已知条件 |
题目参数 |
输送带工作拉力 F/KN |
5.0 |
输送带工作速度v/(m/s) |
1.43 |
滚筒直径D/mm |
350 |
按斜齿圆柱齿轮设计减速器
已知条件:
(1)工作情况:两班制,连续单向运转,载荷比较平稳,允许输送带工作速度误差为±0.5%
(2)使用年限:5年
(3)动力源:380/220V交流电
二、主要内容:
P65页 7.1.2
三、设计工作量:
1、减速器装配图1张(2号图纸)
2、零件工作图2张 (3号图纸)
3、设计说明书1份 (10-15页要求附说明简图)
四、进度安排
基础设计计算——2天
装配图底图——3天
装配图——1.5天
零件图——1.5天
说明书(打印)——2天
目 录
一、电动机的选择…怠…………………………………………………4
二、传动设计………………………………………………………………5
三、带传动的设计…………………………………………………………7
四、齿轮的设计………………………………………………………… 10
1.齿轮材料及精度的选择……………………………………………… 10
2. 按齿面接触强度设计…………………………………………… 10
3.确定主要参数及计算主要尺寸…………………………………………11
4.齿根弯曲疲劳强度校核…………………………………………………12
5.齿轮主要参数……………………………………………………………13
五、轴的设计………………………………………………………………14
1.高速(齿轮)轴的设计……………………………4……………………14
2.低速轴的设计……………………………………………………………15
3.轴上其它零件的设计………………………………………………… 16
4.键的选择校核………………………………………………………… 17
5.键的4度校核………………………………………………………… 18
6.输出轴的强度校核…………………………………………………… 19
六、轴承的校核…………………………………………………… 20
七、心得体会……………4…………………………………… 21
一、电动机的选择
1、选择电动机类型
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机,它为卧式封闭结构。
2、选择电动机的容量
卷筒轴的输出功率PW :
PW =F·V/1000=4000×1.43/1000=5.72kW
电动机输出功率为Pd
Pd=Pw/ηpd
传动装装置总效率
式中:V带效率1=0.96,滚动轴承效率(二对)
2=0.99,闭式齿轮传动效率(单级,斜齿轮)
3=0.97, 弹性联轴器效率
4=0.99,滚筒效率
5=0.96,则:
故 Pd= PW/h=5.72/0.86=6.651kw
因载荷平稳,电动机额定功率略大于
即可,由《机械设计基础实训指导》附录查的Y系列电动机数据,选电动机的额定功率为7.5kw。
3、确定电动机转速
卷筒轴工作转速:由v=1.43m/s,v带传动的传动比i=2~4。而且单级闭式齿轮传动比常用范围为ia‘=3~6,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为:
ia=ia‘·i带=3×2~4×6 =6~24
卷筒的转速
nw=601000V/πD=(60×1000×1.43)/(π×350)=78.031r/min
故电动机的转速可选范围为
nd= nw ·ia =78.031×(6~24)= 486.186~1872.744r/min
按照以上设计数据,可供选择的电动机如下表1—1所示
表1-1:
方案 |
电动机型号 |
额定功率Kw |
同步转速/满载转速
|
1 |
Y132M2—4 |
7.5 |
/1440 |
2 |
Y160M—6 |
7.5 |
/970 |
3 |
Y160L—8 |
7.5 |
/720 |
则可选用Y160M—6电动机,满载转速为970,额定功率为7.5KW。
二.传动设计
1.传动比的分配
(1)总传动比
ia=970/78.031=12.431
(2)分配减速器各级传动比
ia=ia‘·i带=6~24
为使单级齿轮传动比不至于太大,取带传动的传动0i带=3
减速器的传动比为ia’=12.431/3=4.144 ,本次设计的减速器为单级齿轮减速器,故有:
ia’=4.144 i带=3
2.运动和动力参数计算
0轴(电动机轴)
P0=Pd=7.5 kw
n0= nd=970 r/min
T0=9550·P0/n0=9550*7.5/970=73.840 N·m
1轴(带传动-高速轴1)
6.651/7.5=0.8868 接近80%所以代7.5 kw进行计算
P1= P0·h2h4·=7.5*0.99*0.99=7.351kw 【h2为轴承的效率,】
n1=n0/i带=970/3=323.333r/min 【h4为带传动的效率】
T1=9550·P1/n1=9550*7.351/323.33=217.122 N·m
2轴(齿轮传动-低速轴2)
P2= P1·h2h3=7.351*0.97*0.99=7.059 kw 【h3为齿轮传动的效率】
nW =n2=n1/ia=323.333/4.144=78.024 r/min
T2=9550·P2/n2=9550·7.059/ 78.024=864.010 N·m
【若为一级减速器则计算到这里即可,】
根据以上数据,我们可以把它列成一个表格,更能清楚的了解数据:
表 2
轴名
|
功率P/kw |
转距T/N.m |
转速n/(r/min) |
传动比 |
电机轴(0轴) |
5.5 |
73.840 |
970 |
|
1轴 |
7.351 |
217.122 |
323.333 |
3 |
2轴 |
7.059 |
864.010 |
78.024 |
4.144 |
三.带传动的设计
已知电机额定功率P=7.5kw,转速n0=970r/min,各轴的转速如表3:
转动轴 |
输入轴 (0轴) |
1轴 |
输出轴 (2轴) |
滚筒轴 |
||
转速n |
970 |
323.333 |
78.024 |
|
||
传动比 |
3 |
4.144 |
1 |
|||
由电动机驱动,工作寿命年限为5年,两班制工作,转向不变单向运行,有轻微的振动。
(1)确定计算机功率Pc
由表9-12查的KA=1.2,由式(6-11)得
Pc=KAP=1.2*7.5=9KW
(2)选取普通V带型号
根据Pc=7.5KW、n0=970r/min,由图9-10选用B型普通V带
(3)根据表6-2选取dd1=125.
