帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書.1二、動(dòng)力機(jī)的選擇.2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比4四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).4五、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算(V帶及齒輪).5六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算. . . . . . .18七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算.31八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算.35九、聯(lián)軸器的選擇.36十、潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇.36十一、箱體及其附件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).37十二、設(shè)計(jì)總結(jié).39十三、參考文獻(xiàn).40（ 注：內(nèi)容用四號(hào)宋體）計(jì)算說(shuō)明結(jié)果 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器1、總體布置簡(jiǎn)圖：2、工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)3、原始數(shù)據(jù)：輸送帶的牽引力F（k

2、N）：2.4輸送帶滾筒的直徑D（mm）：460輸送帶速度V（m/s）：1.4帶速允許偏差（）：5使用年限（年）：8工作制度（班/日）：24、 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) 圓柱斜齒輪1、2設(shè)計(jì)計(jì)算；3) 圓柱斜齒輪3、4設(shè)計(jì)計(jì)算；4) 軸的設(shè)計(jì)；5) 滾動(dòng)軸承的選擇；6) 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核；7) 裝配圖、零件圖的繪制；8) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的編寫。5、設(shè)計(jì)任務(wù)：1) 減速器總裝配圖一張；2) 齒輪和軸零件圖各一張；3） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算1) 卷筒軸的輸出功率 2) 電動(dòng)機(jī)輸出功率d 傳動(dòng)裝置的總效率 式中，為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3、和軸承的效率。由參考書1表2-4查得：（8） ； ； ；（9） ； =0.96則2、卷筒的轉(zhuǎn)速的計(jì)算3、計(jì)算電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 、 分別代表電動(dòng)機(jī)至高速軸軸，、軸，、軸的傳動(dòng)比展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器 ， 取 單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，常用傳動(dòng)比為35，取 單級(jí)V帶傳動(dòng)，常用傳動(dòng)比為24， 取 4、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和條件，選用Y132S-4電動(dòng)機(jī)。它的結(jié)構(gòu)型號(hào)為Y132S4的電動(dòng)機(jī)。主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量kg額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S-45.514402.22.368同步轉(zhuǎn)速，4級(jí)三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比1、傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求為（10

4、） 在i=16160內(nèi)，符合條件故 四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 式中為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，單位為；、分別為、軸的轉(zhuǎn)速，單位為；軸為高速軸，軸為低速軸；、依次為電動(dòng)機(jī)軸至高速軸軸，軸，、軸間的傳動(dòng)比。2各軸輸入功率式中為電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為kw； 、為、軸的輸入功率，kw；、依次為電動(dòng)機(jī)軸與軸、軸、軸間的傳動(dòng)效率。3各軸輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm)1） 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為 2） 各軸轉(zhuǎn)矩式中、為、軸的輸入轉(zhuǎn)矩，單位為。3）將計(jì)算結(jié)果匯總列表備用。軸轉(zhuǎn)速r/min功率kw轉(zhuǎn)矩Nm軸679.23.875438軸174.173.71203.68軸58.13.56586.78五、傳動(dòng)

5、件的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）設(shè)計(jì)計(jì)算帶輪和帶已知帶傳動(dòng)的工作條件：兩班制（每班8小時(shí)），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速in，傳動(dòng)比允許誤差5%。1確定計(jì)算功率 由工作情況系數(shù)表查得 故2、選擇V帶型 根據(jù)、且由由參考文獻(xiàn)【1】圖8-11可選用A型3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速(1)、初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由參考文獻(xiàn)【1】表8-8可取小帶輪基準(zhǔn)直徑（2）、驗(yàn)算帶速 因?yàn)?m/s7.16m/s90 包角滿足條件（6）.計(jì)算帶的根數(shù)z1、計(jì)算單根V帶的額定功率 根據(jù)=1440r/min 和=95mm 用插值法求得=1.189kw 根據(jù)=1440r/min，=2.12和A 型帶，查表（8-4b）得查表（8

6、-5）得 查表（8-2）得 所以 =(+)=(1.189+0.169) 0.9580.93=1.21kw2、計(jì)算V帶的根數(shù)ZZ= =4.884/1.21=4.05 故取4根.（7）、計(jì)算單根V帶的初拉力和最小值根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】149頁(yè)表8-3查得q=0.10kg/m（F0）min500+q=142.4N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力（11） 計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力Fp=2Zsin(/2)=1128.9N（二）、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算1、軸傳動(dòng)的齒輪設(shè)計(jì)已知：輸入功率 軸轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，工作壽命8年，設(shè)每年工作300日兩班制，每班8小時(shí)，工作平穩(wěn)轉(zhuǎn)向不變。1）、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)a、 選用圓柱斜齒齒

