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帶式輸送機傳動裝置設計 28
摘 要
運輸機械用減速器（JB/T9002-1999）包括：二級傳動硬齒面DBY和中硬齒面DBZ兩個系列及三級傳動硬齒面DCY和中硬齒面DCZ兩個系列。第一級傳動為錐齒輪，第二、第三級傳動為漸開線圓柱齒輪。錐齒輪齒形為格里森弧線齒或克林根貝爾格延伸外擺線齒。齒輪及齒輪軸均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件。硬齒面經(jīng)滲碳、淬火磨齒，齒面硬度為：齒輪軸58-62HRC；齒輪54-58HRC。圓柱和圓錐齒輪精度分別不低于GB/T10095和GB/T11365中的6級。中硬齒面減速器的錐齒輪采用硬齒面，圓柱齒輪采用調(diào)質(zhì)、精滾，齒面硬度為：齒輪軸306-332HB，大齒輪273-314HB，齒輪精度為7級。
這種減速器主要適用于運輸機械，也可用于冶金、礦山、石油、化工等通用機械.其工作條件為：
a. 輸入軸最高轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；
b. 齒輪圓周速度不大于20m/s；
c. 工作環(huán)境溫度為-40—45度，當環(huán)境溫度低于0度時，啟動前潤滑油應預熱。
從以上資料我們可以看出齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、運行平穩(wěn)、傳動比大、體積小、加工方便、壽命長等等.因此，隨著我國社會主義建設的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有許多單位自行設計和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機械設備中，今后將會得到更加廣泛的應用。
本文首先介紹了帶式輸送機傳動裝置的研究背景，通過對參考文獻進行詳細的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數(shù)的選擇和幾何尺寸的計算，兩個主要強度的驗算等在這次設計中所需要考慮的一些技術(shù)問題做了介紹；為畢業(yè)設計寫作建立了進度表，為以后的設計工作提供了一個指導。最后，給出了一些參考文獻，可以用來查閱相關的資料，給自己的設計帶來方便。
關鍵詞 電動機，齒輪，軸，圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
目 錄
一 文獻綜述………………………………………………………………………1
二 結(jié)構(gòu)設計
三 設計計算過程及說明……………………………………………………….3
1 選擇電動機.......................................................... ....................................….3
2 傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3
3 計算傳動裝置的運動和動力裝置參數(shù)..................................…........................3
4 帶傳動設計.......................................................…..........................................4
5 齒輪傳動設計.....................................................…........................................5
6 軸的設計.........................................................................................…...........11
7 軸承的選擇 ...............................................................................................…22
8 鍵的選擇.......................................................….........................................…22
9 減速機箱體的設計................................................…......................................23
10 減速器附件設計.......................................................................................….23
11 密封與潤滑.......................................................…........................................24
四 設計小節(jié)………………………………………………………………….……25
五 參考文獻………………………………………………….……………………26
1 緒論
通過查閱一些文獻我們可以了解到帶式傳動裝置的設計情況，為我所要做的課題確定研究的方向和設計的內(nèi)容。
1.1 帶傳動
帶傳動是機械設備中應用較多的傳動裝置之一，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主、從動輪間運動和動力的傳遞。
帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優(yōu)點。
1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-40～40度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機啟動轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級；中心距、公稱傳動比等主要參數(shù)均采用R20優(yōu)先數(shù)系；結(jié)構(gòu)上采用模塊式設計方法，主要零件可以互換；除底座式實心輸出軸的基本型外，還派生出輸出軸為空心軸的有底座懸掛結(jié)構(gòu)；有多中潤滑、冷卻、裝配型式。所以有較大的覆蓋面，可以滿足較多工業(yè)部門的使用要求。
