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1、機械設(shè)計課程設(shè)計
2011-2012第2學(xué)期
姓 名:
班 級:
指導(dǎo)教師:
成 績:
日期:2012年 6月
目 錄
設(shè)計目的 ……………………………………………………………3
第一部分 傳動方案的總體設(shè)計 …………………………………4
第二部分 各齒輪的設(shè)計計算 ……………………………………6
第三部分 軸的設(shè)計 ………………………………………………10
第四部分 校核 ………
2、…………………………………………25
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………29
心得體會 ………………………………………………………30
1. 設(shè)計目的
設(shè)計題目6 帶式運輸機圓錐—圓柱齒輪減速器
1)系統(tǒng)簡圖
2)工作條件
工作經(jīng)常滿載,空載起動,工作有輕振,不反轉(zhuǎn);雙班制工作;運輸帶容許速度誤差為5%,減速器為小批量生產(chǎn),使用期限為十年,每年按300天計;
3)原始數(shù)據(jù)
輸送帶拉力F(N) 1300
輸送帶速度v(m/s) 2.1
滾筒直徑D(mm) 300
4)設(shè)計工作
3、量
(1)設(shè)計說明書
(2)減速器裝配圖
(3)減速器零件圖
第一部分 傳動方案的總體設(shè)計
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
一、傳動方案(已給定)
二、該方案的優(yōu)缺點:
三、原動機的選擇(Y系列三相交流異步電動機)
四、傳動裝置總體傳動比的確定及各級傳動比的分配
五、各傳動軸的轉(zhuǎn)速;輸出功率;輸入轉(zhuǎn)矩;
(1)外傳動為電動機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動。
(2)減速器為兩級展開式圓錐圓柱齒輪減速器。
(3)方案簡圖如下:
減速器結(jié)構(gòu)緊湊
4、,為兩級展開式圓錐圓柱齒輪減速器。齒輪相對于軸承不對稱,要求軸具有較大的剛度。錐齒輪布置在高速級,減小錐齒輪尺寸,容易加工,改變了軸的方向,但限制了傳動比,錐齒輪傳動比在2~3之間。低速軸齒輪在遠(yuǎn)離聯(lián)軸器處,減小了彎曲變形所引起的載荷分布不均的現(xiàn)象。
工作機所需功率:
傳動裝置總效率:
其中,
(彈性聯(lián)軸器效率)=0.99,
(滾動軸承效率)=0.98,
(卷筒效率)=0.96,
(低速齒輪傳動效率)=0.96,
(高速齒輪傳動效率)=0.94,
所需電動機功率:
選擇電動機型號為 Y112M-4
額定轉(zhuǎn)速:1440r∕min;
額定功率:4 k
5、w;
滿載轉(zhuǎn)矩:;
額定轉(zhuǎn)矩:;
最大轉(zhuǎn)矩:;
同步轉(zhuǎn)速:1500r/min
1、總傳動比:
2、各級傳動比的分配:
;
3、各軸的轉(zhuǎn)速:
4、各軸的輸出功率:
5、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩:
電動機為Y112M-4
i=10.77
第二部分 各齒輪的設(shè)計計算
一、高速級減速齒輪設(shè)計
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1.齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇
6、
2.設(shè)計計算
3、校核齒根彎曲疲勞強度
因傳遞功率不大轉(zhuǎn)速不高,選小齒輪為40Gr(280HBS),大齒輪45鋼(240HBS),調(diào)質(zhì)處理,均采用軟齒面。初選齒輪精度為8級,取小齒輪齒數(shù)
;
(1)設(shè)計準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強度計算,再按齒根彎曲疲勞強度校核。
(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
初步估計小齒輪V=5m/s,精度8級;
查表10-2,圖10-8可得:
使用系數(shù)KA=1.25;
動載系數(shù)Kv=1.25;
7、
齒向載荷分配系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)
載荷系數(shù)
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:
齒寬系數(shù):
當(dāng)量齒數(shù)(為分度圓錐角)
參考圖10-19,得:接觸疲勞壽命系數(shù):
參考圖10-21,得齒面接觸硬度:
S=SH=1
故,分度圓直徑d1=61.772mm
(3)按齒面彎曲疲勞強度校核
(按中等要求)查圖10-20c,得
小齒輪彎曲疲勞極限:
大齒輪彎曲疲勞極限:
8、
計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù):
參考圖10-18,得彎曲疲勞壽命系數(shù):
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力(取安全系數(shù)S=1.5);
則模數(shù)可求得:
參考表10-6,可??;
綜合(2)(3),根據(jù)m的大小主要取決于齒根彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的能力僅與齒面直徑有關(guān)。
故選?。?
