機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)_一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)
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- 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)_一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)方案擬定…………….……………………………….5
二、電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………….…….5
三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比……………….…….6
四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算………………………….…….6
五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………….….7
六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………….....11
七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算………………………….…13
八、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算………..……………………………14
九、聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算………..……………………………14
十、減速器的潤(rùn)滑………..……………………………………14
十一、設(shè)計(jì)總結(jié)………..…………………………………………15
學(xué) 號(hào) 帶拉力 F(N) 帶速度 V(m/s) 滾筒直徑D(mm)
3 3400 1.25 310
計(jì)算過程及計(jì)算說(shuō)明
一、傳動(dòng)方案擬定
第三組:設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)
工作條件:使用年限8年,工作為二班工作制,載荷平穩(wěn),環(huán)境清潔。
原始數(shù)據(jù):滾筒圓周力F=3400N;帶速V=1.25m/s;
滾筒直徑D=310mm;
二、電動(dòng)機(jī)選擇
1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇: Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
2、電動(dòng)機(jī)功率選擇:
(1)傳動(dòng)裝置的總功率:
η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯(lián)軸器×η滾筒
=0.95×0.992×0.97×0.99×0.94
=0.840
(2) 運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率:
電機(jī)所需的工作功率:
3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:
計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速:
按手冊(cè)P7表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍,取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I’a=3~6。取V帶傳動(dòng)比I’1=2~4,則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I’a=6~24。
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào):因此有三種傳支比方案:如指導(dǎo)書P15頁(yè)第一表。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,則選n=1500r/min 。
4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)
根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型,所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4。
其主要性能:額定功率:5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.2。
三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比
1、總傳動(dòng)比:
2、分配各級(jí)傳動(dòng)比
據(jù)指導(dǎo)書P7表1,取齒輪i齒輪=5.2(單級(jí)減速器i=3~6合理)
所以
四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
計(jì)算各軸得輸入功率
電動(dòng)機(jī)軸:
軸Ⅰ(減速器高速軸)
軸Ⅱ(減速器低速軸)
計(jì)算各軸得轉(zhuǎn)速
電動(dòng)機(jī)軸
軸Ⅰ
軸Ⅱ
(3)計(jì)算各軸得轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)軸
軸Ⅰ
軸Ⅱ
參數(shù) 輸入功率(kw) 轉(zhuǎn)速(r/min) 扭矩 (N·m) 傳動(dòng)比
電動(dòng)機(jī) 5.06 1440 33.56 帶 齒輪
高速軸 4.81 400 114.84 3.6 5.2
低速軸 4.57 76.92 567.39
五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
普通V帶傳動(dòng)得設(shè)計(jì)計(jì)算
① 確定計(jì)算功率
則: ,式中,工作情況系數(shù)。1.2
② 根據(jù)計(jì)算功率與小帶輪的轉(zhuǎn)速,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-10普通V帶型號(hào)選擇線圖,選擇A型V帶。
③ 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
因?yàn)?br />
取小帶輪直徑 ,
大帶輪的直徑
④ 驗(yàn)證帶速 在之間。故帶的速度合適。
⑤確定V帶的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)中心距
初選傳動(dòng)中心距范圍為:,
即
取
V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-2,選取帶的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度
實(shí)際中心距:
有48mm的調(diào)整量
⑥ 驗(yàn)算主動(dòng)輪的最小包角
故主動(dòng)輪上的包角合適。
⑦ 計(jì)算V帶的根數(shù)z
由,,
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-5,得,由,查表10-6,得,
查表10-7,得,查表10-2,得
, 圓整取根。
⑧ 計(jì)算V帶的合適初拉力
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-1,取
得
⑨ 計(jì)算作用在軸上的載荷
V帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造,其允許的最大圓周速度為25m/s.
