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1、- 1 -计算过程及计算说明一、传动方案拟定题目:设计一台冶金、矿山用带式输送机传动装置中的一级展开式渐开线圆柱齿轮减速器(1) 工作条件:皮带式输送机单向运转,有轻微的振动,两班制工作,使用年限 10 年,总传动比允许相对误差小于 5%。每年工作 300 天。(2) 原始数据:输送带拉力 F=1900N;带速 V=1.00m/s;滚筒直径D=330mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择: Y 系列三相异步电动机(工作要求:连续工作机器)2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率: 总 = 带 4 齿轮轴承 齿轮 联轴器 筒= 0.950.9840.980.990.96= 0.8(2) 电机
2、所需的工作功率:P d =FV/1000 总 =19001.00/10000.8=2.375KW3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n 筒 =601000V/D=6010001.00/ 330=57.9r/min按课程设计任务书推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=24。取 V 带传动比 I0=24,则总传动比理时范围为 Ia=416。故电动机转速的可选范围为 nd=Ian 筒 =(416)-=327.561510.24r/min,符合这一范围的同步转速有 750 r/min、1000 r/min、和 1500r/min。根据容量和转速,由指导书附表 10 查出有三种
3、适用的电动机型号,其技术参数及传动比的比较情况见下表:表 1 传动比方案电动机转速(r/min) 传动装置的传动比传动比方案 电动机型号 额定功率(KW) 同步转速满载转速总传动比V 带传动减速器结 果F=V=D=n 滚筒 = 总 =Pd=- 2 -1 Y160M1-8 4 750 720 9.42 2.36 42 Y132M1-6 4 1000 960 12.572.51 53 Y112M-4 4 1500 1440 18.853.77 54、确定电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,可知方案-比较合适(在满足传动比范围的条件下,有利于提高齿轮转速,便于箱
4、体润滑设计)。因此选定电动机型号为- ,额定功率为 Ped =-KW,满载转速 n 电动 =-r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i 总 =n 电动 /n 筒 =1440/81.89=17.582、分配各级传动比(1) 据指导书 P7 表 1,取齿轮 i 齿轮 =5(单级减速器 i=36 之间取3.15、3.55、4、4.5、5、5.6 合理,为减少系统误差,取整数为宜)(2) i 总 =i 齿轮 i 带i 带 =i 总 /i 齿轮 =四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=n 电动 / i 带 =nII=nI/ i 齿轮 =2、计算各轴的功率(K
5、W)PI=Pd 带 =PII=PI 齿轮轴承 齿轮 =3、计算各轴扭矩(Nmm)Td = 9550Pd / n 电动 =TI=9550PI/nI=TII=9550PII/nII=五、标准直齿圆柱齿轮传动设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级和齿数考虑减速器传递功率不大,按课本 P191 表 10-1 及 10-4 选,以齿轮采用软齿面。电动机型号Ped=n 电动 =i 总 =i 齿轮 =i 带 =nI=nII=PI=PII=Td=TI=TII=- 3 -小齿轮选用- 钢,表面淬火,齿面硬度为- 。大齿轮选用-钢,表面淬火,齿面硬度-;一般齿轮传动,选用- 级精度。齿面精糙度 Ra1.63.2m。
6、取小齿轮齿数 Z1=-。则大齿轮齿数:Z 2= i 齿 Z1=5-=(2)按齿根弯曲疲劳强度设计由课本 P216 式(10-17 )m n12.4 (kT1/dZ12 YFS/ FP) 1/3 确定有关参数如下:载荷系数 k 由课本 P196 取 k=-初选螺旋角 =-小齿轮传递扭矩 T1 T1=9550P1/n1=由教材表 10-7 取齿宽系数 d=齿根弯曲疲劳极限 Flim, 由课本 P207 图 10-20 查得:Flim1=-Mpa Flim2=-Mpa许用弯曲应力 FPFP1=1.4Flim1=-Mpa FP2=1.4Flim2=-Mpa计算当量齿数 Zv Zv1=Z1/cos3=
7、Zv2=Z2/cos3=复合齿形系数 YFS :Y FS1=, YFS2=YFS1/ FP1= YFS2/ FP2=计算法面模数得:mn12.4 (kT1/dZ12 YFS/ FP) 1/3 =按机械设计手册,取 mn=-mm(3)确定齿轮传动主要参数及几何尺寸计算中心距:a=m t(Z 1Z 2)/ 2= mn(Z 1Z 2)/ 2 cos=圆整 a=-mm精确计算螺旋角 =arccos mn(Z 1Z 2)/2a=计算分度圆直径 d1=mtZ1= mn Z1 / cos=d2= mtZ2= mn Z2 / cos=计算齿宽 b2=b=dd1= b1=b2+(510)mm=轮齿的受力分析:F