對齒數(shù)進(jìn)行修整:
該設(shè)計的齒輪傳動,既滿足齒面接觸疲勞強度,又滿足齒根彎曲疲勞強度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費。
(4)幾何
9、尺寸計算
小齒輪40Gr,
大齒輪45鋼,
均調(diào)質(zhì)處理,
8級精度
Z1=24
Z2=72
初定V=5m/s
K=2.930
T1=22.95N.m
d1=61.772mm
二、低速級
10、減速齒輪設(shè)計
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1.齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇
2.設(shè)計計算
3、校核齒根彎曲疲勞強度
因傳遞功率不大轉(zhuǎn)速不高,小齒輪和大齒輪均選45鋼,小齒輪220HBS,大齒輪250HBS調(diào)質(zhì)處理,軟齒面。初選齒輪精度為8級,取大小齒輪齒數(shù)為:
故實際傳動比為:
(1)設(shè)計準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強度計算,再按齒根彎曲疲勞強度校核。
(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
試
11、選載荷系數(shù)Kt=1.3
參考表10-7,得齒寬系數(shù)
參考表10-6,得材料的彈性影響系數(shù):
參考圖10-21d,查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:
計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):
參考圖10-19,得接觸疲勞壽命系數(shù):
計算疲勞接觸許用應(yīng)力:
取安全系數(shù)S=1;
計算小齒輪分度圓直徑d1t(取疲勞接觸許用應(yīng)力較小值)
計算圓周速度
計算齒寬
計算齒寬與齒厚之比
計算載荷系數(shù):根據(jù)v=1.36m/s,8級精度;
參考圖10-8,得動載系數(shù)Kv=1.1
圓柱直齒輪齒面載荷分配系數(shù):
12、參考表10-2,得使用系數(shù);
參考表10-4,得齒向載荷分配系數(shù):;
由,,參考圖10-13,得:
故載荷系數(shù):;
按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:
計算模數(shù)m:;
(3)按齒根彎曲疲勞強度校核;
參考圖10-20c,得:
參考圖10-18,得:
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力(取S=1.5),得:
計算載荷系數(shù)K:;
參考表10-5,得齒形系數(shù):
參考表10-5,得應(yīng)力校正系數(shù):
計算大小齒輪的,并加以比較:
故取小齒輪計算齒輪模數(shù):
圓整后,取m=2.0mm;
綜合(2)(3
13、),根據(jù)m的大小主要取決于齒根彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的能力僅與齒面直徑有關(guān)。
故取
對齒數(shù)進(jìn)行修正:
計算圓周速度:
,
故所選8級精度合格。
幾何尺寸計算:
?。?
