課程設計二級展開式圓柱齒輪減速器設計說明
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機械設計課程設計說明書 1 設 計 計 算 及 說 明 結 果 一 設計仸務書 題目 : 鑄鋼車間型砂傳送帶傳送裝置設計。 仸務 : ( 1)減速器裝配圖( 0 號) 1 張 ( 2)低速軸零件圖( 2 號) 1 張 ( 3)低速級大齒輪零件圖( 2 號) 1 張 ( 4)設計計算說明書 1 仹 ( 9)草圖 1 仹 傳動方案 : 圖( 1)傳動方案示意圖 1 電動機 2 V 帶傳動 3 展開式雙級齒輪減速器 4 連軸器 5 底座 6 傳送帶鼓輪 7 傳送帶 (各軸代號見第六頁 ) 設計參數 : ( 1)傳送速度 V= 0.7 m/s ( 2)鼓輪直徑 D= 300 3)鼓輪軸所需扭矩 T=900N m 機械設計課程設計說明書 2 設 計 計 算 及 說 明 結 果 其它條件: 工作環(huán)境通風不良、單向運轉、雙班制工作、試用期限為 8 年 (年工作日 300 天 )、小批量生產、底座(為傳動裝置的獨立底座)用型鋼焊接。 二傳動方案簡述 傳動方案說明 帶傳動布置于高速級 將傳動能力較小的帶傳動布置在高速級,有利于整個傳動系統(tǒng)結構緊湊,勻稱。同時,將帶傳動布置在高速級有利于収揮其傳動平穩(wěn),緩沖吸振,減少噪聲的特點。 用閉式斜齒圓柱齒輪 閉式齒輪傳動的潤滑及防護條件最好。而在相同的工冴下,斜齒輪傳動可獲得較小的幾何尺寸和較大的承載能力。采用傳動較平穩(wěn),動載荷較小的斜齒輪傳動,使結構簡單、緊湊。而且加工只比直齒輪多轉過一個角度,工藝不復雜。 傳動齒輪布置在距離扭矩輸入端較進的地方 由于齒輪相對軸承為不對稱布置,使其沿 齒寬方向載荷分布不均。固齒輪布置在距扭矩輸入端較進的地方,有利于減少因扭矩引起的載荷分布不均的現(xiàn)象,使軸能獲得較大剛度。 綜上所述,本方案具有一定的合理性及可行性。 電動機的選擇 動機類型和結構型式 根據直流電動機需直流電源,結構復雜,成本高且一般車間都接有三相交流電,所以選用三相交流電動機。又由于 Y 系列籠型三相異步交流電動機其效率高、工作可靠、結構簡單、維護方便、起動性能較好、價栺低等優(yōu)點均能滿足工作條件和使用條件。根據需要運送型砂,為防止型砂等雜物掉入電動機,故選用封閉式電動機 。根據本裝置的安裝需要和防護要求,采用臥式封閉型電動機。 Y(型封閉自扇冷式電動機 ,具有防止灰塵或其他雜物侵入之特點。故優(yōu)先選用臥式封閉型 Y 系列三相交流異步電動機。 機械設計課程設計說明書 3 設 計 計 算 及 說 明 結 果 擇電動機容量 (1)工作機所需功率 作機所需功率Vn w 100060 r/4. 5 6 300 D Vn w r/ 5 0 09 55 0 中: V D (2) 由電動機至工作機的總效率 n 4321帶傳動 V 帶的效率 1 = 取 1 = 對滾動軸承的效率 2 = 取 2 = 對齒輪傳動的效率 3= 取3= 軸器的效率 4 = 取 4 = 3423321 (3) 9 P 4) 確定電動機的額定功率 取 P 5.5 電動機額定轉速的選擇 式中 : 的傳動比 ; wn r/99.4wP 94.4.5機械設計課程設計說明書 4 設 計 計 算 及 說 明 結 果 展開式雙級圓柱齒輪減速器傳動比 lh 936 推薦 V 帶傳動比 4 6*4*2r/ 確定電動機的型號 一般同步轉速取 1000r/ 1500 r/電動機。 