帶運(yùn)輸機(jī)雙級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)說明書

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：雙級(jí)斜齒圓柱減速器 設(shè)計(jì)者： 鄒文杰 u200911549 專業(yè)班級(jí)：能源0907 指導(dǎo)教師： 姜柳林 2011 年 12 月 14 日目 錄一. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 -（3）二. 課程設(shè)計(jì)要求 -（3)三.傳動(dòng)方案的分析與擬定 - (3)四.電動(dòng)機(jī)的選擇 - (3)五.傳動(dòng)比的分配 - (5)六傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 - (5)七傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 - (6) 1.開式齒輪傳動(dòng) - (6) 2.減速器圓柱齒輪選擇 - (8) 3.各級(jí)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 - (16) 4.初選滾動(dòng)軸承 - (17) 5.聯(lián)軸器的選擇 - (18)6. 箱體設(shè)計(jì)所涉及到的基本尺寸-

2、 (18)7. 低速軸各部件的校核 -（21）8.潤滑及密封方式的選擇 - (25)八設(shè)計(jì)小結(jié) - (26)九參考資料 - (27)一 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)課題:設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中雙級(jí)圓柱齒輪減速器（外傳動(dòng)件為開式齒輪傳動(dòng))設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及工作條件：F=13000N，v=0.47m/s,D=405mm;生產(chǎn)規(guī)模：小批量；傳動(dòng)比誤差：i2%-4%。工作環(huán)境：稍有灰塵；載荷特性：有沖擊；工作年限：5年；兩班制 二. 課程設(shè)計(jì)要求 1.減速器機(jī)械傳動(dòng)裝配圖一張，零件圖兩張（低速級(jí)齒輪軸和低 速級(jí)大齒輪），設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。 2.設(shè)計(jì)中所有標(biāo)準(zhǔn)均按我國標(biāo)準(zhǔn)采用，設(shè)計(jì)說明書應(yīng)按規(guī)定紙張及格式編寫。 3.

3、設(shè)計(jì)圖紙及說明書須按進(jìn)度完成。三傳動(dòng)方案的分析與擬定 已知：已知有效拉力F=13000N，帶速V=0.47m/s，滾筒直徑D=405mm。 工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速Nw=60*1000v/D=22.16轉(zhuǎn)/分工作機(jī)所需的有效功率為Pw=FV/1000=6.11kw4 電動(dòng)機(jī)的選擇 1.根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，宜選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇 A.計(jì)算總效率 查表得： 1=0.97 圓柱齒輪的傳動(dòng)效率（8級(jí)精度、兩組） 2=0.99 聯(lián)軸器的效率 3=0.98 開式齒輪的效率 4=0.96 滾筒的效率 5=0.96 滾動(dòng)軸承的效率 則傳動(dòng)裝置的總效率為=12223452 則電動(dòng)機(jī)所需的效率

4、為Pd=Pw/B.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇為常用的同步轉(zhuǎn)速 1500r/min和1000r/min兩種，根據(jù)所需功率和轉(zhuǎn)速，選電動(dòng)機(jī)如下：方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比軸外伸軸徑/mm軸外伸長度/mm一Y160L-611100096043.3242110二Y160M-4111500146065.8842110方案二中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，價(jià)格低，總傳動(dòng)比較大，便于分配傳動(dòng)比時(shí)各級(jí)分到的傳動(dòng)比均在推薦值范圍內(nèi)大即電機(jī)型號(hào)為Y160M-。查表知，該電動(dòng)機(jī)的中心高H=160，軸外伸直徑D=60mm，軸外伸長度E=110mm。五傳動(dòng)比的分配 由于總的傳動(dòng)比較大

5、，而該方案中的開式齒輪傳動(dòng)處于低速級(jí)，取傳動(dòng)比為i3=4.3則 減速器的總傳動(dòng)比為i= 65.88/4.3=15.321 雙級(jí)齒輪高速級(jí)傳動(dòng)比為 雙級(jí)齒輪低速級(jí)傳動(dòng)比為i2=i/i1=3.433 六.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 A. 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 一級(jí)齒輪傳動(dòng)主動(dòng)輪： n1 =nw=1460r/min 二級(jí)齒輪傳動(dòng)主動(dòng)輪： n2=n/i1=327.134 二級(jí)齒輪傳動(dòng)從動(dòng)輪： n3=n2/i2=95.291r/min 開式齒輪傳動(dòng)主動(dòng)輪： n4=n3=95.291r/min B.各軸的輸入功率計(jì)算 P1=Pd*2=7.5537kwP2=P1*1*5=(7.5537*0.97*0.99)kW

