单级减速器 课程设计.docx
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单级减速器课程设计
单级减速器课程设计
(2009-09-0122:
35:
54)
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标签:
汽车
传动比
减速器
min
高h
杂谈
分类:
资料
一)
设计目的:
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用,培养结构设计,计算能力,熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。
传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。
传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。
本设计采用的是单级直齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
原始数据:
运输带的工作拉力F=0.2KN;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=400mm(滚筒效率为0.96)。
工作条件:
预定使用寿命8年,工作为二班工作制,载荷轻。
工作环境:
室内灰尘较大,环境最高温度35°。
动力来源:
电力,三相交流380/220伏。
1
、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传动装置的总效率:
=0.98×0.99×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率:
因为F=0.2KN=0.2KN=1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率:
=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P=(1~1.3)P,由查表得电动机的额定功率P=5.5KW。
⑶、确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
=(60×v)/(2π×D/2)
=(60×2)/(2π×0.2)
=96r/min
由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I’=3~6。
取V带传动比I’=2~4,则总传动比理时范围为I’=6~24。
故电动机转速的可选范围为n’=(6~24)×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1500r/min,根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4,满载转速1440r/min。
其主要性能:
额定功率:
5.5KW,满载转速1440r/min,额定转矩2.2,质量68kg。
2
、计算总传动比及分配各级的传动比
(1)、总传动比:
i=1440/96=15
(2)、分配各级传动比:
根据指导书,取齿轮i=5(单级减速器i=3~6合理)
=15/5=3
3
、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速(r/min)
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率(KW)
电动机的额定功率Pm=5.5KW
所以
P=5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96=4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩(N?
mm)
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N?
m
=9550×4.138/96=411.645N?
m
=9550×4.056/96=403.486N?
m
三、传动零件的设计计算
(一)齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240~260HBS。
大齿轮选用45#钢,调质,齿面硬度220HBS;根据指导书选7级精度。
齿面精糙度R≤1.6~3.2μm
(2)确定有关参数和系数如下:
传动比i
取小齿轮齿数Z=20。
则大齿轮齿数:
=5×20=100
,所以取Z
实际传动比
i=101/20=5.05
传动比误差:
(i-i)/I=(5.05-5)/5=1%<2.5%可用
齿数比:
u=i
取模数:
m=3;齿顶高系数h=1;径向间隙系数c=0.25;压力角=20°;
则
h*m=3,h)m=3.75
h=(2h)m=6.75,c=c
分度圆直径:
d=×20mm=60mm
d=3×101mm=303mm
由指导书取
φ
齿宽:
b=φ=0.9×60mm=54mm
=60mm,
b
齿顶圆直径:
d)=66,
d
齿根圆直径:
d)=52.5,
d)=295.5
基圆直径:
dcos=56.38,
dcos=284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a:
a=m/2(Z)=3/2(20+101)=181.5mm液压绞车≈182mm
(二)轴的设计计算
1
、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质,硬度217~255HBS
根据指导书并查表,取c=110
所以d≥110(4.354/480)1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、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
Ⅰ段:
d=25mm
,L=(1.5~3)d,所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
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:
L=(2+20+55)=77mm
III段直径:
初选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
=d=35mm,L=T=18.25mm,取L
Ⅳ段直径:
由手册得:
c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:
d=(35+3×2)=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形,左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同,即L
Ⅴ段直径:
d=50mm.,长度L=60mm
取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径:
d=41mm,L
Ⅶ段直径:
d=35mm,L<L3,取L
2
、输出轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢,硬度(217~255HBS)
根据课本P235页式(10-2),表(10-2)取c=110
=110×(2.168/76.4)=38.57mm
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位,固定和装配
单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm。
考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离,则取套筒长为20mm,则该段长42.755mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则
d=42mm
L
=50mm
L
=55mm
L
=60mm
L
=68mm
L
=55mm
L
四、滚动轴承的选择
1
、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
2
、计算输出轴承
选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1
、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择:
带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择C型平键联接。
根据轴径d=42mm,L=65mm
查手册得,选用C型平键,得:
卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得:
键宽b=12,键高h=8,因轴长L=65,故取键长L=56
2
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
查手册得,选用C型平键,得:
装配图中赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得:
键宽b=18,键高h=11,因轴长L=53,故取键长L=45
3
、输入轴与带轮联接采用平键联接
=25mm
L
查手册
选A型平键,得:
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得:
键宽b=8,键高h=7,因轴长L=62,故取键长L=50
4
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
查手册
选A型平键,得:
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
则查得:
键宽b=14,键高h=9,因轴长L=60,故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构,采用HT200灰铸铁铸造而成。
箱体主要尺寸计算如下:
七、轴承端盖
主要尺寸计算
轴承端盖:
HT150d3=8
n=6b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
、挡圈:
GB886-86
查得:
内径d=55,外径D=65,挡圈厚H=5,右肩轴直径D1≥58
2
、油标:
M12:
d=6,h=28,a=10,b=6,c=4,D=20,D
3
、角螺塞
M18
×
1.5:
JB/ZQ4450-86