课程设计

带式传动装置中的同轴减速器设计

时间:2021-10-31 21:39:42   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:714   评论:0

一 传动方案的拟定及分析

    我的题号为A6B6C1D3

A6----运输带工作拉力F=2800N

B6----运输带工作速度V=1.35m/s

C6----卷筒直径D=340mm

B----二级圆同轴式柱齿轮减速器

    由题目所给的传动方案,本设计为同轴式二级圆柱齿轮减速器,同轴齿轮减速器是常用减速器之一:减速器同轴输出,闭式传动,能有效减少灰尘带来的影响,减速器横向尺寸较小,两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承,滑较困难。

 

带式传动装置中的同轴减速器设计 图1

1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器

二 电动机的,择

1.电动机类型和结构的选择

  根据环境条件要求,电力,三相交流电,电压380/220V。所以采用Y系列三相异步电动机。

2.电动机容量的选择

1)  工作机所需功率Pw 

带式传动装置中的同轴减速器设计 图2

其中带式传动装置中的同轴减速器设计 图3 =0.96   (见机械设计课程设计手册P9,以下简称=设)

带式传动装置中的同轴减速器设计 图4

2)  带式传动装置中的同轴减速器设计 图5

3)  电动机的输出功率

Pd=Pw/η

η=带式传动装置中的同轴减速器设计 图6=0.918

带式传动装置中的同轴减速器设计 图7    取带式传动装置中的同轴减速器设计 图8

 

3.电动机转速的选择

nd=(i1’·i2’…in’)nw

初选为0步转速为1000r/min的电动机

4.电动机型号的确定

由表20-1查出电动机型号为Y132S-4,其额定功率为5.5kW,满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。

计算传动装置的运动和动力参数

传动装置的总传动比及其分配

1.计算总传动比

由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:

i=nm/nw

nw=75.87

i=18.97

2.合理分配各级传动比

由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。

因为i=18.97,取i=4.36,i1=i2=4.36

速度偏差为<5%,所以可行。

各轴转速、输入功率、输入转矩

项 目

电动机轴

高速轴I

中间轴II

低速轴III

转速(r/min)

960

960

269.67

75.75

率(kW)

5.5

5.25

5.15

5.05

转矩(N·m)

 

34.85

148.9

636.5

 

三 齿轮传动设计计算

  对于同轴减速器设计,只需设计第二级齿轮传动

1.  选精度等级、材料及齿数

1)材料及热处理;

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。

2)精度等级选用7级精度;

3)试选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=104.64的;

4)初选β=14。

2.按齿面接触强度设计

按式试算,即    

dt≥带式传动装置中的同轴减速器设计 图9

1)确定公式内的各计算数值

(1)  试选Kt=1.6

(2)  由图10-30选取区域系数ZH=2.433

(3)  由表10-7选取尺宽系数φd=1

(4)  由图10-26查得εα1=0.79,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.66

(5)  由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa

(6)  由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa;

(7)  由式10-13计算应力循环次数

N1=60n1jLh=7.6×10e9

            N2=N1/i=1.75×10e9

 

(8)  由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.91;KHN2=0.95

(9)  计算接触疲劳许用应力

   取失效概率为1%,安全系数S=1.2,由式(10-12)得

             [σH]1=540MPa

             [σH]2=522.5MPa2.433

2)计算

(1)          试算小齿轮分度圆直径d1t

d1t≥带式传动装置中的同轴减速器设计 图10

=65.08

 

(2)          计算圆周速度

v=带式传动装置中的同轴减速器设计 图11=1.12m/s

 

(3)          计算齿宽b及模数mnt

b=φdd1t=1×65.08mm=65.08mm

mt=2.63

h=2.25mnt=2.25×2.63mm=5.92mm

b/h=10.99

 

(4)计算载荷系数K

    已知载荷平稳,所以取KA=1.1

根据v=0.0.996m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.1;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同,