初選方案: 電動機型號 額定功率 步轉速 r/大轉矩 額定轉矩 滿載轉速 r/量 132500 440 68 動機的主要參數 ( 1) 電動機的主要技術數據 電動機型號 額定 功率 步轉速 r/大 轉矩 額定 轉矩 滿載 轉 速 r/量 132500 440 68 機械設計課程設計說明書 5 設 計 計 算 及 說 明 結 果 ( 2)電動機的外形示意圖 Y 型三相異步電動機 ( 3)電動機的安裝尺寸表 (單位: 電機 型號 型號 尺 寸 H A B C D E F C 132 216 140 89 38 80 108 33 210 135 315 475 總傳動比的確定及各級傳動比的分配 論總傳動比 i 4 0 電動機滿載轉速 機械設計課程設計說明書 6 設 計 計 算 及 說 明 結 果 級傳動比的分配 (1)V 帶傳動的理論傳動比 (由 2 2 (2)兩級齒輪傳動的傳動比 (3)齒輪傳動中,高低速級理論傳動比的分配 取lh ,可使兩極大齒輪直徑相近,浸油深度接近,有利于浸油潤滑。同時還可以使傳動裝置外廓尺寸緊湊,減小減速器的輪廓尺寸。但可能會使高速極大齒輪與低速級軸収生干涉碰撞 。所以必須合理分配傳動比,一般可在 )lh 中取,要求 d2 l - 0 30 (由 2 2 取 38.1lh ,又 lh 各軸轉速,轉矩與輸入功率 軸理論轉速 設定:電動機軸為 0 軸, 高速軸為軸, 圖( 1)左側 中間軸為軸, 圖( 1)中間 低速軸為軸, 圖( 1)右側 聯(lián)軸器為 錯誤 !未找到引用源。 軸 (1)電動機 1440 md r/2)軸 r/3)軸 r/4)軸 r/i lh 1440r/18 141n r/機械設計課程設計說明書 7 設 計 計 算 及 說 明 結 果 軸的輸入功率 (1)電動機 5.52)軸 2 2 3)軸 0 1 4)軸 聯(lián) 32 各軸的理論轉矩 (1)電動機 1 4 4 6 )軸 6 n N 3)軸 1 4 10 1 6 N 4)軸 6 = N 各軸運動和動力參數匯總表 軸號 理論轉速( r/ 輸入功率 ( 輸入轉矩(N 傳動比 電動軸 1440 04 錯誤 !未找到引用源。軸 618 04 錯誤 !未找到引用源。141 05 4n r/ P N T N T N T N 機械設計課程設計說明書 8 設 計 計 算 及 說 明 結 果 軸 第 錯誤 !未找到引用源。軸 44 05 三、傳動設計 V 帶傳動設計 始數據 電動機功率 5.5動機轉速 1440 帶理論傳動比 向運轉、雙班制、工作機為帶式運輸機 計計算 ( 1) 確定計算功率 據雙班制工作,即每天工作 16 小時,工作機為帶式運輸機, 查得工作系數 d=6.6 2)選取普通 V 帶帶型 根據 定選用普通 V 帶 B 型。 (由 1 8 ( 3)確定帶輪基準直徑 a. 初選 小帶輪基準直徑 1d =140mm b驗算帶速 5m/s 圓整 355 4)確定普 V 帶的基準長度和傳動中心距 根據 取 1800 算 實際中心距 a 002 ( 5)驗算主輪上的包角 1 0 121 a dd = 901 5 55 0 03 5 51 8 0 主動輪上的包角合適 ( 6)計算 V 帶的根數 Z 得 Z)( 00 基本額定功率 得 額定功率的增量 K 包角修正系數 得K= 長度系數 得Z)( 00 = = Z=3 根 ( 7)計算預緊力 F0 355d =1800mm a =500 = 155 Z=3 機械設計課程設計說明書 10 設 計 計 算 及 說 明 結 果 得 20 )00 q V 帶單位長度質量 q=kg/m 2m 0 0 = =187 N 應使帶的實際出拉力 m F ( 8)計算作用在軸上的壓軸力 2155s 0m i 1095 N 傳動主要參數匯總表 帶型 Ld mm mm a 0 N A 1800 3 140 355 500 187 1095 輪材料及結構 ( 1)帶輪的材料 帶輪的材料主要采用鑄鐵,常用材料的牌號為 2 ) 帶輪的結構 帶輪的結構形式為孔板式,輪槽槽型 B 型 187N 01095N 機械設計課程設計說明書 11 設 計 計 算 及 說 明 結 果 小帶輪結構圖 大帶輪結構圖 高速級齒輪傳動設計 始數據 輸入轉矩 T= N 齒輪轉速 18 r/數比 = 班制工作、工作壽命為 8 年、工作機為帶式運輸機、載荷較平穩(wěn)。 (設每年工作日為 260 天) 計計算 一 選齒輪類、精度等級、材料及齒數 1 為提高傳動平穩(wěn)性及強度,選用斜齒圓柱齒輪; 2 因為運輸機為一般工作機器,速度不高,故選用 7 級精度; 3 為簡化齒輪加工工藝,選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?小齒輪材料: 45 號鋼調質 20 接觸疲勞強度極限 5701H (由 1 10 彎曲疲勞強度極限 4401 (由 1 10 大齒輪材料: 45 號鋼正火 90 接觸疲勞強度極限 4002H (由 1 10 彎曲疲勞強度極限 3302 (由 1 10 4 初選小齒輪齒數 241 Z 大齒輪齒數 24 105 5 初選螺旋角 14t二 按齒面接觸強度設計 計算公式: 321112 (由 1 10 1 確定公式內的各計算參數數值 初選載荷系數 6.11 N 寬系數 8.0d(由 1 10 材料的彈性影響系數 Z (由 1 10 區(qū)域系數 Z (由 1 10 機械設計課程設計說明書 12 設 計 計 算 及 說 明 結 果 , (由 1 10 應力循環(huán)次數 )826082(16186060 11 9912 接觸疲勞壽命系數 1 10 接觸疲勞許用應力 取安全系數 1M P 131 1l i M P 0014001 2l i M P 2 62 4 0 05 1 32 221 取 計算 ( 1)試算小齒輪分度圓直徑1 )(12 3 24 ) = 2)計算圓周速度 1 00 060 6 18621 00 060 1 s ( 3)計算齒寬 b 及模數 1 td 4co b/h= v =s b =49.6 h=b/h=機械設計課程設計說明書 13 設 計 計 算 及 說 明 結 果 ( 4)計算縱向重合度 ( 5) 計算載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 使用系數未找到引用源。 動載系數v=s、 7 級精度 K 錯誤 !未找到引用源。 按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數相對支承為非對稱布置、7 級精度、d=b 誤 !未找到引用源。 按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數b/h=未找到引用源。 齒向載荷分配系數100/ ,根據 7 級精度,軟齒面?zhèn)鲃?,?K =1 6) 按實際的載荷系數修正所算得的分度圓直徑 1d 3311 三 按齒根彎曲強度設計 3m a c F 1 確定計算參數 ( 1)計算載荷系數 K 9 7 ( 2)螺旋角影響系數,得 錯誤 ! 未指定書簽。 =K =d =機械設計課程設計說明書 14 設 計 計 算 及 說 明 結 果 Y 3)彎曲疲勞系數 ( 4)計算彎曲疲勞許用應力F取彎曲疲勞安全系數 S=得 M P 111 M P 222 ( 5)計算當量齒數 o s 24c o s 3311 , 414c o 5c o s 3322 , ( 6)查取齒型系數 應力校正 系數 得 ( 7)計算大小齒輪的 Y 幵加以比較 111 Y 222 Y 比較 111 Y 412713c o s 21 4 4c o 計算齒輪寬度 b 8 6 db d=整后 2b 551b 60 驗算 t 11 K 7 91 根據電動機驅動得 1未找到引用源。 動載系數v=0. 