⑩帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(單位)mm
帶輪
尺寸
小帶輪
大帶輪
槽型 A A
基準(zhǔn)寬度 11 11
基準(zhǔn)線上槽深 2.75 2.75
基準(zhǔn)線下槽深 8.7 8.7
槽間距 150.3 150.3
槽邊距 9 9
輪緣厚 6 6
外徑
內(nèi)徑 40 40
帶輪寬度
帶輪結(jié)構(gòu) 實(shí)心式 腹板式
齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)擇齒輪類型,材料,精度,及參數(shù)
① 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)(外嚙合)
② 選擇齒輪材料;小齒輪材料都取為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),;大齒輪材料取為:45號(hào)鋼,正火處理,
③選取齒輪為8級(jí)的精度(GB 10095-1998)
齒面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
④ 初選螺旋角
④ 選 小齒輪的齒數(shù);大齒輪的齒數(shù)
(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
①中心距
式中:
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖7-26 式中:;查表7-5 :
查表7-4 :;齒寬系數(shù)取:
②計(jì)算模數(shù)
查表7-1取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值
計(jì)算中心距,
圓整中心距,取
④修正螺旋角:
⑤計(jì)算兩齒輪分度圓直徑
小齒輪
大齒輪
⑥計(jì)算齒寬
取小齒輪齒寬 (齒輪軸);大齒輪齒寬(大齒輪)
(3)校核彎曲疲勞強(qiáng)度
①校核 其中
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表7-4:;查圖7-23:;查圖7-24:;查表7-5:。這里使用當(dāng)量齒數(shù)。
,故滿足。
② 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸,制表如下:(詳細(xì)見零件圖)
名稱
代號(hào)
計(jì)算公式 結(jié)果
小齒輪 大齒輪
中心距 240
傳動(dòng)比 5.2
法面模數(shù) 設(shè)計(jì)和校核得出 3
端面模數(shù) 3.07
法面壓力角
螺旋角 一般為
齒數(shù) Z 略 25 130
分度圓直徑 查表7-6 79.77 400.22
齒頂圓直徑 略 85.77 406.22
齒根圓直徑 df 查表7-6 72.27 392.72
齒輪寬 b 查表7-6 74 72
螺旋角方向 查表7-6 左旋 右旋
三,減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。
查《設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表3-1經(jīng)驗(yàn)公式,及結(jié)果列于下表。
名稱 結(jié)果(mm) 名稱 結(jié)果(mm)
底座壁厚 8 軸承蓋固定螺釘直徑 8
箱蓋壁厚 8 軸承蓋螺釘分布圓直徑 130
底座上部凸圓厚度 12 軸承座凸緣端面直徑 150
箱蓋凸圓厚度 12 螺栓孔凸緣的配置尺寸 22,20,30
底座下部凸圓厚度 20 地腳螺栓孔凸緣尺寸 25,23,45
底座加強(qiáng)筋厚度 8 箱體內(nèi)壁與齒輪距離 12
底蓋加強(qiáng)筋厚度 7 箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離 12
地腳螺栓直徑 16 底座深度 230
地腳螺栓數(shù)目 6 外箱壁至軸承端面距離 47
軸承座聯(lián)接螺栓直徑 12 視孔蓋固定螺釘直徑 6
箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑 10
六:軸的設(shè)計(jì)
高速軸的設(shè)計(jì)。
① 選擇軸的材料:選取45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS=230 240
② 初步估算軸的最小直徑
根據(jù)教材公式,取,則
③ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度,取裝帶輪處軸徑,根據(jù)密封件的尺寸,選取裝軸承處的軸徑為
兩軸承支點(diǎn)間的距離:,
式中: ―――――小齒輪齒寬,
―――――― 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙,
――――――― 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離,
――――― 軸承寬度,選取6308型深溝球軸承,查表13-3,得到
得到:
帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離
式中:―――――軸承蓋的凸緣厚度,
()
―――――螺栓頭端面至帶輪端面的距離,
―――――軸承蓋M8螺栓頭的高度,查表可得
――――帶輪寬度,
得到:
2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。
①計(jì)算作用在軸上的力
小齒輪受力分析
圓周力:
徑向力:
軸向力:
② 計(jì)算支反力
水平面:
垂直面: 得:
③ 作彎矩圖
水平面彎矩:
垂直面彎矩:
合成彎矩:
④作轉(zhuǎn)矩圖
當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí),取系數(shù),
則:
⑤ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
軸的材料是45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,其拉伸強(qiáng)度極限,對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。
由彎矩圖可以知道,A剖面的計(jì)算彎矩最大 ,該處的計(jì)算應(yīng)力為:
(安全)
D 剖面的軸徑最小,該處的計(jì)算應(yīng)力為:
(安全)
⑥軸的結(jié)構(gòu)圖見零件圖所示
低速軸的設(shè)計(jì)。
① 選擇軸的材料:選取45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS=230 240
② 初步估算軸的最小直徑
根據(jù)教材公式,取,則
③ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度,取裝帶輪處軸徑,根據(jù)密封件的尺寸,選取裝軸承處的軸徑為
兩軸承支點(diǎn)間的距離:,
式中: ―――――小齒輪齒寬,
―――――― 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙,
――――――― 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離,
――――― 軸承寬度,選取6312型深溝球軸承,查表13-3,得到
得到:
2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。
①計(jì)算作用在軸上的力
小齒輪受力分析
圓周力:
徑向力:
軸向力:
② 計(jì)算支反力
水平面:
垂直面: 得:
③ 作彎矩圖
水平面彎矩:
垂直面彎矩:
合成彎矩:
④作轉(zhuǎn)矩圖
當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí),取系數(shù),
則:
⑤ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
軸的材料是45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,其拉伸強(qiáng)度極限,對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。
有彎矩圖可知,C處彎矩最大,假設(shè)C處為最小直徑,若 ,則軸其他地方都必符合要求。
(安全)
⑥軸的結(jié)構(gòu)圖見零件圖所示
七 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算
1.高速軸選取滾動(dòng)軸承
① 選取的軸承:型號(hào)為6308深溝球軸承(每根軸上安裝一對(duì))
查《課程設(shè)計(jì)》表13-3和查《機(jī)械基礎(chǔ)》表18-11,
②軸承A的徑向載荷
軸向載荷:
軸承B的徑向載荷:
軸向載荷: ;由此可見,軸承A的載荷大,應(yīng)該驗(yàn)算軸承A.