7、輪傳動(dòng)b、 選用8級(jí)精度c、 材料選擇小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)處理HB=280HBS大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HB=240HBSd、 選小齒輪齒數(shù) 取e、選取螺旋角 初選螺旋角2)、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算:即： d1t= （1）確定公式中的各計(jì)算數(shù)值a.因?yàn)辇X輪分布非對(duì)稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b.由參考文獻(xiàn)【1】圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433c.由參考文獻(xiàn)【1】圖查得, ,則d.由參考文獻(xiàn)【1】表選取齒寬系數(shù)e.由參考文獻(xiàn)【1】表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)f.由參考文獻(xiàn)【1】圖10-21d查得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPah.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)i、由參考文獻(xiàn)【1】圖

8、10-19查取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92 =0.94 取失效率為1%，安全系數(shù)s=1 =/S=552Mpa= /S=517 Mpa=(+)/2=534.5 Mpa3）、計(jì)算（1）、試算小齒輪分度圓直徑（2）、計(jì)算圓周速度:（3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)b=d=145.97mm=45.97mm=cos/=1.859mmh=2.25=2.251.859mm=4.182mmb/h=45.97/4.182=10.99（4）、計(jì)算縱向重合度=0.318dtan=1.903（5）、計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)，根據(jù)，8級(jí)精度，由參考文獻(xiàn)【1】圖（10-8）查得動(dòng)載荷系數(shù)；由參考文獻(xiàn)【1】表（10-4）查得的值為由參

9、考文獻(xiàn)【1】圖（10-13）查得； 由參考文獻(xiàn)【1】表（10-13）查得載荷系數(shù) （6）、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， =52.31mm（7）、計(jì)算模數(shù)= cos/=2.11mm4）、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式 (1)確定計(jì)算參數(shù)a 計(jì)算載荷系數(shù):b 根據(jù)縱向重合度=1.903,從參考文獻(xiàn)【1】圖（10-28）查得螺旋角影響系數(shù)c 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ，d 由參考文獻(xiàn)【1】圖10-5查得由參考文獻(xiàn)【1】表10-5 查得e 由參考文獻(xiàn)【1】10-20C查得=500 MPa =380 MPa由參考文獻(xiàn)【1】圖10-18取彎曲疲勞極限=0.86,=0.89f 計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力:取安全系數(shù)S=1.4,

10、由參考文獻(xiàn)【1】10-12得:=/S=307.14 MPa=/S=241.57 MPag 計(jì)算大小齒輪的，并比較 且（2）、計(jì)算法向模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果,為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,則需按分度圓直徑=56.49mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的模數(shù),于是有:取2mm；則故取=26 則 取4）、幾何尺寸計(jì)算a 計(jì)算中心距 將中心距圓整為132mmb 按圓整后的中心距修正螺旋角 因?yàn)橹蹈淖儾欢?，故參?shù)、當(dāng)不必修正=c 確定齒輪齒寬 圓整后取主要尺寸列表齒輪I，II齒數(shù)模數(shù)（mm）分度圓直徑（mm）齒寬螺旋角中心距材料I26253.636013240CrII1022210. 5545鋼2、軸傳動(dòng)的齒輪設(shè)計(jì)已知輸入功率為 軸轉(zhuǎn)

11、速為174.17傳動(dòng)比，工作壽命8年按每年工作300天計(jì)算，兩班制，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變（1） 選定齒輪類型，圓柱齒輪傳動(dòng)1）選用斜齒，圓柱齒輪傳動(dòng)2） 選用8極精度3） 材料選用小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)處理HB=280HBS 大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HB=240HBS4） 選取螺旋角 初選螺旋角5） 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)（2）、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算:1）確定公式中的各計(jì)算數(shù)值a.因?yàn)辇X輪分布非對(duì)稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b.由參考文獻(xiàn)【1】圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c.由參考文獻(xiàn)【1】圖10-26查得則d.由參考文獻(xiàn)【1】10-7選齒寬系數(shù)=1e.由參考文獻(xiàn)【1】表10-6查得材料的彈性影響系

12、數(shù)=189.8MPaf.由參考文獻(xiàn)【1】圖10-21d查得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPah.由參考文獻(xiàn)【1】式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)i、由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.94 =0.97 取失效率為1%，安全系數(shù)s=1 =/S=564Mpa= /S=533.5 Mpa=(+)/2=548.75 Mpa2）、計(jì)算(1)、小齒輪分度圓直徑（2）、圓周速度:=/601000=0.65m/s（3）、計(jì)算齒寬b及模數(shù)b=d=171.84mm=71.84mm=cos/ =2.904mmh=2.25=6.534mmb/h=71.84/6.525=10.99(4)、計(jì)算縱向重合度=