故          KHβ=1.4

由表10—13查得KFβ=1.42

由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数

            K=KAKVKHαKHβ=2.193

 

(5)          按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得

            d1=带式传动装置中的同轴减速器设计 图12=带式传动装置中的同轴减速器设计 图13mm=72.27mm

 

(6)          计算模数mn

          mn 带式传动装置中的同轴减速器设计 图14=2.83

3.按齿根弯曲强度设计

由式(10—17)

               mn≥带式传动装置中的同轴减速器设计 图15

1)确定计算参数

(1) 计算载荷系数

K=KAKVKFαKFβ=2.187

 

(2)  查取齿型系数

由表10-5查得YFa1=2..57;Yfa2=2.16

(3)          查取应力校正系数

由表10-5查得Ysa1=1.58;Ysa2=1.81

(4) 计算[σF]

σF1=500Mpa

σF2=380MPa

KFN1=0.95

KFN2=0.98

[σF1]=339.29Mpa

[σF2]=266MPa

(5)          计算大、小齿轮的带式传动装置中的同轴减速器设计 图16并加以比较

带式传动装置中的同轴减速器设计 图17=0.013376

带式传动装置中的同轴减速器设计 图18=0.016368

         大齿轮的数值大。

 

2)设计计算

mn≥=2.09取mn=2.5

 

4.几何尺寸计算

1)计算中心距

z1带式传动装置中的同轴减速器设计 图19=28.05,取z1=29

z2=126.44   取Z2=127

a带式传动装置中的同轴减速器设计 图20=199.68

a圆整后取200mm

按调整后的中心距修正螺旋角

带式传动装置中的同轴减速器设计 图2114.3615。

修正

d1带式传动装置中的同轴减速器设计 图22=74.84mm

d2带式传动装置中的同轴减速器设计 图23=325.16mm

 

2)计算齿轮宽度

       

B1=80mm,B2=75mm

 

3)结构设计

以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。

 

五 轴的设计计算

拟定输入轴齿轮为右旋

中间轴:

1.初步确定轴的最小直径

d≥带式传动装置中的同轴减速器设计 图24带式传动装置中的同轴减速器设计 图25=30.28mm

2.求作用在齿轮上的受力

Ft1=带式传动装置中的同轴减速器设计 图26=1306.5N

Fr1=Ft带式传动装置中的同轴减速器设计 图27=463N

Fa1=Fttanβ=321N;

Ft2=4580N

Fr2=1718N

Fa2=428.43N

 

3.轴的结构设计

1)拟定轴上零件的装配方案

  带式传动装置中的同轴减速器设计 图28

 i. I-II段轴用于安装轴承33306,故取直径为30mm。

ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为33mm。

iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。

iv. IV-V段分隔两齿轮,直/为38mm。

v.V-VI段安装大齿轮,直径为34mm。

vi.VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为30mm。

 

2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。

2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。

3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度85mm。

4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。

5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为80mm。

6. VI-VIII长度为44mm。

 

4.求轴上的载荷

带式传动装置中的同轴减速器设计 图29

5.精确校核轴的疲劳强度

1)判断危险截面

   由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面

 

2)截面IV右侧的

     带式传动装置中的同轴减速器设计 图30

截面上的转切应力为带式传动装置中的同轴减速器设计 图31

带式传动装置中的同轴减速器设计 图32

由于轴选用40cr,调质处理,所以

带式传动装置中的同轴减速器设计 图33带式传动装置中的同轴减速器设计 图34带式传动装置中的同轴减速器设计 图35

([2]P355表15-1)

a)      综合系数的计算

带式传动装置中的同轴减速器设计 图36带式传动装置中的同轴减速器设计 图37经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为带式传动装置中的同轴减速器设计 图38带式传动装置中的同轴减速器设计 图39

([2]P38附表3-2经直线插入)

轴的材料敏感系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图40带式传动装置中的同轴减速器设计 图41

