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直齒圓柱齒輪一級(jí)減速器 畢業(yè)設(shè)計(jì)
問
提問者:網(wǎng)友
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2022-02-26
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給你做個(gè)參考 一、前言 (一) 設(shè)計(jì)目的: 通過本課程設(shè)計(jì)將學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用,培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算能力,熟悉一般的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)過程。 (二) 傳動(dòng)方案的分析 機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要,是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外,還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級(jí)傳動(dòng),第一級(jí)傳動(dòng)為帶傳動(dòng),第二級(jí)傳動(dòng)為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。 帶傳動(dòng)承載能力較低,在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí),結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大,但有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),還可緩和沖擊和振動(dòng),故布置在傳動(dòng)的高速級(jí),以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩,減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高,適用的功率和速度范圍廣,使用壽命較長,是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。 減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu),用HT200灰鑄鐵鑄造而成。 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù):運(yùn)輸帶的工作拉力F=0.2 KN;帶速V=2.0m/s;滾筒直徑D=400mm(滾筒效率為0.96)。 工作條件:預(yù)定使用壽命8年,工作為二班工作制,載荷輕。 工作環(huán)境:室內(nèi)灰塵較大,環(huán)境最高溫度35°。 動(dòng)力來源:電力,三相交流380/220伏。 1 、電動(dòng)機(jī)選擇 (1)、電動(dòng)機(jī)類型的選擇: Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) (2)、電動(dòng)機(jī)功率選擇: ①傳動(dòng)裝置的總效率: =0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96 ②工作機(jī)所需的輸入功率: 因?yàn)?F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N =FV/1000η =1908×2/1000×0.96 =3.975KW ③電動(dòng)機(jī)的輸出功率: =3.975/0.87=4.488KW 使電動(dòng)機(jī)的額定功率P =(1~1.3)P ,由查表得電動(dòng)機(jī)的額定功率P = 5.5KW 。 ⑶、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速: =(60×v)/(2π×D/2) =(60×2)/(2π×0.2) =96r/min 由推薦的傳動(dòng)比合理范圍,取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I’ =3~6。取V帶傳動(dòng)比I’ =2~4,則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I’ =6~24。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n’ =(6~24)×96=576~2304r/min ⑷、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算在這個(gè)范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min和1500r/min,綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的情況,同時(shí)也要降低電動(dòng)機(jī)的重量和成本,最終可確定同步轉(zhuǎn)速為1500r/min ,根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-4 ,滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min 。 其主要性能:額定功率:5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.2,質(zhì)量68kg。 2 、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 (1)、總傳動(dòng)比:i =1440/96=15 (2)、分配各級(jí)傳動(dòng)比: 根據(jù)指導(dǎo)書,取齒輪i =5(單級(jí)減速器i=3~6合理) =15/5=3 3 、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ⑴、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速(r/min) =960r/min =1440/3=480(r/min) =480/5=96(r/min) ⑵計(jì)算各軸的功率(KW) 電動(dòng)機(jī)的額定功率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計(jì)算各軸扭矩(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、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 (一)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇齒輪材料及精度等級(jí) 考慮減速器傳遞功率不大,所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì),齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45#鋼,調(diào)質(zhì),齒面硬度220HBS;根據(jù)指導(dǎo)書選7級(jí)精度。齒面精糙度R ≤1.6~3.2μm (2)確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)如下: 傳動(dòng)比i 取小齒輪齒數(shù)Z =20。