一級(jí)錐齒輪(鏈傳動(dòng))減速器設(shè)計(jì) [F=2700 V=1.5 D=300]【CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】
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課程設(shè)計(jì)(說(shuō)明書(shū))一級(jí)錐齒輪減速器設(shè)計(jì)(說(shuō)明書(shū))學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2013年1月9日 目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)22 減速器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)32.1電動(dòng)機(jī)的選擇32.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比53 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算84 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)125 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算146 鍵連接的選擇和計(jì)算227 聯(lián)軸器的選擇238 結(jié) 論239致 謝2310 參考文獻(xiàn)24 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 課程設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用的減速器(簡(jiǎn)圖如下)原始數(shù)據(jù): 已知條件:輸送帶工作拉力F (N) 2700 輸送帶速度V(/) 1.5 卷軸直徑D () 300工作條件: 設(shè)計(jì)一用于鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的圓錐齒輪減速器。工作平穩(wěn),經(jīng)常滿載,兩班制工作,引鏈容許速度誤差為-4到5。減速器小批生產(chǎn),使用期限10年。2 減速器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2.1電動(dòng)機(jī)的選擇1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型: 按工作要求和條件,選用三機(jī)籠型電動(dòng)機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,Y型。2、選擇電動(dòng)機(jī)容量 :電動(dòng)機(jī)所需的功率為: (其中:為電動(dòng)機(jī)功率,為負(fù)載功率,為總效率。)而KW, 所以KW傳動(dòng)效率分別為:聯(lián)軸器效率滾動(dòng)軸承的效率圓錐齒輪傳動(dòng)效率鏈輪的傳動(dòng)效率卷筒傳動(dòng)效率傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積,即:所以 KW所以 選取標(biāo)準(zhǔn)為3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為查表可得:一級(jí)圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比,鏈傳動(dòng)比,則總傳動(dòng)比合理范圍為,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750,1000和1500根據(jù)這個(gè)查表可以選擇的電動(dòng)機(jī)有以下幾種: 表1 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 PKW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)重量Kg同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S 45.515001440682Y132M2 65.51000960843Y160M2 85.5750710119 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比可見(jiàn)第2個(gè)方案比較合適因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M 2 6,轉(zhuǎn)速為960r/min ,功率為5.5KW 。2.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比1、 總傳動(dòng)比 由選定的的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為 = (1)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132SM2-6 ,滿載轉(zhuǎn)速 = 960r/m ,且工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n = 108.28r/min,則由上面公式(1)可得:2、分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的乘積,即 (2)設(shè)分別為圓錐齒輪的傳動(dòng)比和鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比,在鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍內(nèi)取則由公式 (2)可得 =10所以圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比:當(dāng)前總傳動(dòng)比為傳動(dòng)后運(yùn)輸鏈速度的誤差為:=,在運(yùn)輸鏈允許誤差5%內(nèi)。3、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1)、各軸轉(zhuǎn)速 軸 軸 軸 (2)、各軸輸入功率 軸 軸 軸 (3)、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩所以各軸輸出轉(zhuǎn)矩為: 軸 軸 軸 軸名效率PKW轉(zhuǎn)矩TN*M轉(zhuǎn)速 nr/m電動(dòng)機(jī)軸5.5 54.71960I軸5.3453.08960II軸5.02109.86384III軸4.63 404.94963 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用8級(jí)精度,齒形角,齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù)。(2)材料選擇,小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45剛(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度相差40HBS。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式: (1)、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1)查得材料彈性影響系數(shù),節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。2)按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的接觸疲勞極限。3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪: 大齒輪: 4)查表得到: ,.5) 查得接觸批量壽命系數(shù) 6)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 7)可以選取,; 所以8)9)10)(2)計(jì)算1)試算小齒輪的分度圓直徑,帶入許用應(yīng)力中的較小值得:=2)計(jì)算圓周速度v3)齒數(shù),由公式得大齒輪齒數(shù) ,c=18所以取。則大齒輪 所以4)模數(shù)大端模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為45)大端分度圓直徑 6)節(jié)錐頂距 7)節(jié)圓錐角(未變位時(shí),與分度圓錐角相等) 21.8 90-21.8=68.28)大端齒頂圓直徑小齒輪 大齒輪 9)齒寬 取 10)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算444.6MPa所以強(qiáng)度符合。3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式:(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。2)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞系數(shù)S=1.6則4)查取齒形系數(shù) ,5)應(yīng)力校正系數(shù) ,6)計(jì)算大小齒輪的,并加以比較: 大齒輪大所以取0.01836(2)、帶入以上數(shù)據(jù)可以求得(3)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算帶入公式213.75MPa所以符合。 