機械設(shè)計課程盤磨機傳動裝置

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：盤磨機傳動裝置。：據(jù)數(shù)原始電動機額定功率 P=5.5kw,同步轉(zhuǎn)速1500r/min, 滿載轉(zhuǎn)速1440r/min, 圓錐齒輪傳動比i=2～４，主動軸轉(zhuǎn)速 n(主)＝50r/min.工作要求：每日兩班制工作，工作年限為 10年，傳動不逆轉(zhuǎn)，有輕微的振動，主動軸轉(zhuǎn)速的允許誤差為±5%。傳動方案：如圖（1）指導老師:姓名 ::班級圖（１）圓柱斜齒減速器聯(lián)軸器3.２4.１．電動機7.盤磨 6.5.開式圓錐齒輪傳動主軸).電動機的選擇。一 )=1500r/minn(同型號：Y132M1-4 P（額）=5.5kw 題中已給出： )=2～４i(錐)=50r/minn(主結(jié)果計算及說明n/=ii(1)=n=28.81440/50=28.8總主滿總/(2)iii==28.8/3=9.6總錐減ii=取3.23低錐=(3)×2iiii==i21.5高低高減低ii=取1.5低高i減iii===3×1.53.2=4.8錐高低5.1．整理得:電動機額定電動機轉(zhuǎn)速傳動裝置的傳動比型號功率(r/min)(kw)同步滿載總傳錐齒低速高速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速動比輪級級Y132M15.51500144028.833.24.8-4二).傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算 :計算及說明

結(jié)果/ninn

===(1)

1440r/min1440/4.8=300r/min

1滿2高/

inn

=(2)=300/3.2=93.75r/minn2=300r/min

低32/

in

=(3)

=nn3=93.75r/min93.75/2=46.875r/min 錐34,,,nnn n分別是軸，n4=46.875r/min=n3，1，242滿31，的轉(zhuǎn)速c4(4)確定各部件效率：查設(shè)計指導書表得：2-3=軸承效率：=ηη聯(lián)軸器效率：0.980.9921η=齒輪傳動效率：0.973ηη=P.=P=P.5.336kw0.98kw=5.336kw0.995.5××ηη=.1121P=P.0.98kw=5.072kwP2=5.072kw0.97ηη×5.336×2231==P..P0.98kw=4.822kwP3=4.822kw×5.072×0.9723322=ηη..=PP.kw=4.447kw×0.990.97××4.822=298.034312P4.447kw4求各軸輸入轉(zhuǎn)矩。）5（．=×T=N.m=36.476N.m95509550電1440n滿5.5PT=T=iηηT=T..36.476N.m電1=.0.98N.m=166.434N.m×4.8×iηηT=T.0.9736.476×2高213=..166.434×3.2×0.97×0.98N.m=506.279N.mηiη2N.m23低232=506.279...T=T.××0.99×0.97×3980.313錐42=1400.78N.m由以上數(shù)據(jù)列如下表格：軸類和電動機1軸2軸3軸4軸參數(shù)轉(zhuǎn)速1440144030093.7546.875輸入功率輸入轉(zhuǎn)矩傳動比

5.5 5.336 5.072 4.822 4.44736.476 36.4764 166.434 506.279 1400.783.2 4.8 2（三） 設(shè)計開式錐齒輪傳動，軸角∑ =90°，傳動功率Pn=93.75r/min,i=2 小齒輪轉(zhuǎn)速，由電動機驅(qū)動， =4.822kw,不逆轉(zhuǎn)。解：1）選擇材料，熱處理方式及精度等級

