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免费毕业论文--10KW圆锥-圆柱齿轮减速器的设计(一)

1  引言
 减速器是机械行业中较为常见而且比较重要的机械传动装置。减速器的种类非常多,各种减速器的设计各有各的特点,但总的设计步骤大致相同。其设计都是根据工作机的性能和使用要求,如传递的功率大小、转速和运动方式,工作条件,可靠性,尺寸,维护等等。本文是关于圆锥齿轮减速器的设计,主要用于搅拌机的传送。这种减速器相对于其他种类的减速器来讲,运用不是很广泛。本课题主要通过计算机辅助设计(CAD)完成。计算机辅助设计及辅助制造(CAD/CAM)技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术,通过本课题的研究,将进一步深入地对这一技术进行了解和学习。
2  传动装置的总体设计
2.1 拟订传动方案
 本传动装置用于搅拌机,工作参数:传动效率η=0.96,在室内工作(环境最高温度35℃),载荷平稳,连续单向运转,使用寿命24000小时。本设计拟采用二级圆锥直齿轮减速器,锥齿轮应布置在高速级,使其直径不至于过大,便于加工。传动简图如图2-1所示。

图2-1  传动装置简图
电动机  2—传动带轮  3—二级圆锥齿轮减速器  4—输出轴
 
 
2.2 电动机的选择
(1)选择电动机的类型
 按工作条件和要求,选用一般用途的Y系列三相异步电动机。
 电压380V。
(2)选择电动机的功率
 电动机所需工作功率为:P=P/;
 查表确定各部分装置的效率:V带传动效率1=0.96,滚动轴承传动效率(一对)2=0.99,圆锥齿轮传动效率3=0.96,圆柱齿轮传动效率4=0.99,联轴器传动效率5=0.99,分析传动装置传动过程可得:
 传动装置的总效率为:=1●24 ●3●4●5;
 所以=0.96×0.994×0.96×0.97×0.99×=0.894;
 所以所需电动机功率为:P= P/=10/0.894=11.1 kW
 查表,选取电动机的额定功率P=12.5 kW。
(3)选择电动机的转速
 通常,V带的传动比范围为:i1’=2~4,二级圆锥齿轮减速器传动比为:i2’=8~15,则减速器的总传动比=16~60,
符合这范围的电动机同步转速有1000、1500、3000 r/min三种,现以同步转速1000 r/min和1500 r/min两种常用转速的电动机进行分析比较(查表)
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况,选取比较合适的方案,现选用型号为Y160M—4,其主要安装尺寸如下:
中心高:H=160 mm
外型尺寸:L×(AC×AD)×HD=600×(325+255)×385 mm
轴伸尺寸:D=42 mm,E=110 mm
装键部分尺寸:F×G×D=12×37×42 mm
底脚安装尺寸:A×B=254×210 mm
地脚螺栓孔直径:K=15 mm
2.3 确定传动装置的传动比及其分配
(1)减速器总传动比ia=12.6(n为满载转速)
(2)分配传动装置各级传动比:取V带传动的传动比i0=3,则减速器的传动比为i=ia/i0=12.6/3=4.2
 为了避免圆锥齿轮过大,制造困难,并考虑齿轮的浸油深度,取高速级传动比i=2,低速级传动比为i=i/i1=2.1。
2.4 计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴的输入功率
 轴0(电动机轴):P0= P=11.1 kW
 轴Ⅰ(高速轴)P= P01=11.1×0.96=10.66kW
 轴Ⅱ(中间轴)P= P23=10.66×0.99×0.96=10.13 kW
 轴Ⅲ(低速轴)P= P24=10.13×0.99×0.97=9.73 kW
(2)各轴的转速
轴0:n0= n=1460 r/min
轴Ⅰ:n= n0/i01=1460/3=486.67 r/min
轴Ⅱ:n=n1/i12=486.67/2=243.335 r/min
轴Ⅲ:n=n2/i23=243.335/2.1=115.874 r/min
(3)各轴的输入转矩
 轴0:T0=T=9550=9550×≈72.6Nm
 轴Ⅰ:T=9550=9550×≈209.18 Nm
 轴Ⅱ:T=9550=9550×≈397.57Nm
 轴Ⅲ:T=9550=9550×≈801.92Nm
表2-1  设计轴的传动特性表
轴名 输入功率(kW) 转速n(r/min) 输入转矩(Nm) 传动比 效率 
电动机轴 11.1 1460 72.6  3 0.96 
轴Ⅰ 10.66 486.67 209.18   
    2 0.96 
轴Ⅱ 10.13 243.335 397.57   
     
 2.1 0.97 
轴Ⅲ 9.73 115.874 801.92   
3  传动零件的设计计算
3.1 高速级圆锥齿轮传动设计
(1)选择齿轮类型、材料、精度以及参数
    ① 选用圆锥直齿齿轮传动
     ② 选用齿轮材料:选取大小齿轮材料均为45钢,小齿轮调质处理齿面硬度取240HBS;大齿轮正火处理齿面硬度取200HBS。
    ③ 选取齿轮为8级精度(GB10095—88)
    ④ 选取小齿轮齿数Z=26,Z=Z=2×26≈52
(2)按齿面接触疲劳强度设计
     首先确定计算参数
    (a)使用系数KA:查表得KA=1.0
    (b)使用系数KV:查图得KV=1.3
 (c)齿间载荷分配系数KHa:估计KAKt/b<100N/mm,
          cos===0.8944
          cos===0.4472
 当量齿数:ZV1=Z1/cos=26/cos=29
           ZV2=Z2/ cos=52/ cos=116
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