45鋼
均調(diào)質(zhì)處理
8級精度
14、
Z1=31
Z2=111
所選8級精度合格
第三部分 軸的設(shè)計
高速軸的設(shè)計
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1、選擇軸的材料及熱處理
2、初估軸徑
3、初選軸承
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計
5、軸的受力分析
6、判斷危險截面
7、軸的彎扭合成強度校核
因傳遞功率不大,并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求,選擇45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
15、(1)各軸段直徑大小及長度
參考表15-3,得 A0 =126~103,取較大值,A0=120,則
因軸與聯(lián)軸器之間有鍵槽,軸頸應(yīng)增大3%~5%。所以軸最細(xì)端處直徑
由聯(lián)軸器的參數(shù)可設(shè)計:
根據(jù)軸肩定位特性:
故選
依據(jù)端蓋、套杯等相關(guān)幾何參數(shù),可設(shè)計:
選用軸承7008AC;
參考小錐齒的相關(guān)參數(shù)設(shè)計:
為了使懸臂軸系有較大的剛度,齒寬中點與軸承中心的軸向距離為懸臂長度為L2,與軸承和支點距離的關(guān)系是:
(2)低速軸上配件的選擇;
16、
小錐齒周向固定的選用的鍵:
聯(lián)軸器安裝選用的鍵:
套杯:(參考機械設(shè)計課程設(shè)計表4.8)
端蓋:
毛氈圈:
考慮到軸的強度和聯(lián)軸器的選擇,且要承受軸向力,初選軸承7208AC;
聯(lián)軸器的選擇:
;軸伸長E=60mm;
高速軸外伸端軸徑:
依聯(lián)軸器,確定減速器外伸端軸徑,根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選用TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器:
轉(zhuǎn)矩;
參考機械工程手冊第二版:表6.1-23,選取TL5聯(lián)軸器能滿足要求;
確定鍵:
參考機械設(shè)計課程設(shè)計,表16.2,得:
17、
(3)各軸段的強度校核:(圖手繪)
45鋼
調(diào)質(zhì)處理
中間軸的設(shè)計計算
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1、選擇軸的材料及熱處理
2、初估軸徑
3、初選軸承
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計
5、軸的受力分析
因傳遞功率不大,并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求,選擇45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
(1)各軸段的直徑及長度
考慮軸端不
18、承受轉(zhuǎn)矩,只承受少量彎矩取較大值120,則
參考機械設(shè)計課程設(shè)計,得:有兩個鍵槽時,軸直徑應(yīng)增大10%~15%;
故
根據(jù)尺寸計算,小圓柱直齒輪B=68mm,
故取
依據(jù)輪轂長度
則可取得為34~45.3mm,考慮軸的位置,剛度,安裝要求等因素,取 ;
參考資料得,定位軸肩;
則可取
取整數(shù);;
便于軸的加工,軸對稱布置,
參考機械設(shè)計課程設(shè)計,
?。?
為保證大小錐齒良好嚙合,由幾何關(guān)系,得:
由軸承標(biāo)準(zhǔn)件的類型,可選擇:
為保證軸承的正確安裝,齒輪端面與箱體的間距等因素,選取
(2)中速軸上配件選
19、擇;
根據(jù)軸段直徑大小及長度,參考表6-1,得:
齒輪的軸向定位:鍵的選擇;
小圓柱直齒輪軸段:
大錐齒軸段:
軸承初選用:
兩端悶蓋選擇:參考機械設(shè)計課程設(shè)計,得:
(3)軸的強度計算(圖手繪)
45鋼
調(diào)制處理
低速軸的設(shè)計與計算
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1、選擇軸的材料及熱處理
2、初估軸徑
3、初選軸承
20、
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計
5、軸的受力分析
因傳遞功率不大,并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求,選擇45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩,只承受少量彎矩取較大值120,則
依傳遞扭矩,T=213.88N·m
則:
參考《機械設(shè)計手冊》,選用十字滑塊聯(lián)軸器;
相關(guān)尺寸如下:
即可選;
根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)件類型,可選取:
根據(jù)大圓柱齒輪部分尺寸:
參考機械設(shè)計手冊:
依定位軸肩特性,
為保證軸承對稱安裝以及擋油環(huán)相同的設(shè)計原則:
取
為保證齒輪端面與箱體間距,取
由端蓋相關(guān)尺寸以及
21、安裝要求:?。?
根據(jù)聯(lián)軸器的相關(guān)尺寸,?。?
(2)低速軸上配件選擇;
選取軸承7209AC;
悶蓋:
透蓋:
毛氈圈:
(3)軸的強度計算(圖手繪)
45鋼
調(diào)制處理
第四部分 校核
設(shè)計內(nèi)容
計算及說明
結(jié) 果
1、高速軸承及鍵的校核
22、
2、減速器的潤滑
一、高速軸承的校核
2、鍵的校核
綜上校核:鍵強度符合;
1、 齒輪的潤滑
因為齒輪的圓周速度小于12m/s,所以采用浸油潤滑。高速齒輪浸入油里0.7個齒高,但不小于10mm,低速級齒輪浸入高度約為1個齒高(不小于10mm)。
2、 滾動軸承的潤滑
因潤滑油中傳動零件的圓周速度大于或等于1.5~2m/s,所以采用飛濺潤滑。
二、中速軸承的校核
3、 鍵的校核
三、低速軸承的校核
故軸承滿足要求
鍵連接強度足夠
參考文獻(xiàn)
心得體會
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