0469-單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
0469-單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì),圓柱齒輪,減速器,設(shè)計(jì)
目 錄
設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū) ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1
傳動(dòng)方案說(shuō)明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2
電動(dòng)機(jī)的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3
傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5
傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6
軸的設(shè)計(jì)計(jì)算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8
聯(lián)軸器的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10
滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13
鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14
減速器附件的選擇﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15
潤(rùn)滑與密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
設(shè)計(jì)小結(jié)﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
參考資料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
1.擬定傳動(dòng)方案
為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍,以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)方案,可先由已知條件計(jì)算其驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速nw,即
v=1.1m/s;D=350mm;
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī),因此傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比約為17或25。
2.選擇電動(dòng)機(jī)
1)電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
按工作要求和工作條件,選用一般用途的Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
2)電動(dòng)機(jī)容量
(1)卷筒軸的輸出功率Pw
F=2800r/min;
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd
Pd=Pw/t
傳動(dòng)裝置的總效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5
式中,t1,t2,…為從電動(dòng)機(jī)到卷筒之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由表2-4查得:
彈性聯(lián)軸器 1個(gè)
t4=0.99;
滾動(dòng)軸承 2對(duì)
t2=0.99;
圓柱齒輪閉式 1對(duì)
t3=0.97;
V帶開(kāi)式傳動(dòng) 1幅
t1=0.95;
卷筒軸滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑良好 1對(duì)
t5=0.98;
則
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762
故
Pd=Pw/t=3.08/0.8762
(3)電動(dòng)機(jī)額定功率Ped
由第二十章表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率ped=4KW。
3)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
為了便于選擇電動(dòng)事,先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍2~4,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍3~6,
可選電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
可選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min
同步轉(zhuǎn)速為960r/min
選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6。
4)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)的方根技術(shù)數(shù)據(jù)和
外形、安裝尺寸,并列表刻錄備用。
電機(jī)型號(hào)
額定功率
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
電機(jī)質(zhì)量
軸徑mm
Y132M1-6
4Kw
1000
960
73
28
大齒輪數(shù)比小齒輪數(shù)=101/19=5.3158
3.計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比
1)傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比
nm=960r/min;
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936
2)分配各級(jí)傳動(dòng)比
取V帶傳動(dòng)比為
i1=3;
則單級(jí)圓柱齒輪減速器比為
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312
所得i2值符合一般圓柱齒輪和單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。
4.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
電動(dòng)機(jī)軸為0軸,減速器高速軸為Ⅰ軸,低速軸為Ⅱ軸,各軸轉(zhuǎn)速為
n0=nm;
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min
2)各軸輸入功率
按機(jī)器的輸出功率Pd計(jì)算各軸輸入功率,即
P0=Ped=4kw
軸I 的功率
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw
軸II功率
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw
3)各軸轉(zhuǎn)矩
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm
二、設(shè)計(jì)帶輪
1、計(jì)算功率
P=Ped=4Kw
一班制,工作8小時(shí),載荷平穩(wěn),原動(dòng)機(jī)為籠型交流電動(dòng)機(jī)
查課本表8-10,得KA=1.1;
計(jì)算功率
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw
2選擇普通V帶型號(hào)
n0 =960r/min
根據(jù)Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由圖13-15(205頁(yè))查得坐標(biāo)點(diǎn)位于A型
d1=80~100
3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑
表8-11及推薦標(biāo)準(zhǔn)值
小輪直徑
d1=100mm;
大輪直徑
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm
