圆锥齿轮计算过程及计算说明.doc

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1、计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动(1) 工作条件:使用年限8年,工作为二班工作制,载荷平稳,环境清洁。(2) 原始数据:滚筒圆周力F=1000N;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=500mm;滚筒长度L=500mm。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2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9820.970.990.96=0.85(2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000总=10002/10000.8412=2.4KW 3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n筒=601000V/

2、D=6010002.0/50=76.43r/min按手册P7表1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=36。取V带传动比I1=24,则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=(624)76.43=4591834r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比方案:如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合,则选n=1000r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型

3、,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能:额定功率:3KW,满载转速960r/min,额定转矩2.0。质量63kg。三、计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=960/76.4=12.572、分配各级伟动比(1) 据指导书P7表1,取齿轮i齿轮=6(单级减速器i=36合理)(2) i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=n电机=960r/minnII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(

4、r/min)2、 计算各轴的功率(KW)PI=P工作=2.4KWPII=PI带=2.40.96=2.304KWPIII=PII轴承齿轮=2.3040.980.96=2.168KW3、 计算各轴扭矩(Nmm)TI=9.55106PI/nI=9.551062.4/960=23875NmmTII=9.55106PII/nII=9.551062.304/458.2=48020.9NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.168/76.4=271000Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算(1) 选择普通V带截型由课本P83表5-9得:kA=1.2PC=KAP=

5、1.23=3.9KW由课本P82图5-10得:选用A型V带(2) 确定带轮基准直径,并验算带速由课本图5-10得,推荐的小带轮基准直径为75100mm则取dd1=100mmdmin=75dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm由课本P74表5-4,取dd2=200mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/200=480r/min转速误差为:n2-n2/n2=458.2-480/458.2=-0.0481200(适用)(5)确定带的根数根据课本P78表(5-5)P1=0.95KW根据课本P79表(5-6)P1=0.11KW根据课本P81表(5-7)K=0

6、.96根据课本P81表(5-8)KL=0.96由课本P83式(5-12)得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL=3.9/(0.95+0.11) 0.960.96=3.99(6)计算轴上压力由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m,由式(5-18)单根V带的初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/K-1)+qV2=5003.9/45.03(2.5/0.96-1)+0.15.032N=158.01N则作用在轴承的压力FQ,由课本P87式(5-19)FQ=2ZF0sin1/2=24158.01sin167.6/2=1256.7N2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功

7、率不在,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度220HBS;根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式(6-15)确定有关参数如下:传动比i齿=6取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数:Z2=iZ1=620=120实际传动比I0=120/2=60传动比误差:i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比:u=i0=6由课本P138表6-10取d=0.9(3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.4/4

8、58.2=50021.8Nmm(4)载荷系数k由课本P128表6-7取k=1(5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本P134图6-33查得:HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数:ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齿轮和一般工业齿轮,按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4M

9、paH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得:d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm模数:m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根据课本P107表6-1取标准模数:m=2.5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P132(6-48)式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.5120mm=300mm齿宽:b=dd1=0.950mm=45mm取b=45mm b1=50mm(

10、7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83(8)许用弯曲应力F根据课本P136(6-53)式:F= Flim YSTYNT/SF由课本图6-35C查得:Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由图6-36查得:YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF

11、=21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式(6-49)F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2150021.8/452.5220) 2.801.55Mpa=77.2Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2150021.8/452.52120) 2.141.83Mpa=11.6Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1450458.2/601000=1.2m/s六、轴的设计计算输入轴的

12、设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质,硬度217255HBS根据课本P235(10-2)式,并查表10-2,取c=115d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考虑有键槽,将直径增大5%,则d=19.7(1+5%)mm=20.69选d=22mm2、轴的结构设计(1)轴上零件的定位,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,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定(2)确定轴各段直径和长度工段:d1=22mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+221.5=28mmd2=28mm初选用7206c型角接触球轴承,其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长:L2=(2+20+16+55)=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=45mm由手册得:c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm长度与右面的套筒相同,即L4=20mm但此段左

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