8、t=2T1/d1= Fr=Ft tann/cos=Fa=Ft tan=i 齿 =Z1=Z2=k=T1=d=FP1= FP2= YFS1=YFS2=YFS1/ FP1Y FS2/ FP2mn mn= a=d1= d2= b2=b1=- 4 -Fn=Ft/cosncos=验算齿轮圆周速度 V 齿 =d1n1/601000=由课本 P197 表 10-4 选齿轮传动精度等级 8 级合宜(4)校核齿面接触疲劳强度由课本 P201 式(10-6 )得 H=20.8103E kT1/bd12(i 齿 1/ i 齿 )1/2HP确定有关参数和系数传动尺寸影响系数 E 查机械设计手册 E=1齿轮接触疲劳极限
9、Hlim 由课本 P209 图 10-21 查得:Hlim1=-Mpa Hlim2 =-Mpa许用接触应力 HPHP1= 0.9Hlim1 =-Mpa HP2= 0.9Hlim2 =-Mpa 校核计算 H=20.8103E kT1/bd12(i 齿 1/ i 齿 ) 1/2六、减速器的润滑(1)齿轮的润滑V 齿=-m/s-m/s ,采用浸油润滑,浸油高度 h 约为 1/6 大齿轮分度圆半径,取为-mm。侵入油内的零件顶部到箱体内底面的距离 H=-mm。(2)滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为-m/s -m/s ,所以采用润滑脂润滑。结构上增设档油盘(3)润滑油的选择由机械设计手册,齿轮选用全损耗
10、系统用润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用-润滑油。轴承选用 -号通用锂基润滑脂。(4)密封方法的选取选用凸缘式闷盖易于调整,采用毡圈密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。七、轴的设计计算1)输入轴的设计计算1、选择轴的材料,确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴,旋转方向假设左旋,属于一般轴的设计问题,选用Ft=Fr=Fa=Fn=V 齿 =E=HP=HP2= -MpaH=-MpaHP安全齿轮润滑:选用-润滑油轴承润滑:选用-号通用锂基润滑脂- 5 -钢,硬度-,
11、抗拉强度 b=-Mpa,弯曲疲劳强度 -1=-Mpa。 -1= -Mpa2、估算轴的基本直径根据机械设计手册,取 A=110dA (PI/ n1)1/3=考虑有键槽,将直径增大 5%,则 d1=-(1+5%)mm=由机械设计手册选 d1=-mm2)输出轴的设计计算1、选择轴的材料,确定许用应力由于设计的是单级减速器的输入轴,属于一般轴的设计问题,选用-钢,硬度-,抗拉强度 b=-Mpa,弯曲疲劳强度 -1=-Mpa。 -1= -Mpa2、估算轴的基本直径根据机械设计手册,取 A=105dA (P / n )1/3=考虑有键槽,将直径增大 5%,则 d2=-(1+5%)mm=-mm由机械设计手册
12、选 d2=-mm九、滚动轴承的选择根据条件,轴承预计寿命L=536524=43800 小时(1)输入轴轴承的选择由题目工作条件查课本 P320 表 13-4 和 13-5 选择载荷系数 fP=-,温度系数ft=-已知轴颈 d1=-mm,转速 n1=-r/min,初选 7305B 型角接触球轴承,基本额定动载荷 Cr=- kN,基本额定静载荷 Cor=-kN,e 0=-。(2)、输出轴轴承的选择由题目工作条件查课本 P320 表 13-4 和 13-5 选择载荷系数 fP=-,温度系数ft=-已知轴颈 d2=-mm,转速 n2=-r/min,初选-型角接触球轴承,基本额定动载荷 Cr=-kN,基
13、本额定静载荷 Cor=-kN,e 0=-。十、联轴器的选择b=-1=-1=d1=b=-1=-1=d2=Cr=Cor=- 6 -已知输出轴轴径 d2=-mm,P=-KW,n=-r/min。因为是减速器低速轴和工作机轴相连的联轴器,转速低,传递转矩较大,根据传动装置的工作条件拟选用刚性固定式凸缘联轴器,根据输出轴轴径,拟选 YL7 型凸缘联轴器,由课本P352 公式计算扭矩为:KT=-9550-/-=-因 Tn=- NmTc=-Nm ,所以选-型凸缘联轴器,Tn=- NmTc=-Nm ,轴端直径-mm ,采用内嵌套筒方式衔接输出轴(d1=-mm)。十一、轴的强度计算3、轴的结构设计(1)轴上零件的
14、定位,固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,靠平键和过盈配合实现周向固定。两轴承分别以轴肩和大筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定,轴通过两端轴承实现轴向定位。大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位和周向固定。(2)确定轴各段直径和长度工段:d 2=-mm 长度取决于联轴器结构和安装位置,根据联轴器计算选择,选取-型-型凸缘联轴器 L1=-mm。h=(23)c 查机械设计手册,取 c=1.5mmII 段:d 2=d1+2h=-+2(13)1.5=-mmd 2=-mme0=Cr=Cor=e0=- 7 -初选用-型角接触球轴承,其