同軸減速器
同軸減速器,同軸,減速器
目 錄
設計任務書……………………………………………………
1傳動方案的擬定及說明………………………………………
2電動機的選擇…………………………………………………
3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)……………………………
4傳動件的設計計算……………………………………………
5軸的設計計算…………………………………………………
6滾動軸承的選擇及計算………………………………………
7鍵聯(lián)接的選擇及校核計算……………………………………
8連軸器的選擇…………………………………………………
9減速器附件的選擇……………………………………………
10潤滑與密封……………………………………………………
設計小結………………………………………………………
參考資料目錄…………………………………………………
機械設計課程設計任務書
設計題目:帶式運輸機的傳動裝置的設計
一??帶式運輸機的工作原理
帶式運輸機的傳動示意圖如圖
1、電動機2、帶傳動3、齒輪減速4、軸承5、聯(lián)軸器、6、鼓輪7、運輸帶
二 工作情況:已知條件
1? ? ? 工作條件:兩班制,連續(xù)單向運轉,載荷較平穩(wěn),室內(nèi)工作,有灰塵,環(huán)境最高溫度35℃;
2? ? ? ? 使用折舊期;8年;
3? ? ? ? 檢修間隔期:四年一次大修,兩年一次中修,半年一次小修;
4 ? ? ? 動力來源:電力,三相交流電,電壓380/220V;
5 ? ? ? 運輸帶速度容許誤差:±5%;
6 ? ? ? 制造條件及生產(chǎn)批量:一般機械廠制造,小批量生產(chǎn)。
三 原始數(shù)據(jù)
? ? ? ? 題號
參數(shù)? ? ? ? 1? ? ? ? 2? ? ? ? 3? ? ? ? 4? ? ? ? 5? ? ? ? 6? ? ? ? 7? ? ? ? 8? ? ? ? 9? ? ? ? 10
運輸帶工作拉力(A)
F/KN ? ? 1500? ? 2200? ? ?2300? ?2500? ? ?2600? ? ?2800? ? 3300? ? 4000? ? 4500? ? 4800
運輸帶工作速度(B)
v/(m/s)? ? ?1.1? ? ?1.15? ? ? ?1.2? ? ?1.25? ? ?1.?3 ? ? 1.35? ? ? 1.4? ? ? 1.45? ? ? 1.5 ? ? 1.5
卷筒直徑(C)
D/mm? ? ? 200? ? ?250? ? ? 310? ? ? 410? ? ?230? ? ? 340? ? ? 350? ? ?400? ? ?420? ? ? 500 注:運輸帶與卷筒之間卷筒軸承的摩擦影響已經(jīng)在F中考慮
四??傳動方案(D)
編號? ? ? ? 方案? ? ? ? 編號? ? ? ? 方案
1? ? ? ? 帶——單級斜齒輪圓柱齒輪減速器? ? ? ? 2? ? ? ? 二級同軸式圓柱齒輪減速器
3 圓錐圓柱齒輪減速器 4 二級展開式圓柱齒輪減速器
5? ? ? ? 單級蝸桿減速器? ? ? ?
五 ? 設計內(nèi)容
1.? ? ? ? 電動機的選擇與運動參數(shù)計算;
2.? ? ? ? 斜齒輪傳動設計計算
3.? ? ? ? 軸的設計
4.? ? ? ? 滾動軸承的選擇
5.? ? ? ? 鍵和連軸器的選擇與校核;
6.? ? ? ? 裝配圖、零件圖的繪制
7.? ? ? ? 設計計算說明書的編寫
六 ? ?設計任務
1.? ? ? ? 減速器總裝配圖一張
2.? ? ? ? 齒輪、軸零件圖各一張
3.? ? ? ? 設計說明書一份
七? ? ? 設計進度
1、? ? ? ? 第一階段:總體計算和傳動件參數(shù)計算
2、 第二階段:軸與軸系零件的設計
3、 第三階段:軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制
4、 第四階段:裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫
八 評分細則
1、設計任務說明書. 40分
2、圖紙質量 40分
3、進度檢查表(每天進行一次進度檢查) 20分
一 傳動方案的擬定及分析
我的題號為A6B6C1D3
A6----運輸帶工作拉力F=2800N
B6----運輸帶工作速度V=1.35m/s
C6----卷筒直徑D=340mm
B----二級圓同軸式柱齒輪減速器
由題目所給的傳動方案,本設計為同軸式二級圓柱齒輪減速器,同軸齒輪減速器是常用減速器之一:減速器同軸輸出,閉式傳動,能有效減少灰塵帶來的影響,減速器橫向尺寸較小,兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結構較復雜,軸向尺寸大,中間軸較長、剛度差,中間軸承潤滑較困難。
1—電動機;2—聯(lián)軸器;3—齒輪減速器;4—帶式運輸機;5—鼓輪;6—聯(lián)軸器
二 電動機的選擇
1. 電動機類型和結構的選擇
根據(jù)環(huán)境條件要求,電力,三相交流電,電壓380/220V。所以采用Y系列三相異步電動機。
2. 電動機容量的選擇
1) 工作機所需功率Pw
其中 =0.96 (見機械設計課程設計手冊P9,以下簡稱課設)
2)
3) 電動機的輸出功率
Pd=Pw/η
η==0.918
取
3. 電動機轉速的選擇
nd=(i1’·i2’…in’)nw
初選為同步轉速為1000r/min的電動機
4.電動機型號的確定
由表20-1查出電動機型號為Y132S-4,其額定功率為5.5kW,滿載轉速1440r/min?;痉项}目所需的要求。
計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
傳動裝置的總傳動比及其分配
1. 計算總傳動比
由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為:
