帶式運輸機傳動裝置中的雙級斜齒圓柱齒輪減速器設計說明書綜述

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1、設計人: 00四年一月 目錄 一.設計任務 二.傳動方案的分析與擬定 三.電動機的選擇 四.傳動比的分配及動力學參數(shù)的計算 五.傳動零件的設計計算 六.軸的設計計算 七.鍵的選擇和計算 八.滾動軸承的選擇及計算九.連軸器的選擇 十.潤滑和密封方式的選擇，潤滑油的牌 號的確定 十一.箱體及附件的結構設計和選

2、擇十二.設計小結 載荷特性 工作年限 平穩(wěn) 5 年 (單班 ) 序號F(N)V(m/s)D(mm)生產規(guī)模工作環(huán)境 3130000.45420單件室內 二.傳動方案得分析擬定: 方案 2. 高速級 ,低速級 ,外傳動 為圓柱齒輪傳動 . 方案1. 外傳動為帶傳動,高速級和低速級均 均為圓柱輪. 方案的簡要對比和選定： 兩種方案的傳動效率，第一方方案稍高.第一方案，帶輪會發(fā)生彈性滑動，傳動比不夠精確.第二方案用齒輪傳動比精確程度稍高.第二方案中外傳動使用開式齒輪，潤滑條件不好，容易產

3、生磨損膠合等失效形式，齒輪的使用壽命較短.另外方案一中使用帶輪，可用方便遠距離的傳動.可以方便的布置電機的位置.而方案二中各個部件的位置相對比較固定.并且方案一還可以進行自動過載保護. 綜合評定最終選用方案一進行設計. 三.電動機的選擇： 計算公式： 工作機所需要的有效功率為：P=F?v/1000 從電動機到工作級之間傳動裝置的總效率為：：. 連軸器ri1=0.99.滾動軸承ri=0.98閉式圓柱齒輪/三混:藥一板一彳4一% V 帶 ri =0.95 計算得要求： 運輸帶有效拉力為 工作機滾筒轉速為 工作機滾筒直徑為 運輸機ri =0.96 工作機所需有效功率為： 傳動裝置總

4、、效率為: 13000 N 0.45r/min 420 mm 5.85 kw 0.7835701 電動機所需功率為：7.4KW 由滾筒所需的有效拉力和轉速進行綜合考慮 電動機的型號為：Y160M-6 電動機的滿載轉速為：960r/min 四.傳動比的分配及動力學參數(shù)的計算 滾筒轉速為：20.4r/min 總傳動比為46.91445 去外傳動的傳動比為3.5. 則減速器的傳動比為：--=46.9/3.5=13.4 又高低速級的傳動比由計算公式：」 得減速器的高速級傳動比為:4.1. 低速級為:3.2 各軸轉速為： 理o 福1=—泡嗎 ■,=274.2r/m

5、in，---=65.7r/min.[-=20.4r/min 各軸輸入功率為 -「二7KW-「-==6.7KW三-口....一=6.4KW 各軸輸入轉矩為'''' _r6_J_=246945.9Nmm_：匕匚：—二979920N.mm 「，二0」二L=991136Nmm 3班 五.傳動零件的設計 一.帶傳動的設計： (1)設計功率為Pc=KaP=1X7.5=7.5 ⑵..?根據(jù)Pc=7.5KW,n1=274.2857r/min，初步選用B型帶 ⑶小帶輪基準直徑取Dd1=125mm 盟12742857 (4)驗算帶速v V =.7n] 60000 Dd2=而Dd1

6、(1-e)=6〉交QX125X-(3.02)mm=437.5mm ：i一：一--=6.283185m/s 60000 (5)確定中心距及基準長度 初選中心距a0=780mm 符合:0.7(Dd1+Dd2)

