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二级圆柱齿轮减速器设计

2021-10-31    作者:未知    来源:网络文摘


机械设计课程设计任务书

设计题目:带式运输机的传动装置的设计

1、传动方案分析

我的题号为A6B6C1D3

A2----运输带工,拉力F=2200N

B2带工作速度V=1.15m/s

卷筒直径D=250mm

传动方案(已给定)

1)减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。

2)方案简图如下:

二级圆柱齿轮减速器设计 图1

    该方案的优缺点:

  该工作机运动较平稳,并且该工作机属于小功率、载荷变化不大,采用二级直齿圆柱齿轮减速这种简单的结构,价格便宜,标准化程度高,能大幅降低了成本。同时,由于环境有粉尘,采用闭式齿轮传动能有效防尘,保证润齿轮润滑的良好。二级圆柱齿轮减速,是减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边,以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。

 总体来讲,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,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。


2.原动机选择与计算(Y系列三相交流异步电动机)

2.1类型:Y系列三相异步电动机;

2.2功率选择:

工作机所需输入功率:二级圆柱齿轮减速器设计 图2;

电机所需功率:二级圆柱齿轮减速器设计 图3;

其中,其中,为滚筒工作效率,0.96

为联轴器效率,0.99

为圆柱齿轮减速器高速级效率,0.98

为圆柱齿轮减速器低速级效率,0.98

为轴承效率,0.99

2.3电机转速选择

输送机工作转速二级圆柱齿轮减速器设计 图4

电机转速二级圆柱齿轮减速器设计 图5选:960二级圆柱齿轮减速器设计 图6

2.4电机型号确定

    所以查表选电机型号为:Y132M2-6

电机参数:

额定功率:二级圆柱齿轮减速器设计 图73Kw

满载转速:二级圆柱齿轮减速器设计 图8=960二级圆柱齿轮减速器设计 图9

3、传动装置的运动和动力参数的选择和计算

3.1 总传动比和各级传动比分配:

二级圆柱齿轮减速器设计 图10    

        取:二级圆柱齿轮减速器设计 图11

3.2 各轴传动装置的运动和动力参数

1)高速轴:二级圆柱齿轮减速器设计 图12

                  二级圆柱齿轮减速器设计 图13 ;

                    二级圆柱齿轮减速器设计 图14

2)中间轴:二级圆柱齿轮减速器设计 图15

                  二级圆柱齿轮减速器设计 图16 ;

                    二级圆柱齿轮减速器设计 图17

3)低速轴:二级圆柱齿轮减速器设计 图18

                  二级圆柱齿轮减速器设计 图19 ;

                    二级圆柱齿轮减速器设计 图20

4.传动零件设计计算

4.1高速级齿轮设计

设计参数:

             二级圆柱齿轮减速器设计 图21

                  二级圆柱齿轮减速器设计 图22 ;

                    二级圆柱齿轮减速器设计 图23

          二级圆柱齿轮减速器设计 图24

一 选精度等级、材料及齿数

1为提高传动平稳性及强 ,选用斜齿圆柱齿轮

2 为简化齿轮加工工艺,选用闭式软齿面传动。

小齿轮材料:45号钢调质  HBS1=240

接触疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图25MPa      (由[1]P207图10-21d)

弯曲疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图26 Mpa      (由[1]P204图10-20c)

大齿轮材料:45号钢正火  HBS2=200

接触疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图27 MPa    (由[1]P206图10-21c)

弯曲疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图28 Mpa       (由[1]P204图10-20b)

3精度等级选用7级精度

4初选小齿轮齿数二级圆柱齿轮减速器设计 图29

大齿轮齿数Z2 = Z1二级圆柱齿轮减速器设计 图30= 24×3.4345=82.4取83

5初选螺旋角二级圆柱齿轮减速器设计 图31


二 按齿面接触强度设计

     计算公式:

      二级圆柱齿轮减速器设计 图32 mm   (由[1]P216式10-21)   

1.确定公式内的各计算参数数值

初选载荷系数二级圆柱齿轮减速器设计 图33

小齿轮传递的转矩二级圆柱齿轮减速器设计 图34 N·mm

齿宽系数二级圆柱齿轮减速器设计 图35                (由[1]P201表10-7)

材料的弹性影响系数 二级圆柱齿轮减速器设计 图36 Mpa1/2    (由[1]P198表10-6)