7)、數(shù)據(jù)整理 名稱符號(hào)公式直齒圓錐小齒輪直齒圓錐大齒輪齒數(shù)2460模數(shù)mm4傳動(dòng)比ii2.5分度圓錐度,分度圓直徑962404 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)名稱符號(hào)減速器型式及尺寸關(guān)系/mm箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑12地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑9機(jī)蓋與座聯(lián)接螺栓直徑7聯(lián)接螺栓的間距180軸承端蓋螺栓直徑5視孔蓋螺釘直徑4定位銷直徑5、到外箱壁距離18、16、13、至凸緣邊緣距離16、14、11軸承旁凸臺(tái)半徑凸臺(tái)高度外箱壁至軸承座端面距離30大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10箱蓋、箱座肋厚、;軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度9軸承旁聯(lián)接螺栓距離5 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算(一)、選擇軸的材料初選軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表可得:。(二)、軸的尺寸計(jì)算1、求輸出軸上的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算可得 2、初步確定軸的最小直徑查得3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下圖為軸的裝配方案:4、初步選擇滾動(dòng)軸承軸承同時(shí)承載徑向力和軸向力,但軸向力較小,故選用單列滾子軸承。參照工作要求,并根據(jù)尺寸,選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列滾子軸承NF206,其尺寸為。從而可以知道:。6、由經(jīng)驗(yàn)公式算肩高度:故取h=4mm,從而確定由書(shū)上公式要求得:,取7、根據(jù)軸承安裝方便的要求,取,均比小1mm,則:根據(jù)安裝軸承旁螺栓的要求取。根據(jù)齒輪與內(nèi)壁的距離要求,取所以8、根據(jù)齒輪孔的軸徑和長(zhǎng)度,確定至此,已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。9、軸上零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊(cè)查得,半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為50mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn))。 為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面 (),鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為26mm準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn))。為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為m6。10、確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為245,各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖(三)、求軸上的載荷及其校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖,做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖:(齒輪取齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑作為力的作用點(diǎn),軸承在寬度中點(diǎn)為作用點(diǎn))。軸承1和軸承2之間的距離為88mm,軸承2和錐齒輪間的距離為51.5mm1、 計(jì)算作用在齒輪上的力圓錐大齒輪圓錐大齒輪2、 求作用在軸上的支反力,所以所以3、校核軸承壽命:查手冊(cè)得NF206型滾子軸承參數(shù)查表8.6得(1) 計(jì)算軸承所承受的軸向載荷因?yàn)檩S承1固定,軸承2游離,結(jié)合受力分析圖可知,軸承1被“壓緊”,軸承2被“放松”。由此可得軸承2不受軸向力,所以,(2) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷軸承1: ,由表8.5,用線性插值法可求得:由查表8.5,并用線性插值法求得:,由此可得軸承2:由表8.5,用線性插值法可得:由差表8.5,用線性插值法求得,由此可得(3)軸承壽命計(jì)算因?yàn)?所以按軸承2計(jì)算軸承的壽命所選軸承NF206滾子軸承合格(2) 做彎矩圖根據(jù)上述的圖,求出總的彎矩和做出彎矩圖(4)作扭矩圖扭矩圖如圖11.2(機(jī)械設(shè)計(jì)課本)所示,為了使扭矩圖符合下述強(qiáng)度計(jì)算公式,圖中已把T這算成的含義見(jiàn)前面,并且取(5)作出計(jì)算彎矩圖根據(jù)以作的總彎矩圖和扭矩圖,求出計(jì)算彎矩圖,的計(jì)算公式為(6)、校核軸的強(qiáng)度只需校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度:,故安全。6 鍵連接的選擇和計(jì)算根據(jù)軸的各個(gè)階梯的直徑和長(zhǎng)度尺寸選取鍵的尺寸,查有關(guān)資料如下: 本減速器的工作條件為有輕度沖擊載荷,選擇鍵如下:鍵名國(guó)標(biāo)1 軸I(聯(lián)軸器) 鍵10X8GB1096-2003 A型2 軸I(齒輪處) 鍵 10X8 GB1096-2003 A型3 軸II(聯(lián)軸器)鍵 8X7 GB1096-2003 A型4 軸II(齒輪處)鍵10X8 GB1096-2003 A型查表的鋼的靜聯(lián)接在時(shí)的許用應(yīng)力 =125150MPa校核鍵1 =17.23MPa d = 35mm L = 48mm校核鍵2 = 19.24 MPa d = 33 mm L = 46mm校核鍵3 = 63.28 MPa d = 30 mm L = 48mm校核鍵4 =37.5 MPa d = 30mm L = 50 mm 所以所有鍵均符合設(shè)計(jì)要求,可用。7 聯(lián)軸器的選擇考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑、軸的最小直徑、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩選取聯(lián)軸器聯(lián)軸器為凸緣聯(lián)軸器:型號(hào)如下GY5聯(lián)軸器 (GB/T5843-2003)公稱轉(zhuǎn)矩T=400N/m 額定轉(zhuǎn)速 n=8000r/min 質(zhì)量 5.43Kg D=1208 結(jié) 論減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程,期間設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、編制工藝等等,都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過(guò)程都變的簡(jiǎn)單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的需求,就必須運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)解決過(guò)去計(jì)算繁瑣,繪圖工作量大及工作效率低,更新速度慢的問(wèn)題。通過(guò)本設(shè)計(jì)我對(duì)各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解,對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)作了一個(gè)很好的總結(jié),設(shè)計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方,以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來(lái)彌補(bǔ)。9致 謝 感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件,使我們能夠順利的完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。我要對(duì)所有幫助過(guò)我的老師我同學(xué)說(shuō)一聲感謝,你們都辛苦了!10 參考文獻(xiàn) 1.王旭主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006. 2.徐錦康主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2006 3.沈世德主編 機(jī)械原理 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 4.單祖輝主編 工程力學(xué) 高等教育出版社 2004. 5.王章忠主編 機(jī)械工程材料 機(jī)械工業(yè)出版社 2007. 6.王伯平主編 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 2009. 7.左曉明主編 工程制圖 機(jī)械工業(yè)出版社 2007. 8.吉衛(wèi)喜主編 機(jī)械制造技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2008. 9.丁國(guó)琴主編 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)組合機(jī)床主軸箱.山東農(nóng)機(jī). 2002. 10.姚永明主編 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì) 上海交通大學(xué)出版社 1999 11葉偉昌.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 12徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 13成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版 第四卷).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002
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