7、— 8 =??：―「'.''?；』’一二 8 取a=781.5mm (6)驗算小帶輪包角alDd2_Dd， a1=180°義"—支57.30=156.1709>12 在要求范圍以上，包角合適 (7)確定帶的根數(shù)Z 因Dd1=125mm,i=3.5,V=6.2 P1=1.75KWAP=.17KW 因a=156.1709°,Ka=.95 因Ld=2500mm, PcKaPc [P] (Pl+APl)RctK Z4== 取Z=4 (8)確定初拉力F0及壓軸力FQ  1X7.5 (1,75+17)X.95x1.03 F。=500 @5長.)月

8、 J=250.15556993821N =1958.131N 高速級圓柱齒輪傳動設計結果 1)要求分析 (1)使用條件分析 傳遞功率：P1=7.092537kW 主動輪轉速：n1=274.2857r/min 齒數(shù)比：u=4.17437 轉矩T1=9.55106a=9.55106 圓周速度：估計v《4m/s ni 7.092537 =246945.9 274.2857 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動 2) ⑴ 設計任務 確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案，包括: 一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、8 主要幾何尺寸：di、d

9、2、a、…等 選擇齒輪材料、熱處理方式及計算許用應力 選擇齒輪材料、熱處理方式 按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下: 小齒輪：45,大齒輪：45, (2)確定許用應力a.確定極限應力 調質，硬度范圍229-286正火,硬度范圍169-217 o-Hlim和o-Flim 小齒輪齒面硬度為250 大齒輪齒面硬度為200 (rHlim1=720,(rHlim2=610 (rFlim1=26QaFlim2=180 b.計算應力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N N1=60an_1t=601X274.28578=2.369828E+08 …

10、N12.369828E+08「 N2==5.677 4.17437 Z_N1=1Z_N2=1;Y_N1=1,Y_N2=1。 c.才算許用應力 SHlim=1.3,SFlim=1.6. CT HP1 HlimZ n7201 =MPa=533.MPa 1.3 cHP2 °Flim2ZN2 SFmin 260?2?1MP=325MPa 1.6 cr HP2s °Flim2ZN2 Fmin 6101 MPa=469.23MPa 1.3

11、 180C2 1 1.6 MPa = 225MPa FlFlim2Y_STY_N2 二FP2-- SFmin 3)初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型 (1)選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動，也可選用斜齒圓柱齒輪傳 動，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設為0 (2)選擇齒輪精度等級 按估計的圓周速度，由表3-5初步選用8精度 (3)初選參數(shù) 初選：B=15,°z1=22,z2=z1>U=224.17437=92。x1=0,x2=0,巾d=0.8

12、 Z_H=2.45;Z_E=188.9，MPa取Ze=0.87 Z0二cos：=.COS15=0.9828153(4)初步計算齒輪的主要尺寸 由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應先按接觸強度設計，然后校核其彎曲強度根據(jù)接觸強度的設計公式應先計算小齒輪的分度圓直徑d1,計算d1前, 還需首先確定系數(shù)：K、Z_H、Z_E、Z0、Ze。K_A=1, 取Kv=1.1,取K0=1.05,取Ka=1.1 WJK=K_AKvKKa=1X1.1X1.05X1.1=1.2705 Z_H、Z_E、Z0、Ze的值取初選值 瓦步計算出齒輪的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸 出二25 I o派

13、 明 h =88.4mm t3?i cos ~ . 一 0，一 . = = — =88.4 Cos15 /22 mm = 4mm 與 取標準模數(shù)mn= 4mm則 a= :: =4/2cos15 mm = 236.043mm 2 cos § 圓整后?。篴= 240mm 修改螺旋角： B ="匚0竺曰 88.4?cos15 22 =18° 11' 41 -arc cosm^^arc cos \?2 .. 2a cos181141 =92.63158 齒輪圓周速度為: n1 -：d1 _ 274.2857 i 92.63158 v = = 60000 600

