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機械社區(qū)
標(biāo)題:
[轉(zhuǎn)貼]帶試運輸機的單級圓柱齒輪減速器計算過程及計算說明
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作者:
向前沖
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2009-5-27 07:52
標(biāo)題:
[轉(zhuǎn)貼]帶試運輸機的單級圓柱齒輪減速器計算過程及計算說明
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一、傳動方案擬定第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（1） 工作條件：使用年限10年，工作為兩班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1300N；帶速V=1.4m/s；滾筒直徑D=250mm。
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二、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：η總=η帶×η潤滑軸系×η聯(lián)軸器×η齒輪×η滾筒×η兩對軸承 =0.96×0.97×0.98×0.97×0.96×0.99×0.99 =0.834(2)電機所需的工作功率：P工作=FV/1000η總=1300×1.4/1000×0.834=2.18kw 3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.4/π×250=107.00r/min 按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I’a=3~5。取V帶傳動比I’1=2~4，則總傳動比理時范圍為I’a=6~20。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n’d=I’a×n筒=（6~24）×107.00=642～2140r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。方案 電動機型號 額定功率 電動機轉(zhuǎn)速(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距/kw 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 額定功率1 Y132S-8 2.2 750 710 2.02 Y112M-6 2.2 1000 940 2.03 Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P10頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。 4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。 三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=940/107=8.782、分配各級傳動比（1） 據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=4（單級減速器i=3~5合理）（2） ∵i總=i齒輪×I帶∴i帶=i總/i齒輪=8.78/4=2.2 四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機=940r/minnII=nI/i帶=940/2.2=427.27(r/min)nIII=nII/i齒輪=427.27/4= 106.82(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI=P工作=2.18KWPII=PI×η帶=2.18×0.96=2.092kw PIII=PII×η軸承×η齒輪=2.092×0.99×0.97=2.100kw3、 計算各軸扭矩（N?m）TI=9.55×106PI/nI=9550×2.18/940=22.1N?㎜TII=9.55×106PII/nII=9.55×106×22.1/427.27=49.4N?mTIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×22.1/106.82=197.6N?m
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五、傳動零件的設(shè)計計算1、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算（1） 選擇普通V帶由課本表8-21查得：kA=1.3PC=KAP=1.2×2.2=2.64kw由課本表8-21得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由課本表8-6和圖8-13得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為80~100mm 則取dd1=100mm>dmin=80 dd2=i?dd1=2.2×100=220mm選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=220mm 實際從動輪轉(zhuǎn)速n2’=n1/i =940/2.2 =427.27r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2’/n2=(427.27-427.27)/427.27 =0<0.05(允許)帶速V：V=πdd1n1/60×1000=π×100×940/60×1000 =4.92m/s帶速合適。（3） 確定帶長和中心矩根據(jù)課本公式得0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0. 7(100+220)≤a0≤2×(100+220) 所以有：224mm≤a0≤640mm由課本公6得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2×500+1.57(100+220)+(220-100)2/4×600=1508.4mm根據(jù)課本表（8-4）取Ld=1600mm根據(jù)課本式（8-16）得實際中心距：a≈a0+Ld-L0/2=600+（1600-1508.4）/2 =645.8mmamin =a-0.015Ld=645.8-0.015×1600=621.8mm
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amax =a-0.015Ld=645.8+0.015×1600=669.8mm(4)驗算小帶輪包角, 由式8-17得:α1=1800-dd2-dd1/a×57.30 =1800-220-100/645.8×57.30=1800-10.660 =169.340>1200（適用）（5）確定帶的根數(shù)由課本式（8-18）得Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL，根據(jù)dd1=100mm, n1=940r/min，查表8-9用內(nèi)差法得：P0=0.94kw功率增量為：△P0=Kbn1(1-1/Ki)由表8-18查得：Kb=1.0275/1000根據(jù)傳動比i=2.2, 查表8-19得：Ki=1.1373則：△P0=[（1.0275/1000）×940×（1-1/1.1373）]=0.12kw由表8-4得帶長度修正系數(shù)KL=1.01,由圖8-11得包角系數(shù)Kα=0.98可得普通V帶根數(shù)為：Z=1.95/(0.94+0.12) ×0.98×1.01=1.86根圓整得Z=2根
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(6)計算軸上壓力由課本表8-6查得單根A型普通V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×1.95/2×4.92×(2.5/0.98-1)+0.1×4.922]N=156.1N則作用在軸上的壓力FQ， FQ=2ZF0sinα1/2=2×2×156.1sin166.15/2=614.6N(7)設(shè)計結(jié)果：選用2根A-1800，GB11544-89V帶，中心距a=600mm，帶輪直徑dd1=100mm，dd2=250mm，軸上壓力FQ=614.6N 2、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級