取標(biāo)準(zhǔn)件
d2=355mm;
4、驗(yàn)算帶速
驗(yàn)算帶速
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s
在5~25m/s范圍內(nèi)
從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s
從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速誤差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857
=-0.0141
5、V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距
初定中心距
中心距的范圍
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm
a0=350mm;
初算帶長(zhǎng)
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0
Lc = 1461.2mm
選定基準(zhǔn)長(zhǎng)度
表8-7,表8-8查得
Ld=1600mm;
定中心距
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm
a=420mm;
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm
6、驗(yàn)算小帶輪包角
驗(yàn)算包角
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a
145.2107 >120度 故合格
7、求V帶根數(shù)Z
由式(13-15)得
查得 n1=960r/min , d1=120mm
查表13-3 P0=0.95
由式13-9得傳動(dòng)比
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5
查表(13-4)得
由包角145.21度
查表13-5得Ka=0.92
KL=0.99
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3
8、作用在帶上的壓力F
查表13-1得q=0.10
故由13-17得單根V帶初拉力
三、軸
初做軸直徑:
軸I和軸II選用45#鋼 c=110
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm
取d1=28mm
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm
由于d2與聯(lián)軸器聯(lián)接,且聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)件,由軸II扭矩,查162頁(yè)表
取YL10YLd10聯(lián)軸器
Tn=630>580.5878Nm 軸II直徑與聯(lián)軸器內(nèi)孔一致
取d2=45mm
四、齒輪
1、齒輪強(qiáng)度
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3
采用軟齒面,小齒輪40MnB調(diào)質(zhì),齒面硬度為260HBS,大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)齒面硬度為225HBS。
因,
SH1=1.1, SH2=1.1
,
,
因:,,SF=1.3
所以
2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)齒輪按9級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.5,齒寬系數(shù)
小齒輪上的轉(zhuǎn)矩
按 計(jì)算中心距
u=i=5.333
mm
齒數(shù)z1=19,則z2=z1*5.333=101
模數(shù)m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模數(shù)m=2.5
確定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm
齒寬b=
b1=70mm,b2=60mm
3、驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度
齒形系數(shù)YF1=2.57,YF2=2.18
按式(11-8)輪齒彎曲強(qiáng)度
4、齒輪圓周速度
按162頁(yè)表11-2應(yīng)選9做精度。與初選一致。
五、軸校核:
圓周力Ft=2T/d1
徑向力Fr=Ft*tan =20度 標(biāo)準(zhǔn)壓力角
d=mz=2.5*101=252.5mm
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N
Fr=5852.5*tan20=2031.9N
1、求垂直面的支承壓力Fr1,Fr2
由Fr2*L-Fr*L/2=0
得Fr2=Fr/2=1015.9N
2、求水平平面的支承力
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N
3、畫(huà)垂直面彎矩圖
L=40/2+40/2+90+10=140mm
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm
4、畫(huà)水平面彎矩圖
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm
5、求合成彎矩圖
6、求軸傳遞轉(zhuǎn)矩
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm
7、求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
從圖可見(jiàn)a-a截面是最危險(xiǎn)截面,其當(dāng)量彎矩為
軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力
取折合系數(shù)a=0.6代入上式可得
8、計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料,用45#鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表14-1查得
由表13-3查得許用彎曲應(yīng)力,
所以
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱,將軸的最小危險(xiǎn)直徑d加4%。
故d=1.04*25.4=26.42mm
由實(shí)際最小直徑d=40mm,大于危險(xiǎn)直徑
所以此軸選d=40mm,安全
六、軸承的選擇
由于無(wú)軸向載荷,所以應(yīng)選深溝球軸承6000系列
徑向載荷Fr=2031.9N,兩個(gè)軸承支撐,F(xiàn)r1=2031.9/2=1015.9N
工作時(shí)間Lh=3*365*8=8760(小時(shí))
因?yàn)榇笮奁谌?,可更換一次軸承
所以取三年
由公式
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作環(huán)境溫度不高)
(深溝球軸承系列)
由附表選6207型軸承
七、鍵的選擇
選普通平鍵A型
由表10-9按最小直徑計(jì)算,最薄的齒輪計(jì)算
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm
由公式
所以
選變通平鍵,鑄鐵鍵
所以齒輪與軸的聯(lián)接中可采用此平鍵。
八、減速器附件的選擇
1、通氣器:
由于在外界使用,有粉塵,選用通氣室采用M181.5
2、油面指示器:
選用油標(biāo)尺,規(guī)格M16
3、起吊裝置:采用箱蓋吊耳,箱座吊耳
4、放油螺塞:選用外六角細(xì)牙螺塞及墊片M161.5
5、窺視孔及視孔蓋
選用板結(jié)構(gòu)的視孔蓋
九、潤(rùn)滑與密封:
1、齒輪的潤(rùn)滑:采用浸油潤(rùn)滑,由于低速級(jí)大齒輪的速度為:
查《課程設(shè)計(jì)》P19表3-3大齒輪浸油深度為六分之一大齒輪半徑,所以取浸油深度為30mm。
2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
采用飛濺潤(rùn)滑在箱座凸緣面上開(kāi)設(shè)導(dǎo)油溝,并設(shè)擋油盤(pán),以防止軸承旁齒輪嚙合時(shí),所擠出的熱油濺入軸承內(nèi)部,增加軸承的阻力。
3、潤(rùn)滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利,考慮到該裝置用于小型設(shè)備選用
L-AN15潤(rùn)滑油
4、密封方式選?。?