14、00 m/s =1.330335m/s  與估計值相近。 b=WdXd1=.8X92.63158=74.1mm 取b2=75mm b1=b2+(5?10)mm=80mm (5)驗算齒輪的彎曲強度條件。 計算當量齒數(shù)： _Z1__ Zv1=—焉=25.6597Zv2==107.3043 _cos3_ 得Y_FS1=4.25,Y_FS2=3.9。取Ye=.72丫6=0.9計算彎曲應力 2KT1 (t!==Y_FS1YeY0=62.18564MPa<325 bdlml Y_FS2 (TF2=(TF--=57.06447MPa<225 Y_ _FS1 該

15、方案合格。 小ir分度圓直徑 mm 92.63158 大四分度圓直徑 mm 387.3684 小齒齒頂圓直徑 mm 100.6316 大齒齒頂圓直徑 mm 395.3684 小兇兇根圓直什 mm 82.63158 大四四根圓直什 mm 377.3684 、兇兇范 mm 80 AlAlIA1M mm 75 中心距 mm 240 螺旋角 0 18.19487 低速級圓柱齒輪就傳動設計結果 1)要求分析 (1)使用條件分析 傳遞功率：P1=6.742166kW 主動輪轉速：n1=65.70708r/min 齒數(shù)比：u

16、=3.211054 6.742166 65.70708 6P16 轉矩：T1=9579920-9.55106 圓周速度：估計v<4m/sni 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動 (2)設計任務 包括: 確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案,一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、秋巾d 主要幾何尺寸：d1、d2、a、…等 2)選擇齒輪材料、熱處理方式及計算許用應力(1)選擇齒輪材料、熱處理方式 按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下所示： 小齒輪：45，調質，229-286 大齒輪：45，正火，169-217

17、(2) 確定許用應力 a.確定極限應力o-Hlim和o-Flim 小齒輪齒面硬度為250 大齒輪齒面硬度為200 (THlim1=720(THlim2=610 (TFlim1=260(TFlim2=180 b. 計算應力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N N1=60an_1t=601>65.707088=5.677092E+07 N15.677092E+07 N2===1.767984E+07 u3.211054 Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。 c. 計算許用應力 取S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。 (THlim1Z_N172

18、0X (tHP1二=Mpa S_Hmin1.3 =553.8462MPa (TFlim2Z_N2610X1 (THP2==Mpa S_Fmin1.3 =469.2308MPa (TFlim1Y_STY_N1260>2M (TFP1==MPa S_Fmin1.6 =325MPa 6Flim2Y_STY_N2180C2X1 bfp2==MPa S_Fmin1.6 =225MPa 3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型 (1) 選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動，也可選用斜齒圓柱齒輪傳 動，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設為0 (2) 選擇齒輪

19、精度等級 按估計的圓周速度，初步選用8精度 (3)初選參數(shù) 初選：B=15,°Z1=28,Z2=Z1Xu=28>3.211054=90=X1=0,X2=0,巾d=0.8 Z_H=2.45;Z_E=188.9，MPa取Ze=0.87 ZB=，cosB=Vcos150=0.9828153 (4)初步計算齒輪的主要尺寸 由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應先按接觸強度設計，然后校核其彎曲 強度根據(jù)接觸強度的設計公式應先計算小齒輪的分度圓直徑di，計算di前, 還需首先確定 系數(shù)：K、Z_H、Z_E、Z0、Ze。 得K_A=i,取Kv=1.1,取K0=1.05 ,取Ka=1.1

20、 WJ:K=K_AKvKKa=1X1.1X1.05X1.1=1.2705 Z_H、Z_E、Z0、Ze的值取初選值 初步計算出總的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸 出二仔若?丹2丁 I b透 — 口 =142.6 d1cos0 mn= z1 142.6 Cos15° mm 28 =5mm取標準模數(shù)mn=5mm則mn5 a=(z1+z2)=mm 2cosB2cos15° =305.4065mm圓整后?。?305mm修改螺旋角： mn(z1+z2)5Q8+90) B=arcco--=arccos 2a2X305 =14°42'44〃mnXz15>

