《课程设计--减速箱设计计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计--减速箱设计计算（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海理工大学机械工程学院课程设计说明书减速箱设计计算2010/1/22设计题目： 设计一带式输送机的传动装置，传动简图如下：工作条件如下： 用于输送碎料物体，工作载荷有轻微冲击（使用系数、工况系数） ，输送带 允许速度误差4%，二班制，使用期限 10 年（每年工作日 300 天） ，连续单向 运转，大修期三年（轴承寿命） ，原始数据为：运输带工作拉力 Fw(N)运输带工作速度 Vw(m/s)卷筒直径 D(mm)16001.1220一、电动机的选择 1. 选用电动机 1) 选择电动机类型 按工作要求和工作条件选用 Y 系列封闭式三相异步电动机。 2) 电动机的输出功率 P 电动机所需的输出功率为
2、：P= kW式中：Pw为工作装置所需功率，kW； 为由电动机至工作装置的传动装置的总效率。 工作装置所需功率 Pw应由机器工作阻力和运行速度经计算求得：Pw=1.76kW式中：为工作装置的阻力，N；vw为工作装置的线速度，m/s。由电动机至工作装置的传动装置总效率 按下式计算：查机械设计表 2-4，得：取 0.96，取 0.995，取 0.97，取 0.99，取 0.97则0.960.99520.970.990.97=0.885所以P0=1.99kW3) 确定电动机转速 工作装置的转速为：nw=60=95.5r/min由于普通 V 带轮传动比为：i124圆柱齿轮传动比为：i235故总的传动比为
3、：i=i1i2620则电动机所需转速为：n=inw(620)95.5=(5731910)r/min查机械设计课程设计表 8-184，选取电动机 Y112M-6，技术数据如下： 型号额定功率 P（kW）满载转速 n（r/min）质量 （kg）Y112M-62.29402.02.2452. 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1) 总传动比为：ia=9.842) 分配传动比： Ia=i外i内 考虑减速器结构，故： i外=3 ；i内=3.28 3. 计算传动装置的运动和动力参数 1) 各轴转速 n电=n=940r/minn1=313r/minn2=95r/minnw= n2=95r/min 2)
4、 各轴输入功率P1=P0带=1.990.961.910kWP2=P1齿滚=1.9100.970.9951.843kWPw=P2联滚=1.8430.990.9951.815kW3) 各轴输入转矩T1=9550=9550=58.28NmT2=9550=9550=185.27NmTw=9550=9550=182.46Nm电动机轴输出转矩T0=9550 =9550=20.22Nm将以上算得的运动和动力参数列表如下： 轴名 参数电动机轴1 轴2 轴工作轴转速 n(r/min)9403139595 功率 P(kW)1.991.9101.8431.815 转矩 T(Nm)20.2258.28185.2718
5、2.46 传动比 i33.281效率0.960.9650.985二、 V 带轮设计1. 确定计算功率 Pca 由机械设计表 8-7 查得工作情况系数 KA=1.1，故Pca=KAP=1.12.2kW=2.42kW2. 选择 V 带的带型 根据 Pca、n1由图 8-10 选用 A 型。 3. 确定带轮的基准直径 dd并验算带速 v1) 初选小带轮的基准直径 dd1。由机械设计表 8-6 和机械设计表 8- 8，取小带轮的基准直径 dd1=106mm 2) 验算带速 v。v=m/s=5.22m/s因为 5m/s(F0)min。 8. 计算压轴力 Fp 压轴力的最小值为(Fp)min=2z(F0)
6、minsin=23133.16sinN=781.5N9. 带轮结构设计 根据机械设计表 8-6，取带宽 75mm。三、齿轮设计 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1) 选用斜齿圆柱齿轮传动。 2) 由于速度不高，故选用 8 级精度。 3) 材料选择。由机械设计表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质)，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢(调质)，硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。 4) 选小齿轮齿数 z1=20，大齿轮齿数 z2=3.2820=65.6，取 z2=66。 5) 选取螺旋角。初选螺旋角 =14。 2. 按齿面接触强度设计d1t=(1) 确
7、定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 Kt=1.6。2) 由机械设计表 10-7 选取齿宽系数=1。3) 由机械设计表 10-6 查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8。4) 由机械设计图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa。5) 计算应力循环次数。N1=60n1jLh=609401(2830010)=9.01108N2=2.751086) 由机械设计图 10-19 取接触疲劳寿命系数 KHN1=1.01，KHN2=1.06。 7) 由机械设计图 10-30 选取区域系数 ZH=2.433。8)
8、由机械设计图 10-26 查得=0.750，=0.860 则=+=1.61。9) 计算接触疲劳许用应力。 取安全系数 S=1，得1=1.01600MPa=606MPa2=1.06550MPa=583MPa则=594.5MPa(2) 计算 1) 试算小齿轮分度圆直径 d1t，由计算公式得d1tmm=45.00mm2) 计算圆周速度。v=m/s=2.21m/s3) 计算齿宽 b 及模数 mnt。b=d1t=145mm=45mmmnt=2.18mmh=2.25 mnt=2.252.18=4.91mmb/h=45/4.91=9.16 4) 计算纵向重合度 。=0.318z1tan=0.318120ta
