單級直齒圓柱齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計說明書[1]
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I 摘 要 齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點是: 1、瞬時傳動比恒定、工作為平穩(wěn)、傳動準確可靠,可傳遞空間任意兩軸之間運動和動力; 2、適用的功率和速度范圍廣; 3、傳動效率高, = 4、工作為可靠、使用壽命長; 5、外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)運送。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器,用于原動機 和工作為機或執(zhí)行機構(gòu)之間,起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作為用,在現(xiàn)代機械中應(yīng)用極為廣泛。 6、國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主,但普遍存在著功率與重量比小,或者傳動比大而機械效率 過代的問題。另外,材料品質(zhì)和工世水平上還有許多弱點,特別是大型的減速器問題更突出,使用壽命不長。國外的減速器,以德國、丹麥和日本處于依靠地位,特別在材料和制造工世方面占據(jù)優(yōu)勢,減速器工作為可靠性好,使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主,體積和重量問題也未解決好。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機的連體結(jié)構(gòu),也是大力開拓的形式,并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。近十幾年來,由于近代計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,使得機械加工精度,加工效率 大大提高,從而失去了機械傳動產(chǎn)品的多樣化,整機配套的模塊化,標準化,以及造型設(shè)計藝術(shù)化,使產(chǎn)品更加精致,美觀化。 在 21 世紀成套機械裝備中,齒輪仍然是機械傳動的基本部件。 床和工世技術(shù)的發(fā)展,失去了機械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計中的學科交叉,將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。 關(guān)鍵字 :減速器 軸承 齒輪 機械傳動 s to is a of to a in to to in a to of of to an = is is to,a or of,to a of is in to to or to a on s is t of be in to a in it to a to to to as t a to is to to of is of to in a of an to a to of of a a 1 is a to a a to to to to to in to to to of to to a to in to to a of is in a of 、 、 1 目錄 摘 要 . 設(shè)計目的 . 傳動方案的擬定 . 傳動方案的分析 . 3 2 傳動方案的擬定 . 3 三 電動機的選擇及傳動比的確定 . 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇: . 5 2 確定電動機的功率: . 5 3 確定電動機轉(zhuǎn)速: . 5 4 確定電動機型號 . 6 四 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 . 計算各軸轉(zhuǎn)速( R/. 7 2 計算各軸的功率( . 7 3 計算各軸轉(zhuǎn)矩 . 7 五 傳動零件 的設(shè)計計算 . 皮帶輪傳動的設(shè)計計算 . 8 2 齒輪傳動的設(shè)計計算 . 9 六 軸的設(shè)計計算 . 12 1 從動軸的設(shè)計 . 12 2 主動軸設(shè)計 . 16 七 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 . 21 1根據(jù)軸徑的尺寸選擇鍵 . 21 2鍵的強度校核 . 21 八 軸承壽命的校核 . 22 1 校核 46208 軸承 . 22 2 校核 46211 軸承 . 22 九 減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算 . 23 十 潤滑與密封 . 24 1 齒輪的潤滑 . 24 4 密封方法的選取 . 24 十一 減速器裝配圖如下 . 25 致 謝 . 26 參考文獻 . 27 2 一 設(shè) 計目的 1、 通過本次設(shè)計,綜合運用機械設(shè)計 基礎(chǔ) 及其它有關(guān)先修課程的理論和實際知識,使所學的知識進一步鞏固、深化、發(fā)展。 2、 本次設(shè)計是高等工科學校學生第一次進行比較完整的機械產(chǎn)品設(shè)計, 通過此次設(shè)計培養(yǎng)學生正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力,掌握機械設(shè)計的基本方法和步驟。 3、 使學生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料、圖冊和手冊,并熟悉有關(guān)國家標準和其它標準,以完成一個工程技術(shù)人員在機械設(shè)計方面所必須具備的基本訓(xùn)練。 3 二 傳動方案的擬定 1 傳動方案的分析 機器一般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要,是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影 響機器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足 工作裝置的功能外,還要 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。 