13、0.318=1.903由參考文獻(xiàn)【1】表10-8.10-4.10-13.10-13分別查得:故 載荷系數(shù)（5）、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由參考文獻(xiàn)【1】式10-10a得 =80.01mm（6）、計(jì)算模數(shù)= cos/=3.23mm3）、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由公式（1）、確定計(jì)算參數(shù)a根據(jù)縱向重合度=1.903,從參考文獻(xiàn)【1】圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) =2.079b 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ，c 查取齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)【1】表10-5查得由參考文獻(xiàn)【1】圖10-20C查得=500 MPa =380 MPa由參考文獻(xiàn)【1】圖10-18取彎曲疲勞極限=0.90,=0.94d 計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力:

14、取安全系數(shù)S=1.4,由公式得:=/S=321.43 MPa=/S=255.14 MPae 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 且(2)設(shè)計(jì)計(jì)算 mm.對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)，取mm已可滿足彎曲強(qiáng)度且需滿足解觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=88.45mm來(lái)計(jì)算齒數(shù),于是有: 取 則4）、幾何尺寸計(jì)算a 計(jì)算中心距 中心距圓整為160mmb 按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)、當(dāng)不必修正c 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑=d 計(jì)算齒輪寬度 圓整后取主要尺寸列表如下齒輪III，IV齒數(shù)模數(shù)（mm）分度圓直徑（mm）齒寬螺旋

15、角中心距材料III312.5808516040CrIV932,52408045六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）、為了對(duì)軸進(jìn)行校核，先求作用在軸上的齒輪的嚙合力。第一對(duì)和第二對(duì)嚙合齒輪上的作用力分別為（2）（3） （一）、軸的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算1高速軸設(shè)計(jì)1）按齒輪軸設(shè)計(jì)，軸的材料取與高速級(jí)小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-3，取2）初算軸的最小直徑（4）高速軸為輸入軸，最小直徑處跟V帶輪軸孔直徑。因?yàn)閹л嗇S上有鍵槽，故最小直徑加大5%，=18.93mm。查表選取=20mm高速軸工作簡(jiǎn)圖如圖(a)所示名稱ABCDE尺寸605029.2511360名稱FGd1d2d3尺寸1029.25202530名稱

16、d4d5d6d7尺寸3453.633430首先確定個(gè)段直徑A段：=20mm 由最小直徑算出B段：=25mm，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為25mmC段：=30mm，與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑D段：=34mm， 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=2mmE段：=53.63mm，將高速級(jí)小齒輪設(shè)計(jì)為齒輪軸，考慮依據(jù)參考文獻(xiàn)【2】F段：=34mm, 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=2mmG段， =30mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑第二、確定各段軸的長(zhǎng)度A段：=2f+3e=63mm依據(jù)參考文獻(xiàn)【1】表8-10圓整后取=60mmB段：=50mm，考慮軸承蓋與其螺釘長(zhǎng)度然

17、后圓整取50mmC段：=29.25mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長(zhǎng)度，依據(jù)參考文獻(xiàn)【2】7-18 =T+b=17.25+12mm=29.25mmD段：=113mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內(nèi)壁寬度減去箱體內(nèi)已定長(zhǎng)度后圓整得=113mmE段：，齒輪的齒寬F段：，T=17.25mm，=a-b+8=14-12+8mm=10mmG段：=29.25mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長(zhǎng)度， =T+b=17.25+12mm=29.25mm軸總長(zhǎng)L=350.25mm2、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率P=3.21kw，轉(zhuǎn)速n=174.17,T=203.67軸的材料

18、選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查參考文獻(xiàn)【1】表15-3，取所以軸的直徑：因?yàn)閹л嗇S上有鍵槽，故最小直徑加大5%，=28mm。圓整為軸的設(shè)計(jì)圖如下：名稱ABCDE尺寸44.2581215146.25名稱d1d2d3d4d5尺寸3544504035首先，確定各段的直徑A段:=35mm,與軸承（圓錐滾子軸承30207）配合B段：=44mm, 非定位軸肩C段：=50mm, 定位軸間D段：=40mm, 非定位軸肩E段：=35mm，與軸承（圓錐滾子軸承30207）配合然后確定各段距離：A段： =44.25mm, 考慮軸承（圓錐滾子軸承30207）寬度與擋油盤的長(zhǎng)度B段：=81mm,與齒輪配合安裝C段：=21m