i=nm/nw
nw=75.87
i=18.97
2. 合理分配各級傳動比
由于減速箱是同軸式布置,所以i1=i2。
因為i=18.97,取i=4.36,i1=i2=4.36
速度偏差為<5%,所以可行。
各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩
項 目
電動機軸
高速軸I
中間軸II
低速軸III
轉速(r/min)
960
960
269.67
75.75
功率(kW)
5.5
5.25
5.15
5.05
轉矩(N·m)
34.85
148.9
636.5
三 齒輪傳動設計計算
對于同軸減速器設計,只需設計第二級齒輪傳動
1. 選精度等級、材料及齒數(shù)
1) 材料及熱處理;
選擇小齒輪材料為40Cr(調質),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
2) 精度等級選用7級精度;
3) 試選小齒輪齒數(shù)z1=24,大齒輪齒數(shù)z2=104.64的;
4) 初選β=14。
2. 按齒面接觸強度設計
按式試算,即
dt≥
1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1) 試選Kt=1.6
(2) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433
(3) 由表10-7選取尺寬系數(shù)φd=1
(4) 由圖10-26查得εα1=0.79,εα2=0.87,則εα=εα1+εα2=1.66
(5) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa
(6) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=600MPa;大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2=550MPa;
(7) 由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=7.6×10e9
N2=N1/i=1.75×10e9
(8) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.91;KHN2=0.95
(9) 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1.2,由式(10-12)得
[σH]1=540MPa
[σH]2=522.5MPa2.433
2) 計算
(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥
=65.08
(2) 計算圓周速度
v==1.12m/s
(3) 計算齒寬b及模數(shù)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) 計算載荷系數(shù)K
已知載荷平穩(wěn),所以取KA=1.1
根據(jù)v=0.0.996m/s,7級精度,由圖10—8查得動載系數(shù)KV=1.1;由表10—4查的KHβ的計算公式和直齒輪的相同,
故 KHβ=1.4
由表10—13查得KFβ=1.42
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數(shù)
K=KAKVKHαKHβ=2.193
(5) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式(10—10a)得
d1==mm=72.27mm
(6) 計算模數(shù)mn
mn =2.83
3. 按齒根彎曲強度設計
由式(10—17)
mn≥
1) 確定計算參數(shù)
(1) 計算載荷系數(shù)
K=KAKVKFαKFβ=2.187
(2) 查取齒型系數(shù)
由表10-5查得YFa1=2..57;Yfa2=2.16
(3) 查取應力校正系數(shù)
由表10-5查得Ysa1=1.58;Ysa2=1.81
(4) 計算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
(5) 計算大、小齒輪的并加以比較
=0.013376
=0.016368
大齒輪的數(shù)值大。
2) 設計計算
mn≥=2.09取mn=2.5
4. 幾何尺寸計算
1) 計算中心距
z1=28.05,取z1=29
z2=126.44 取Z2=127
a=199.68
a圓整后取200mm
按調整后的中心距修正螺旋角
14.3615。
修正
d1=74.84mm
d2=325.16mm
2) 計算齒輪寬度
B1=80mm,B2=75mm
3) 結構設計
以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm,而又小于500mm,故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。
五 軸的設計計算
擬定輸入軸齒輪為右旋
中間軸:
1. 初步確定軸的最小直徑
d≥==30.28mm
2. 求作用在齒輪上的受力
Ft1==1306.5N
Fr1=Ft=463N
Fa1=Fttanβ=321N;
Ft2=4580N
Fr2=1718N
Fa2=428.43N
3. 軸的結構設計
1) 擬定軸上零件的裝配方案
i. I-II段軸用于安裝軸承33306,故取直徑為30mm。
ii. II-III段軸肩用于固定軸承,查手冊得到直徑為33mm。
iii. III-IV段為小齒輪,外徑90mm。
iv. IV-V段分隔兩齒輪,直徑為38mm。
v. V-VI段安裝大齒輪,直徑為34mm。
vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承,直徑為30mm。