本設(shè)計中原動機為電動機,工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了兩級傳動,第一級傳動為帶傳動,第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。 帶傳動承載能力較低,在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時,結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大,但有過載保護的優(yōu)點,還可緩和沖擊和振動,故布置在傳動的高速級,以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩,減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。 齒輪傳動的傳動效率高,適用的功率和速度范圍廣,使用壽命較長,是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的 機構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是單級直齒輪傳動。 減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu),用 鑄鐵鑄造而成。 2 傳動方案 的 擬定 ( 1) 工作條件:使用年限 10 年,每年按 300 天計算, 單 班制工作,載荷平穩(wěn)。 ( 2) 原始數(shù)據(jù): 輸送帶拉力 F=3筒帶速 V=s 滾筒直徑 D=280運動簡圖 如下 1:電動機 2:帶傳動 3:單級圓柱齒輪減速器 4:齒輪 5:聯(lián)軸器 6:滾筒 7:帶式輸送機 4 5 三 電動機的選擇 及傳動比的確定 1 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇: 2 確定電動機的功率: ( 1)傳動裝置的總效率: ( 2)電動機 所需的工作功率: 3 確定電動機轉(zhuǎn)速: 按已知的工作要求和條件,選用 Y 系列三相異步電動機。 由傳動圖可以看出總計需要 軸承 兩對 齒輪 一對 聯(lián)軸器 一個 帶傳動 一副 滾筒 一個 由 參考文獻 1 2 軸承 = 齒輪 = 滾筒 = 聯(lián)軸器 = 總 = 軸承 2 齒輪 滾筒 聯(lián)軸器 =d= 總 =31. 6/=滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速: 01000V/D =6010001. 6/2 80 =用 Y 系列三相異步電動機 總 =d =6542180r/6 4 確定電動機型號 5 總傳動比: 6 分配各級傳動比 根據(jù) 參考資料 【 1】 2 i 帶 =24,單級圓柱齒輪傳動比范圍 i 齒 =35,則合理總傳動比 i 總 的范圍為 i=620,故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 nd=i 620) 542180r/ 參考資料 【 1】 2擇 Y 系列三相異步電動機得出以下三種符合條件的電動機 由以上 電機對比及從經(jīng)濟上考慮,選擇 電動機 其主要參數(shù)如下 額定功率: 載轉(zhuǎn)速: 1440r/定轉(zhuǎn)矩: 傳動比 i 總 i 總 =n 電 /n 筒 =1440/ 1) 取 i 帶 =3 其符合 V 帶傳動一般傳動比范圍 ( 2) i 總 =i 齒 i 帶 故 i 齒 =i 總 /i 帶 = i 齒 = 其主要參數(shù)如下 額定功率: 載轉(zhuǎn)速:1440r/定轉(zhuǎn)矩: 2.2 i 總 = i 帶 =3 i 齒 =機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 起動轉(zhuǎn)矩 440 16070 16020 7 四 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 設(shè)電動機軸為 0 軸 減速器高速軸為 軸 減速器低速軸為軸 1計 算 各軸轉(zhuǎn)速( r/ 2計算各軸的功率( 3、計算各軸轉(zhuǎn)矩 440r/n =n0/i 帶 =1440/3=480r/n =n /i 齒 =0=I= 帶 帶 =I 軸承 齒輪 =0=9550 440 =m 80 =m m 440r/n=480r/n=0=I=0=m m m 8 五 傳動零件的設(shè)計計算 1 皮帶輪傳動的設(shè)計計算 ( 1) 確定 普通 ( 2) 確定帶 輪基準直徑,并驗算帶速 ( 3) 確定大帶輪的基準直徑 ( 4) 確定帶長和中心距 初定中心距00帶基準長度 (5) 驗算小帶輪包角 由 參考資料 2 9: 0=Pd=據(jù) 440r/由 參考資料 2 9: 選用 帶 25 參考資料 2 9 25速 V: V=d 01 000 = 12514 40/601000 =s 在 525m/s 范圍內(nèi),帶速合適。 通常帶傳動的滑動系數(shù) =取 =i 帶 =3 100 ( 375參考資料 2 9標準值 00(d d1+2+( 600+( 125+400) /2+(400 600 =根據(jù) 參考資料 2 9準值 240確定中心距 aa 0+(2 =600+(2 =692 1=180 (d a =180 ( 400692 = 選用 25速合適 00a=692 1=120,故小帶輪符合設(shè)計要求。 9 6) 確定帶的根數(shù) 。 7)單根 (8) 作用在軸上的力 2齒輪傳動的設(shè)計計算 ( 1)選擇齒輪材料與 熱處理: (2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 許用接觸力 H 齒寬系數(shù) d 據(jù) 參考資料 2 9 i1 時單根 V 帶的額定功率增量 i 帶 查 參考資料 2 9 參考資料 2 9 查 參考資料 2 9 = ( K L =( = Z=4根 查參考資料 2 9 q=m 則 00(a)V)+500 ( ( 4 +m 1/2) =2 4 1/2) =設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動,通常齒輪采用軟齒面。 