19、m,箱體內(nèi)壁寬度減去已確定尺寸D段：=51mm,與齒輪配合安裝 E段：=46.25mm, 考慮軸承（圓錐滾子軸承30207）寬度與擋油盤的長(zhǎng)度3、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率P=3.57KW,轉(zhuǎn)速n =58.1r/min,T=586.74 軸的材料選用40Cr（調(diào)質(zhì)），可由參考文獻(xiàn)【1】表15-3查得=100所以軸的直徑: =39.5mm。因?yàn)檩S上有一個(gè)鍵槽，故最小直徑加大5%，=39.83mm 圓整后取=45mm軸設(shè)計(jì)圖 如下：名稱ABCDE尺寸49.7576108133.75名稱FGd1d2d3尺寸5082505460名稱d4d5d6d7尺寸54504845首先，確定各軸段直徑A段: =50mm,

20、 與軸承（圓錐滾子軸承30210）配合B段: =54mm,非定位軸肩,h取2mm C段: =60mm,定位軸肩，取h=3mmD段: =54mm, 非定位軸肩，h=2mmE段: =50mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30210）配合F段: =48mm,非定位軸間h=1.5mmG段: =45mm,聯(lián)軸器孔長(zhǎng)度然后、確定各段軸的長(zhǎng)度A段: =49.75mm,由軸承（圓錐滾子軸承30210）寬T=21.75mm 和軸套長(zhǎng)擋油環(huán)b=12mm齒輪齒轂比軸段寬4mm，所以 B段: =76mm，與齒輪配合，齒輪齒寬減去4mm，便于安裝C段: =10mm,定位軸間取 10mm D段: =81mm,由箱體的內(nèi)部尺寸減

21、去各部尺寸軸的總長(zhǎng)L=382.25mmE段: =33.75mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30210）配合 T=21.75mm 擋油環(huán)寬b=12mm 故=T+b=33.75mm F段: =50mm, 考慮箱體壁厚以及端蓋厚度和便于取下端蓋螺釘G段：=82mm，與聯(lián)軸器配合，比聯(lián)軸器工作段短2mm 即 （二）軸的校核計(jì)算,1、第一根軸:已知：設(shè)該齒輪軸齒向是右旋，受力如下圖：a 由材料力學(xué)知識(shí)可求得水平支反力: b 垂直支反力: c 合成彎矩d 由圖可知,危險(xiǎn)截面在*右邊W=0.1=0.1 =2700 =/W=45.92MPa70MPa軸材料選用40Cr 查參考文獻(xiàn)【1】表（15-1）得符合強(qiáng)度條件

22、2、第二根軸求軸上載荷已知：設(shè)該齒輪軸齒向兩個(gè)都是左旋，受力如下圖：由材料力學(xué)知識(shí)可求得a 水平支反力: 垂直支反力: c 合成彎矩d 由圖可知,危險(xiǎn)截面在*右邊W=0.1=8518.4 =/W=36.69MPa70MPa軸材料選用40Cr 查參考文獻(xiàn)【1】表（15-1）符合強(qiáng)度條件!第三根軸:求軸上載荷已知：H設(shè)該齒輪齒向是左旋，受力下圖：由材料力學(xué)知識(shí)可求得a 水平支反力: b 垂直支反力: c 合成彎矩d 由圖可知,危險(xiǎn)截面在*邊 W=0.1=15746.4 =/W=40.4MPa1.2軸承端蓋外徑102,112,130D-軸承外徑軸承連接螺栓距離S131,145.5,162盡量靠近，一

23、般取S=注釋：a取低速級(jí)中心距，a=160mm名稱規(guī)格或參數(shù)材料窺視孔窺視蓋140120（設(shè)計(jì)手冊(cè)11-4）Q235通氣塞M201.5（設(shè)計(jì)手冊(cè)表11-5）Q235軸承蓋凸緣式軸承蓋六角螺栓（M8）HT150定位銷圓柱銷GB/T 119.1-2000827（設(shè)計(jì)手冊(cè)4-4）45油標(biāo)尺桿式游標(biāo)M16(設(shè)計(jì)手冊(cè)7-10)45油塞M201.5（設(shè)計(jì)手冊(cè)7-11）Q235起蓋螺釘M1245（設(shè)計(jì)手冊(cè)3-9）Q235吊裝置吊耳，孔徑18HT200十一、設(shè)計(jì)總結(jié):通過(guò)這十多天的努力,我終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)完成了。在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中,我遇到了很多困難,一次又一次地在修改著，這也充分暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。由于我上學(xué)期請(qǐng)假，沒(méi)有學(xué)材料力學(xué)，機(jī)械原理這兩門課，從而在設(shè)計(jì)上我更加地吃力。還好，在宋老師的精心指導(dǎo)下,我找到了問(wèn)題所在之處,并將之解決。