則大齒輪齒數(shù): =5×20=100 ,所以取Z 實(shí)際傳動(dòng)比 i =101/20=5.05 傳動(dòng)比誤差:(i -i)/I=(5.05-5)/5=1%2.5% 可用 齒數(shù)比: u=i 取模數(shù):m=3 ;齒頂高系數(shù)h =1;徑向間隙系數(shù)c =0.25;壓力角 =20°; 則 h *m=3,h )m=3.75 h=(2 h )m=6.75,c= c 分度圓直徑:d =×20mm=60mm d =3×101mm=303mm 由指導(dǎo)書取 φ 齒寬: b=φ =0.9×60mm=54mm =60mm , b 齒頂圓直徑:d )=66, d 齒根圓直徑:d )=52.5, d )=295.5 基圓直徑: d cos =56.38, d cos =284.73 (3)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a: a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液壓絞車≈182mm (二)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴、按扭矩初算軸徑 選用45#調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS 根據(jù)指導(dǎo)書并查表,取c=110 所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm ∴選d=25mm ⑵、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①軸上零件的定位,固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央,相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布,齒輪左面由軸肩定位,右面用套筒軸向固定,聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定,兩軸承分別以軸肩和大筒定位,則采用過渡配合固定 ②確定軸各段直徑和長度 Ⅰ段:d =25mm , L =(1.5~3)d ,所以長度取L ∵h(yuǎn)=2c c=1.5mm +2h=25+2×2×1.5=31mm 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm,通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度,并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定,為此,取該段長為55mm,安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長: L =(2+20+55)=77mm III段直徑: 初選用30207型角接觸球軸承,其內(nèi)徑d為35mm,外徑D為72mm,寬度T為18.25mm. =d=35mm,L =T=18.25mm,取L Ⅳ段直徑: 由手冊得:c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm 此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮,應(yīng)便于軸承的拆卸,應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取:d =(35+3×2)=41mm 因此將Ⅳ段設(shè)計(jì)成階梯形,左段直徑為41mm +2h=35+2×3=41mm 長度與右面的套筒相同,即L Ⅴ段直徑:d =50mm. ,長度L =60mm 取L 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=80mm Ⅵ段直徑:d =41mm, L Ⅶ段直徑:d =35mm, L <L3,取L 2 、輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴、按扭矩初算軸徑 選用45#調(diào)質(zhì)鋼,硬度(217~255HBS) 根據(jù)課本P235頁式(10-2),表(10-2)取c=110 =110× (2.168/76.4) =38.57mm 考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則 d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm ∴取d=42mm ⑵、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①軸的零件定位,固定和裝配 單級(jí)減速器中,可以將齒輪安排在箱體中央,相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布,齒輪左面用軸肩定位,右面用套筒軸向定位,周向定位采用鍵和過渡配合,兩軸承分別以軸承肩和套筒定位,周向定位則用過渡配合或過盈配合,軸呈階狀,左軸承從左面裝入,齒輪套筒,右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 ②確定軸的各段直徑和長度 初選30211型角接球軸承,其內(nèi)徑d為55mm,外徑D=100mm,寬度T為22.755mm??紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離,則取套筒長為20mm,則該段長42.755mm,安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。 則 d =42mm L = 50mm L = 55mm L = 60mm L = 68mm L =55mm L 四、滾動(dòng)軸承的選擇 1 、計(jì)算輸入軸承 選用30207型角接觸球軸承,其內(nèi)徑d為35mm,外徑D為72mm,寬度T為18.25mm. 2 、計(jì)算輸出軸承 選30211型角接球軸承,其內(nèi)徑d為55mm,外徑D=100mm,寬度T為22.755mm 五、鍵聯(lián)接的選擇 1 、輸出軸與帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 鍵的類型及其尺寸選擇: 帶輪傳動(dòng)要求帶輪與軸的對(duì)中性好,故選擇C型平鍵聯(lián)接。 根據(jù)軸徑d =42mm ,L =65mm 查手冊得,選用C型平鍵,得: 卷揚(yáng)機(jī) 裝配圖中22號(hào)零件選用GB1096-79系列的鍵12×56 則查得:鍵寬b=12,鍵高h(yuǎn)=8,因軸長L =65,故取鍵長L=56 2 、輸出軸與齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 =60mm,L 查手冊得,選用C型平鍵,得: 裝配圖中 赫格隆36號(hào)零件選用GB1096-79系列的鍵18×45 則查得:鍵寬b=18,鍵高h(yuǎn)=11,因軸長L =53,故取鍵長L=45 3 、輸入軸與帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 =25mm L 查手冊 選A型平鍵,得: 裝配圖中29號(hào)零件選用GB1096-79系列的鍵8×50 則查得:鍵寬b=8,鍵高h(yuǎn)=7,因軸長L =62,故取鍵長L=50 4 、輸出軸與齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 =50mm L 查手冊 選A型平鍵,得: 裝配圖中26號(hào)零件選用GB1096-79系列的鍵14×49 則查得:鍵寬b=14,鍵高h(yuǎn)=9,因軸長L =60,故取鍵長L=49 六、箱體、箱蓋主要尺寸計(jì)算 箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu),采用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體主要尺寸計(jì)算如下: 七、軸承端蓋 主要尺寸計(jì)算 軸承端蓋:HT150 d3=8 n=6 b=10 八、減速器的 減速器的附件的設(shè)計(jì) 1 、擋圈 :GB886-86 查得:內(nèi)徑d=55,外徑D=65,擋圈厚H=5,右肩軸直徑D1≥58 2 、油標(biāo) :M12:d =6,h=28,a=10,b=6,c=4,D=20,D 3 、角螺塞 M18 × 1.5 :JB/ZQ4450-86 九、 設(shè)計(jì)參考資料目錄 1、吳宗澤、羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.北京:高等教育出版社,1999.6 2、解蘭昌等編著.緊密儀器儀表機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).杭州:浙江大學(xué)出版社,1997.11
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