查閱 參考資料 2 11用價格便宜便于制造的材料,小齒輪材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì),齒面硬度 230 大齒輪材料也為 45 鋼,正火處理,硬度為 200 精度等級: 查閱 參考資料 2 11輸機是一般機器,速度不高,故選 8級精度。 1= 120,故小帶輪符合設(shè)計要求。 按中等質(zhì)量查參考資料 2 11 H=520級齒輪減速器中齒輪相對軸承呈對稱布置,由于是軟齒面的閉式齒輪傳動,查參考資料 2 11取 Z=4 根 m 齒輪材料為 45鋼,調(diào)質(zhì),齒面硬度230 大齒輪材料也為 45鋼,正火處理,硬度為200 8級精度 H=52010 材料彈性系數(shù) 荷系數(shù)K 按齒面接觸強度疲勞強度設(shè)計 選擇齒輪齒數(shù)、模數(shù) 計算主要幾何尺寸 (3) 校核齒根彎曲疲勞強度 計算 齒根 彎曲許用應(yīng)力 d=參考資料 2 11料彈性系 數(shù) 參考資料 2 11 K=1.5 u=i 齒 =算小輪直徑 d1 3 212E /)1( 3. 52Z d= 3 22 ( =小齒輪齒數(shù) 4 則 大齒輪齒數(shù) z2=4 標準值 06 齒輪模數(shù) m=d1/4=考資料 2 11標準模數(shù) m=4度圓 d1= 24=96mm d2= 106=424心距 a=m(z1+2=4 (24+106)/2=260寬 b= 106=106 06mm b1=5 10) 取 14中等質(zhì)量查參考資料 表 11 310 290參考資料 2204 表 11 21112 F =24410 6 = Y d=E=1.5 4 06 m=4mm 6mm 24mm a=260mm 06mm 14310290 驗算齒根彎曲應(yīng)力 (4) 計算齒輪的圓周速度 V 計算圓周速度 = 故滿足齒根彎曲強度要求,設(shè)計合理 V=100060n 11 d=100060 96480 =s 因為 V 6m/s,故取 8級精度合適 由上可得,齒輪設(shè)計合理。 確定有關(guān)參數(shù)如下: 傳動比 i 齒 =齒輪齒數(shù) 4 大齒輪齒數(shù) 06 中心距 a=260mm i 齒 =4.4 a=260mm 06 4 滿足彎曲強度要求,設(shè)計合理。 V=s 齒輪設(shè)計 合理 12 六 軸的設(shè)計計算 1 從動軸 的 設(shè)計 1選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力 2按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 3軸承的確定 4聯(lián)軸器的選擇 5設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)藍圖 確定軸上零件的位置和固定方式 選軸的材料為 45 號鋼,調(diào)質(zhì) 處理。 查 參考資料 2 11知: b=650 參考資料 2 11知: b -1b=60級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相接, 從結(jié)構(gòu)要求考慮,輸出端軸徑應(yīng)最小,最小直徑為: dC 查 參考資料 2 11得, 45 鋼取 C=118 107 則 d ( 118 107) 3=( 118 107) 3 43考慮鍵槽的影 響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準,取 標準值d=50簡化安裝,選擇兩軸承一致。 據(jù)參考資料 1 軸承 46211型 其內(nèi)徑 d=55采用彈性柱銷聯(lián)軸器,查 參考資料 1表 6取 聯(lián)軸器的型號為 軸器 由于設(shè)計的是單級減速器,可將齒輪布置在齒輪箱體的中內(nèi),將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè),軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。 如下圖所示要確定軸的結(jié)構(gòu),先確定軸上零件的裝配順序和固定方 式 b=650b -1b=60d=50接觸球軸承46211 型 軸器 13 確定各段軸的直徑 確定各軸段的長度 6 軸 上作用力的計算 確定齒輪從軸的右端裝入,齒輪的左端用軸肩定位,右端用套筒固定,這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定,齒輪的周向固定采用平鍵連接,軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè),其軸上采用軸肩固定,周向采用過盈配合固定。 將估算軸 d=50為外伸端直徑 聯(lián)軸器相 配(如 上 圖),考慮聯(lián)軸器用 套筒 實現(xiàn)軸向定位,取第二段直徑為 3 齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入,考慮裝拆方便以及零件固定的要求,裝軸處 大于 5便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑 大于 0齒輪左端用用套筒固定 ,右端用 套筒 定位 ,軸 肩 直徑 0+2 60=72滿足齒輪定位的同時 ,還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求 ,根據(jù)選定軸承型號確定 取5由于齒輪輪轂寬度為 106保證齒輪固定可靠,軸段 的長度略短于齒輪輪轂寬度,取軸段 長度為 100保證齒輪端面與 箱體內(nèi)壁不相碰,齒輪端面與箱體內(nèi)壁間就留有一定的間距,取該間距為 25保證軸承安裝在箱體軸承座孔中(軸承寬 21并考慮軸承的潤滑,取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為 5取軸段長度為30承支點距離 C=185由齒輪寬度及套筒寬度和軸承寬度得,取軸段 長度為 56軸承蓋寬度及裝配要求選擇軸段長度為 57慮聯(lián)軸器裝配要求取軸段為 90 在軸段上分別加工出鍵槽,使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上,鍵槽長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約 5 10槽寬度按軸段直徑查手冊得得。 