大带轮基准直径dd2=n1/n2*dd1=970/323.333*125=375.0039mm
按表9-4选取标准值dd2=375mm,则实际传动比i、从动轮实际转速分别为i=dd2/dd1=375/125=3.00 , n1=n0/i=970/3.00=323.333r/min
从动轮的转速误差为:(323.333-323.33)/323.33*100%=0.0003%
误差率在±5%内,为允许值。
(4)验算带速
v=πdd1n1/60*1000=3.14*125*970/(60*1000)=6.35m/s
带速在5~25m/s范围内。
(5)确定带的基准长度Ld和实际中心0a
初定中心距:0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
350≤a0≤1000
取a0=650mm.
由0(6-14)得: L0=2a0+π/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0
=2133.47mm
由表9-2选取基准长度Ld=2240mm
由式(6-15)得实际中心距为a≈a0+(Ld-L0)/2=703.13mm
取a=700mm
考虑安装、调整和补偿张紧力的需要,中心距应有一定的调节范围。中心距a的变动范围为:
amin=a-(2bd-0.009Ld)=700-(2×14-0.009×2240=692.16mm
amax=a+0.02*Ld=700+0.02*2240=744.8mm
(6)校验小带轮包角α1
由式(6-16)得 α1=1800-(dd2-dd1)/a*57.3=1590
α1>120,合适。
(7)确定V带惺齴
由式(6-17)得 z=Pc/(P0+△P0)KαKL
根据dd1=125mm、n0=970r/min,查表9-7,用线性插值法得P0=2.67KW,由表9-9△P0=0.3KW。
由表9-2查得带长度修正系数KL=1,由9-11查得包角系数
Kα=0.95,因而得普通V带的根数为
z=Pc/(P0+△P0)KαKL=7.5/(2.67+0.3)*1*0.95=2.40
圆整得z=3.
(8)求单根V带的初拉力F0及带轮轴上的压力FQ
由表9√-1查得B型普通V带的每米长质量q=0.19Kg/m,根惺剑6-18)得单根带的初拉力为
F0=500Pc/zv*(2.5/Kα-1)+qv2=500*7.5/(3*6.35)*(2.5/0.95-1)+0.19×6.352=328.84N
由式(6-19)可得作用在带轮轴上的压力为
FQ=2ZF0sinα/2=2*3*328.84*sin1590/2= 1940.00N
四.齿轮的设计
1.选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数
选用7级精度
因传递功率较大,选用硬齿面齿轮传动。
参考表5-6
小齿轮:40Cr(表面淬火),硬度为48~55HRC
大齿轮:40Cr(表面淬火),硬度为48~55HRC
为增加传动平稳性,选,取125
因选用闭式硬齿面传动,故按齿根弯曲疲劳强度设计,然后校核其齿面接触疲劳强度。
2.按齿根弯曲疲劳度设计
按式(5-52),设计公式为
1)试选载荷系数
2)初选螺旋角β=12
3)小齿轮传递转矩
4)由表5-14,选齿宽系数
5)端面重合度
6)轴面重合度
7) 重合度系数
8) 螺旋角系数 由图5-41,
9) 当量齿数
10)齿行系数
由表5-13
11)应力修正系数
由表5-13
12)弯曲疲劳强度极限
由图5-25查得
13)接触应力循环次数
由式(5-28)
14)弯曲疲劳强度寿命系数
由图5-27查得,
15)弯曲疲劳强度安全系数
16)计算许用弯曲应力
由式(5-29)
17m计算与
18)计算模数
19)计算圆周速度
20)确定载荷系数
由表5-10查取使用系数
根据,由图5-28,动载系数
根据,
由图5-29,齿间载荷分配系数
由表5-11,齿向载荷分配系数
故载荷系数
21)修正法面模数
圆整为标准值,取
3.确定齿轮传动主要参数和几何尺寸
1)中心距
圆整为a=160mm
2)确定螺旋角
3)分度圆直径
4)计算齿宽
4.校核齿面接触疲劳强度
按式(5-49),校核公式为
1)弹性系数
由表5-12,查取弹性系数
2)节点区域系数
由图5-40,节点区域系数
3)重合度系数
4)螺旋上凳
5)接触疲劳强度极限
由图5-24查得
6)接触疲劳强度寿命系数
由图5-26查取接触疲劳强度寿命系数
7)接触疲劳强度安全系数
取失效概率为1%,接1疲劳强度安全系数
8)计算许用接触应力
由式(5-29)
9)校核齿面接触疲劳强度
齿轮主要参数
斜齿轮参数 |
|||
法向模数 |
m,n=2mm |
齿数 |
z1=30mm z2=125mm |
螺旋角 |
b=14.360 |
中心距 |
a=160mm |
分度圆直径 |
d1=61.22mm d2=255.10mm |
齿轮宽度 |
b2=50mm b1=56mm |
5.选择润滑方式
闭式齿轮传动,,齿轮的圆周速度v≤12m/s,常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑,推荐使用中负荷工业齿轮油,润滑油运动粘度