21、28 d1==mm cosBcos14°42'44〃=144.7458齒輪圓周速度為： n1兀d165.70708X兀X144.7458 v==m/s 6000060000 =0.4979855m/s 與估計值相近。 b=WdXd1=0.8144.7458=115.7mm 取b2=120mm b1=b2+(5?10)mm=125mm (5)驗算齒輪的彎曲強度條件。 計算當量齒數(shù)： Zv1=Z1…=30.945_cos3 Zv2=_Z27T=99.4663 _cos3 Y_FS1=4.1,Y_FS2=3.9。取Ye=0.72Yp=0.9 計算彎曲應力一 (T

22、F1=2Kti=Y_FS1YeYP=76.17229MPa<325 bd1ml __Y____ (TF2=(TF1YFS2=72.45657MPa<225Mpa Y 1_FS1 該方案合格。 小齒分度圓直徑 mm 144.7458 大四分度圓直徑 mm 465.2542 小齒齒頂圓直徑 mm 154.7458 大齒齒頂圓直徑 mm 475.2542 小兇兇根圓直什 mm 132.2458 大兇兇根圓直什 mm 452.7542 '兇兇范 mm 125 AlAlIA1M mm 120 中心距 mm 305 螺旋角 0 14.

23、71234 六.軸的設計計算 1、選擇軸的材料： 在減速器中有三根軸，傳遞的功率都屬于中小型功率，故軸的材料可選擇 45鋼，經(jīng)調質處理，其機械性能及許用應力查表得：E=650MPa?J=360MPa, -.=300MPa,-.=155MPa,二「=60MPa。 2.初算最小施徑： ,3厘 高速軸的最小軸徑為.=34.77551mm 中間軸的最小軸徑為..J：=55.0558mm 低速軸的最小軸徑為‘ =79.8641mm 3、軸的結構設計 按工作要求，軸上所支承的零件主要有帶輪，齒輪，擋油盤及滾動軸承。齒 輪和帶輪通過平鍵周向定位，齒輪的軸向通過軸環(huán)和擋油盤

24、定位固定，帶輪的軸向通過軸肩定位。 軸的受載簡圖如下： 各個力的計算過程如下： 高速軸的水平受力： R_hc=(-F_t1(L0-L1)+F_t2(L0義L2))/L2=-3914.8623853211(N) R_hd=-(R_hc+F_t1+F_t2)=-1419.1376146789(N) M_h1=L1XR_hc=-340593.027522936(Nmm) M_h2=L2a_hc+F_t142-L1)=--6.00266503170133E-11(Nmm) 高速軸的豎直受力： Fa1-Fa2~Fr2L0-FML1 =2448.56574923547(N) R

25、vd=22 一L2 R_vc=F_r2—F_r1--R_vd=--2534.56574923547(N) M_v1=L1a_vc=-220507.220183486(Nmn^ M_a1=d1/2F_a1=71955(Nmm) M_v2=L2a_vc+F_r1(L2-L1)+M_a1=-266288(Nmm)< M_a2=d2/2F_a2=0(Nmm) R_c=2JRhc2+R_vc2=4663.70786319208(N) R_c=2jRvd2+R_Vd2=2830.0928956(N) 高速軸的扭矩： Tc=0 Td=246945(Nmm) T1=246945(Nm

26、m) T2=246945(Nmm) 高速軸的合成彎矩： M_1_1=,MM2+m/=405742.584097711(Nmm) FaiFa2鑒Fr2L0一F”L1 M_1_2 = =371579.564183342(N mm) 22 M_2_1=q'Mh22+(Mv2)2=266288(Nmm) M_2_2=Jm_a22=0(Nmm) 高速軸的彎扭合成： 折合系數(shù)a=0.6 M_cac=個(a/Tc)2=0(Nmm) M_ca1_1=2/m1jl2+aMT,2=431949.654982253(Nmm) M_ca1_2=gM_2UT,2=400031.0393053