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作者:
向前沖
時間:
2009-5-27 07:55
考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用45Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220~250HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬170~210HBS；根據(jù)《機械零件設(shè)計手冊》選8級精度。齒面精糙度Ra≤3.2~6.3μm (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3 由公式確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=4取小齒輪齒數(shù)Z1=25。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=4×25=100查表取標(biāo)準(zhǔn)值Z2=100實際傳動比I0=100/25=4傳動比誤差：i0-i/I=(4-4)/4=0<2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=4 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.18/427.27=48700N?mm(4)載荷系數(shù)k由課本P192表10-11取k=1.1(5)許用接觸應(yīng)力[σH][σH]= σHlimZNT/SH由課本P188圖10.24查得：σHlimZ1=560Mpa σHlimZ2=530Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60×427.27×1.1×(52×10×5×16) =1.17×109NL2=NL1/i=1.17×109/4=2.93×108由課本P190圖10.27查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=1 ZNT2=1.15通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=560×1.0/1.0Mpa=560Mpa[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=530×1.15/1.0Mpa=609.5Mpa故得：d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=76.43[1×48700×(4+1)/1.0×4×5602]1/3mm=44.33mm模數(shù)：m=d1/Z1=44.33/25=1.77mm根據(jù)課本P173表10.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)（10-24）式σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH]確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2×25mm=50mmd2=mZ2=2×100mm=200mm齒寬：b=φdd1=1×50mm=50mm取b=50mm b1=55mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=25,Z2=100由表相得YFa1=2.65 YSa1=1.59YFa2=2.18 YSa2=1.80(8)許用彎曲應(yīng)力[σF]根據(jù)公式：[σF]= σFlim YSTYNT/SF由課本P189圖10-25B查得：σFlim1=210Mpa σFlim2 =190Mpa由圖10.14查得：YNT1=1 YNT2=1試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YS1=1.59 YS2=1.80按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.3計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力[σF]1=σFlim1 YS1YNT1/SF=210/1.3=162(Mpa) [σF]2=σFlim2 YSTYNT2/SF =190/1.3=146(Mpa)將求得的各參數(shù)代入公式σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1.1×28200/40×1.52×25) ×2.65×1.59Mpa=27.4Mpa< [σF]1σF2=σF1YF2YS2/YF1YS1=(27.4×2.18×1.8/2.65×1.59) Mpa=25.5Mpa< [σF]2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2 /2(25+100)=125mm(10)計算齒輪的圓周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×50×427.27/60×1000=1.11m/s
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六、軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS根據(jù)課本，并查表，取c=107~118d≥(107~118) (1.11/427.27)1/3mm=14.44~15.93mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=(14.44~15.93)×(1+5%)mm=(15.16 ~16.73)∴選 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，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工段：d1=17mm 長度取L1=45mm∵h=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=17+2×2×1.5=23mm∴d2=23mm初選用6205型深溝球軸承，其內(nèi)徑為25mm,寬度為15mm.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：L2=（2+20+15+55）=92mmIII段直徑d3=30mmL3=L1-L=45-2=43mmⅣ段直徑d4=35mm由手冊得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=30+2×3=36mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動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)�。海�30+3×2）=36mm因此將Ⅳ段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mmⅤ段直徑d5=30mm. 