77m/s 7 級精度 K 錯誤 !未找到引用源。 按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數輪相對支承為非對稱布置、 7級精度、d=b 誤 !未找到引用源。 按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數b/h=未找到引用源。 齒向 載荷分配系數100/ ,根據 7 級精度,軟齒面?zhèn)鲃?,?K =1 6) 按實際的載荷系數修正所算得的分度圓直徑 1d 3333 按齒根彎曲強度設計 3m a c F 1 確定計算參數 ( 1)計算載荷系數 K ( 2)螺旋角影響系數,得 Y 3)彎曲疲勞系數 b/h= =K =d =機械設計課程設計說明書 19 設 計 計 算 及 說 明 結 果 得 ( 4)計算彎曲疲勞許用應力F取彎曲疲勞安全系數 S=得 M P 333 M P 444 ( 5)計算當量齒數 o s 28c o s 3333 , o s 89c o s 3344 , ( 6)查取齒型系數 應力校正系數 得 ( 7)計算大小齒輪的 Y 幵加以比較 333 Y 444 Y 比較 333 Y 取 A 0 =110 , 機械設計課程設計說明書 22 設 計 計 算 及 說 明 結 果 30m i n 由于需要考慮軸上的鍵槽放大 , )61( d=55軸需與聯(lián)軸器連接, 為使該段直徑與連軸器的孔徑相適應,所以需同時選用連軸器,又 由于本減速器屬于中小型減速器,其輸出軸與工作機軸的軸線偏移不大。其次為了能夠使傳送平穩(wěn),所以必須使傳送裝置具有緩沖,吸振的特性。 因此選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 得: 得: 工作情冴系數 : 選用 彈性柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器主要參數為: 公稱轉矩 1250 N 孔長度 L=112 徑 56 軸器外形示意圖 聯(lián)軸器外形及安裝尺寸 型號 公稱扭矩N m 許用 轉速r/孔直徑孔長度 動 慣量 用補償量 軸向 徑向 角向 250 2800 56 112 195 030 機械設計課程設計說明書 23 設 計 計 算 及 說 明 結 果 的結構設計 (直徑 ,長度來歷 ) 一 低速軸的結構圖 二 根據軸向定位要求,確定軸的各段直徑和長度 (1) 段與聯(lián)軸器配合 取 6, 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上 取 12。 (2)為了滿足半聯(lián)軸器的 軸向定位, 段右側設計定位軸肩, 氈圈油封的軸徑 取 5軸從軸承座孔端面伸出 15結構定 取 9。 (3)軸肩為非定位軸肩, , V V H 錯誤 ! 未指定書簽。 51 52 機械設計課程設計說明書 28 設 計 計 算 及 說 明 結 果 選用 A 型, bh=2012, L=70 鍵的強度校核 (1) 鍵的工作長度 l 及鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k l = L 700mm k = 62) 強度校核 此處,鍵、軸和輪轂的材料都是鋼, ,取 p=110 = p = M P ak l . m m 104 5 7 p 鍵安全 合栺 速軸聯(lián)軸器的鍵聯(lián)接 1 選擇類型及尺寸 根據 d =56L =112, 選用 C 型, bh=1610 L=110 鍵的強度校核 (1) 鍵的工作長度 l 及鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k l = L b/2= 102mm k = 5 2) 強度校核 此處,鍵、軸和輪轂的材料都是鋼, ,取 p=110 = p = M P ak 25 104 5 7 p 鍵安全合栺 五 . 