6、=7.2538kwP3=P2*1*5=(7.5538*0.97*0.99)kW=6.9658kwP4=P*3*2*5=(6.9658*0.99*0.99)kw=6.8272kwC.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算T=9550 P/n=49.409mT2=9550 P2/n2=211.760NmT3=9550P P3/n3=698.108NmT4=9550P P4/n4=684.217Nm以上計(jì)算結(jié)果列于下表軸號(hào)轉(zhuǎn)速n/（r/min）功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/(N.m)傳動(dòng)比i114607.553749.4094.4632327.1347.2538211.7603.433395.2916.9658698.10814

7、95.2916.8272684.217七傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 外部傳動(dòng)-開式齒輪傳動(dòng) 已知傳動(dòng)比i=4.3n1=95.291,n2=22.16r/min.開式齒輪的主要失效形式為齒面磨損和輪齒折斷，按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，通過增大模數(shù)來考慮模損的影響。選擇直齒軟齒面?zhèn)鲃?dòng)選擇材料：初步估計(jì)大齒輪的直徑會(huì)超過500mm，故大小齒輪材料均選鑄鋼，小齒輪200HBS，大齒輪170HBS。由齒面硬度查圖得：Flim1=170MPa Flim2=160MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60a n1 t = 60*1*95.291*(5*300*16) =1.37*108N2=N1/i1=3.19*107查機(jī)械設(shè)計(jì)得

8、圖3-7：=1 接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)圖3-9： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)查表得： 彎曲強(qiáng)度：=1.4則：由式3-2得 FP1=Flim1*Yst*YN1/SFlim=243Mpa FP2=Flim2*Yst*YN1/SFlim=228Mpa 考慮開式齒輪模損的影響。Fp1=Fp1*80%=194.4Mpa Fp2=Fp2*80%=182.4Mpa已知，小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為T1=684217Nmmm3(2KT1/d*Z12)*(YFp*YSa/Fp)K=1.5, d =0.4,Z1取20，Z2取86對(duì)于小齒輪 YFp*YSa/Fp=2.84*1.55/194.4= 0.02264 對(duì)于大齒輪YFp*Y

9、Sa/Fp=2.3*1.06/184.2= 0.01324應(yīng)代入小齒輪的 m3(2*1.5*684217*0.02264/(0.4*202)=6.62m=m*1.1=7.282取標(biāo)準(zhǔn)值m=8考慮到滾筒不能與小齒輪干涉，m(Z1+Z2)405.m取8時(shí)沒有干涉即取8符合條件。d1=160mm.da1=d1+2*ha1*m=176mmdf1=d-2*(hf+c*)*m=140.8mmd2=688mm.da2=d2+2*ha2*m=704mmdf2=d2-2*(hf+c*)*m=668.8mmFt=2*T/d1=2*684.217/160*10-3=8552.7NFr=Ft*tan=3113NFn=

10、Ft/cos=9101.6N 2.減速器內(nèi)部圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 A.高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 已知T1=49.409Nm 本例可選用軟齒面齒輪，且小齒輪的硬度比大齒輪大3050HBS。具體選擇如下小齒輪：45鋼，調(diào)制處理，硬度為217255HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為169217HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS，大齒輪為200HBS。由齒面硬度查圖得：Flim1=220MPa Flim2=210MPaHlim1=580MPa Hlim2=550MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60a n1 t = 60*1*1460*(5*300*16) =2.102*109N2=N1/i1=4.710*108