選定軸的結(jié)構(gòu)結(jié)節(jié) 軸兩端的倒角均為 2 45 軸段上的倒角為 2 5 段上的圓角均為 2 段上的圓角均為 2 所受力如下 圖所示 0mm 3mm 5mm 0mm 25003=56 7 0 0 0 14 7 按彎矩合成強度校核軸徑是否合格 做出水平面彎矩圖 支點反力 截面處彎矩為 截面處彎矩為 做出垂直面彎矩圖 截面 軸上 所受的轉(zhuǎn)矩: T =1000 = 1000 =m 軸上 作用力: 圓周力: T / 徑向力: = =點反力 F=2=185/2=H =C/2=185/2=m r = =H=15 截面 做出合成彎矩圖 截面合成彎矩 截面合成彎矩 做出轉(zhuǎn)矩圖 截面 截面 =F = 22M 22 M = 22 4 9 0 2 6 . 8 51 3 4 6 9 8 . 5 = = 22 M = 22 1 8 8 1 5 . 7 15 1 7 1 2 . 8 5 = =106P/n =617430Nmm a=0.6 5e = 22 )(= 22 617430) 4 3 3 4 3 . 3 6 =e = )( 22 = 22 6 1 7 4 3 0 ) 5 0 2 9 . 5 4 =V =I = =e =e =16 截面 截面 e = 23e e =23e 參考資料 2 11知: -1b=60足 e -1b 的條件,故設(shè)計的從動軸有足夠的強 e = e = e -1設(shè)計的從動軸有足夠的強度,設(shè)計合理。 2 主 動軸設(shè)計 1、選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力 。 2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 3、軸承的確定 選軸的材料為 45 號鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 查 參考資料 2 11知: b=650考資料 2 11 b -1b=60單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相接, 從結(jié)構(gòu)要求考慮,輸出端軸徑應(yīng)最小,最小直徑為: dC 查 參考資料 2 11得, 45 鋼取 C=118 107 則 d ( 118 107) 3=( 118 107) 3 考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準,取 標準值d=35為簡化安裝,選擇兩軸承一致。 據(jù)參考資料 1表 4 軸承 46208 型 軸的材料為 45 號鋼,調(diào)質(zhì)處理 b=650b -1b=60d=35溝球軸承 46208型 17 4、 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并 繪制軸的結(jié)構(gòu)藍圖 定軸上零件的位置和固定方式 各段軸的直徑 定各軸段的長度 其內(nèi)徑 d=40于設(shè)計的是單級減速器,可將 齒輪布置在齒輪箱體的中內(nèi),將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè),軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。 要確定軸的結(jié)構(gòu),須先確定軸上零件的裝配順 序和固定方式 確定齒輪從軸的右端裝入,齒輪的右端用軸肩定位,左端套筒固定,這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定,齒輪的周向固定采用平鍵連接,軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè),其軸上采用軸肩固定,周向采用過盈配合固定。軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示將估算軸 d=35為外伸端直徑 帶輪 相配(如 上圖),考慮 軸承蓋的裝配 ,取第二段直徑為 8齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入,考慮裝拆方便以及零件固定的要求 ,裝軸處 大于 0便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑 5輪左 端 用用 套 筒固 定 , 右 端用 軸 肩 定 位 , 軸 肩 直徑5+2 45=54足齒輪定位的同時 ,還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求 ,根據(jù)選定軸承型號確定 取 0軸段為裝配軸承,取其長 25于齒輪輪轂寬度為114保證齒輪固定可靠,軸段的長度略短于齒輪輪轂寬度,取軸段長度為 100保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰,齒輪端面與箱體內(nèi)壁間就留 有一定的間距,取該間距為 2保證軸承安裝在箱體軸承座孔中(軸承寬 18并考慮軸承的潤滑,取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為 5取軸段長度為 25承支點距離 C=185 由齒輪寬度及套筒寬度和軸承寬度得,取軸段長度為 57軸承蓋寬度及裝配要求選擇軸段長度為 47慮帶輪裝配要求取軸段為 90 在軸段上分別加工出鍵槽,使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上,鍵槽長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約 5 10 5mm 8mm 0mm 5mm 4mm 01=252=253=1004=575=476=9018 5、 軸 上作用力的計算 軸所受力如圖 軸上 所受的轉(zhuǎn)矩 軸上 作用力 6、按彎矩合成強度校核軸徑是否合格 作出水平面彎矩圖 截面處彎矩為 截面處彎矩為 槽寬度按軸段直徑查手冊得得。 選定軸的結(jié)構(gòu)結(jié)節(jié) 軸兩端的倒角均為 2 45 軸段上的倒角為 5 45 軸段上的 圓角均為 2 段上的圓角均為 2 =1000 =1000 =m 圓周力: T / 徑向力: = =點反力- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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