軸承選擇計算 速器各軸所用軸承代號 普通齒輪減速器,其軸的支承跨距較小,較常采用兩端固定支承。軸承內圈在軸上可用軸肩或套筒作軸向定位,軸承外圈用軸承蓋作軸向固定。設計兩端固定支承時,應留適當的軸向間隙,以補償工作時受熱伸該軸強度合栺 機械設計課程設計說明書 29 設 計 計 算 及 說 明 結 果 長量。 項目 軸承型號 外形尺寸( 安裝尺寸( d D B D1 2 ra 速軸 6307 35 80 21 44 71 間軸 6308 40 90 23 48 80 速軸 6314 70 150 35 82 137 速軸軸承壽命計算 期壽命 從減速器的使用壽命期限考慮,軸承使用期限為 8 年 (年工作 日為 260 天 )。 預期壽命 =282608=33280 h 命驗算 載荷分析圖(俯視) 機械設計課程設計說明書 30 設 計 計 算 及 說 明 結 果 (左旋 ) 1 ) 軸承所受的徑向載荷 軸向載荷 03 5. 1NF a 2617 . 52NF a 1415 1. 751,當量動載荷 速軸軸承選用 6314,由 1( 13到 2.1已知 3 , 1常溫) 由 2( 15到 插值法幵由 2( 15得到 e=e,由 1( 13到 X=1=74+=0r=插值法幵由 2( 15得到 e=e,由 1( 13到 X=2=5+ 2=機械設計課程設計說明書 31 設 計 計 算 及 說 明 結 果 3)驗算軸承壽命 因為2P1P,所以按軸承 2 的受力大小驗算 533626 16010)(6010 L ,所以所選軸承可滿足壽命要求。 六 . 減速器的潤滑與密封 輪傳動的潤滑 各級齒輪的圓周速度均小于 12m/s,所以采用浸油潤 滑。另外,傳動件浸入油中的深度要求適當,既要避免攪油損失太大,又要充分的潤滑。油池應保持一定的深度和儲油量。兩級大齒輪直徑應盡量相近,以便浸油深度相近。 滑油牌號及油量計算 滑油牌號選擇 由 2( 16得:閉式齒輪傳動潤滑油運動粘度為 220s 由 2( 16得:選用 業(yè)齒輪油 量計算 1)油量計算 以每傳遞 1率所需油量為 350各級減速器需油量按級數成比例 。該設計為雙級減速器,每傳遞 1率所需油量為700實際儲油量: 由高速級大齒輪浸油深度約 齒高,但不小于 10速大齒輪浸油深度在 )(3161 齒輪半徑;大齒輪齒頂距箱底距離大于 3050要求得:(設計值為 50) 最低油深: 最高油深: 箱體內壁總長: L=780體內壁總寬: b=172m i n 6 8 2= 軸承采用 鈣基脂潤滑 密封件是氈圈密封圈 密封方式是接觸式密封 機械設計課程設計說明書 32 設 計 計 算 及 說 明 結 果 可見箱體有足夠的儲油量 . 承的潤滑與密封 由于高速級齒輪的圓周速度小于 2m/s,所以軸承采用脂潤滑。由于減速器工作場合的需要,選用抗水性較好,耐熱性較差的鈣基潤滑脂( 軸承內密封:由于軸承用油潤滑,為了防止齒輪捏合時擠出的熱油大量沖向軸承內部,增加軸承的阻力,需在軸承內側設置擋油盤。 軸承外密封:在減速器的輸入軸和輸出軸的外伸段,為防止灰塵水仹從外伸段與端蓋間隙迚入箱體,所有選用氈圈密封。 速器的 密封 減速器外伸軸采用 2( 16密封件,具體由各軸的直徑取值定,軸承旁還設置封油盤。 七 . 減速器箱體及其附件 體結構形式及材料 本減速器采用剖分式箱體,分別由箱座和箱蓋兩部分組成。用螺栓聯(lián)接起來,組成一個完整箱體。剖分面與減速器內傳動件軸心線平面重合。 此方案有利于軸系部件的安裝和拆卸。剖分接合面必須有一定的寬度,幵且要求仔細加工。為了保證箱體剛度。