11、查機(jī)械設(shè)計(jì)得圖3-7：=1 接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)圖3-9： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)查表得：接觸強(qiáng)度：=1 彎曲強(qiáng)度：=1.4則：由機(jī)械設(shè)計(jì)：式3-1有：（注：修正系數(shù)Yst=2） 由式3-2得 由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)類型為軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，若模數(shù)過小，也可能發(fā)生齒輪疲勞折斷。因此，該齒輪傳動(dòng)課按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要的參數(shù)，然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。已知，小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為T1=49409Nmm初估齒輪圓周速度v10m/s。根據(jù)齒輪的傳動(dòng)的工作條件，可以選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由估計(jì)的圓周速度，初選齒輪為8級(jí)精度。初選參數(shù)如下：=12。,Z=26,Z=26*

12、4.463=116.X=X=0,取d=1 由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，沖擊較小，齒輪的速度不高，非對(duì)稱分布，州的剛性不太好，可以取工況系數(shù)K=1.6 查機(jī)械設(shè)計(jì)得 圖3-15 ：=2.45 表3-5 ：=189.8 取=0.8、=0.989 由式3-14得=43.300mmmn=d1*cos/z1=43.300*cos12/26=1.629mm 查表3-7，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =2.0mm 則中心距a=mn*(Z1+Z2)/2*cos=145.17mm 圓整后取a=146mm 調(diào)整螺旋角為=arccos=132634所以，計(jì)算分度圓直徑為 = =226/（cos132634） =53.456mm =2a-=238

13、.535mm此時(shí)，計(jì)算圓周速度為 V=146053.456/60000 =4.087m/s 與估計(jì)值相近，以上計(jì)算正確。 齒寬 大齒輪 b1=d*d1=53.465mm取54mm. 小齒輪 b2=b1+5= 59mm驗(yàn)證齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度如下 當(dāng)量齒數(shù)=28.26 =126.08查圖 3-18得：= 2.59 =2.18查圖3-19得：=1.60 =1.77 取=0.7 =0.9計(jì)算彎曲應(yīng)力得： =2*1.6*49409*2.59*1.60*0.7*0.9/(54*53.465*2) 71.48 =71.48*2.18*1.77/(2.59*1.6)=66.56MPa由此可知，所選擇的參數(shù)及傳

14、動(dòng)方案符合要求，故確定方案參數(shù)如下： mn=2.0 = 132634 a=146mm d1=53.456mm d2=238.535mm b2=54mm b1=59mmB.低速機(jī)齒輪傳動(dòng) 已知扭矩T1=211.760Nmm 本例可選用軟齒面齒輪，且小齒輪的硬度比大齒輪大3050HBS。具體選擇如下小齒輪：45鋼，調(diào)制處理，硬度為217255HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為169217HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS，大齒輪為200HBS。由齒面硬度查圖得：Flim1=220MPa Flim2=210MPaHlim1=580MPa Hlim2=550MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60a n

15、1 t = 60*1*327.134*(5*300*16) =4.71*109N2=N1/i2=1.372*108查機(jī)械設(shè)計(jì)得圖3-7：=1 接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)圖3-9： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)查表得：接觸強(qiáng)度：=1 彎曲強(qiáng)度：=1.4則：由機(jī)械設(shè)計(jì)：式3-1有：（注：修正系數(shù)Yst=2） 由式3-2得 由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)類型為軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，若模數(shù)過小，也可能發(fā)生齒輪疲勞折斷。因此，該齒輪傳動(dòng)課按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要的參數(shù)，然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。已知，小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為T1=211760Nmm初估齒輪圓周速度v10m/s。根據(jù)齒輪的傳動(dòng)的工

16、作條件，可以選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由估計(jì)的圓周速度，初選齒輪為8級(jí)精度。初選參數(shù)如下：=12。,Z=26,Z=26*3.433=87.X=X=0,取d=1 由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，沖擊較小，齒輪的速度不高，非對(duì)稱分布，州的剛性不太好，可以取工況系數(shù)K=1.6 查機(jī)械設(shè)計(jì)得 圖3-15 ：=2.45 表3-5 ：=189.8 取=0.8、=0.989 由式3-14得=73.158mmmn=d1*cos/z1=73.158*cos12/26=2.75mm 查表3-7，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =3.0mm 則中心距a=mn*(Z1+Z2)/2*cos=173.28mm 圓整后取a=175mm 調(diào)整螺旋角為=arccos

