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同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计
系 部 机电工程系
专 业 机电一体化
班 级
学 号
学生姓名
指导教师
职 称 特级讲师
二O一 一 年 七 月 二 日
同轴式二级圆柱齿轮减速器的总体设计
摘要
本设计是基于CAD技术的二级圆柱齿轮减速器设计及主要零件的工艺设计。随着计算机信息技术的迅速发展,计算机辅助设计和计算机辅助制造技术(CAD)在各个领域得到了广泛的应用,尤其是在机械设计及机械制造领域。CAD技术的应用大大提高了其工作效率,降低了产品的生产成本。减速器是一种常用的机械传动装置,其设计涉及材料、力学等多类知识。在二级圆柱斜齿齿轮减速器的设计过程中,本人积极引入CAD技术,运用inventor对减速器的各部分零件进行造型以及整机装配,最后选择主要零件进行工艺设计。CAD技术的初步应用,简化了传统的设计过程,提高了工作效率,并使设计更加合理化,科学化。
关键词:计算机辅助设计; 减速器; 工艺设计; inventor设计
目录
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第1章 传动
方案
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的拟定及说明 1
第2章 电动机的选择 1
第3章计算传动装置的运动和动力参数 1
3.1计算总传动比 1
3.2合理分配各级传动比 2
3.3 传动件设计计算 2
第4章轴的设计计算 6
4.1滚动轴承的选择及计算 11
4.2键连接的选择及校核计算 13
4.3连轴器的选择 14
4.4减速器附件的选择 15
4.5润滑与密封 15
第5章设计小结 15
1 传动方案的拟定及说明
设计数据及
要求
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运输带工作拉力 F=4500N
运输带工作速度 ⅴ=1.5 m/s;
卷筒直径 D=200㎜;
传动方案
本设计用传动方案D方案。
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。
2 电动机的选择
1. 电动机类型和结构的选择
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼形异步电动机电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V。
2. 电动机容量的选择
工作机的有效功率为
从电动机到工作机输送带间的总效率为
式中,
分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。由
表
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9.1取
,则
所以电动机所需工作效率为
1.3 确定电动机转速
已知二级同轴式圆柱齿轮减速器传动比
=8-40,而工作机卷筒轴的转速为
3. 电动机转速的选择
nd=i
nw=(8-40)x 155r/min=(920-4600)r/min
选为同步转速为1000r/min的电动机
根据电动机类型、容量和转速,选定电动机型号为Y160L-6
4.电动机型号的确定
电动机型号
额定功率/Kw
满载功率/r/min
Y160L-6
11
970
2.0
2.0
3 计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的总传动比及其分配
2.3.1 各轴的转速
I 轴
II轴
III轴
卷筒轴
2.3.2 各轴的输入功率
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
2.3.3 各轴的输入转矩
电动机的输出转矩
为
所以: I轴
II轴
III轴
卷筒轴
。
各轴转速、输入功率、输入转矩
项 目
电动机轴
高速轴I
中间轴II
低速轴III
卷筒轴
转速(r/min)
970
970
334.48
97.23
38.4
功率(kW)
8.26
8418
7.78
7.40
7.18
转矩(N·m)
81.3
80.5
222
611
594
传动比
1
2.9
2.9
2.9
1
效率
0.99
0.95
0.95
0.95
0.97
3.3 传动件设计计算
1. 选精度等级、材料及齿数
1) 材料及热处理;
选择小齿轮材料为45Cr(调质),硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为200HBS,二者材料硬度差为40HBS。
2) 精度等级选用7级精度;
3) 试选小齿轮齿数z2=24,大齿轮齿数z1=70;
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
小齿轮:
大齿轮:
所以,
,
,
,
2. 按齿面接触疲劳强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算
即
a. 初选定齿轮参数:
(课本表11-13)
因为斜齿的β取
,初选β=
b. 小齿轮的名义转矩
c. 计算载荷系数K
取
(课本表11-10)
初估速度
,
取
(课本图11-28(b))
(当
时,
取1)
所以
重合度系数
:
螺旋角系数
:
查得
所以
小齿轮分度圆直径
法面模数
:
取
③ 几何计算
a. 中心距a
取a=107mm
b. 修正螺旋角β
c. 大、小齿轮分度圆直径
及齿宽
圆整后取
④ 校核轮齿弯曲疲劳强度
a. 查取复合系数
,查课本11-32,得
b. 计算大、小齿轮的
,并加以比较
c. 计算重合度系数
d.
计算
校核
,校核通过。
F验算
所以,满足要求,校核通过。
⑤齿轮实际圆周速度
(初估值)
对照课本表11-9可知选7级精度合适。
3.2 低速级斜齿轮圆柱齿轮传动
① 大、小齿轮材料均选为45钢,小齿轮采用调质处理,大齿轮采用正火处理。
小齿轮硬度为240HBS,大齿轮硬度为200HBS,精度选7级。
大齿轮:
小齿轮:
得
,
,
② 按轮齿接触疲劳强度设计
a..初选齿数
(课本表11-13)
因为斜齿的β取
,初选β=
b. 小齿轮的名义转矩
c. 计算载荷系数K
取
(课本表11-10)
初估速度
,
取
(课本图11-28(b))
(当
时,
取1)
所以
重合度系数
:
螺旋角系数
:
查得
b. 小齿轮名义转矩
c. 计算载荷系数K
取
初估速度
取
(当
时,
取1)
所以
重合度系数
:
螺旋角系数
:
查得
所以
法向模数
:
取
③ 几何计算
a. 中心距a
,取
b. 修正螺旋角β
因β值与初选值差不多,故参数
等不必修正。
c. 大、小齿轮分度圆直径
及齿宽
上述计算汇总于下表,以备查用。
高速级
低速级
齿数
法面模数/(mm)
螺旋角
分度圆直径/(mm)
齿宽/(mm)
中心距/(mm)
(1)
=1.6表(11-10).,取Kv=1.06