区域系数二级圆柱齿轮减速器设计 图37            (由[1]P215图10-30)

二级圆柱齿轮减速器设计 图38二级圆柱齿轮减速器设计 图39          (由[1]P214图10-26)

   二级圆柱齿轮减速器设计 图40

应力循环次数二级圆柱齿轮减速器设计 图41

二级圆柱齿轮减速器设计 图42

接触疲劳寿命系数二级圆柱齿轮减速器设计 图43   二级圆柱齿轮减速器设计 图44

 (由[1]P203图10-19)

接触疲劳许用应力

取安全系数二级圆柱齿轮减速器设计 图45

二级圆柱齿轮减速器设计 图46

二级圆柱齿轮减速器设计 图47

           ∴ 取373.2MPa


2.计算

(1)试算小齿轮分度p直径二级圆柱齿轮减速器设计 图48

二级圆柱齿轮减速器设计 图49

二级圆柱齿轮减速器设计 图50

=48.12mm


(2)计算圆周速度

二级圆柱齿轮减速器设计 图51m/s

(3)计算齿宽b及模数mnt

二级圆柱齿轮减速器设计 图52 mm

二级圆柱齿轮减速器设计 图53

二级圆柱齿轮减速器设计 图54

b/h=10.99

﹙4﹚计算纵向重合度      2.0932

(5) 计算载荷系数 二级圆柱齿轮减速器设计 图55

① 使用系数二级圆柱齿轮减速器设计 图56

<由[1] P190表10-2> 根据电动机驱动得二级圆柱齿轮减速器设计 图57

② 动载系数二级圆柱齿轮减速器设计 图58

<由[1] P192表10-8> 根据v=1.51m/s、 7级精度

二级圆柱齿轮减速器设计 图59

③ 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数二级圆柱齿轮减速器设计 图60

<由[1]P194m10-4> 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、二级圆柱齿轮减速器设计 图61=1.0、二级圆柱齿轮减速器设计 图62 mm,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图63

=1.42

④ 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数二级圆柱齿轮减速器设计 图64

<由[1]P195图10-13> 根据b/h=12.10、二级圆柱齿轮减速器设计 图65

二级圆柱齿轮减速器设计 图66

⑤ 齿向载荷分配系数二级圆柱齿轮减速器设计 图67二级圆柱齿轮减速器设计 图68

<由[1]P193表10-3> 假设二级圆柱齿轮减速器设计 图69,根据7级精度,软齿面传动,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图70

二级圆柱齿轮减速器设计 图71=2.47


(6) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 二级圆柱齿轮减速器设计 图72

<由[1]P200式(10-10a)>

二级圆柱齿轮减速器设计 图73mm

(7) 计算模数二级圆柱齿轮减速器设计 图74

二级圆柱齿轮减速器设计 图75


三 按齿根弯曲强度设计 <由[1]P198式(10-5)>

二级圆柱齿轮减速器设计 图76


1  确定计算参数

(1)计算载荷系数K

二级圆柱齿轮减速器设计 图77

(2)螺旋角影响系数二级圆柱齿轮减速器设计 图78

<由[1]P215图10-28> 根据纵向重合t数二级圆柱齿轮减速器设计 图79,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图800.88

(3)弯曲疲劳系数KFN

<由[1]P202图10-18> 得

二级圆柱齿轮减速器设计 图81    二级圆柱齿轮减速器设计 图82

(4)计算弯曲疲劳许用应力二级圆柱齿轮减速器设计 图83

取弯曲疲劳安全系数S=1.4  <由[1]P202式(10-12)>得

二级圆柱齿轮减速器设计 图84

二级圆柱齿轮减速器设计 图85

(5)计算当量齿数ZV

二级圆柱齿轮减速器设计 图86

取27

二级圆柱齿轮减速器设计 图87

取91

(6)查取齿型系数YFα 应力校正系数YSα

<由[1]P197表10-5> 得

二级圆柱齿轮减速器设计 图88   二级圆柱齿轮减速器设计 图89

二级圆柱齿轮减速器设计 图90    二级圆柱齿轮减速器设计 图91

(7)计算大小齿轮的         并加以比较

二级圆柱齿轮减速器设计 图92

二级圆柱齿轮减速器设计 图93

比较

二级圆柱齿轮减速器设计 图94<二级圆柱齿轮减速器设计 图95

所以大齿轮的数值大,故取0.01337。


2 计算

二级圆柱齿轮减速器设计 图96

二级圆柱齿轮减速器设计 图97

=1.26mm


四 分析对比计算结果

对比计算结果,取mn=2.0已可满足齿根弯曲强=。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的d1=55.61mm