17、=15248所以，計(jì)算分度圓直徑為 = =226/（cos132634） =80.770mm =2a-=270.266mm此時(shí)，計(jì)算圓周速度為 V=146053.456/60000 =1.348m/s 與估計(jì)值相近，以上計(jì)算正確。 齒寬 大齒輪 b1=d*d1=80.770mm取81mm. 小齒輪 b2=b1+5= 86mm驗(yàn)證齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度如下 當(dāng)量齒數(shù)=28.87 =96.599查圖 3-18得：= 2.57 =2.25查圖3-19得：=1.63 =1.76 取=0.7 =0.9計(jì)算彎曲應(yīng)力得： =2*1.6*211760*2.57*1.63*0.7*0.9/(81*80.770*3)

18、 91.11.210齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離（或）12機(jī)蓋，機(jī)座肋厚m1=7 7軸承端蓋外徑+（55.5）（凸緣式）D1=115D2=115D3=144減速器的箱體采用鑄造（HT150）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu).1. 機(jī)體有足夠的剛度 在設(shè)計(jì)箱體時(shí)除有足夠的壁厚外，還在軸承座孔凸臺(tái)上下作出剛性加強(qiáng)肋(根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置）。2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，采用密封散熱。因其傳動(dòng)件速度較小，故采用侵油潤油，為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為6.33. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8，圓角半徑為R=5。機(jī)體外型簡單，拔模方便，鑄件均有1:20或者1:10的拔

19、模斜度4. 對(duì)附件設(shè)計(jì) A 視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能對(duì)內(nèi)部進(jìn)行操作。窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6螺釘緊固B 放油孔和螺塞 ：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油面指示器：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。D 通氣器：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增

20、大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便保證箱體內(nèi)壓力與外界平衡。E 起蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F 定位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。G 起吊裝置：在機(jī)蓋上直接鑄出吊耳，用以起吊或搬運(yùn)。7.制圖結(jié)束后各項(xiàng)數(shù)據(jù)均清晰，開始校核低速軸的各種部件是否滿足條件：根據(jù)各項(xiàng)條件畫出設(shè)計(jì)出軸（1） 軸的校核先畫出軸的受力分析畫出軸的水平受力分析Ft1=Ft*141/(70+141)=3495.7NFt2=Ft-Ft1=1747.8N則水平面的彎矩圖如下

21、圖所示畫出豎直面內(nèi)的受力分析如圖F1=(Fr*141+Fa*（270.266/2)/(70+141)=2224NF2=Fr-F1=1976.2-2224=-247.8N畫出豎直面內(nèi)的彎矩圖畫出扭矩圖易知四號(hào)齒輪處和軸端聯(lián)軸器處為危險(xiǎn)面處校核四號(hào)齒輪處M=244.72+155.6802=290NM有沖擊認(rèn)為是脈動(dòng)循環(huán)，=0.6Mca=M2+(0.6T)2=503NM軸的直徑為72mm,選20*12型的鍵t=7.5mmW=0.1d3-bt(d-t)2/2d=0.1*723-20*7.5*（72-7.5)2/(2*72）= 32891.2mm3ca=Mca/W=503000/32891.2=15.3

22、MPa60MPa軸端聯(lián)軸器處T=685NM Mca=0.6*685=411NMd=50mm選16*10型的鍵W=0.1d3-bt(d-t)2/2d=0.1*503-16*6*(50-6）2/2*50=10641.5mm3ca=Mca/W=38.6MPa60MPa可知此軸的剛度夠（2） 軸上鍵槽的校核對(duì)于四號(hào)齒輪處的鍵槽p=(2T/d)/(lh/2)=4T/dhl=4*685/（72*12*48）=66MPa100Mpa即此處的強(qiáng)度夠?qū)τ诼?lián)軸器處p=(2T/d)/(lh/2)=4T/dhl=4*685/(50*10*70)=78MPae 可知X=0.56，Y用線性插值的方法得到為 2.01P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1）=5467.28N Lh=(106/60n)*(ff*cr/p1)=587579h=81.6y滿足條件 8.潤滑及密封方式的選擇 對(duì)于所設(shè)計(jì)的二級(jí)圓柱斜齒輪減速器，由于傳動(dòng)裝置所傳遞的轉(zhuǎn)矩不是很大屬，且在頻繁的啟動(dòng)過程中