2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
1. I-II段軸承寬度為22.75mm,所以長度為22.75mm。
2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm,軸承和箱體的間隙4mm,所以長度為16mm。
3. III-IV段為小齒輪,長度就等于小齒輪寬度85mm。
4. IV-V段用于隔開兩個齒輪,長度為120mm。
5. V-VI段用于安裝大齒輪,長度略小于齒輪的寬度,為80mm。
6. VI-VIII長度為44mm。
4. 求軸上的載荷
5. 精確校核軸的疲勞強度
1) 判斷危險截面
由于截面IV處受的載荷較大,直徑較小,所以判斷為危險截面
2) 截面IV右側的
截面上的轉切應力為
由于軸選用40cr,調質處理,所以
,,。
([2]P355表15-1)
a) 綜合系數(shù)的計算
由,經(jīng)直線插入,知道因軸肩而形成的理論應力集中為,,
([2]P38附表3-2經(jīng)直線插入)
軸的材料敏感系數(shù)為,,
([2]P37附圖3-1)
故有效應力集中系數(shù)為
查得尺寸系數(shù)為,扭轉尺寸系數(shù)為,
([2]P37附圖3-2)([2]P39附圖3-3)
軸采用磨削加工,表面質量系數(shù)為,
([2]P40附圖3-4)
軸表面未經(jīng)強化處理,即,則綜合系數(shù)值為
b) 碳鋼系數(shù)的確定
碳鋼的特性系數(shù)取為,
c) 安全系數(shù)的計算
軸的疲勞安全系數(shù)為
735
故軸的選用安全。
輸入軸:
1. 初步確定軸的最小直徑
2. 軸的結構設計
1) 確定軸上零件的裝配方案
3. 按彎扭合成應力校核軸的強度
W=74569N.mm
T=50336N.mm
45鋼的強度極限為,又由于軸受的載荷為脈動的,所以。
輸出軸
1. 初步確定軸的最小直徑
2. 軸的結構設計
1) 軸上零件的裝配方案
4. 求軸上的載荷
Mm=9875N.mm
T=659000N.mm
6. 彎扭校合
連軸器的選擇
由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點,所以考慮選用它。
二、 高速軸用聯(lián)軸器的設計計算
由于裝置用于運輸機,原動機為電動機,所以工作情況系數(shù)為,
計算轉矩為
所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4(GB4323-84),但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連,其孔徑受電動機外伸軸徑限制,所以選用TL5(GB4323-84)
其主要參數(shù)如下:
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑,
軸孔長,
裝配尺寸
半聯(lián)軸器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84)
三、 第二個聯(lián)軸器的設計計算
由于裝置用于運輸機,原動機為電動機,所以工作情況系數(shù)為,
計算轉矩為
所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10(GB4323-84)
其主要參數(shù)如下:
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑
軸孔長,
裝配尺寸
半聯(lián)軸器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84)
減速器附件的選擇
通氣器
由于在室內(nèi)使用,選通氣器(一次過濾),采用M18×1.5
油面指示器
選用游標尺M16
起吊裝置
采用箱蓋吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M16×1.5
潤滑與密封
一、 齒輪的潤滑
采用浸油潤滑,由于低速級周向速度為,所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑,取為50m。
二、 滾動軸承的潤滑
由于軸承周向速度為,所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
三、 潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利,考慮到該裝置用于小型設備,選用L-AN15潤滑油。
四、 密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調整,采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。
密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。
設計小結
由于水平有限,且是第一次做機械設計,所以這次的設計還存在許多缺點,比如說箱體結構龐大,重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷,我相信,通過這次的實踐,能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作,有能力設計出結構更緊湊,傳動更穩(wěn)定精確的設備。
參考資料目錄
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[7]《互換性與技術測量(第四版)》,中國計量出版社,廖念釗,古瑩庵,莫雨松,李碩根,楊興駿編,2001年1月第四版。
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