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机械设计基础课程设计题目单级直齿圆柱齿轮减速器学生姓名小樊指导教师xx专业班级完成时间2009.01.071设计题目:用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器,传送带允许的速度误差为±5%。双班制工作,有轻微振动,批量生产。运动简图:3456DFv211—电动机2—联轴器3—单级齿轮减速器4—链传动5—卷筒6—传送胶带原始数据:项目运输带曳引力F(kN)运输带速度V(m/s)卷筒直径D(mm)使用年限Y数据2.72.245052目录:一、传动方案的拟定及说明………………………………1二、电动机的选择和计算…………………………………4三、传动装置的运动和动力参数计算…………………5四、传动件的设计计算……………………………………6五、初选滚动轴承……………………………………………9六、选择联轴器………………………………………………9七、轴的设计计算……………………………………………9八、键联接的选择及校核计算…………………………17九、滚动轴承校核…………………………………………18十、设计小结…………………………………………………20十一、设计任务书…………………………………………20十二、参考资料……………………………………………243一、传动方案的拟定及说明传动方案(已给定):1.减速器为单级齿轮减速器2.外传动为链传动3.方案简图如下:3456DFv21传动方案的分析说明:1.方案中采用链传动。避免了带传动中出现的弹性滑动和打滑;而且作用在轴上的压力小,可减少轴承的摩擦损失;制造和安装的精度低,有效降低生产成本。由于链传动的润滑至关重要,应选择合宜的润滑方式。2.方案中采用单级圆柱齿轮减速器。此类减速器工艺简单,精度易于保证,适宜批量生产。由题目数据可知,载荷较小,传动速度也较低。3.总体来说,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率4高。二、电动机的选择和计算1.电动机类型的选择:分析工作机工作条件及电源,选用Y系列三相交流异步电动机。2.电动机功率的选择:工作机所需功率电动机输出功率WdPP传动装置的总效率31234式中,10.99、20.98、30.96、40.90分别为联轴器、滚动轴承、齿轮和链轮的效率故35.947.380.990.980.960.90WdPPkw所以电动机的额定功率为7.5kw3.电动机转速的确定可查得,齿轮的传动比的范围为35,链轮的传动比范围为25。则电动机转速可选的范围为''12560.42335wnniiminr其中,36093.4min10wvrnD5.94WPkw7.5edPkw电动机型号:Y2-132M-454.电动机型号的确定由以上可以确定电动机的型号为:Y2-132M-4其额定功率为:7.5edPkw其额定转速为:1440mnminr故总传动比为:144015.4293.4mwnin各级传动比的分配如下:取链轮的传动比为13i,则可知齿轮的传动比为15.425.143i2。可知两者的传动比都在常用范围之内。三、传动装置的运动和动力参数计算1.各轴的转速1440minmrnnⅠ1280.16minnrniⅠⅡ293.38minnrniⅡⅢ2.各轴的输入功率17.425edPPkwⅠ237.06PPkwⅡⅠ246.225PPkwⅢⅡ3.各轴的转矩955049.24PTNmnⅠⅠⅠ9550240.69PTNmnⅡⅡⅡ总传动比:i15.42据手册:取3i链轮i齿轮5.1469550636.63PTNmnⅢⅢⅢ四、传动件的设计计算1.链传动1)链轮齿数查表得,125z,则2175ziz。2)链轮节数初定中心距为040ap。可得20122102()13222pazzzzpLpa取链节数为132。3)计算功率查表得,工况系数为1.0AK,故1.07.067.06CAPKPkw4)链条节距07.065.2491.345Pkw估计此链传动工作于功率曲线图中曲线定点的左侧(即可能出现链板疲劳破坏),可得1.081.08125()()1.3451919ZzK采用单排链,mK=1.0,故07.065.2491.345Pkw查表得,需采用16A链条,节距p=25.40mm5)实际中心距将中心距设置成可调的,故不必计算实际中心距。125z2z757可取a=0a=40p=4025.401016mm6)计算链速112.965601000zpnmvs符合原来的假定。且2.9650.6mmvss,故不必校核静力强度安全系数。7)作用在轴上的压力取1.3QFF1000cPFv1770N2301QFN8)链轮的主要尺寸采用腹板式单排铸造链轮,查表可得,轮毂长度为359.50.016hd可得l4h=69.44mm2.齿轮传动1)齿轮材料及精度等级齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr,调质,齿面硬度为217~286HBS;大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度197~286HBS。根据表选8级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm.其中数据为,lim1700H,lim2590H,1600FE,2450FE,1.1HS,1.25FSlimHHHS,FEFFS122301QFNl4h=69.44mm8H636536F4803601)按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造,取载荷系数1.1K,0.9d。取188.9EZ23121()HEKTuduHZZdⅠ,代入数据得,142.96mmd。