒頂圓直徑 略 63.3mm 354.9mm 齒根圓直徑 df 查表7-6 54.3mm 345.9mm 齒輪寬 b 查表7-6 65mm 60mm 螺旋角方向 查表7-6 左旋 右旋 3、減速器鑄造箱體的主要結構尺寸設計: 查《機械設計課程設計手冊》表11-1及結果列于下表: 名稱 符號 尺寸大小 結果(mm) 機座壁厚 一級 二級 8 機蓋壁厚 一級 二級 8 機座凸圓厚度 12 機蓋凸圓厚度 12 機座底凸圓厚度 20 地腳螺釘直徑 0.036a+12 20 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 15 機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑 10 聯(lián)接螺栓的間距 150~200 150 軸承端蓋螺釘直徑 10 窺視孔蓋螺釘直徑 8 定位銷直徑 8 至外箱壁距離 略 至凸緣邊緣距離 略 軸承旁凸臺半徑 凸臺高度 略 外箱壁至軸承座端面距離 鑄造過度尺寸 略 大齒輪頂圓與內箱壁間距 10 齒輪端面與內箱壁距離 10 箱蓋、箱座肋厚 6.8,6.8 軸承端蓋外徑 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 4、軸的設計計算 1、輸入軸的設計 求作用在齒輪上的力: 因已知小齒輪的分度圓直徑為: 而 (1)按扭轉強度估算軸的最小直徑 選用45號鋼調質,硬度217~255HBS軸的輸入功率為,轉速為r/min 取A=112,于是得: (2)確定軸各段直徑和長度 1從大帶輪開始右起第一段,由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接,則軸應該增加5%,取D1=Φ30mm,又帶輪的寬度 。則第一段長度取 2右起第二段直徑取D2=Φ38mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度,取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm,則取第二段的長度L2=70mm 3右起第三段,該段裝有滾動軸承,選用深溝球軸承,則軸承有徑向力,而軸向力為零,選用6208型軸承,其尺寸為d×D×B=40×80×18,那么該段的直徑為D3=Φ40mm,長度為L3=18mm 4右起第四段,為滾動軸承的定位軸肩,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑,取D4=Φ48mm,長度取L4= 10mm 5右起第五段,該段為齒輪軸段,由于齒輪的齒頂圓直徑為Φ63.3mm,分度圓直徑為Φ59.3mm,齒輪的寬度為65mm,則,此段的直徑為D5=Φ44mm,長度為L5=63mm 6右起第六段,為滾動軸承的定位軸肩,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑,取D6=48mm長度取L6= 10mm 7右起第七段,該段為滾動軸承安裝出處,取軸徑為D7=Φ40mm,長度L7=18mm (3)求齒輪上作用力的大小、方向 1小齒輪分度圓直徑:d1=59.3mm 2作用在齒輪上的轉矩為:T1 =99382N·mm 3求圓周力:Ft 4求徑向力Fr (4)軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置,建立力學模型。水平面的支反力: 垂直面的支反力:由于選用深溝球軸承則Fa=0 那么 (5)畫彎矩圖 第四段剖面C處的彎矩: 面的彎矩: 面的彎矩: 彎矩: (7)畫轉矩圖: T= Ft×d1/2=99.39N·m (8)畫當量彎矩圖 因為是單向回轉,轉矩為脈動循環(huán),α=0.6 可得右起第四段剖面C處的當量彎矩: (9)判斷危險截面并驗算強度 1右起第四段剖面C處當量彎矩最大,而其直徑與相鄰段相差不大,所以剖面C為危險截面。 已知由《設計基礎》表13-1有: [σ-1]=60Mpa 則: 2右起第一段D處雖僅受轉矩但其直徑較小,故該面也為危險截面: 所以確定的尺寸是安全的. 2、 輸出軸的設計計算 (1)按扭轉強度估算軸的直徑 選用45號鋼調質,硬度217~255HBS 軸的輸入功率為=3.73Kw,轉速為=63 r/min 據(jù)《設計基礎》P205(13-2)式,并查表13-2,取 d≥ (2)確定軸各段直徑和長度 1從聯(lián)軸器開始右起第一段,由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接,則軸應該增加5%,取Φ45mm,根據(jù)計算轉矩,查標準GB/T 5014—2003,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器,半聯(lián)軸器長度為L=84mm,軸段長L1=82mm 2右起第二段,考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求,該段的直徑取Φ52mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm,故取該段長為L2=74mm 3 右起第三段,該段裝有滾動軸承,選用深溝球軸承,則軸承有徑向力,而軸向力為零,選用6211型軸承,其尺寸為d×D×B=55×100×21,那么該段的直徑為Φ55mm,長度為L3=36 4右起第四段,該段裝有齒輪,并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接,直徑要增加5%,大齒輪的分度圓直徑為350.9mm,則第四段的直徑取Φ60mm,齒輪寬為b=60mm,為了保證定位的可靠性,取軸段長度為L4=58mm 5右起第五段,考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩,取軸肩的直徑為D5=Φ66mm ,長度為L5=10mm 6右起第六段,考慮定位軸肩,取軸肩直徑為D6=61mm,長度為L6=5mm. 7右起第七段,該段為滾動軸承安裝出處,取軸徑為D7=Φ55mm,長度L7=21mm (3)求齒輪上作用力的大小、方向 1大齒輪分度圓直徑: =350.9mm 2作用在齒輪上的轉矩為: T2 =5.65×105N·mm 3求圓周力:Ft Ft=2T2/d2=2×5.65×105/350.9=3220.29N 4求徑向力Fr Fr=Ft·tanα=3220.29×N=813.66N (4)軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置,建立力學模型。 