③計(jì)算軸承A 的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷, 其中,
查表13-3得到:,取
,故查表18-11得:
則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷
因兩端選擇同樣尺寸的軸承,故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查《機(jī)械基礎(chǔ)》表18-8得;按中等沖擊載荷,查表18-9得,按設(shè)計(jì)要求,軸承得壽命為:
則:
由查《課程設(shè)計(jì)》表13-3,6309深溝球軸承得額定動(dòng)載荷,所以選取得軸承合適。
2.低速軸選取滾動(dòng)軸承
① 選取的軸承:型號(hào)為6312深溝球軸承(每根軸上安裝一對(duì))
查《課程設(shè)計(jì)》表13-3和查《機(jī)械基礎(chǔ)》表18-11,
②軸承A的徑向載荷
軸向載荷:
軸承B的徑向載荷:
軸向載荷: ;由此可見,軸承A的載荷大,應(yīng)該驗(yàn)算軸承A.
③計(jì)算軸承A 的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷, 其中,
查表13-3得到:,取
,故查表18-11得:
則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷
因兩端選擇同樣尺寸的軸承,故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查《機(jī)械基礎(chǔ)》表18-8得;按中等沖擊載荷,查表18-9得,按設(shè)計(jì)要求,軸承得壽命為:
則:
由查《課程設(shè)計(jì)》表13-3,6312深溝球軸承得額定動(dòng)載荷,所以選取得軸承合適。
八:鍵聯(lián)接得選擇和強(qiáng)度校核。
高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接
① 選用圓頭普通平鍵(C型)
按軸徑d=30mm,及帶輪寬,查表10-1選擇C856(GB/T 1096-1979)
強(qiáng)度校核
鍵得材料選為45號(hào)鋼,V帶輪材料為鑄鐵,查表得鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力鍵得工作長(zhǎng)度,,擠壓應(yīng)力
(安全)
低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接
① 選用圓頭普通平鍵(A型)
軸徑d=70mm,及齒輪寬,查表10-1選鍵2063(GB/T 1096-1979)
② 強(qiáng)度校核
鍵材料選用45號(hào)鋼,齒輪材料為鑄鋼,查表得許用應(yīng)力
鍵得工作長(zhǎng)度;,擠壓應(yīng)力:
(安全)
聯(lián)軸器鍵聯(lián)接
① 選用圓頭普通平鍵(A型)
軸徑d=50mm,及輪轂,查表10-1選鍵1680(GB/T 1096-1979)
② 強(qiáng)度校核
鍵材料選用45號(hào)鋼,齒輪材料為鑄鋼,查表得許用應(yīng)力
鍵得工作長(zhǎng)度;,擠壓應(yīng)力:
(安全)
九.聯(lián)軸器得選擇和計(jì)算
聯(lián)軸器得計(jì)算轉(zhuǎn)矩,因在前面已經(jīng)考慮功率備用系數(shù)1.2,故
式中:查表取工作系數(shù)
根據(jù)工作條件,選用十字滑塊聯(lián)軸器,許用轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)速;配合軸徑,配合長(zhǎng)度。
十.減速器的潤(rùn)滑
齒輪傳動(dòng)的圓周速度
因?yàn)椋,所以采用浸油?rùn)滑;由表14-1,選用L-AN32全損耗系統(tǒng)用油(GB443-1989),大齒輪浸入油中的深度大約1-2個(gè)齒,單不應(yīng)少于10mm。對(duì)軸承的潤(rùn)滑, 因 為:,采用脂潤(rùn)滑,由表14-2選用鈣基潤(rùn)滑酯L-XAAMHA2(GB491-1987)
只需要填充軸承空間的1/2~1/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)
F=3400N
V=1.25m/s
D=310mm
η總=0.840
P工作=5.06KW
n滾筒=77.01r/min
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
Y132S-4
i總=18.70
據(jù)手冊(cè)得
i齒輪=5.2
i帶=3.6
=33560N·mm
=114840N·mm
=567390N·mm
dd2=327mm
V=6.78m/s
a0=500mm
Ld=1600mm
=461.16mm
=150.92
Z=6根
F0=133.18N
FQ =1547.04N
a =240mm
i齒=5.2
m=3mm
Z1=25
Z2=130
d1=64mm
d2=352mm
b2=72mm
b1=74mm
d≥25.4mm
=142mm
=110mm
Ft =2991.79N
Fr=1114.68N
Fa=654.5N
P=3625.9N
C=26826.7N
P=2534.85N
C型平鍵8×56
A型平鍵20×63
A型平鍵16×80
V=1.6m/s...