单级齿轮减速器说明书3
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前言 (1)一电动机的选择 (2)二齿轮的设计 (5)三轴的设计 (14)四轴上其它零件的设计 (15)五输出轴的校核 (16)六键的选择 (18)七箱体的选择和尺寸确定 (19)八设计小结 (20)为了适应现代化建设的要求,培养高素质的专门人才,特开设了机械设计课程。
机械设计在机械中占有重要地位。
为了突出和加强培养学生的综合设计能力和创新能力,总结近年来的相关课程设计经验,开设了机械设计综合教程。
其主要特点:强调机械设计中总体设计能力的培养,将原机械设计和机械设计课程设计内容整合为一个新的综合课程设计体系,将学生在机械设计系列课程中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合,进行综合设计实践训练,使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。
加强学生对机械系统创新设计能力的培养,增加了机械构思设计和创新设计等内容,对学生的方案设计内容和要求有所加强,以利于增强学生的创新能力和竞争意识。
由于本设计时间仓促,工作量大,又缺乏经验,加上设计者水平有限,设计过程中有不完善之处,请老师和同学指正。
一、 电动机的选择1.电动机的选择(1)选择电动机类型按工作要求选用Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V 。
(2)选择电动机的容量 电动机所需工作功率为Wd P P η=n w=60×1000V/πD=(60×1000×1.5/(π×280)=102.3 r/minP W =T ·n w /9550其中联轴器效率η1=0.99,滚动轴承效率(2对) η2=0.99,闭式齿轮传动效率η3=0.97,V 带效率η3=0.95,滚筒效率η3=0.96代入得: 传动装装置总效率η=η1η22η3η4η5=0.858则工作机所需功率P WP W =F ·V/1000=660*1.5/1000=0.99 kW则所需电动机所需功率 P dP d = P W /η=0.99/0.858=1.15kw因载荷平稳,电动机额定功率ed p 略大于d p 即可由《机械设计基础实训指导》附录5查的Y 系列电动机数据,选电动机的额定功率为1.5kw.(3)确定电动机转速卷筒轴工作转速:由v=0.8m/s ,v 带传动的传动比i 1=2~4。
而且闭式齿轮单级传动比常用范围为i 2=3~10,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为:I 总= i 1·i 2=6~40 故电动机的转速可选范围为n d = n w ·I 总=30.57*(6~40)= 183.42~1222.8r/min按照以上设计数据,可供选择的电动机如下表1—1所示:方案电动机型号额定功率Kw同步转速/满载转速mn(r/min)1 Y112M—6 2.2 1000/9402 Y132M—8 2.2 750/7103 Y132S—6 3.0 1000/960则可选用Y132M—8电动机,满载转速为750minr,额定功率为2.2KW。
二.齿轮的设计传动比的分配(1)总传动比I Z=750/30.57=24.53减速器的传动比为i减’=24.53/3=8.12(2)运动和动力参数计算0轴(电动机轴)P0=P d=2.2 kwn0= n d=750 r/minT0=9550·P0/n0=9550*2.2/750=28.01N·m1轴(高速轴既输入轴)P1= P0·η4·=2.2*0.95=2.09 kw 【η4为带轮的效率】n1=n0/i1=750/3=250r/minT1=9550·P1/n1=79.83N·m2轴(低速轴既输出轴)P2= P1·η4·η2=3.8*0.97*0.99=2.007 kwn2=n1/i2=250/8.12=30.57 r/minT2=9550·P2/n2=622.50N·m【η2为轴承的效率】根据以上数据,我们可以把它列成一个表格,更能清楚的了解数据:表2轴名功率P/kw 转距T/N.m 转速n/(r/min)传动比电动机轴 2.2 28.01 750(0轴) 1轴 2.09 79.83 250 3 2轴 2.007 622.5 30.57 8.122·1输入轴斜齿轮的设计已知电动机额定功率P=2kw,转速750r/min,各轴的转速如:表3由电动机驱动,工作寿命年限为8年,单班制工作,转向不变单向运行,有轻微的振动,启动载荷为名义载荷的K=1.2。
【以下是斜齿轮设计方法,请大家参照书上直齿圆柱齿轮的计算】1.选择齿轮的精度等级、材料、齿数 1)·精度的选择输送机为一般工作机器,转动速度不高,为普通减速器,故选用7级精度(GB10095-88),要求齿面精糙度 3.2~6.3a m R μ≤2)·材料的选择选择小齿轮材料为45钢(调质),其硬度为280HBS,大齿轮为45钢(正火),其硬度为240HBS ,二者材料硬度差为40HBS 。
3)·确定齿轮齿数选小齿轮齿数Z 1=24,大齿轮齿数为Z 2=24x3.78=90.72,取 Z 2=91 4)·选取螺旋角。