来计算应有的二级圆柱齿轮减速器设计 图98二级圆柱齿轮减速器设计 图99

二级圆柱齿轮减速器设计 图100 取二级圆柱齿轮减速器设计 图10127

二级圆柱齿轮减速器设计 图102 取二级圆柱齿轮减速器设计 图10393

需满足二级圆柱齿轮减速器设计 图104二级圆柱齿轮减速器设计 图105互质


五 几何尺寸计算

1 计算中心距阿a

二级圆柱齿轮减速器设计 图106

将a圆整为123mm

2 按圆整后的中心距修正螺旋角β

二级圆柱齿轮减速器设计 图107

3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2

      二级圆柱齿轮减速器设计 图108mm

二级圆柱齿轮减速器设计 图109mm


4 计算齿轮宽度b

          二级圆柱齿轮减速器设计 图110=55.35mm

          圆整后 二级圆柱齿轮减速器设计 图11155mm  二级圆柱齿轮减速器设计 图11260mm

4.2低速级齿轮设计

设计参数

4)二级圆柱齿轮减速器设计 图113

                  二级圆柱齿轮减速器设计 图114 ;

                    二级圆柱齿轮减速器设计 图115

一 选精度等级、材料及齿数

1为提高传动平稳性及强度,选用斜齿圆柱齿轮

2 为简化齿轮加工工艺,选用闭式软齿面传动。

小齿轮材料:45号钢调质  HBS1=240

接触疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图116MPa      (由[1]P207图10-21d)

弯曲疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图117 Mpa      (由[1]P204图10-20c)

大齿轮材料:45号钢正火  HBS2=200

接触疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图118 MPa    (由[1]P206图10-21c)

弯曲疲劳强度极限二级圆柱齿轮减速器设计 图119 Mpa       (由[1]P204图10-20b)

3精度等级选用7级精度

4初选小齿轮齿数二级圆柱齿轮减速器设计 图120

大齿轮齿数Z2 = Z1二级圆柱齿轮减速器设计 图121= 24×3.18=76.32取77

5初选螺旋角二级圆柱齿轮减速器设计 图122

二 按齿面接触强度设计

     计算公式:

      二级圆柱齿轮减速器设计 图123 mm   (由[1]P216式10-21)   

3.确定公式内的各计算参数数值

初选载荷系数二级圆柱齿轮减速器设计 图124

小齿轮传递的转矩二级圆柱齿轮减速器设计 图125 N·mm

齿宽系数二级圆柱齿轮减速器设计 图126                (由[1]P201表10-7)

材料的弹性影响系数 二级圆柱齿轮减速器设计 图127 Mpa1/2    (由[1]P198表10-6)

区域系数二级圆柱齿轮减速器设计 图128            (由[1]P215图10-30)

二级圆柱齿轮减速器设计 图129二级圆柱齿轮减速器设计 图130          (由[1]P214图10-26)

   二级圆柱齿轮减速器设计 图131

应力循环次数二级圆柱齿轮减速器设计 图132

二级圆柱齿轮减速器设计 图133

接触疲劳寿命系数二级圆柱齿轮减速器设计 图134  二级圆柱齿轮减速器设计 图135

 (由[1]P203图10-19)

接触疲劳许用应力

取安全系数二级圆柱齿轮减速器设计 图136

二级圆柱齿轮减速器设计 图137

二级圆柱齿轮减速器设计 图138

           ∴ 取365.36MPa


4.计算

(1)试算小齿轮分度圆直径二级圆柱齿轮减速器设计 图139

二级圆柱齿轮减速器设计 图140

二级圆柱齿轮减速器设计 图141

=73.43mm


(2)计算圆周速度

二级圆柱齿轮减速器设计 图142m/s

(3)计算齿宽b及模数mnt

二级圆柱齿轮减速器设计 图143 mm

二级圆柱齿轮减速器设计 图144

二级圆柱齿轮减速器设计 图145

b/h=10.99

﹙4﹚计算纵向重合度      2.0932

(5) 计算载荷系数 二级圆柱齿轮减速器设计 图146

① 使用系数二级圆柱齿轮减速器设计 图147

<由[1] P190表10-2> 根据电动机驱动得二级圆柱齿轮减速器设计 图148

② 动载系数二级圆柱齿轮减速器设计 图149

<由[1] P192表10-8> 根据v=1.51m/s、 7级精度

二级圆柱齿轮减速器设计 图150

③ 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数二级圆柱齿轮减速器设计 图151

<由[1]P194表10-4> 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、二级圆柱齿轮减速器设计 图152=1.0、二级圆柱齿轮减速器设计 图153 mm,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图154