減速器的選用原則：（1）按機械強度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N 是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的兩倍、單向運轉(zhuǎn)、單對齒輪的接觸強度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質(zhì)不同，每天工作小時數(shù)不同時，應根據(jù)工作機載荷分類按各種系數(shù)進行修正.減速器雙向運轉(zhuǎn)時，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數(shù)，當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 為工作功率； KA 為使用系數(shù)； KS 為啟動系數(shù)； KR 為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20℃，每小時100%連續(xù)運轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應進行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。
2結(jié)構(gòu)設計
2.1V帶傳動
帶傳動設計時，應檢查帶輪的尺寸與其相關零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應與減速器、電動機中心高相協(xié)調(diào)，避免與機座或其它零、部件發(fā)生碰撞。
2.2減速器內(nèi)部的傳動零件
減速器外部傳動件設計完成后，可進行減速器內(nèi)部傳動零件的設計計算。
1） 齒輪材料的選擇應與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應該可能減少材料品種。
2） 蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關。因此，設計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。
3） 傳動件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調(diào)整。
根據(jù)設計計算結(jié)果，將傳動零件的有關數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡圖，以備在裝配圖設計和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計算時應用。
聯(lián)軸器的選擇
減速器的類型應該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動機軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。對于中、小型減速器，其輸出與工作機軸的軸線便宜不很大時，也可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器這類彈性可移式聯(lián)軸器。
聯(lián)軸器型號按計算轉(zhuǎn)距進行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應。應注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。
3 設計計算過程及說明
3.1選擇電動機
3.1.1電動機類型和結(jié)構(gòu)型式選擇
Y系列籠型三相異步電動機,臥式閉型電電動機。
3.1.2選擇電動機容量
工作機所需功率
==7.98kw
=80.7r/min
電動機的輸出功率
==10.4kw
η=*…..* =0.82*0.98*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77
確定電動機的額定功率
Ped>=Pd
3.1.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速
同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。
3.1.4確定電動機型號
選擇 Y160M-4 額定功率 11kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min
3.2傳動裝置的總傳動比及其分配
i==18.1 帶傳動 i=2 圓錐 i= 2.5 圓柱 i= 4
3.3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數(shù)
各軸轉(zhuǎn)速: 電動機軸 =1460r/min
減速箱輸入軸 ==486.7 r/min
高速軸 ==235.1 r/min
低速軸 ==58.8 r/min
各軸輸入功率: ==11kw
=*0.95=10.45kw
=*0.98*0.97*0.98=9.73KW
=*0.98*0.97*0.98=9.07KW
各軸轉(zhuǎn)矩:T0=9550*/=72.0N*m
T1=9550*/=205.0 N*m
T2=9550*/=395.2 N*m
T3=9550*/=1493.1 N*m
3.4帶傳動設計
3.4.1定v帶型號和帶輪直徑
工作情況系數(shù) =1.1
計算功率 ==1.1*11=12.1kw
選帶型號 A型
小帶輪直徑 =100mm
大帶輪直徑 =(1-0.01)*100*3=297mm
大帶輪轉(zhuǎn)速 = =481.8r/min
3.4.2計算帶長
求 = (+)/2 =198.5mm
求Δ Δ=(-)/2=98.5mm
2(+)>=a>=0.7*(+)
初取中心距 a=600mm
帶長 L=πDm+2*a+=1839.5
基準長度 =2000mm
求中心距和包角
中心距 a= + =344.18+337.06=681.24<700mm
小輪包角 α1=180°-(D2-D1)*60°=180°-(297-100)*60°/681.24 =162.6>120°
數(shù)求帶根 v=3.14**/(60*1000)=7.64m/s
傳動比 i=/=2
帶根數(shù) =1.32kw =0.95
=1.03 ΔP=0.17kw
z=/((+Δ)**)=12.1/((1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根
求軸上載荷
張緊力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N
軸上載荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6°/2)=2656.5N
3.5齒輪傳動設計
直齒錐齒: 軸交角∑=90° 傳遞功率P=10.45kw
小齒輪轉(zhuǎn)速=486.7r/m 傳動比i=2.07
載荷平穩(wěn),直齒為刨齒,小齒輪40Cr,調(diào)質(zhì)處理,241HB~~286HB
平均260HB,大齒輪用45號鋼,217HB~~255HB 平均230HB
齒面接觸疲勞強度計算
齒數(shù)和精度等級 取=24 =i*=48
選八級精度
使用系數(shù)=1.0 動載荷系數(shù)=1.15
齒間載荷分配系數(shù) 估計*Ft/b<100N/mm
cos=u/=2/=0.89
cos=1/=1/=0.44
=/ cos=24/0.89=26.97
