双级圆柱齿轮减速器
机械设计课程设计计算说明书
设计题目 双级圆柱齿轮减速器
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目录
一、 设计任务书………………………………………………(1) 二、 传动方案的分析与拟定…………………………………(3) 三、 电动机的选择计算………………………………………(4) 四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算……………(5) 五、 传动零件的设计计算……………………………………(5) 六、 轴的设计计算…………………………………………...(16) 七、 键连接的选择及计算……. ……………………………..(34) 八、 滚动轴承的选择及计算…. ……………………………..(36) 九、 联轴器的选择. …………………………………………..(42) 十、 润滑和密封方式的选择,润滑油和牌号的确定………(42) 十一、 箱体及附件的结构设计和选择………………….. …(43) 十二、 设计小结…………………………………………….(46)
参考资料………………………………………………………(48)
机械设计课程设计
双级圆柱齿轮减速器
一、 设计任务书
设计题目:设计一带式传输机传动装置中的双级斜齿圆柱齿轮减速器。(附简图)
设计数据及工作条件: F=4800N; T=1080N·m;
V=0.5m/s; n=21.2转/分; D=450毫米;P=2.4KW; I=38.7; △i= 0.5%; 生产规模:中小批量; 工作环境:有灰尘;
载荷特性:载荷平稳,连续单向运转; 工作期限:5年,2班制; 其他条件:无
设计注意事项:
1、
设计由减速器或其它机械传动装配图1张。零件图2张,
及设计计
算说明书一份组成。
2、 3、
设计中所有标准均按我国标准采用。
设计期限:自2009年11月9日至2009年11月28日。
二、 传动方案的分析与拟定
2.1 传动方案说明
Nw=60×1000V/πD=(60×1000×0.5)/(π×450)=21.2r/min
一般选用同步转速为1000r/min或者1500r/min的电动机作原动机,则可估算出传动装置的总传动比i 约为70或47。根据这个传动比及工作条件可有三种方案,对这三种传动方案进行分析比较可知:选择链传动,减速器的尺寸小,链传动的尺寸较紧凑。
三、电动机的选择
3.1. 电动机类型的选择
根据工作条件及工作环境,选用卧式封闭型Y(IP44)系列三相交流异步电动机。
3.2. 电动机容量
1) 工作所需功率
Pw=F·V ·nw/9550=4800×0.5/9550=2.4Kw
2) 电动机输出功率Pd
为了计算电动机所需功率Pd ,先要确定从电动机到工作机之间的总功率η
。
η2、η3、η4、η5分别为弹性联轴器、设η1、闭式齿轮传动(设齿轮精度为8级)
、
滚动轴承、开式滚子链传动、滚筒的效率,由表查的: η1=0.99; η2=0.97; η3=0.99; η4=0.92; η5=0.96 则传动装置的总效率为
225225
η=η1·η2·η3·η4·η5 0.99*0.97*0.99*0.92*0.96=0.7745
电动机所需功率为
Pd= Pw/η=(2.4*0.7745)Kw=3.099Kw 由表选取电动机的额定功率为4 Kw。
3.3. 电动机转速
2
传动比 i=i链×i 高×i 低=(2~3)×(3~5)=18~75
nd=nw×(18~75)=918~3825(r/min)
选择常用的同步转速为1500r/min和1000r/min两种。
3.4. 电动机型号
根据电动机所需功率和同步转速,查表可知,电动机的型号为Y112M-4和Y132M1-6。根据电动机满载转速Nm 和滚筒转速Nw 可算出总传动比。
现将此两种电动机数据和总传动比列于下表中: 表3-1 电动机的数据及总传动比
由上表可知,方案中虽然电动机转速高、价格低,但总传动比大。为了能合理地分配传动比,使传动装置结构紧凑,决定选用方案2,即电动机型号为
Y132M1-6。
3.5. 电动机外型简图及安装尺寸
四、传动装置的运动和运动参数计算
4.1总传动比的确定及各级传动比的分配
4.1.1. 理论总传动比
i=Nm/Nw=960/21.2=38.71
4.1.2.