長度L5=15mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=78mm(3)按彎矩復(fù)合強度計算①求分度圓直徑：已知d1=50mm②求轉(zhuǎn)矩：已知T2=48700N?m③求圓周力：Ft根據(jù)公式得Ft=2T2/d2=2×48700/50=1948N④求徑向力Fr根據(jù)公式得Fr=Ft?tanα=1504×tan200=4358.0N⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=37.5mm(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=2179NFAZ=FBZ=Ft/2=974N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N?m(3) 繪制水平面彎矩圖（如圖c） 截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=500.2×50=25N?m(4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N?m(5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N?m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取α=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N?m(7)校核危險截面C的強度由式（6-3）σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa∴該軸強度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217~255HBS）根據(jù)課本表（14.1）取c=（107~118）d≥c(P3/n3)1/3=（107~118）(1.11/119.4)1/3=（22.5~248）mm考慮軸的最小直徑處要安裝連軸器會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%~5%，取為23.2~26.04。由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)值d1=252、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸的零件定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，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6206型滾動球軸承，其內(nèi)徑為30mm，寬度為15mm。考慮齒輪端面和箱體內(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96mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強度計算①求分度圓直徑：已知d3=150mm②求轉(zhuǎn)矩：由公式T3 =88781.4③求圓周力Ft：根據(jù)課本P12（6-34）式得Ft=2T3/d2=2×88781.4/150=1183.8N④求徑向力Fr由公式得Fr=Ft?tanα=1183.8×0.36379=430.6N⑤∵兩軸承對稱∴LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=430.6/2=215.3NFAZ=FBZ=Ft/2=1183.8/2=591.9N(2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N?m(3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N?m(4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1N?m(5)計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得α=1Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[47.12+(1×271)2]1/2 =275.06N?m(6)校核危險截面C的強度由式（10-3）σe=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)=20.5Mpa<[σ-1]b=60Mpa∴此軸強度足夠
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七、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命52×5×16×10=41600小時1、計算輸入軸承（1）已知nⅡ=376r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N初先兩軸承為滾動軸承6206型根據(jù)課本P265（15.1）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N(3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P263表（11-8）得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0(4)計算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本P263表（15.12）取f P=1.5根據(jù)課本P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N(5)軸承壽命計算∵P1=P2 故取P=750.3N∵滾動球軸承ε=3根據(jù)手冊得6206型的Cr=19500N由公式得LH=16670/n(ftCr/P)ε=16670/458.2×(1×23000/750.3)3=1047500h>6240h∴預(yù)期壽命足夠2、計算輸出軸承(1)已知nⅢ=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N試選6206型角接觸球軸承根據(jù)課本P265表（11-12）得FS=0.063FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N(2)計算軸向載荷FA1、FA2∵FS1+Fa=FS2 Fa=0∴任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N(3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本P263表（11-8）得：e=0.68∵FA1/FR1<e ∴x1=1 y1=0∵FA2/FR2<e ∴x2=1 y2=0(4)計算當(dāng)量動載荷P1、P2根據(jù)表（11-9）取fP=1.5根據(jù)式（11-6）得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N(5)計算軸承壽命LH∵P1=P2 故P=1355 ε=3根據(jù)手冊 6206滾動型軸承Cr=19500N根據(jù)課本P296 表（15.4）得：ft=1根據(jù)公式得Lh=16670/n(ftCr/P) ε=16670/76.4×(1×30500/1355)3=2488378.6h>6240h∴此軸承合格d=17mm
作者:
冷水黃金
時間:
2009-5-27 10:33
幫你頂一下。
作者:
冷水黃金
時間:
2009-5-27 10:49
本帖最后由 lussssss 于 2009-5-27 10:57 編輯
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要是我選 的話，電機我會選3kw以上，至少得2.5kw吧。
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齒輪我會都選40Cr或45鋼，一樣的材料，全部調(diào)質(zhì)HB300左右，或淬火HRCxx，反正也多不了幾個錢。
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太密了，懶得看。
作者:
會飛的咔啦棒的
時間:
2012-1-8 19:12
謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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謝謝
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作者:
國元9
時間:
2012-4-14 15:06
齒輪采用軟齒面，而且傳遞的功率只有2.092kw，我會讓小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度達到217~255HBS，大齒輪采用正火，硬度達到169~217HBS，就足足夠了
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