在軸承座處設有加強肋。 箱體底座要有一定寬度和厚度,以保證安裝穩(wěn)定性和剛度。 減速器箱體用 造。鑄鐵具有良好 的鑄造性能和切削加工性能,成本低。鑄造箱體多用于批量生產。 體主要結構尺寸表 (單位: 名稱 數值 (箱座壁厚 =8 箱蓋壁厚 1=8 箱體凸緣厚度 b=12 2 最 低 油 深 :最 高 油 深 :機械設計課程設計說明書 33 設 計 計 算 及 說 明 結 果 0 加強肋厚 m=6.8 腳螺釘直徑 20 地腳螺釘數目 n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑 承蓋螺釘直徑和數目 高速軸 選用 M8 n=4 中間軸 選用 M8 n=4 低速軸 選用 n=6 軸承蓋(軸承座端面)外徑 高速軸 120 中間軸 130 低速軸 210 觀察孔蓋螺釘直徑 M8 1= 26 2 8 2= 24 0 6 軸承旁凸臺高度和半徑 R= 壁至軸承端面的距離 +1+(5 10)=55 要附件作用及形式 1 通氣器 齒輪箱高速運轉時內部氣體受熱膨脹,為保證箱體內外所受壓力平衡,減小箱體所受負荷,設通氣器 及時將箱內高壓氣體排出。 由 選用通氣器尺寸 機械設計課程設計說明書 34 設 計 計 算 及 說 明 結 果 2 窺視孔和視孔蓋 為便于觀察齒輪嚙合情冴及注入潤滑油,在箱體頂部設有窺視孔。 為了防止?jié)櫥惋w出及密封作用,在窺視孔上加設視孔蓋。 由 取 A=150 3 油標尺油塞 為方便的檢查油面高度,保證傳動件的潤滑,將油面指示器設在低速級齒輪處油面較穩(wěn)定的部位。 由 選用油標尺尺寸 油塞 為了排出油污,在減速器箱座最低部設置放油孔,幵 用油塞和封油墊將其住。 由 選用油塞尺寸 定位銷 保證拆裝箱蓋時,箱蓋箱座安裝配合準確,且保持軸承孔的制造精度,在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配兩個定位銷。 由 0 機械設計課程設計說明書 35 設 計 計 算 及 說 明 結 果 6 啟蓋螺釘 在箱體剖分面上涂有水玻璃,用于密封,為便于拆卸箱蓋,在箱蓋凸緣上設有啟蓋螺釘一個,擰動起蓋螺釘,就能頂開箱蓋。結構參見減速器總裝圖,尺寸取 起吊裝置 減速器箱體沉重,采用起重裝置起吊,在箱蓋上鑄有吊 耳。 為搬運整個減速器,在箱座兩端凸緣處鑄有吊鉤 尺寸見 八 個人小結 轉眼三周半的課程設計臨近尾聲,通過這次設計實踐,我對機械設計有了更全面、更深入地了解與認識。本次課程設計填補了以往課堂上,我們只是很公式化的解題,對于實際的工程設計計算沒有具體的概念。 查表、計算、繪圖這些對于還不是很熟練的我們來說真不是很容易,迚度慢,返工多是比較普遍的現(xiàn)象,但是通過老師不辭辛勞的指導,解答我們的疑問,指出我們設計上的缺陷,指引我們的思路,使我們在設計過程中獲益匪淺,在此表示 衷心的感謝。 雖然三個星期的時間幵不算長,但卻使得我獲得了很多課上學不到的知識,初步掌握了查找工程用工具書迚行機械設計的基本步驟與技能,翻書查表,定尺寸取公差,直至最后的繪圖,將設計付諸于圖紙這一系列的過程和經驗,對我今后的學習和工作無疑是十分珍貴的 機械設計課程設計說明書 36 設 計 計 算 及 說 明 結 果 附: 資料索引 1. 【機械設計】 濮良貴 , 紀名剛主編 高等教育出版社 2006 年第 8 版 2. 【機械設計 ,機械設計基礎課程設計】 王昆 , 何小伯 , 汪信進主編 高等教育出版 1995 年 12 月第 1 版 3. 【機械設計課程 設計圖冊】 潘桂義,潘沛霖,陳秀,嚴國良編 高等教育出版 1989 年 5 月第 3 版- 配套講稿:
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