单级圆柱齿轮减速器的一级链传动说明书
目录
1.设计任务书............................................................................................................................................... 2
1.1设计题目 ................................................................................................................................................ 2
1.2工作条件 ............................................................................................................................................... 2
1.3技术数据 ............................................................................................................................................... 2
2.传动装置总体设计 .................................................................................................................................. 2
2.1电动机的选择 ....................................................................................................................................... 2
2.1.1选择电动机系列 ........................................................................................................................... 2
2.1.2选择电动机的功率 ....................................................................................................................... 2
2.1.3确定电动机转速 ........................................................................................................................... 3
2.2分配传动比 ........................................................................................................................................... 4
2.3传动装置的运动和动力参数计算 ....................................................................................................... 4
2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算 ................................................................................................... 4
2.3.2各轴运动及动力参数列表示 ....................................................................................................... 5
3.传动零件的设计计算 .............................................................................................................................. 5
3.1减速器以外的传动零件设计计算 ....................................................................................................... 5
设计链传动 ............................................................................................................................................ 5
3.2 减速器以内的传动零件设计计算 ....................................................................................................... 7
设计齿轮传动 ........................................................................................................................................ 7
4. 轴的设计计算 ...................................................................................................................................... 11
4.1初步确定轴的直径 ............................................................................................................................. 11
4.1.1高速轴及联轴器的设计 ............................................................................................................. 11
4.1.2 低速轴的设计计算 .................................................................................................................... 12
4.2轴的强度校核 ..................................................................................................................................... 12
5.滚动轴承的选择及其寿命验算 ............................................................................................................. 16
5.1低速轴轴承 ......................................................................................................................................... 16
5.2高速轴轴承 ......................................................................................................................................... 16
6.键联接的选择和验算 ............................................................................................................................ 16
(一).减速器大齿轮与低速轴的键联接 .................................................................................................. 16
(二).小链轮与减速器低速轴轴伸的联接 .............................................................................................. 17
(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接 .............................................................................................. 17
7.联轴器的选择 ........................................................................................................................................ 18
8.减速器的润滑及密封形式选择 ............................................................................................................. 18
9.参考文献 ................................................................................................................................................ 19
1.设计任务书
1.1设计题目
设计胶带传输机的传动装置
1.2工作条件
1.3技术数据
2.传动装置总体设计
2.1电动机的选择
2.1.1选择电动机系列
根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机,封闭自扇冷
式结构,电压380伏,Y系列电动机
2.1.2选择电动机的功率
(1)卷筒所需有效功率
pFV20002.0
w100010004kw(2)传动总效率
根据表2.2-1确定各部分的效率:
弹性联轴器效率 η1=0.99
一对滚动轴承效率 η2=0.99
2.2分配传动比
(1) 总传动比 in0
n9607.54
w127.4
查表2.2-1得 取链传动比i23=2.5
则齿轮传动的传动比为ii
12i7.54
2.53.016
23
2.3传动装置的运动和动力参数计算
2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算
0轴:即电动机的主动轴
p0pr4kw
n0960r/min
T9.55p0
n9.554103
049.34Nm
0960
1轴: 即减速器的高速轴
p1p0014.960.994.91kw n1n0
i960r/min
01
p3
T14.9110
19.55n9.5548.84Nm
1960
2轴:即减速器的低速轴
p2p1124.910.990.974.72kw
nn1
2i960
3.016318.30r/min
12
T9.55P24.72103
2n9.55141.61Nm
2318.30
3轴:即传动滚筒轴
p3p2234.720.990.924.30kw n2
3n
i318.30127.32r/min
232.5
P34.30103
T39.55n9.55127.32322.53Nm
3
2.3.2各轴运动及动力参数列表示
3.传动零件的设计计算
3.1减速器以外的传动零件设计计算
设计链传动
1)确定链轮齿数
传动比: in19603.02 n2318.30
由传动比取小链轮齿数Z1=29-2i=22.96 因链轮齿数最好
为奇数,取为23;大链轮齿数Z2iZ13.022369.46,所
以取 Z2=69
实际传动比: iZ2
Z693
123
2)确定链条节距
由式 PKAP
0K,查表得,工况系数KA1
zKp
小链轮齿数系数: KZ1
z(19)1.08(23
191.081.23
取单排链,取K.04.72
p=1.0 :P01
1.231.03.84kW
n2318.30r/min,查图:选链号No10A,节距p=15.875mm
3)计算链长
初选:
a0=40p=4015.875=635mm
链长:
L0z2z1pzz1269
p2a
p2a(224023
022
15.875
635(6923
2)2127.07节
取 Lp=128节
4)验算链速: vz1n2p23318.3015.875
6010006010001,937
V<15 m/s 适合
5)选择润滑方式:
按v=1.937m/s,链号10A,查图选用滴油润滑。
6)作用在轴上的力
有效圆周力: F1000P10004.72
ev1.9372437N
作用在轴上的力:FQ1.2Fe1.224372924N
7)链轮尺寸及结构
分度圆直径: d1p
015.875116.585mm sin1801800
zsin
123
d215.875
0348.789mm
sin180
69
3.2 减速器以内的传动零件设计计算
设计齿轮传动
1) 材料的选择:
小齿轮选用45#钢,调质处理,齿面硬度217—255HBS,
大齿轮选用45#钢,正火处理,齿面硬度162—217HBS。
计算应力循环次数
N160n1jLh609601(830082)2.21109
NN21109
12.