選用凸緣式端蓋,易于調(diào)整軸承間隙,采用端蓋安裝氈圈油封實(shí)現(xiàn)密封。
軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承外徑?jīng)Q定。
設(shè)計(jì)小結(jié):
二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)
設(shè)計(jì)中運(yùn)用了Matlab科學(xué)工程計(jì)算軟件,用notebook命令調(diào)用MS—Word來(lái)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及設(shè)計(jì)總結(jié),在設(shè)計(jì)過(guò)程中用了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2.0 軟件版輔助進(jìn)行設(shè)計(jì),翻閱了學(xué)過(guò)的各種關(guān)于力學(xué),制圖,公差方面的書(shū)籍,綜合運(yùn)用了這些知識(shí),感覺(jué)提高許多,當(dāng)然尤其是在計(jì)算機(jī)軟件CAD 方面的運(yùn)用,深切感到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)的方便,各種設(shè)計(jì),計(jì)算,制圖全套完成。
由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),第一次做整個(gè)設(shè)計(jì)工作,在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤比如線形,制圖規(guī)格,零件設(shè)計(jì)中的微小計(jì)算錯(cuò)誤等都沒(méi)有更正,設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的排版也比較混亂等等。對(duì)圖層,線形不熟悉甚至就不確定自己畫(huà)出的線,在出圖到圖紙上時(shí)實(shí)際上是什么樣子都不知道 ,對(duì)于各種線寬度,沒(méi)有實(shí)際的概念。再比如標(biāo)注較混亂,還是因?yàn)榈谝淮巫稣麄€(gè)設(shè)計(jì)工作,沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),不熟悉。
這次設(shè)計(jì)的目的是掌握機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)律,綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí),通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算,繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。目的已經(jīng)達(dá)到,有許多要求、標(biāo)準(zhǔn)心中雖然明確理解掌握但是要全力,全面的應(yīng)用在實(shí)際中,還有待于提高水平。
雖然它可能不是良好、優(yōu)秀,但是既然教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)目的已經(jīng)達(dá)到,那么這次設(shè)計(jì)做的就是完全合格的。當(dāng)然還受軟件的熟悉,運(yùn)用程度的影響,所有這些必須得參加實(shí)踐,接觸實(shí)際工程設(shè)計(jì)中才能提高。帶輪,齒輪,軸,軸承這些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算都達(dá)到合格,并且用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2.0 軟件版的驗(yàn)證了。
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),感到機(jī)械設(shè)計(jì)綜合了力學(xué),公差,材料,制圖等學(xué)科的知識(shí),要好了這些功課,才能做好機(jī)械設(shè)計(jì)。
參考資料:
《工程力學(xué)》,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》,《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》,《互換性技術(shù)與測(cè)量》,《機(jī)械制圖》
Nw=60.0241r/min
Pw=3.08Kw
效率t=0.8762
Pd = 3.5150
Ped=4Kw
i=15.9936
i1=3
i2=5.3312
n0=960r/min
n1=320r/min
n2=60.0241r/min
P0=4Kw
P1=3.8Kw
P2=3.6491Kw
T0=39.7917Nm
T1=113.4063Nm
T2=589.5878Nm
KA=1.1
Pc=4.4Kw
d1=100mm
d2=355mm
初定中心距
a0=350mm
Lc=1461.3mm
Ld=1600mm
中心距
a=420mm
z=3根
預(yù)緊力
FQ=274.3N
d1=28mm
d2=45mm
YL10YLd10
T1=113.4063Nm
m=2.5
a=150mm
=20度
Ft=5582.5N
Fr=2031.9N
FH1=FH2=2791.2N
Mav=71.113Nm
MaH=195.38Nm
Ma=216.16Nm
Me=457.15Nm
Fr1=1015.9N
Lh=8760小時(shí)
6207型
bhL=14980
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圓柱齒輪
減速器
設(shè)計(jì)
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0469-單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì),圓柱齒輪,減速器,設(shè)計(jì)
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