=1.425

④ 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数二级圆柱齿轮减速器设计 图155

<由[1]P195图10-13> 根据b/h=10.99、二级圆柱齿轮减速器设计 图156

二级圆柱齿轮减速器设计 图157

⑤ 齿向载荷分配系数二级圆柱齿轮减速器设计 图158二级圆柱齿轮减速器设计 图159

<由[1]P193表10-3> 假设二级圆柱齿轮减速器设计 图160,根据7级精度,软齿面传动,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图161

二级圆柱齿轮减速器设计 图162=2.194

(6) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 二级圆柱齿轮减速器设计 图163

<由[1]P200式(10-10a)>

二级圆柱齿轮减速器设计 图164mm

(7) 计算模数二级圆柱齿轮减速器设计 图165

二级圆柱齿轮减速器设计 图166


三 按齿根弯曲强度设计 <由[1]P198式(10-5)>

二级圆柱齿轮减速器设计 图167


1  确定计算参数

(1)计算载荷系数K

二级圆柱齿轮减速器设计 图168

(2)螺旋角影响系数二级圆柱齿轮减速器设计 图169

<由[1]P215图10-28> 根据纵向重合系数二级圆柱齿轮减速器设计 图170,得

二级圆柱齿轮减速器设计 图1710.88

(3)弯曲疲劳系数KFN

<由[1]P202图10-18> 得

二级圆柱齿轮减速器设计 图172   二级圆柱齿轮减速器设计 图173

(4)计算弯曲疲劳许用应力二级圆柱齿轮减速器设计 图174

取弯曲疲劳安全系数S=1.4  <由[1]P202式(10-12)>得

二级圆柱齿轮减速器设计 图175

二级圆柱齿轮减速器设计 图176

(5)计算当量齿7ZV

二级圆柱齿轮减速器设计 图177

取27

二级圆柱齿轮减速器设计 图178

取85

(6)查取齿型系数YFα 应力校正系数YSα

<由[1]P197表10-5> 得

二级圆柱齿轮减速器设计 图179   二级圆柱齿轮减速器设计 图180

二级圆柱齿轮减速器设计 图181   二级圆柱齿轮减速器设计 图182

(7)计算大小齿轮的         并加以比较

二级圆柱齿轮减速器设计 图183

二级圆柱齿轮减速器设计 图184

比较

二级圆柱齿轮减速器设计 图185<二级圆柱齿轮减速器设计 图186

所以大齿轮的数值大,故取0.01338。

2 计算

二级圆柱齿轮减速器设计 图187

二级圆柱齿轮减速器设计 图188

=1.819mm

四 分析对比计算结果

对比计算结果,取mn=2.0已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的d1=81.58mm

来计算应有的二级圆柱齿轮减速器设计 图189二级圆柱齿轮减速器设计 图190

二级圆柱齿轮减速器设计 图191 取二级圆柱齿轮减速器设计 图19240

二级圆柱齿轮减速器设计 图193 取二级圆柱齿轮减速器设计 图194127

需满足二级圆柱齿轮减速器设计 图195二级圆柱齿轮减速器设计 图196互质


五 几何尺寸计算

1 计算中心距阿a

二级圆柱齿轮减速器设计 图197

将a圆整为172.5mm

2 按圆整后的中心距修正螺旋角β

二级圆柱齿轮减速器设计 图198

3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2

      二级圆柱齿轮减速器设计 图199mm

二级圆柱齿轮减速器设计 图200mm

4 计算齿轮宽度b

          二级圆柱齿轮减速器设计 图201=82.63mm

          圆整后 二级圆柱齿轮减速器设计 图20280mm  二级圆柱齿轮减速器设计 图20385mm

二级圆柱齿轮减速器设计 图204


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