27、05(Nmm) M_ca2_1=3M-2均/工2=148167(Nmm) M_ca2_2=0(Nmm) M_cad=加,2+aMT22=304733.914806016(Nmm) 畫出彎矩圖：  查看扭矩圖 查看彎ffi合成圖j "工 nTTJn-IJ 13111Tin TT ET工 H T.4 由此可以得出危險截面的位置 其內徑為60mm 高速軸的強度校核： 危險截面處彎矩M=266288 危險截面處扭矩T=246945 扭矩修正系數(shù)a=0.6 當量彎矩Mca=2M2aT2 =304733.9(Nmm) 許用應力[打_1=95MPa 考慮鍵槽的影口仄查

28、附表6-8計算抗彎截面模量Wa 抗彎截面摸量Wa=16699.08 Mca 計算應力^ca==18.24854 Wa 因o-ca<[o-]_1 故安全 高速軸的安全系數(shù)校核： (1)截面上的應力 危險截面處彎矩M=266288 危險截面處扭矩T=246945.9 彎曲極限(r_1=255 扭剪極限r_1=140 抗彎截面摸量Wa=33673.95 抗扭截面摸量Wt=67347.89 M266288 彎曲應力幅(Ta=---==7.907835MPa Wa33673.95 T246945.9 扭剪應力幅ra=---==1.83336MPa 2WT6734

29、7.89 根據(jù)應力變化規(guī)律確定erm、tm 彎曲平均應力(rm=7.907835MPa 扭剪平均應力rm=0MPa ⑵材料的疲勞極限 軸材料為45 根據(jù)軸材料，取巾a=.1,5巾p=.08 (3)危險截面的應力集中系數(shù) k_(t=1.76k_r=1.54 (4)表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù) B=.95 ￡_(T=.78e_T=.74 (5)考慮彎矩或扭矩作用時而安全系窺 =14.76268 -cc-」 Sa=Sa- k；- .二a,彳：：m =34.85899 Sca=SS=13.5939>[S]=1.65 2S2s2 故安全 中間軸和低速軸的校核方法同上

30、.經(jīng)過計算的也合格. 七.鍵聯(lián)接的選擇 位置 軸徑mm 型號 鍵長mm 鍵寬mm 接觸高mm 高速軸 60 A 50 18 7 中間軸 85 A 63 22 9 低速軸 110 A 100 28 10 90 A 110 25 9 高速軸鍵的校核： 轉矩T=246945 軸徑d=60 平鍵型號為：A 平鍵接觸長度l=32 平鍵接觸高度k=4.4 聯(lián)結類型為動聯(lián)結 許用壓強[P]=1502T 計算壓強P==58.46236 dlk 因P<[P] 動聯(lián)結平鍵強度校核合格 八.滾動軸承選擇和校核 經(jīng)過分析可得各個軸

31、均須承受一定的軸向力，故考慮選擇角接觸球軸承由各個軸的結構尺寸可查表可以選擇： 高速軸選7213C,中間軸選7218C,低速軸選7220C 在此僅以高速軸的滾動軸承為典型進行校核 徑向力和軸向力的計算公式為： 戶用二）衣理+衣期月b=+氏磔 ①_①_%6_/_Fr Qj==Qn-= : 設計需求： 軸承工作時間為14400小時 額定動負荷Cr=53800N 額定動負荷C0r=46000N 軸承負荷系數(shù)fp為1.1 溫度系數(shù)ft1 軸承1當量動負荷為K=力（均月1+"&）=2519.94605542088N 軸承2當量動負荷為舄=—（&%!+右或"=4600.904