2i3.0167.33108
查图11-14,ZN1=1.0 ZN2=1.01(允许一定点蚀)
由式11-15,ZX1=ZX2=1.0 ,
取SHmin=1.0
由图11-13b,得
Hlim1570MPa,Hlim2510MPa
计算许用接触应力
Hlim1
H1SZ570
N1ZX1
Hmin1.01.01.0570.0MPa
H2Hlim2SZ510
N2ZX2
Hmin1.01.011.0515.1MPa
因H2H1,故取HH2515.1N/m2
2) 按齿面接触强度确定中心距
小轮转矩T148840Nm
初取K2
tZt1.3,取a0.4,由表11-5得ZE189.MPa由图11-7得,ZH2.5,减速传动,ui3.016;
由式(5-39)计算中心距a aKT1ZHZEZZ2
t(u1)2auH
2
(3.0161)1.1488402.5189.820.43.016515.1
107mm
由于, 130mm
m(u1)140
2。5(3.0161)27.89 取28
大齿轮齿数: z2=uz1=3.0162484.12 取 84
取z1=28,z21=28,z2=84
实际传动比iz2
实z84
283
1
传动比误差
ii理i实
i100%|3.0163|
理3.016100%0.53%5%,
在允许范围内。
齿轮分度圆直径
d1mnz12.52870mm
d2mnz22.584210mm 圆周速度vd1n170960
6010361043.517m/s
由表11-6,取齿轮精度为8级.
(3) 验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动,载荷轻微冲击,由表11-3,取KA=1.0
由图11-2(a),
按8级精度和vz1/1003.51728/1000.98m/s,
得Kv=1.10。
齿宽baa0.414056mm。
由图11-3(a),按b/d1=56/70=0.8,考虑轴的刚度较大和
齿轮相对轴承为对称布置得 ,Kβ=1.06
由表11-4,得Kα=1.1
载荷系数KKAKvKK1.01.11.061.11.29
由图11-4,得10.784,20.924,
所以120.7840.9241.708
由图11-6得,Z0.87
计算齿面接触应力
2KT1u1
HZHZEZbd2u2.5189.80.87
1
21.29488403
56702.01613.016322.8MPaH515.1MPa
故在安全范围内。
(4)校核齿根弯曲疲劳强度
按Z1=28,Z2=84,
由图11-10得,YFa1=2.59,YFa2=2.23
由图11-11得,Ysa11.61,Ysa21.78
由图11-12得,Y0.68
由图11-16(b),得Flim1210N/mm2,Flim2205N/mm2由图11-17,得YN1=1.0,YN2=1.0
由图11-18得,YX1=YX2=1.0
取YST=2.0,SFmin=1.4
计算齿根许用弯曲应力
Flim1YST
F1SY2102
N1YX11.41.01.0300MPa
Fmin
Flim2YST2052
F2SYN2YX21.01.0292.9MPa
Fmin1.4
F12KT1
bdY21.2948840
Fa1Ysa1Y
1mn56702.52.591.610.68
36.46MPaF1300MPa
故安全。 F2YFa2YSa22.
