~~二级展开式圆柱直齿轮~~~

机械设计课程设计说明 1、 设计目：带式运输机的展开式二级圆柱直齿轮减速器 1、 设计要求：连续单向运转，空载起动，使用期限8年，小批量生产，单班制工作，运输带速度 允许误差为 。 2、 工作条件：工作时有轻微振动。 3、 已知条件：运输带工作拉力： 运输带工作速度： 卷筒直径： 2、 拟定传动装置总体#设计# 2、 传动方案及说明 根据设计要求，传动装置由电动机、减速器、联轴器、v带、卷筒、运输带等组成。减速器采用二级圆柱齿轮减速器。 2、 传动方案简图 3、 选择电动机： 1、选择电动机类型： 根据工作条件，选用Y系列三相笼型异步电动机，额定电压380V。 2、选择电动机的容量： 电动机所需工作效率： 其中： 电动机至运输带的传动总效率为： 式中： ——带传动效率； ——轴承传动效率（滚子轴承）； ——齿轮的传动效率，齿轮精度8级； ——齿轮联轴器传动效率； ——卷筒的传动效率。 则： 所以： 3、确定电动机转速： 卷筒工作转速为： 查有关手册，取V带传动的传动比范围 ，二级圆柱齿轮减速器传动比 ，则总传动比合理范围为 ，故电动机转速的可选范围： 符合这一范围的同步转速只有3000 。 根据电动机所需容量和转速，由有关手册查出只有一种使用的电动机型号，此种传动比方案如下： 电动机型号 额定功率 电动机转速 传动装置传动比 Y100L1-2 3 同步 满载 总传动比 V带 减速器 3000 2880 29.23 2.8 3.7 2.82 满载时 电流A 效率% 功率因数 6.4 82 0.87 4、 确定传动装置的总传动比和分配传动比： （1） 由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为： （2） 分配传动装置传动比： 式中， 分别为带传动和减速器的传动比。 为使V带外廓尺寸不致过大，初步取 （实际的传动比要在V带设计时，由选定大小带轮直径之比计算），则减速器的传动比： （3） 分配减速器的各级传动比。 按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由二级圆柱齿轮减速器传动比分配曲线差得 ，则 5、 计算传动装置的运动和动力参数： 按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数 1、 各轴转速： Ⅰ轴： Ⅱ轴： Ⅲ = 3 \* ROMAN 轴： 卷筒轴： 2、 各轴输入功率： Ⅰ轴： Ⅱ轴： Ⅲ = 3 \* ROMAN 轴： 卷筒轴： Ⅰ～Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，卷筒轴输出功率则为输入功率乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。 3、 各轴输入转矩： 电动机输出转矩： Ⅰ轴输入转矩： Ⅱ轴输入转矩： Ⅲ 卷筒轴输入转矩： Ⅰ～Ⅲ轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.98，卷筒轴输出转矩则为输入转矩乘卷筒的传动效率0.96，计算结果见下表。 综上，传动装置的运动和动力参数计算结果整理于下表： 轴名 功率 转矩 转速 传动比 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 2.63 8.72 2880 2.8 0.96 I轴 2.52 2.47 23.44 22.97 1029 3.7 0.95 II轴 2.40 2.35 82.45 80.80 278 2.82 0.95 III轴 2.28 2.23 221.03 216.61 99 1.00 0.97 卷筒轴 2.21 2.12 214.44 205.86 99 计算步骤 结果 6、 设计V带及带轮： 原始数据：工作条件及外廓尺寸、传动位置的要求，原动机为Y系列笼式异步电动机， ，主动轮和从动轮转速 ， 传动比 。 1、 定V带型号和带轮直径： 工作情况系数：由教材表11.5，单班制8小时，工作时有轻微振动计算 计算功率： 选择型号：由图11.15 小带轮直径：由表11.6 大带轮直径： 设 大带轮转速： 2、 计算带长： 求 ： 求 ： 初取中心距： 带长： 基准长度：由图11.4 3、 求中心距和包角： 中心距： 小轮包角： 4、 求带根数： 带速： 传动比： Z型 取 选 计算步骤 结果 带根数：由表11.8 ；由表11.7 ； 由表11.12 ；由表11.10 5、 求轴上载荷： 张紧力： （表11.4 ） 轴上载荷： 带轮结构：大带轮采用轮辐式结构，由表11.4可知，采用4辐制结构 大带轮宽度: 取 根 7、 齿轮减速器设计： 已知：齿轮减速器第一级输入功率 ，输出功率 ； 第二级输入功率 ，输出功率 。 第一级小齿轮转速 ，传动比（齿数比） ； 第二级小齿轮转速 ，传动比（齿数比） 。 材料：一、二级小齿轮均用40Cr，调质处理，硬度260HB; 一、二级大齿轮均用45钢，调质处理，硬度240HB。 