32、151896N 由公式：z=計算得: *60邦耳 軸承1計算壽命為591931.27小時 軸承2計算壽命為97255.79小時 九.聯(lián)軸器的選擇 選用彈性連軸器： 軸徑為90mm公稱轉矩：2800N.m 2c95X95 選用TL11--GB4323-84 主動端：J型軸孔，A型鍵槽，95mm,=132mm 從動端：J1型軸孔，A型鍵槽，95mm,=132mm 十.潤滑和密封方式的選擇，潤滑油的牌號的確定 所有軸承用脂潤滑，滾珠軸承脂ZG69-2；齒輪用油潤滑，并采用油池潤 滑的方式，牌號CKC150;這樣對所有的軸承都要使用鑄造擋油盤。軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封

33、圈 十一.箱體及附件的結構設計和選擇 1) .減速器結構: 減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結構尺寸見裝配圖及零件圖。 2) .注意事項: 1 .裝配前,所有的零件用煤油清洗,箱體內壁涂上兩層不被機油浸蝕的涂料; 2 .齒輪嚙合側隙用鉛絲檢驗，高速級側隙應不小于0.211mm低速級側隙也不應小 于0.211mm; 3 .齒輪的齒側間隙最小=0.09mm.齒面接觸斑點高度＞45%,長度＞60%; 4 .角接觸球軸承7213C,7218C,7220c的軸向游隙均為0.10?0.15mm,用潤滑脂潤滑. 5 .箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片,允許涂密封膠和水玻璃.各密封處

34、不允許漏 油; 6 .減速器裝置內裝cKc150工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍 7 .減速器外表面涂灰色油漆 8 .按減速器的實驗規(guī)程進行試驗 十二設計小結 經(jīng)過幾周的課程設計，我終于完成了自己的設計，在整個設計過程中，感 覺學到了很多的關于機械設計的知識，這些都是在平時的理論課中不能學到的。 還將過去所學的一些機械方面的知識系統(tǒng)化,使自己在機械設計方面的應用能力 得到了很大的加強. 除了知識外，也體會到作為設計人員在設計過程中必須嚴肅，認真，并且 要有極好的耐心來對待每一個設計的細節(jié)。在設計過程中，我們會碰到好多問題， 這些都是平時上理論課中不會碰到，或是碰到了也因為不

35、用而不去深究的問題， 但是在設計中，這些就成了必須解決的問題，如果不問老師或是和同學討論，把 它搞清楚，在設計中就會出錯,甚至整個方案都必須全部重新開始。比如軸上各 段直徑的確定，以及各個尺寸的確定,以前雖然做過作業(yè)，但是畢竟沒有放到非 常實際的應用環(huán)境中去,畢竟考慮的還不是很多.而且對所學的那些原理性的東西 掌握的還不是很透徹.但是經(jīng)過老師的講解,和自己的更加深入的思考之后,對很 多的知識,知其然還知其所以然. 剛剛開始時真的使感覺是一片空白.不知從何處下手.在畫圖的過程中，感 覺似乎是每一條線都要有一定的依據(jù),尺寸的確定并不是隨心所欲不斷的會冒 出一些細節(jié)問題,都必須通過

36、計算查表確定.設計實際上還是比較累的，每天在電 腦前畫圖，或是計算。的確需要很大的毅力.從這里我才真的體會到了做工程的 還是非常的不容易的.通過這次課程設計我或許提前體會到了自己以后的職業(yè)生 活吧. 經(jīng)過這次課程設計感覺到自己還學到了很多的其他的計算機方面的知識經(jīng)過訓練能夠非常熟練的使用Word和天喻CAD.并且由于在前期為了選定最終 使用的CAD軟件.我還學習使用了InteCAD和開目CAD.掌握了大致的用法，通過 比較學習我了解了,CAD軟件的大致框架.覺得受益匪淺. 所以這次課程設計,我覺得自己真的收獲非常的大,打完這行字,真的心一 下只放了下來,看到自己完成的成果,真的覺得雖然很累,但覺得很欣慰.這次課程 設計應該是達到了預期的效果. 華中科技大學材料學院材控0103班 設計人:伍志剛 2004年1月6日 十三參考資料 唐增寶何永然劉安俊主編華中科技大學出版社 楊家軍主編華中科技大學出版社