同軸減速器
同軸減速器,同軸,減速器
目 錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………
1傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明………………………………………
2電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………
3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)……………………………
4傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………
5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………
6滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算………………………………………
7鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算……………………………………
8連軸器的選擇…………………………………………………
9減速器附件的選擇……………………………………………
10潤(rùn)滑與密封……………………………………………………
設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………
參考資料目錄…………………………………………………
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目:帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
一??帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理
帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖如圖
1、電動(dòng)機(jī)2、帶傳動(dòng)3、齒輪減速4、軸承5、聯(lián)軸器、6、鼓輪7、運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn),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(dòng)力來(lái)源:電力,三相交流電,電壓380/220V;
5 ? ? ? 運(yùn)輸帶速度容許誤差:±5%;
6 ? ? ? 制造條件及生產(chǎn)批量:一般機(jī)械廠制造,小批量生產(chǎn)。
三 原始數(shù)據(jù)
? ? ? ? 題號(hào)
參數(shù)? ? ? ? 1? ? ? ? 2? ? ? ? 3? ? ? ? 4? ? ? ? 5? ? ? ? 6? ? ? ? 7? ? ? ? 8? ? ? ? 9? ? ? ? 10
運(yùn)輸帶工作拉力(A)
F/KN ? ? 1500? ? 2200? ? ?2300? ?2500? ? ?2600? ? ?2800? ? 3300? ? 4000? ? 4500? ? 4800
運(yùn)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(yùn)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(dòng)方案(D)
編號(hào)? ? ? ? 方案? ? ? ? 編號(hào)? ? ? ? 方案
1? ? ? ? 帶——單級(jí)斜齒輪圓柱齒輪減速器? ? ? ? 2? ? ? ? 二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器
3 圓錐圓柱齒輪減速器 4 二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器
5? ? ? ? 單級(jí)蝸桿減速器? ? ? ?
五 ? 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.? ? ? ? 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算;
2.? ? ? ? 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.? ? ? ? 軸的設(shè)計(jì)
4.? ? ? ? 滾動(dòng)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(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的編寫
六 ? ?設(shè)計(jì)任務(wù)
1.? ? ? ? 減速器總裝配圖一張
2.? ? ? ? 齒輪、軸零件圖各一張
3.? ? ? ? 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份
七? ? ? 設(shè)計(jì)進(jìn)度
1、? ? ? ? 第一階段:總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算
2、 第二階段:軸與軸系零件的設(shè)計(jì)
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(jì)算說(shuō)明書的編寫
八 評(píng)分細(xì)則
1、設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書. 40分
2、圖紙質(zhì)量 40分
3、進(jìn)度檢查表(每天進(jìn)行一次進(jìn)度檢查) 20分
一 傳動(dòng)方案的擬定及分析
我的題號(hào)為A6B6C1D3
A6----運(yùn)輸帶工作拉力F=2800N
B6----運(yùn)輸帶工作速度V=1.35m/s
C6----卷筒直徑D=340mm
B----二級(jí)圓同軸式柱齒輪減速器
由題目所給的傳動(dòng)方案,本設(shè)計(jì)為同軸式二級(jí)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(dòng),能有效減少灰塵帶來(lái)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜,軸向尺寸大,中間軸較長(zhǎng)、剛度差,中間軸承潤(rùn)滑較困難。
1—電動(dòng)機(jī);2—聯(lián)軸器;3—齒輪減速器;4—帶式運(yùn)輸機(jī);5—鼓輪;6—聯(lián)軸器
二 電動(dòng)機(jī)的選擇
1. 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)。
2. 電動(dòng)機(jī)容量的選擇
1) 工作機(jī)所需功率Pw
其中 =0.96 (見機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P9,以下簡(jiǎn)稱課設(shè))
2)
3) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率
Pd=Pw/η
η==0.918
取
3. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
nd=(i1’·i2’…in’)nw
初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)
4.電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定
由表20-1查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4,其額定功率為5.5kW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min?;痉项}目所需的要求。
計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配
1. 計(jì)算總傳動(dòng)比
由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為:
i=nm/nw
nw=75.87
i=18.97
2. 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比
由于減速箱是同軸式布置,所以i1=i2。
因?yàn)閕=18.97,取i=4.36,i1=i2=4.36
速度偏差為<5%,所以可行。
各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩
項(xiàng) 目
電動(dòng)機(jī)軸
高速軸I
中間軸II
低速軸III
轉(zhuǎn)速(r/min)
960
960
269.67
75.75
功率(kW)
5.5
5.25
5.15
5.05
轉(zhuǎn)矩(N·m)
34.85
148.9
636.5
三 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)于同軸減速器設(shè)計(jì),只需設(shè)計(jì)第二級(jí)齒輪傳動(dòng)
1. 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1) 材料及熱處理;
選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
2) 精度等級(jí)選用7級(jí)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(qiáng)度設(shè)計(jì)
按式試算,即
dt≥
1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)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(qiáng)度極限σHlim1=600MPa;大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa;