F1Y36.46231.78
F1YSa12.591.61
34.71MPa292.9MPa
故安全。
(5) 齿轮主要几何参数z1=28, z2=84, u=3.016, m=2.5mm,
d1mz12.52870mm, d2mz22.584210 mm
d
a1d12ham702.51.0275mm
d2h
a2d2am2102.51.02215mm
dd
f112(hac)m702.5(1.00.25)263.75mm
dd
f222(hac)m2102.5(1.00.25)2203.75mm
a=140mm
b2b56mm, b1=b2+(5~10)=62mm
4. 轴的设计计算
4.1初步确定轴的直径
4.1.1高速轴及联轴器的设计
1.初步估定减速器高速轴外伸段轴径
根据所选电机 d电机38mm,轴伸长E80mm 则d=(0.8~1.0)d电机=(0.8~1.0)×38=30.4~38mm
取d=32mm。2.选择联轴器
根据传动装置的工作条件选用弹性套柱销联轴器 (GB/T 4323-2002)。 计算转矩Tc为
Tc=KAT=1.25×48.84=61.1Nm 式中T——联轴器所传递的标称扭矩,
T=9.55×P
4.91103n=9.55×
960
48.84Nm KA——工作情况系数,取KA=1.25。
查表2-14-2,根据公称转矩Tn须大于计算转矩=61.1Nm, 选LT6型号,公称转矩Tn=250N·m,许用转速轴孔直径dmin=32mm,dmax=42mm。根据电动机轴颈d=38mm,轴伸长度E=80mm,故选联轴器主动端轴孔直径d1=38mm,Y型轴孔长度L=82,C型键槽。根据初估减速器高速轴外伸段直径
30.4~38mm,故选联轴器从动端轴孔直径d2=32mm,J 度L1=60mm,A型键槽,即减速器高速轴轴伸直径d=32mm。因联轴器轴孔长度L1=60mm,故取减速器高速轴外伸段的长度为58mm,选定联轴器型号为: LT6联轴器
JC3882
J3260
GB/T 4323—2002
4.1.2 低速轴的设计计算
1.选择轴的材料
选择材料为45号钢,调质处理。
2.按转矩初步计算轴伸直径
dA0P4.72n118318.30
28.99mm 按一个键槽考虑,最小直径加大5%,得 dmin=28.99(1+5%)=30.44mm,取d0=35mm
d1=(38~45)mm , 取d1=42 (按标准密封圈尺寸取值) d2>d1,根据轴承取标准值,取d2=47mm
查表2-13-1,选6309型号的深沟球滚子轴承。轴承型号为 6309 GB/T276-1994 4.2
轴的强度校核
计算大齿轮上的作用力 转矩T=142.61N.m 圆周力F2141610
t
2Td
210
1349N径向力 FrFttg1349tg20491N 轴向力 FaFttg1349tg00N(1) 绘轴的受力简图,求支座反力
t=1349N r=491N Fa=0N
L1=91.5 L2=55.5 L3=55.5 a. 垂直面支座反力
MB0
RAy(L2L3)FtL30 RAy
FtL3134955.5
674.5NAY=674.5N
L2L355.555.5
Y0
RByFtRAy1349674.5674.5NBY=674.5N b. 水平面支座反力
MB0得,RAz(L2L3)Fa
d
FrL2FQ(L1L2L3)02
RAz
FrL2FQ(L1L2L3)
L3L2
RAz=5580N
49155.52924(91.555.555.5)
5580N
55.555.5
Z0得:
RBzRAz-Fr-FQ5580-491-29242165RBZ=2165N
(2)作弯矩图
a. 垂直面弯矩MY图
C点 ,MCyRAyL3674.555.53.7435104NmmMCY=37435N.mm b. 水平面弯矩MZ图
C点左, MCzRAzL2FQ(L2L1)1.2105NmmMCz=120138N.mm
,,5C点右, MCMRL1.2010NmmCz=120158N.mm zBz3
c. 合成弯矩图
225C点左,MCMCyCZ1.2610NmmMC=125835N.mm ,2,25,
MCC点右,MCyMCz1.2610NmmMC=125854N.mm
(3)作转矩T图
TFt
d
141645NmmT=141645N.mm 2
(4)作计算弯矩Mv图
取α=0.6 C点左边
2
MVCMC(T)2(1.26105)2(0.6141645)2
1.5210Nmm