=/ cos=48/0.44=109.1
αv=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)))cos=1.85
==0.85
==1.4
齒向載荷分布函數(shù) =1.9
載荷系數(shù) ==1*1.5*1.4*1.9=3.99
轉(zhuǎn)矩 =9.55**=9.55**10.45/486.7=20505N.mm
彈性系數(shù) =189.8
節(jié)點區(qū)域系數(shù) =2.5
接觸疲勞強度 =710Mpa
=680Mpa
接觸最小安全系數(shù)=1.5
接觸壽命系數(shù) ==1.0
許用接觸應力 []= */=710*/1.05=676Mpa
[]= */=680*/1.05=648Mpa
小輪大端分度圓直徑 =0.3
=70mm
驗算圓周速度及Ka*Ft/b
=(1-0.5R) =(1-0.5R)70=59.5mm
==3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s
=
b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm
*/b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm<100N/mm
確定傳動尺寸
大端模數(shù) m=/=70/24=2.9mm
實際大端分度圓直徑d =m=3*24=84
=m=3*48=144
b=*R=0.3*80.5=24.15mm
齒根彎曲疲勞強度計算
齒面系數(shù) =2.72 =2.38
應力修正系數(shù) =1.66 =1.78
重合度系數(shù) =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66
齒間載荷分配系數(shù) */b<100N/mm
=1/=1/0.66=1.56
載荷系數(shù) ==1*1.15*1.56*1.9=3.4
彎曲疲勞極限 =600MPa
=570MPa
彎曲最小安全系數(shù) =1.25
彎曲壽命系數(shù) ==1.0
尺寸系數(shù) =1.0
許用彎曲應力 []= lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa
[]=570*1.0*1.0/1.25=456MPa
驗算
===152
<[]
==152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa
標準斜齒圓柱齒輪
小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB~~286HB 平均260MPa
大齒輪用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB~~286HB 平均241MPa
初步計算
轉(zhuǎn)矩=9.55**9.73/235.1=39524N.mm
齒數(shù)系數(shù)=1.0
值 取=85
初步計算的許用接觸應力[H1]=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa
[H2]=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa
初步計算的小齒輪直徑 =Ad=85*=48.1mm
取 d1=50mm
初步尺寬b=d*=1*50=50mm
校核計算
圓周速度 v==0.62m/s
精度等級 選九級精度
齒數(shù)z和模數(shù)m 初步齒數(shù)=19; =i*19=4*19=76
和螺旋角 =/=50/19=2.63158
=2.5mm
=arcos=arccos2.5/2.63158=18.2°
使用系數(shù) =1.10
動載系數(shù) =1.5
齒間載荷分配系數(shù)
==2*39524/50=1581N
=1.1*1.581/50=34N/mm<100N/mm
=[1.88-3.2[1/+1/]cos=[1.88-3.25*(1/19+1/76)]cos18.2°
=1.59
===2.0
==1.59+2.0=3.59
= arctan=arctan=20.9°
cos =cos18.2°20cos°/20.9cos°=0.95
齒向載荷分布系數(shù) =A+B[1+0.6*]+c*b/1000=1.36
=** * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76
彈性系數(shù) =189.8
節(jié)點區(qū)域系數(shù) =2.5
重合度系數(shù) 取
螺旋角系數(shù) =
許用接觸應力
驗算
=189.8*2.38*0.97=647MPa<690MPa
齒根彎曲疲勞強度驗算
齒行系數(shù)YFa =
Y=2.72 Y=2.2
應力修正系數(shù) =1.56 =1.79
重合度系數(shù)
=1.61
螺旋角系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)
=1.76<
齒向載荷分布系數(shù) b/h=50.(2.25*2.5)=8.9
=1.27
載荷系數(shù) K=**
許用彎曲應力
驗算
3.6軸的設計
輸入軸
選用45鋼調(diào)質(zhì)
取 d=35mm
計算齒輪受力
=84mm
=(1-0.5
=689.2N
=tan
=
計算支反力
水平面反力 =1102.7N
=-413.5N
垂直面反力 =-1235.7N
=4115.5N
水平面受力圖
垂直面受力圖
水平面彎矩圖
垂直彎矩圖
合成彎矩圖
轉(zhuǎn)矩圖
許用應力
許用應力值
應力校正系數(shù)
當量彎矩圖
軸徑
高速軸
軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì),
取 d=40mm
計算螺旋角
齒輪直徑 小輪 =
大輪
小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩=9.55*
圓周力 =2*/=2*39524/50=1581N
徑向力
畫小齒輪軸受力圖
水平反力 =1358.1N
=912.1N
垂直反力 =594.7N
=103.3N
水平受力圖
垂直受力圖
水平彎矩圖
垂直彎矩圖
合成彎矩圖
畫轉(zhuǎn)矩圖
應力校正系數(shù)
畫當量彎矩圖
=50220N.mm
校核軸徑 =20.3<40mm
低速軸
材料同前兩軸
畫大齒輪受力圖
計算支反力
水平反力 =1185.8 =395.2N
垂直反力 =21.2N =584.6N
垂直受力圖
水平彎矩圖
垂直彎矩圖
合成彎矩圖
轉(zhuǎn)矩圖
當量彎矩
校核軸徑
=26<60mm
3.7軸承的選擇
輸入軸軸承選擇:
選用圓錐滾子軸承30208 e=0.37 Y=1.6 Cr=63000N
=1177.7N
=4297.0N
=/(2*Y)=368N
=/(2*Y)=1342.8N
=1228.4N =1342.8N
/=1.0>e /=0.3
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