〈1〉 齿面接触疲劳强度计算： 1、 初步计算： 转矩： 齿宽系数：查表12.13 接触疲劳强度：由图12.17C 计算步骤 结果 初步计算许用接触应力： 由表12.16，取 初步计算小齿轮直径： EMBED Equation.DSMT4 初步齿宽： 2、 校核计算： 圆周速度： 精度等级：查表12.6 齿数z和模数m：第一级：初取 由表12.3 取 则 第二级：初取 由表12.3 取 则 取 一级选8级精度 二级选9级精度 取 取 计算步骤 结果 使用系数：由表12.9 动载系数：由图12.9 齿间载荷分配系数：由表12.10 第一级： 由此得： 第二级： 由此得： 齿向载荷分布系数：表12.11 计算步骤 结果 载荷系数： 弹性系数：表12.12 节点区域系数：图12.16 接触最小安全系数：表12.14 总工作时间：按每年300工作日 应力循环次数： 接触寿命系数：图12.18 许用接触应力： 计算步骤 结果 验算：第一级： 第二级： 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 3、 确定传动尺寸 实际分度圆直径： 第一级： 中心距： 齿宽： 第二级： 中心距： 齿宽： 计算步骤 结果 〈2〉 齿根弯曲疲劳强度验算： 重合度系数： 齿间疲劳分配系数：表12.10 齿间载荷分布系数： 由图12.14 载荷系数: 齿形系数：图12.21 应力修正系数：图12.22 弯曲疲劳极限：图12.23c 弯曲最小安全系数：表12.14 应力循环次数： 弯曲寿命系数：图12.24 尺寸系数：图12.25 计算步骤 结果 许用弯曲应力: 第一级： 第二级： 验算： 第一级： 第二级： 传动无严重过载，故不做静强度校核。 8、 减速器机体结构尺寸： 减速器机体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。 本设计减速器机体采用铸造机体，由铸铁HT150制成，铸铁具有较好的吸振性，容易切削且承压性能好。减速器机体才哟个割分式结构，其剖分面与传动件平面重合。 查有关手册，铸铁减速器机体结构尺寸： 名称 计算公式 计算结果 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺钉直径 地脚螺钉数目 轴承旁联接螺栓直径 机盖与机座联接螺栓直径 联接螺栓d2的间距 查手册 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 至外机壁距离 查手册 至凸缘边缘距离 查手册 轴承旁凸台半径 查手册 凸台高度 便于扳手操作为准 外机壁距轴承座端面距离 大齿轮顶缘与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖、机座肋厚 轴承端盖外径 轴承座孔直径 轴承端盖凸缘厚度 轴承旁联接螺栓距离 其他机体结构尺寸以使机体结构更加紧凑、造型更加美观为标准设计计算取值,此二级减速器中， 取低速级中心距 。 计算步骤 结果 9、 轴的设计 已知：齿轮减速器第一级输入功率 ，输出功率 ； 第二级输入功率 ，输出功率 。 第一级小齿轮转速 ，大齿轮转速 ； 小齿轮转矩 ， 大齿轮转矩 。 第二级小齿轮转速 ，大齿轮转速 ； 小齿轮转矩 ，大齿轮转矩 。 轴材料采用45钢，调质处理， ， 1 初步计算轴径：（按纯扭转并降低许用扭转切应力确定轴径d） 1轴： 查表16.2 取C=112 2轴： 查表16.2 取C=112 3轴： 查表16.2 取C=112 2 轴的径向尺寸确定： （1） 1轴： 轴肩： 取 与轴承相配轴径： （深沟球轴承6206） 轴肩： 齿轮轴径： （2） 2轴： 与轴承相配轴径： （深沟球轴承6207） 轴肩： 齿轮轴径： 轴肩： 取 取 取 计算步骤 结果 （3） 3轴： （考虑到联轴器的选择） 轴肩： 取 与轴承相配轴径： （深沟球轴承6209） 齿轮轴径： 轴肩： 3 轴的径向尺寸的校核： （1） 1轴： 轴承各段轴长：由大带轮宽度可知： 其中： （2） 2轴： 轴承各段轴长：由第一级大齿轮宽度可知： 第二级小齿轮宽度可知： 其中： （3） 3轴： 轴承各段轴长：由选择的联轴器知 其中： 4 轴的校核： （1） 1轴 轴受力分析：圆周力： 径向力： 带轮作用在轴上的力： 计算步骤 结果 水平支承反力： 垂直支承反力： 轴受力图：如图9.1 水平受力图：如图9.2 垂直受力图：如图9.3 画弯矩图： 水平弯矩图：如图9.4 垂直弯矩图：如图9.5 合成弯矩图：如图9.6 许用应力： 用插入法由表16.3查 应力校核系数 当量弯矩： 轴的最小直径： 由计算可知，轴的直径 ，满足使用条件，轴是安全的。 图9.1 计算步骤 结果 图9.2 图9.3 图9.4 图9.5 图9.6 计算步骤 结果 （2） 2轴 轴受力分析： 第一级：圆周力： 径向力： 第二级：圆周力： 径向力： 水平支承反力： 垂直支承反力： 轴受力图：如图9.7 水平受力图：如图9.8 垂直受力图：如图9.9 画弯矩图： 水平弯矩图：如图9.10 垂直弯矩图：如图9.11 合成弯矩图：如图9.12 许用应力： 用插入法由表16.3查 应力校核系数 当量弯矩： 轴的最小直径： 由计算可知，轴的直径 ，满足使用条件，轴是安全的。 计算步骤 结果 图9.7 图9.8 图9.9 图9.10 计算步骤 结果 图9.11 图9.12 （3） 3轴： 轴受力分析：圆周力： 径向力： 两键对称安装，联轴器对轴的作用力合力为0. 水平支承反力： 垂直支承反力： 轴受力图：如图9.13 水平受力图：如图9.14 垂直受力图：如图9.15 画弯矩图： 水平弯矩图：如图9.16 垂直弯矩图：如图9.17 合成弯矩图：如图9.18 许用应力： 用插入法由表16.3查 计算步骤 结果 应力校核系数 当量弯矩： 轴的最小直径： 由计算可知，轴的直径 ，满足使用条件，轴是安全的。 