(7) 由式10-13計(jì)算應(yīng)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(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)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(jì)算
(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥
=65.08
(2) 計(jì)算圓周速度
v==1.12m/s
(3) 計(jì)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(jì)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(jí)精度,由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.1;由表10—4查的KHβ的計(jì)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(shí)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(jì)算模數(shù)mn
mn =2.83
3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式(10—17)
mn≥
1) 確定計(jì)算參數(shù)
(1) 計(jì)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(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得Ysa1=1.58;Ysa2=1.81
(4) 計(jì)算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
(5) 計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算
mn≥=2.09取mn=2.5
4. 幾何尺寸計(jì)算
1) 計(jì)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(diào)整后的中心距修正螺旋角
14.3615。
修正
d1=74.84mm
d2=325.16mm
2) 計(jì)算齒輪寬度
B1=80mm,B2=75mm
3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。
五 軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(cè)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(zhǎng)度
1. I-II段軸承寬度為22.75mm,所以長(zhǎng)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(zhǎng)度為16mm。
3. III-IV段為小齒輪,長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度85mm。
4. IV-V段用于隔開兩個(gè)齒輪,長(zhǎng)度為120mm。
5. V-VI段用于安裝大齒輪,長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度,為80mm。
6. VI-VIII長(zhǎng)度為44mm。
4. 求軸上的載荷
5. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1) 判斷危險(xiǎn)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(xiǎn)截面
2) 截面IV右側(cè)的
截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
由于軸選用40cr,調(diào)質(zhì)處理,所以
,,。
([2]P355表15-1)
a) 綜合系數(shù)的計(jì)算
由,經(jīng)直線插入,知道因軸肩而形成的理論應(yīng)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(yīng)力集中系數(shù)為
查得尺寸系數(shù)為,扭轉(zhuǎn)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(zhì)量系數(shù)為,
([2]P40附圖3-4)
軸表面未經(jīng)強(qiáng)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(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 確定軸上零件的裝配方案
3. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
W=74569N.mm
T=50336N.mm
45鋼的強(qiáng)度極限為,又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的,所以。
輸出軸
1. 初步確定軸的最小直徑
2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(diǎn),所以考慮選用它。
二、 高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于裝置用于運(yùn)輸機(jī),原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),所以工作情況系數(shù)為,
計(jì)算轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)相連,其孔徑受電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)矩
軸孔直徑,
軸孔長(zhǎng),
裝配尺寸
半聯(lián)軸器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84)
三、 第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于裝置用于運(yùn)輸機(jī),原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),所以工作情況系數(shù)為,
計(jì)算轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩
軸孔直徑
軸孔長(zhǎng),
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(guò)濾),采用M18×1.5
油面指示器
選用游標(biāo)尺M(jìn)16
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(rùn)滑與密封
一、 齒輪的潤(rùn)滑
采用浸油潤(rùn)滑,由于低速級(jí)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(dòng)軸承的潤(rùn)滑
由于軸承周向速度為,所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。
三、 潤(rùn)滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利,考慮到該裝置用于小型設(shè)備,選用L-AN15潤(rùn)滑油。
四、 密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調(diào)整,采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
密封圈型號(hào)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(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。
設(shè)計(jì)小結(jié)
由于水平有限,且是第一次做機(jī)械設(shè)計(jì),所以這次的設(shè)計(jì)還存在許多缺點(diǎn),比如說(shuō)箱體結(jié)構(gòu)龐大,重量也很大。齒輪的計(jì)算不夠精確等等缺陷,我相信,通過(guò)這次的實(shí)踐,能使我在以后的設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作,有能力設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊,傳動(dòng)更穩(wěn)定精確的設(shè)備。
參考資料目錄
[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》,高等教育出版社,王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn)主編,1995年12月第一版;
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[3]《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,同濟(jì)大學(xué)出版社,洪鐘德主編,2002年5月第一版;
[4]《減速器選用手冊(cè)》,化學(xué)工業(yè)出版社,周明衡主編,2002年6月第一版;
[5]《工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè)》,機(jī)械工業(yè)出版社,劉希平主編
[6]《機(jī)械制圖(第四版)》,高等教育出版社,劉朝儒,彭福蔭,高治一編,2001年8月第四版;
[7]《互換性與技術(shù)測(cè)量(第四版)》,中國(guó)計(jì)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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