各级传动比分配
根据表可知,取链传动的传动比i 3=3,则减速器的总传动比为 i n =38.71/3=12.9 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比
i 1=
=4.095
低速级的传动比
i 2=i n /i 1=12.9/4.095=3.150
4.2 各轴的转速计算:
n Ⅰ=n w =960r /m in
n Ⅱ=n Ⅰ/i 1=(960/4.095) r /m in =234.43r /m in n Ⅲ=n Ⅱ/i 2=(234.43/3.150) r /m in =74.42r /m in n Ⅳ=n Ⅲ=74.42r /m in
4.3 各轴的输入功率计算:
P =Pd ηⅠ
1
=3.099*0.99=3.068(KW )
3
P =P ηηⅡⅠ2
=3.068*0.97*0.99=2.946(KW )
31
P Ⅲ=P ηηⅡ2P Ⅳ=P Ⅲη3η
=2.946*0.97*0.99=2.829(KW )=2.829*0.99*0.99=2.773(KW )
4.4各轴的输入转矩计算:
T =9550P /n Ⅰ=9550*3.068/960=30.520(K N ∙m ) ⅠⅠ
T Ⅱ=9550P /n Ⅱ=9550*2.946/234.43=120.012(K N ∙m ) ⅡT Ⅲ=9550P Ⅲ/n Ⅲ=9550*2.829/74.42=363.033(K N ∙m ) T Ⅳ=9550P Ⅳ/n Ⅳ=9550*2.773/74.42=355.847(K N ∙m )
将上述计算器结果列于下表中,以供查用: 表2-2 各轴的运动及动力参数
十、润滑和密封方式的选择,润滑油和牌号的确定
减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑,以降低摩擦,减少磨损和发热,提高效率。
1、齿轮传动的润滑
1)润滑剂的选择
齿轮传动所用的润滑剂的黏度根据传动条件、圆周速度或滑动
速度、温度等分别按第15章表15-1(2P141)来选择,即润滑油的黏度为118。根据所需的黏度按表15-3(2P141)选择润滑油的牌号,即选择中负荷工业齿轮油(GB/T 5903--1995)中代号为L-CKC220的润滑油。
2)润滑方式的选择
在减速器中,齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度V 而定。
由于V
1)润滑剂的选择
减速器中滚动轴承可采用润滑油或润滑脂进行润滑。由于减
速器中齿轮的圆周速度V 较低,则采用直接用减速器油池内的润滑油润滑。
2)润滑方式
减速器中浸油齿轮的圆周速度V>2~3m/s,故采用飞溅润滑。
飞溅的油,一部分直接溅入轴承,一部分先溅到箱壁上,然后顺着箱盖内壁流入箱座的输油沟,经轴承端盖上的缺口进入轴承。因此,若采用飞溅润滑,则需设计特殊的导油沟,使箱壁上的油通过导油沟进入轴承,起到润滑作用。
十一、箱体及附件的结构设计和选择
1. 箱体结构形式及材料
箱体起着支承轴系、保证传动件和轴系正常运转的重要作用,选用箱体结构形式为剖分式,箱体的毛坯制造方法为铸造箱体。
材料选用牌号为HT200的灰铸铁。
2 .箱体结构尺寸
(1)箱座高度满足齿顶圆到油池底面距离不小于30mm 到50mm ,总高度为308mm 。
(2)箱体壁厚为8mm 。
(3)轴承座螺栓凸台高度45mm (4)肋板厚度10mm
(5)各处倒角为r5到r10。
减速器铸造箱体的结构尺寸
3 .主要附件
(1)窥视孔和视孔盖
窥视孔应设在箱盖顶部能看见齿轮啮合区的位置,大小以手能伸入箱体内检查操作为宜。
窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上,并考虑密封。 (2)通气器
通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一
定曲路,并设置金属网。
选择通气器类型的时候应考虑其对环境的适应性,其规格尺寸应与减速器大小相适应。
(3)油面指示器
油面指示器应设置在便于观察且油面较稳定的部位,如低速轴附近。
常用的油面指示器有圆形油标、长形油标、管状油标,油标尺等形
式。
油标尺的结构简单,在减速器中较常采用。油标尺上有表示最高
及最低油面的刻线。装有隔离套的油尺可以减轻油搅动的影响。 油标尺安装位置不能太低,以避免油溢出油标尺座孔。 (4)放油孔和螺塞
放油孔应设置在油池的最低处,平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时,座箱上装螺塞处应设置凸台,并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面,以避免排油不净。 (5)起吊装置
吊环螺钉可按照起重量选择。为保证起吊安全,吊环螺钉应完全拧入螺孔。箱盖安装吊环螺钉处应设置凸台,以使吊环螺钉孔有足够深度。 箱盖吊耳、吊钩和箱座吊钩的结构尺寸在设计时可以进行适当修改。 (6)定位销
常采用圆锥销作定位销。两定位销之间的距离越远越可靠,因此,通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处,并应作非对称布置。定位销的长度应大于箱盖、箱座凸缘厚度之和。 (7)起盖螺钉
起盖螺钉设置在箱盖联接凸缘上,其螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与箱盖凸缘螺钉直径相同,螺钉端部制成圆柱形并光滑导角或制成半球形。 十二、设计小结
按照设计任务书的要求,设计出的双级圆柱齿轮减速器其各结构均符合国家标准,各零件的配合无大的缺陷,可以进行正常的运作,所以该设计方案是可行的。
齿轮为圆柱斜齿齿轮,各级齿轮的尺寸大小均符合设计任务书的要求,其强度经校核均符合强度标准,使用时不会出现强度不足造成的零件损坏。
轴系的设计符合设计任务书的设计要求,轴承处均以0或5结尾,抗弯的强度校核均符合要求,不会出现因强度不足而造成的轴系零件损坏。各轴与轴承的配合也无问题,总体运行情况良好。
窥视孔、通气器、油塞、吊耳都符合设计要求,设计的位置按照设计任务书的注意事项设计,能完成各附件的作用。
装配图以及零件图基本无结构问题,各零件的配合间隙符合国家标准。零件图中,标注适当。箱体的结构设计以及附件的位置布置均符合设计任务书的要求,位置合适。
计算部分的计算依据以及数据来源可靠,计算结果基本正确。 在设计过程中,参考设计任务书以及各种标准件的国家标准,让我认识到设计工作所必须的严谨态度。每个零件不单单要考虑到工作情况,还要考虑加工的工艺难度,每个零件的配合都要力求精确,不可带有半点含糊,有时需要不断检验各轴以符合要求,材料尽量常见,且价格便宜。
我设计的这个双级圆柱齿轮减速器在结构上采用闭式,润滑方式为油润滑,各轴都采用圆锥滚子轴承,密封盖采用旋盖式,运行情况良好,结构简单又不失其基本功能。
但是总体外型上还有一点小小的不足之处,起盖螺钉的端面采用了六角形,而没有采用圆柱形或者半球形,这样在平时使用时容易造成起盖螺钉松动,造成危险。
参考文献
文中标号为1的表示参考《机械设计》第一版,
张卫国 饶芳主编,华中科技大学出版社,2006年9月。
文中标号为2的表示参考《机械设计课程设计》第3版, 唐增宝 常建娥主编,华中科技大学出版社,2006年9月。