帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器,運(yùn)輸機(jī),傳動(dòng),裝置,中的,同軸,二級(jí),圓柱齒輪,減速器 機(jī)械設(shè)計(jì)課程--帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式1級(jí)圓柱齒輪減速器 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………………………………………………1 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明………………………………………4 電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)……………………………5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………8 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算………………………………………14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算……………………………………16 連軸器的選擇…………………………………………………16 減速器附件的選擇……………………………………………17 潤(rùn)滑與密封……………………………………………………18 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………18 參考資料目錄…………………………………………………18 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 一． 總體布置簡(jiǎn)圖 1—電動(dòng)機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運(yùn)輸機(jī)；5—鼓輪；6—聯(lián)軸器 二． 工作情況： 載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn) 三． 原始數(shù)據(jù) 鼓輪的扭矩T（N?m）：850 鼓輪的直徑D（mm）：350 運(yùn)輸帶速度V（m/s）：0.7 帶速允許偏差（％）：5 使用年限（年）：5 工作制度（班/日）：2 四． 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1. 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算； 2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 軸的設(shè)計(jì) 4. 滾動(dòng)軸承的選擇 5. 鍵和連軸器的選擇與校核； 6. 裝配圖、零件圖的繪制 7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫 五． 設(shè)計(jì)任務(wù) 1． 減速器總裝配圖一張 2． 齒輪、軸零件圖各一張 3． 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 六． 設(shè)計(jì)進(jìn)度 1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算 2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì) 3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明 由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。 電動(dòng)機(jī)的選擇 1．電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)（IP44）系列的電動(dòng)機(jī)。 2．電動(dòng)機(jī)容量的選擇 1） 工作機(jī)所需功率Pw Pw＝3.4kW 2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Pd＝Pw/η η＝ ＝0.904 Pd＝3.76kW 3．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 nd＝（i1’?i2’…in’）nw 初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī) 4．電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 由表20－1查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min?；痉项}目所需的要求 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 1．計(jì)算總傳動(dòng)比 由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為： i＝nm/nw nw＝38.4 i＝25.14 2．合理分配各級(jí)傳動(dòng)比 由于減速箱是同軸式布置，所以i1＝i2。 因?yàn)閕＝25.14，取i＝25，i1=i2=5 速度偏差為0.5%<5%，所以可行。 各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩 項(xiàng) 目 電動(dòng)機(jī)軸 高速軸I 中間軸II 低速軸III 鼓 輪 轉(zhuǎn)速（r/min） 960 960 192 38.4 38.4 功率（kW） 4 3.96 3.84 3.72 3.57 轉(zhuǎn)矩（N?m） 39.8 39.4 191 925.2 888.4 傳動(dòng)比 1 1 5 5 1 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 1． 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1） 材料及熱處理； 選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 2） 精度等級(jí)選用7級(jí)精度； 3） 試選小齒輪齒數(shù)z1＝20，大齒輪齒數(shù)z2＝100的； 4） 選取螺旋角。初選螺旋角β＝14° 2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 按式（10—21）試算，即 dt≥ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1） 試選Kt＝1.6 （2） 由圖10－30選取區(qū)域系數(shù)ZH＝2.433 （3） 由表10－7選取尺寬系數(shù)φd＝1 （4） 由圖10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62 （5） 由表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa （6） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σHlim2＝550MPa； （7） 由式10－13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8 N2＝N1/5＝6.64×107 （8） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.95；KHN2＝0.98 （9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）得 [σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa [σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa [σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa 2） 計(jì)算 （1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t d1t≥ = =67.85 （2） 計(jì)算圓周速度 v= = =0.68m/s （3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 （4） 計(jì)算縱向重合度εβ εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 （5） 計(jì)算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1 根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.11；由表10—4查的KHβ的計(jì)算公式和直齒輪的相同， 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 由表10—13查得KFβ=1.36 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數(shù) K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 （6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得 d1= = mm=73.6mm （7） 計(jì)算模數(shù)mn mn = mm=3.74 3．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(10—17 mn≥ 1） 確定計(jì)算參數(shù) （1） 計(jì)算載荷系數(shù) K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 （2） 根據(jù)縱向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，從圖10－28查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0。88 （3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 （4） 查取齒型系數(shù) 由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172 （5） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798 （6） 計(jì)算[σF] σF1=500Mpa σF2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 [σF1]=339.29Mpa [σF2]=266MPa （7） 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較 = =0.0126 = =0.01468 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 mn≥ =2.4 mn=2.5 4．幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算中心距 z1 =32.9，取z1=33 z2=165 a =255.07mm a圓整后取255mm 2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 β=arcos =13 55’50” 3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d1 =85.00mm d2 =425mm 4） 計(jì)算齒輪寬度 b=φdd1 b=85mm B1=90mm，B2=85mm 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 擬定輸入軸齒輪為右旋 II軸： 1．