初选螺旋角β=14°【参照圆柱直齿轮来设计】 2.确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动,且两齿轮均为齿面硬度HBS 小于350和软齿面,齿面点蚀是主要的失效形式,应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的主要参数和尺寸,然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度 1·按齿面接触强度设计d 1t ≧231)17.3(1HE d Z u u KT σφ±转动轴 电机轴 (0轴) 输入轴(1轴) 输出轴 (1轴) 转速n 750 250 30.57 齿数比 3 8.12(1)确定公式内的各个计算数值 1)试选载荷系数 K=1.2 2)计算小齿轮的传递转矩T 1=131109550n P X =7.56x104N ·mm3)由《机械设计》表10-7选取齿宽系数φd =14)由《机械设计》表10-6查得材料得弹性影响系数Z E =189.8MPa 1/21/25)由《机械设计》表10-21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度σHlim2=550 MPa 6)由图10-30选取区域系数 Z H =2.433 7)计算应力循环次数N 1=60n 1jL h =60*480*1*(2*8*365*10)=1.682x109N 2=78.310682.19x =4.45x1088) 由《机械设计》图10-19取接触疲劳寿命系数K HN1=0.90, K HN2=0.959)计算疲劳许用应力取实效概率为1%,安全系数S =1,由公式可得:[σH ]1=S K Lim HN 11σ=0.90x600 MPa=540MPa [σH ]2=SK Lim HN 22σ=0.95x550 MPa=522.5 MPa(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d 1t ≧231)17.3(1H E d Z u u KT σφ±=3245.5228.189433.278.378.411056.676.12⎪⎭⎫⎝⎛x x x x =53.6mm2)计算圆周速度v v =100060d 11t x n x π=1000604806.513x x x π=1.29m/s3)计算齿宽bb =φd ·d 1t =1x53.6=53.6mm 4)计算齿宽与齿高之比hb 模数 m nt =11t z cos d β=51.42xcos14°/24=2.078 齿高 h=2.25 m nt = 4.663h b =663.453.6=10.946)计算载荷系数K 根据v =100060d 11t x n x π=1000604806.53x x x π=1.29m/s ,7级精度,由《机械设计》图10-8查得动载荷系数K V =1.1经表面硬化的斜齿轮, K H α=K F α=1.352; 由表10-2查得使用系数开K A =1;由表10-4用插值法查得8级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,K H β=1.35由hb =10.99,K H β=1.311,查图10-13得K F β=1.28 故动载荷系数:K= K A K V K H α K H β=1*1.1*1.35*1.352=2.008 7)按校正所算得得分度圆直径,由公式可得:d 1=d 1t 3tk k =53.6x 36.1008.2=67.6mm8)计算模数m. m=24cos 6.53β=2.18 3.按齿根弯曲强度设计m n ≥32121][cos 2⎪⎪⎭⎫⎝⎛F Sa Fa d Y Y Z Y KT σεφβαβ 1·确定公式内的各计算值1) 由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=440MPa ;大齿轮的弯曲强度极限σFE2=420MPa 2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数K FN1=0.92, K FN2=0.88 3) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S =1.4,由公式可得[σF ]1=S K FE HN 11σ=0.92x440 /1.4MPa=289.14 MPa [σF ]2=SK FE HN 22σ=0.88X420 /1.4MPa=264 MPa4)计算载荷系数KK= K A K V K F α K F β=1*1.1*1.35*1.28=1.95)根据纵向重合度εβ=1.903,从图10-28查得螺旋角影响系数Y β=0.886)计算当量齿数z v1=︒=14cos 24cos 331βz =32.84z v2=︒=14cos 94cos 332βz =123.7 7)查取齿形系数由表10-5查得 Y Fa1 =2.592, Y Fa2=2.179 8)查取应力校正系数由10-5查得 Y Sa1 =1.596 Y Sa2=1.789 9)计算大、小齿轮的⎪⎪⎭⎫⎝⎛][F SaFa Y Y σ并加以比较 111][F Sa Fa Y Y σ=14.289596.1592.2x =0.01431 222][F Sa Fa Y Y σ=264789.1179.2x =0.01477 大齿轮的数值大(2)设计计算m n ≥32240147706.07.124114cos 88.01056.79.12x x x x x x x x ︒=1.68mm 对比计算结果,有齿面接触疲劳强度计算的法面模数m n 大于有齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取m n =2mm,已满足弯曲强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d 1=53.6mm 来计算应有的齿数。