水平面的支反力: 垂直面的支反力:由于選用深溝球軸承則Fa=0 那么 (5)畫彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩: 水平面的彎矩: 垂直面的彎矩: 合成彎矩: (6)畫轉矩圖: T= Ft×d2/2×1000=565 N·m (7)畫當量彎矩圖 因為是單向回轉,轉矩為脈動循環(huán),α=0.6 可得右起第四段剖面C處的當量彎矩: (8)判斷危險截面并驗算強度 1右起第四段剖面C處當量彎矩最大,而其直徑與相鄰段相差不大,所以剖面C為危險截面。 已知 ,由《設計基礎》表13-1有: [σ-1]=60Mpa 則: 2右起第一段D處雖僅受轉矩但其直徑較小,故該面也為危險截面: 所以確定的尺寸是安全的 。 六、鍵聯(lián)接設計 1.輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 此段軸徑d1=30mm,L1=65mm,查手冊得選用C型平鍵,得:A鍵 8×7 GB1096-79 L=L1-b=65-8=57mm,=26.53N·m ,h=7mm。根據(jù)σp =4 ·T/(d·h·L)式得 σp =4 ·T/(d·h·L) =4×26.53×1000/(30×7×57) =8.87Mpa < [σR] (110Mpa) 2.輸入軸與齒輪1聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d2=44mm L2=63mm =99.38Nm,查手冊P53選A型平鍵,得B鍵12×8 GB1096-79。L=L2-b=63-12=51mm,h=8mm。 σp =4 ·/(d·h·l) =4×99.38×1000/(44×8×51) = 22.143Mpa < [σp] (110Mpa) 3.輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接,軸徑d3=60mm,L3=58mm,=565.42N·m。查手冊P53選用A型平鍵,得B鍵18×11 GB1096-79 ,L=L3-b=60-18=42mm, h=11mm得 σp =4·/(d·h·l) =4×565.42×1000/(60×11×42) =81.59Mpa < [σp] (110Mpa) 4.輸出軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接,d4 =45mm,L4=82mm,=565.42N·m。查手冊P53選用A型平鍵,得B鍵12×8,12×8 GB1096-79 ,L=L4-b=82-12=70mm,h=8mm. σp =4 ·/(d·h·l) =4×565.42×1000/(45×8×70) = 89.749Mpa < [σp] (110Mpa) 七、滾動軸承設計根據(jù)條件: 軸承預計壽命10×360×8×2=57600小時 1.輸入軸的軸承設計計算 (1)初步計算當量動載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用,所以P=Fr=1258N (2)求軸承應有的徑向基本額定載荷值,由于是球軸承=3 (3)選擇軸承型號 查《設計手冊》表6-1,選擇6208軸承 Cr=29.5KN由式11-3有 ∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 2.輸出軸的軸承設計計算 (1)初步計算當量動載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用,所以P=Fr=813.66N (2)求軸承應有的徑向基本額定載荷值,球軸承=3 (3)選擇軸承型號 查設計基礎表11-5,選擇6211軸承 Cr=43.2KN由設計基礎式11-3有 ∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 八、密封和潤滑的設計 1.密封 由于選用的電動機為低速,常溫,常壓的電動機則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙,達到密封的目的。毛氈具有天然彈性,呈松孔海綿狀,可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉時,毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。 2.潤滑 (1)對于齒輪來說,由于傳動件的的圓周速度v< 12m/s,采用浸油潤滑,因此機體內需要有足夠的潤滑油,用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣,齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應小于30~50mm。對于單級減速器,浸油深度為一個齒全高,這樣就可以決定所需油量,單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.35~0.7m3。 (2)對于滾動軸承來說,由于傳動件的速度不高,且難以經(jīng)常供油,所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單,不宜流失,同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。 九、聯(lián)軸器的設計 (1)類型選擇 由于兩軸相對位移很小,運轉平穩(wěn),且結構簡單,對緩沖要求不高,故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 (2)載荷計算 計算轉矩TC=KA×TⅡ=1.3×565.42=735.05N·m,其中KA為工況系數(shù),由設計基礎表14-1得KA=1.3 (3)型號選擇 根據(jù)TC,軸徑d,軸的轉速n, 查標準GB/T 5014—2003,選用LX2型彈性柱銷聯(lián),其額定轉矩[T]=1250Nm, 許用轉速[n]=6300r/min ,故符合要求。 19壓縮包目錄 | 預覽區(qū) |
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