5
MvC=151982N.mm
B 点右边
''2MVCMC(T')2(1.26105)2(0.60)2
MvC=151982N.mm
’
1.52105Nmm
D点
22
(T)84987Nmm vD=84987N.mm MVDMD
(5)校核轴的强度
由以上分析可见,C点弯矩值最大,而D该轴危险断面是C点和D点所在剖面。
查表13-1得B650N/mm2查表13-3得[b]160N/mm2。C点轴径: dCMvC0.1b
1
5
1.521029.4mm
0.160
因为有一个键槽dC29.4(10.05)30.9mm。该值小于原 dc=30.9mm
1
84987
24.2mm
0.160
因为有一个键槽dC24.2(10.05)25.4mm。该值小于原 设计该点处轴径32mm,故安全。
5.滚动轴承的选择及其寿命验算
5.1低速轴轴承
1)、选定轴承类型及初定型号
深沟球轴承(GB/T276-94),型号6309 : 查表得C40.8kN Cr29.8kN 2)、计算径向支反力
R21RAY
R2
AZ5621NR2R2
2RBYBZ2268N取P=5621N
3) 校核轴承寿命
10106
C3
L10610ht14080031060nfp
60230.991.25621
2.91104h10000h
故满足轴承的寿命要求
5.2高速轴轴承
高速轴承的确定与低速轴承相同,选取 深沟球轴承(GB/T276-94),型号6208
6.键联接的选择和验算
(一).减速器大齿轮与低速轴的键联接
1)键的材料类型
R1=5621N R2=2268N
L10h=2.91104h
45号钢,A型普通平键 2)确定键的尺寸 b=14mm, h=9mm, L=45mm 3)验算键的挤压强度
键和轴的材料为钢,轮毂材料为铸铁,铸铁的许用力比钢的许用挤压应力低,按铸铁校核键连接的挤压强度。 查表的许用挤压应力p
53MPa,键的计算长度 l=L-b=45-14=31mm 由下式得
4Tp
dhl4141610
47931
43.20N/mm2p
该键安全。所以选键14×45GB1096-79
(二).小链轮与减速器低速轴轴伸的联接
1)键的材料类型
45号钢A型普通平键,联轴器材料为钢. 2)确定键的尺寸
b=10mm,h=8mm, L=50mm ,p=100N/mm2
同上面的方法: p
4Tdhl4141610
358(5010)
50.58N/mm2因pp
,故安全。所以选键10×50GB1096-79。
(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接
1)键的材料类型 45号钢,A型普通平键 2)确定键的尺寸
b=10mm, h=8mm, L=50mm ,l=L-b=40mm,p
=100N/mm2
Tp
4dhl433030
328(5010)
12.9N/mm2 因pp
,故安全。所以选键10×50GB1096-79。
7.联轴器的选择
根据传动装置的工作条件选用
弹性套柱销联轴器(GB/T 4323-2002) 计算转矩Tc为: Tc=KAT=1.25×48.84=61.1 Nm 式中T——联轴器所传递的标称扭矩,
T=9.55×P
4.91103n=9.55×
960
48.84Nm KA——工作情况系数,取KA=1.25。
查表2-14-2,根据公称转矩Tn须大于计算转矩=61.1Nm, 选LT6型号,公称转矩Tn=250N·m,许用转速轴孔直径dmin=32mm,dmax=42mm。根据电动机轴颈d=38mm,轴伸长度E=80mm,故选联轴器主动端轴孔直径d1=38mm,Y型轴孔长度L=82,C型键槽。根据初估减速器高速轴外伸段直径30.4~38mm,故选联轴器从动端轴孔直径d2=32mm,J 度L1=60mm,A型键槽,即减速器高速轴轴伸直径d=32mm。因联轴器轴孔长度L1=60mm,故取减速器高速轴外伸段的长度为58mm。故选定联轴器的型号为:
LT6联轴器
JC38×82
J32×60
GB/T 4323-2002
8.减速器的润滑及密封形式选择
1 减速器的润滑采用油润滑,润滑油选用
轻负载工业齿轮油GB5903-995。 2 油标尺M12,材料Q235A。
3 密封圈
低速轴选用 45×62×8 GB/T13871-1992 高速轴选用 42×62×8 GB/T13871-1992
9.参考文献
[1] 陈良玉、王玉良、马星国、李 力 著
[2] 孙德志、王春华、董美云 著