图9.13 图9.14 图9.15 计算步骤 结果 图9.16 图9.17 图9.18 5 轴承寿命校核： （1） 1轴选用轴承 深沟球轴承 6206 查手册 基本额定动载荷： 满足使用要求。 计算步骤 结果 （2） 2轴选用轴承 深沟球轴承 6207 查手册 基本额定动载荷： 满足使用要求。 （3） 3轴选用轴承 深沟球轴承 6209 查手册 基本额定动载荷: 满足使用要求。 6 键的设计： （1） 1轴 选用A型普通键 长度 （2） 2轴 选用A型普通键 第一级长度 第二级 （3） 3轴 选用A型普通键 长度 选用A型普通键 长度 10、 联轴器的选择： 联轴器的转矩：查表19.3，取 ,又 ，为3轴输出转矩。 查手册，联轴器选用型号YL9凸缘联轴器，其参数：J型，长度 直径 11、 润滑方式的确定： 因传动装置为轻型传动，且传速较低，故轴承采用脂润滑，齿轮采用浸油润滑。 12、 设计小结： 通过本次设计，我又系统地运用了所学的理论知识，并在实践中对所学加以巩固，同时熟练掌握了查手册和表格，还学会了使用word和公式编辑器时的一些技巧，特别是进一步熟悉Auto CAD绘图，温故而知新，使本人感到收获匪浅。但是因水平与时间所限，其中错误在所难免，本人需在今后的学习中进一步提高！ 13、 参考资料： 1、《机械设计》（第四版） 邱宣怀 主编，高等教育出版社，1997； 2、《机械设计课程设计指导书》（第二版） 龚溎义 主编，高等教育出版社，1990； 3、《机械零件手册》（第五版） 周开勤 主编，高等教育出版社，2001； 4、《材料力学》（第4版） 刘鸿文 主编，高等教育出版社，2006.1； 5、《互换性和技术测量》（第四版） 廖念钊等 主编，中国计量出版社，2006. 第5 页 共 24 页 _1289465828.unknown _1289496917.unknown _1289556042.unknown _1289580538.unknown _1289581580.unknown _1290242274.unknown _1290242343.unknown _1290343586.dwg _1290343953.unknown _1290242912.unknown _1290243041.unknown _1290243364.unknown _1290243040.unknown _1290242719.unknown _1290242743.unknown _1290242293.unknown _1290242321.unknown _1290242285.unknown _1290191722.unknown _1290241900.unknown _1290242216.unknown _1290242223.unknown _1290241958.unknown _1290241785.unknown _1289582618.unknown _1289582826.unknown _1289583067.unknown _1289583253.unknown _1289583379.unknown _1289582827.unknown _1289582651.unknown _1289582714.unknown _1289582619.unknown _1289581762.unknown _1289582299.unknown _1289582510.unknown _1289581927.unknown _1289582298.unknown _1289581654.unknown _1289581665.unknown _1289581627.unknown _1289581027.unknown _1289581291.unknown _1289581352.unknown _1289581351.unknown _1289581083.unknown _1289581245.unknown _1289581290.unknown _1289581108.unknown _1289581063.unknown _1289580579.unknown _1289580595.unknown _1289580907.unknown _1289580560.unknown _1289556603.unknown _1289580181.unknown _1289580232.unknown _1289580359.unknown _1289580208.unknown _1289556717.unknown _1289558895.unknown _1289556716.unknown _1289556255.unknown _1289556410.unknown _1289556529.unknown _1289556390.unknown _1289556126.unknown _1289556204.unknown _1289556125.unknown _1289556072.unknown _1289547420.unknown _1289551219.unknown _1289552509.unknown _1289552669.unknown _1289555817.unknown _1289556041.unknown _1289552546.unknown _1289552632.unknown _1289551990.unknown _1289552406.unknown _1289552428.unknown _1289551889.unknown _1289550294.unknown _1289551017.unknown _1289551218.unknown _1289551097.unknown _1289550737.unknown _1289549823.unknown _1289549824.unknown _1289548285.unknown _1289500080.unknown _1289546637.unknown _1289546843.unknown _1289546942.unknown _1289547037.unknown _1289547419.unknown _1289547036.unknown _1289546896.unknown _1289546894.unknown _1289546766.unknown _1289546842.unknown _1289501252.unknown _1289502217.unknown _1289502702.unknown _1289502701.unknown _1289502216.unknown _1289502093.unknown _1289500371.unknown _1289501092.unknown _1289500081.unknown _1289498077.unknown _1289498610.unknown _1289500079.unknown _1289498078.unknown _1289496919.unknown _1289497080.unknown _1289496918.unknown _1289473217.unknown _1289478024.unknown _1289495130.unknown _1289495571.unknown _1289496915.unknown _1289496916.unknown _1289496913.unknown _1289496914.unknown _1289496912.unknown _1289495206.unknown _1289495568.unknown _1289495569.unknown _1289495570.unknown _1289495205.unknown _1289480383.unknown _1289480425.unknown _1289480505.unknown _1289495041.unknown _1289480415.unknown _1289478083.unknown _1289478219.unknown _1289478302.unknown _1289478393.unknown _1289478218.unknown _1289478076.unknown _1289477537.unknown _1289477837.unknown _1289477854.unknown _1289477922.unknown _1289477838.unknown _1289477562.unknown _1289477703.unknown _1289477836.unknown _1289477571.unknown _1289477549.unknown _1289477155.unknown _1289477265.unknown _1289477436.unknown _1289477525.unknown _1289477411.unknown _1289477264.unknown _1289476964.unknown _1289476965.unknown _1289473218.unknown _1289469829.unknown _1289470822.unknown _1289471776.unknown _1289472826.unknown _1289473026.unknown _1289472547.unknown _1289472548.unknown _1289472273.unknown _1289471445.unknown _1289471498.unknown _1289471406.unknown _1289470294.unknown _1289470762.unknown _1289470763.unknown _1289470695.unknown _1289470219.unknown _1289470220.unknown _1289469830.unknown _1289468714.unknown _1289469569.unknown _1289469626.unknown _1289469733.unknown _1289469570.unknown _1289468963.unknown _1289469384.unknown _1289468773.unknown _1289468880.unknown _1289468738.unknown _1289465951.unknown _1289467115.unknown _1289468634.unknown _1289468640.unknown 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