([2]P37附图3-1)

故有效应力集中系数为

带式传动装置中的同轴减速器设计 图42

带式传动装置中的同轴减速器设计 图43

查得尺寸系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图44,扭转尺寸系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图45

([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3)

轴采用磨削加工,表面质量系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图46

([2]P40附图3-4)

轴表面未经强化处理,即带式传动装置中的同轴减速器设计 图47,则综合系数值为

带式传动装置中的同轴减速器设计 图48

带式传动装置中的同轴减速器设计 图49

b)      碳钢系数的确定

碳钢的特性系数取为带式传动装置中的同轴减速器设计 图50带式传动装置中的同轴减速器设计 图51

c)      安全系数的计算

轴的疲劳安全系数为

带式传动装置中的同轴减速器设计 图52735

带式传动装置中的同轴减速器设计 图53

带式传动装置中的同轴减速器设计 图54

故轴的选用安全。


输入轴:

 

1.初步确定轴的最小直径

带式传动装置中的同轴减速器设计 图55

 

2.轴的结构设计

1)          确定轴上零件的装配方案

带式传动装置中的同轴减速器设计 图56

3.按弯扭合成应力校核轴的强度

W=74569N.mm

T=50336N.mm

45钢的强度极限为带式传动装置中的同轴减速器设计 图57,又由于轴受的载荷为脉动的,所以带式传动装置中的同轴减速器设计 图58

带式传动装置中的同轴减速器设计 图59

 

输出轴

 

1.初步确定轴的最小直径

带式传动装置中的同轴减速器设计 图60

 

2.轴的结构设计

1)轴上零件的装配方案

带式传动装置中的同轴减速器设计 图61

4.求轴上的载荷

Mm=9875N.mm

T=659000N.mm

6. 弯扭校合

 

带式传动装置中的同轴减速器设计 图62

带式传动装置中的同轴减速器设计 图63

连轴器的选择

由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。

二、高速轴用联轴器的设计计算

    由于装置<于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图64

计算转矩为带式传动装置中的同轴减速器设计 图65

所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4(GB4323-84),但由于联轴器一端与电动机相连,其孔径受电动机外伸轴径限制,所以选用TL5(GB4323-84)

其主要参数如下:

材料HT200

公称转矩带式传动装置中的同轴减速器设计 图66

轴孔直径带式传动装置中的同轴减速器设计 图67带式传动装置中的同轴减速器设计 图68

 

轴孔长带式传动装置中的同轴减速器设计 图69带式传动装置中的同轴减速器设计 图70

装配尺寸带式传动装置中的同轴减速器设计 图71

半联轴器厚带式传动装置中的同轴减速器设计 图72

([1]P163表17-3)(GB4323-84)

 

三、第二个联轴器的设计计算

由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为带式传动装置中的同轴减速器设计 图73

计算转矩为带式传动装置中的同轴减速器设计 图74

所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)

其主要参数如下:

材料HT200

公称转矩带式传动装置中的同轴减速器设计 图75

轴孔直径带式传动装置中的同轴减速器设计 图76

轴孔长带式传动装置中的同轴减速器设计 图77带式传动装置中的同轴减速器设计 图78

装配尺寸带式传动装置中的同轴减速器设计 图79

半联轴器厚带式传动装置中的同轴减速器设计 图80

([1]P163表17-3)(GB4323-84)

减速器附件的选择

通气器

由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5

油面指示器

选用游标尺M16

起吊装置

采用箱盖吊耳、箱座吊耳

放油螺塞

选用外六角油塞及垫片M16×1.5

润滑与密封

一、齿轮的润滑

采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为50m。

 

二、滚动轴承的润滑

由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。

 

三、润滑油的选择

齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。

 

四、密封方法的选取

选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。

密封圈型号按所装配轴的直径p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。

带式传动装置中的同轴减速器设计 图81

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