初步確定軸的最小直徑 d≥ ＝ =34.2mm 2．求作用在齒輪上的受力 Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttanβ=223N； Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 i. I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。 ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為44mm。 iii. III-IV段為小齒輪，外徑90mm。 iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。 v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。 vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為22.75mm。 2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長(zhǎng)度為16mm。 3. III-IV段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。 4. IV-V段用于隔開(kāi)兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm。 5. V-VI段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為83mm。 6. VI-VIII長(zhǎng)度為44mm。 4． 求軸上的載荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得軸承30307的Y值為1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。 故：Fa1=638N Fa2=189N 5．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1） 判斷危險(xiǎn)截面 由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面 2） 截面IV右側(cè)的 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以 （[2]P355表15-1） a) 綜合系數(shù)的計(jì)算 由 ， 經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 ， ， （[2]P38附表3-2經(jīng)直線插入） 軸的材料敏感系數(shù)為 ， ， （[2]P37附圖3-1） 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 查得尺寸系數(shù)為 ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 ， （[2]P37附圖3-2）（[2]P39附圖3-3） 軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 ， （[2]P40附圖3-4） 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即 ，則綜合系數(shù)值為 b) 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為 ， c) 安全系數(shù)的計(jì)算 軸的疲勞安全系數(shù)為 故軸的選用安全。 I軸： 1．作用在齒輪上的力 FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2．初步確定軸的最小直徑 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 確定軸上零件的裝配方案 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。 e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30。 f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。 g) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。 h) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。 i) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。 j) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。 2） 各段長(zhǎng)度的確定 各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下： a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長(zhǎng)度定為18.25mm。 b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。 c) 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。 d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm（采用油潤(rùn)滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。 e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。 f) 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm 4．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 W=62748N.mm T=39400N.mm 45鋼的強(qiáng)度極限為 ，又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以 。 III軸 1．作用在齒輪上的力 FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2．初步確定軸的最小直徑 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 軸上零件的裝配方案 2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 直徑 60 70 75 87 79 70 長(zhǎng)度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 5．求軸上的載荷 Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 彎扭校合 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 I軸： 1．求兩軸承受到的徑向載荷 5、 軸承30206的校核 1） 徑向力 2） 派生力 3） 軸向力 由于 ， 所以軸向力為 ， 4） 當(dāng)量載荷 由于 ， ， 所以 ， ， ， 。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為 5） 軸承壽命的校核 II軸： 6、 軸承30307的校核 1） 徑向力 2） 派生力 ， 3） 軸向力 由于 ， 所以軸向力為 ， 4） 當(dāng)量載荷 由于 ， ， 所以 ， ， ， 。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為 5） 軸承壽命的校核 III軸： 7、 軸承32214的校核 1） 徑向力 2） 派生力 3） 軸向力 由于 ， 所以軸向力為 ， 4） 當(dāng)量載荷 由于 ， ， 所以 ， ， ， 。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為 5） 軸承壽命的校核 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 代號(hào) 直徑 （mm） 工作長(zhǎng)度 （mm） 工作高度 （mm） 轉(zhuǎn)矩 （N?m） 極限應(yīng)力 （MPa） 高速軸 8×7×60（單頭） 25 35 3.5 39.8 26.0 12×8×80（單頭） 40 68 4 39.8 7.32 中間軸 12×8×70（單頭） 40 58 4 191 41.2 低速軸 20×12×80（單頭） 75 60 6 925.2 68.5 18×11×110（單頭） 60 107 5.5 925.2 52.4 由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為 ，所以上述鍵皆安全。 連軸器的選擇 由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。 二、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4（GB4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84） 其主要參數(shù)如下： 材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩 軸孔直徑 ， 軸孔長(zhǎng) ， 裝配尺寸 半聯(lián)軸器厚 （[1]P163表17-3）（GB4323-84 三、第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10（GB4323-84） 其主要參數(shù)如下： 材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩 軸孔直徑 軸孔長(zhǎng) ， 裝配尺寸 半聯(lián)軸器厚 （[1]P163表17-3）（GB4323-84 減速器附件的選擇 通氣器 由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過(guò)濾），采用M18×1.5 油面指示器 選用游標(biāo)尺M(jìn)16 起吊裝置 采用箱蓋吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 選用外六角油塞及墊片M16×1.5 潤(rùn)滑與密封 一、齒輪的潤(rùn)滑 采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。 二、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 由于軸承周向速度為，所以宜開(kāi)設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。 三、潤(rùn)滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。 四、密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。 密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 設(shè)計(jì)小結(jié) 由于時(shí)間緊迫，所以這次的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如說(shuō)箱體結(jié)構(gòu)龐大，重量也很大。齒輪的計(jì)算不夠精確等等缺陷，我相信，通過(guò)這次的實(shí)踐，能使我在以后的設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動(dòng)更穩(wěn)定精確的設(shè)備。