齿数取122Z,则25.1422113Z。故实际传动比为1135.13622i模数111.95dmz齿宽138.7bdd,取152b,247b查表,取模数为2mm,实际的1d44,2226d中心距为121352ddammdadfdbdb小齿轮144483941.3552大齿轮2226230221212.37471)验算轮齿弯曲强度m=2a135mm9由图表可得,齿形系数12.80FaY,22.21FaY11.55SaY,21.81SaY11121112127.2FaSaaFFKTYYMbZmP222121120.54FaSaFFFFaSaYYYY安全。2)齿轮的圆周速度113.144414403.3601000601000dnmvs故可知选用8级精度是合宜的。五、初选滚动轴承因该减速器采用单级圆柱齿轮传动,主要承受径向载荷,所以选用深沟球轴承。查表GB276—89轴I上的轴承选用型号为6306,30dmm,19Bmm,20.8rCKN轴II上的轴承选用型号为6210,50dmm,20Bmm,27.0rCKN其寿命校核见第九章。六、选择联轴器由于本机构载荷较为平稳、启动频繁、整体轴系为要求不高的中、低速轴系传动,而且对弹性和缓冲性要求不高,即选择弹性柱销联轴器,又因为轴Ⅰ的转矩49.24TNmⅠ,转速为1440minrnⅠ,轴颈为22mm,查表501485GB,选用型号2HL的弹性柱销联轴器。1F127.2aMP2F=20.54v3.3ms轴I上的轴承选用型号为6306轴II上的轴承选用型号为621010七、轴的设计计算1.高速轴(即前述Ⅰ轴)1)根据扭矩初算轴颈材料选用45#钢,调质处理,硬度217~255HBS取轴的C值为110。337.42511019.0041440PdCmmn为补偿键槽对轴强度的削弱,应将直径扩大5%即,19.95dmm故,选22dmm2)轴的机构设计a)轴的装配、定位和固定单级圆柱齿轮减速器中可以将齿轮安装在箱体的中央,相对两轴承堆成分布。在考虑到齿轮和轴的尺寸,将齿轮和轴制造成齿轮轴,以保证安装要求。b)轴的各段直径和长度前面已选联轴器和滚动轴承,故轴上装有联轴器、轴承和密封元件处的直径即可取定。另外注意用于定位的轴肩和仅是为了轴上零件装拆方便或者区分加工表面的轴肩,两直径略有差别即可。各轴段的长度取决于轴上零件(传动件、轴承)的宽度以及相关零件(箱体轴承座=轴承端盖)的轴向位置和结构尺寸。另外要注意轴承润滑方式的选取对其位置的影响。根据以上分析,可得轴的各段直径和长度如图:22dmm11c)按弯矩复合强度校核①.已知小齿轮分度圆直径144dmm,轴的转矩49240TNmmⅠ。则圆周力22238.182tTFNd径向力tan814.63rtFFN②.轴受力分析简图(a)407.4152rAYBYFFFN1119.0912tAZBZFFFN由于轴承两轴承关于齿轮对称,故43ABllmm③.垂直面弯矩图(b)截面a-a在垂直面的弯矩为117.5aAYAMFlNm④.水平面弯矩图(c)截面a-a在水平面的弯矩为248.1aAZAMFlNm⑤.合弯矩图(d)tF2238.182NrF814.63N12221251.2aaaMMMNm⑥.扭矩图(e)49240TNmmⅠ⑦.当量弯矩图(f)危险截面a-a当量载荷为22()eaMMT,如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数0.6,代入上式得2251.2(0.649.24)71.04eMNm⑧.危险截面的强度校核13371.0410.05600.10.144eebMMPaMPad符合强度要求。132.低速轴(即前述Ⅱ轴)1)根据扭矩初算轴颈材料选用45#钢,调质处理,硬度217~255HBS取轴的C值为110。337.0611032.25280.16PdCmmn为补偿键槽对轴强度的削弱,应将直径扩大5%即,33.86dmm故,选35dmm2)轴的机构设计14a)轴的装配、定位和固定制造安装要求基本同高速轴Ⅰ。只有,此轴上大齿轮用键周向定位,而不再制成齿轮轴。故应注意套筒和齿轮的定位。b)轴的各段直径和长度前面已计算链轮的有关参数,故轴上装链轮、轴承和密封元件处的直径即可取定。另外注意用于定位的轴肩和仅是为了轴上零件装拆方便或者区分加工表面的轴肩,两直径略有差别即可。各轴段的长度取决于轴上零件(传动件、轴承)的宽度以及相关零件(箱体轴承座=轴承端盖)的轴向位置和结构尺寸。另外要注意轴承润滑方式的选取对其位置的影响。根据以上分析,可得轴的各段直径和长度,以及大致外形图如下:12345354550546250dmmdmmdmmdmmdmmdmm12345705050458.429lmmlmmlmmlmmlmmlmmc)按弯矩复合强度校核35dmm15①.已知大齿轮分度圆直径2226dmm,轴的转矩24069TNmmⅠ。则圆周力2213tTFNd径向力tan77.526rtFFN链轮部分已知,链轮对轴的作用力2301QFN②.轴受力分析简图(a)38.7632rAYBYFFFN106.52tAZBZFFFN轴承两轴承关于齿轮对称,22103.4ABLllmm95kmm③.QF在支点产生的反力2114QBFFkFNL4415AFQBFFFFN外力QF作用方向与链传动的布置有关,按照最不利的情况考虑。见步骤⑦中计算。④.垂直面弯矩图(b)截面a-a在垂直面的弯矩为12.0042aAYLMFNm12345354550546250dmmdmmdmmdmmdmmdmm12345705050458.429lmmlmmlmmlmmlmmlmm16⑤.水平面弯矩图(c)截面a-a在水平面的弯矩为25.5062aAZLMFNm⑥.QF力产生
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