9、n14=1.595) 计算载荷系数 K。 由机械设计表 10-2 查得使用系数 KA=1.25； 根据 v=2.21m/s，8 级精度，由机械设计图 10-8 查得动载系数 Kv=1.1； 由机械设计表 10-4 查得 KH=1.466； 由机械设计图 10-13 查得 KF1.35； 由机械设计表 10-3 查得 KH=KF=1.2。 故载荷系数K=KAKvKHKH=1.251.11.21.466=2.426) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得d1= d1t=45mm=51.65mm7) 计算模数 mn。mn=2.51mm3. 按齿根弯曲强度设计mn(1) 确定计算参数 1) 计算
10、载荷系数。K=KAKvKFKF=1.251.11.21.35=2.232) 由机械设计图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa。3) 由机械设计图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 KFN1=0.85，KFN2=0.92。 4) 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得=303.57MPa=244.29MPa5) 根据纵向重合度 =1.59，从机械设计图 10-28 查得螺旋角影响系数Y=0.886) 计算当量齿数。zv1=21.89zv2=72.257) 查取齿形系数。 由机械设计表 10-5 查得 YF
11、a1=2.72;YFa2=2.24 8) 查取应力校正系数。 由机械设计表 10-5 查得 YSa1=1.57;YSa2=1.759) 计算大、小齿轮的并加以比较。=0.01407=0.01605。(2) 设计计算mnmm=1.75mm对比计算结果，由齿面解除疲劳强度计算的法面模数 mn大于由齿根弯曲疲 劳强度计算的法面模数，取 mn=2.0mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满 足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径 d1=51.65mm 来计算应 有的齿数。于是由z1=25.05取 z1=25，则 z2=uz1=3.28 25=82。4. 几何尺寸计算 (1) 计算中心距a=110.
12、28mm将中心距圆整为 110mm。 (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=132443”因 值改变不多，故参数、K、ZH等不必修正。(3) 计算大、小齿轮的分度圆直径d1=51.4mmd2=168.6mm(4) 计算齿轮宽度b=d1=151.4mm=51.4mm圆整后取 B2=50mm；B1=55mm。四、轴的设计 1. 高速级齿轮设计 (1) 材料选择及热处理 由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料 45 钢，调制处理。 (2) 初定轴的最小直径 按钮转强度条件，得dA0由机械设计表 15-3 查得 A0=103126。 所以d(103
13、126)=18.823.0mm取中间值 d=20mm，由于该轴有一个键槽，故轴的直径应加大 57%，故 dmin=20(1+57%)=2121.4mm综合考虑，取 dmin=25mm。(3) 轴的结构设计1) 拟定零件的装配方案，如下图BC2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，从右开始设计。a) 由于在 L11 这段上所连接的是大带轮，根据它的扭转强度已经计算得到此处的最小直径，在这个直径下是满足大带轮所传递的扭矩的强度，故：d1=dmin=25mm此处轴段的长度由大带轮的轮毂的宽度所决定，由机械设计图 8-14(b)查得：L=(1.52)d=(1.52)25mm=37.550mm取
14、 L=44mm，为了使带轮上的挡板压紧带轮而不是压到轴，所以轴段长度略小于其轮毂值，取 L11=42mm。b) 初选滚动轴承。一般运输机传递载荷不是很大，由斜齿产生的轴向力不是很大，再根据这段轴的尺寸，可选择 7307C 型轴承。查机械设计课程设计表 13-1 得，d3=d7=35mm，要求的定位轴肩是 4.5mm。故，要求在这此处的定位套筒的直径是 44mm。因此取 d2=32mm。c) 由该说明书后面的箱体设计可以得到 L7=40mm。该箱体壁与齿轮的距离L6=L3=15mm，L8=10mm。由轴承端盖的厚度一般为 10mm 左右，因此，整个轴承盖的长度是 20mm，它与右端大带轮的距离至
15、少要留一个螺栓的长度25mm，再考虑轴承端盖的调整范围，可以确定 L10=50mm。d) 如果再按照这种方法选择下去，那么 d5=48mm，这样会使齿轮的齿根到键槽顶的距离小于 2mt，齿轮很容易损坏，所以这里必须采用齿轮轴。由齿轮各参数可以得到 d5=57.73mm，L4=60mm。e) L5 处的宽度大于 1.4h，取 L5=L2=9mm，d4=d6=42mm；则 L9=L6+L7-L8-L9=15+40-10-9=36mm。f)同样，也就确定了 L1=34mm。至此，已初步了轴的各段直径和长度。3) 轴上零件的周向定位大带轮与轴的周向定位采用平键链接。按该截面直径查机械设计课程设计表 8-61 采用 bhL=8mm7mm32mm，键槽用键槽铣刀加工，保证大带轮与轴配合有良好的对中性。故大带轮与轴的配合为。滚动轴承与轴周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 k6。4) 确定轴上圆角和倒角尺寸按照机械设计课程设计表 8-158 确定轴两端的倒角均为 145，各处圆角半径都为 1.66mm。2. 低速轴的设计(1) 材料选择及热处理由于减速器传递的功率不大，可以和高速级轴的材料一致。并做调质处理。(2) 初定轴的最小直径由机械设计表 15-3 查得 A0=103126。 所以d(103126)=27.733.9mm取中间值 d=30mm，由于该轴有一个键