33錐1）齒輪材料，熱處理方式由書中表6-7和表6-8綜合考慮因為是開式錐齒輪，因此硬度較大，小齒輪選用40Cr,，調(diào)45，大齒輪選用286HBS～241調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度．。質(zhì)處理，217～255HBS，初6-5精度等級，估計圓周速度不大于6m/s，根據(jù)表（2）級精度。選7按齒面接觸疲勞強度設(shè)計。2）i=84Z=.Z選齒數(shù)①小齒輪齒數(shù)Z=28，112錐k=1.2?。簁查表6-10②確定載荷系數(shù)T計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩③18224.P=T=663N.mm=491201.0667N.mm109.55×10×9.55×7593.n=0.3④齒寬系數(shù)13R=2.5節(jié)點區(qū)域系數(shù)⑤ZH=188.9Mpa6-11查得：確定材料系數(shù),由表⑥ZZEE計算3）d1d2KTZ.47Z1EHmm132i10.5 HRR24.7 mm 3268030.310.5.03=127.134mm計算齒輪的主要尺寸。①模數(shù)m m=/Z=127.134/28 ≈4.54 取整：m=5 d11②實際大端分度圓直徑：=mZ=5×28mm=140mm d11=mZ84mm=420mm×=5d22．mm=156.525mmR R=0.5錐距= ③2221 0.5140id11156.525mm=46.957mm ×齒寬b b=R=0.3④ R 和⑤分度圓錐角 212i=cos=0.894 == 5056'2611221i12=-= 5043'639012cos=cos =31.30528/ 當量齒數(shù) =Z/⑥Z'502656111Vcoscos=187.830=84/ =Z/Z'50637134'54322V 由以上數(shù)據(jù)可知：名稱 代號 小齒輪 大齒輪分度圓錐角

'565026 504263'齒頂高ha3.5齒根高hf4.2分度圓直徑d140420齒頂圓直徑da105296齒根圓直徑df90292錐距R154.952齒頂角Qa023.0齒根角Qf0027.分度圓齒厚b5頂隙c0.7當量齒數(shù)ZV．29.514265.673頂錐角18.020272.a齒寬b46.975率功:傳遞傳動.已知斜速級閉式標準齒圓柱齒輪計四． 設(shè)高p使用壽命=4.8,i高=5.336KW,小齒輪轉(zhuǎn)速=1440r/min,傳動比n11.單向運轉(zhuǎn)有輕微震動,6·300·10=4800h,=1lh. 熱處理方法及精度等級選擇材料, 解:1. (1). 選擇齒輪材料,熱處理方式;為了使傳3動結(jié)構(gòu)緊湊,選用硬齒面的齒輪傳動 ,小齒輪用2045鋼.調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度229—286HBS,大齒輪用45鋼,正火處理,齒面硬度169—217HBS.(2).選定精度等級.由于普通減速器用齒輪 ,其速度不大于10m/s.查表選8級精度.齒根彎曲疲勞強度設(shè)計TK2 又式:MnYYYY1 3 SF2 Z1bbd1).確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)(1).齒數(shù)Z1,,取小齒輪齒數(shù)Z1=20,則Z2=i·Z1=60,i=3(2).各系數(shù)的確定=b/由表選取=0.5dZ1=0.937<1=0.318:縱向重合度=0.6821dBd0.75重合度系數(shù):=0.75+YEan:K=1.1由表取K.載荷系數(shù)(4).輪小齒255HBS,查得圖,按齒面硬用(5).確定許應力:度.由bbvim 550mpa.按齒面硬度值,查得大齒輪=600mpa.2bbvimbbvim1N,確定壽命系數(shù)Zn應力循環(huán)系數(shù)916=4.147×101440×10×300×V1=60ant=60×1×99/3=1.382×=N/i=4.147×1010N122).確定許用應力F=1SH6-9查得由lim =600MPa]=[/SHlimlim1HH=550MPa/SH[]=lim2lim2HHK=1.210查得，按原動機和工作機特性選 K,由6—載荷系數(shù)4675.6=36256.84N/min5×轉(zhuǎn)矩:=9.510T11440=2.5Z節(jié)點區(qū)域系數(shù)H=189.8MPaZ—11查得 確定材料系數(shù)Z，由表6EEVd和計算1小齒輪分度圓直徑d(i1) 2zhze12KT3=40.1591di[h]V=周速度圓dn=3.028級精度合適601000模數(shù)=2.01=m1d 1zn圓整取值:=2.5mn3).主要幾何尺寸的計算:(1).分度圓直徑d:dmm50mz11=150mmd2mz2(2).傳動中心矩a=0.5（d+d）=100(3)21齒寬b=(3)d～10=66mmmm601dbbb561mm122(4)驗算齒輪彎曲疲勞強度1）確定極限應力由表6—34，按齒面硬度中間值255HBSlimbb查得小齒輪=225MPa，查得大齒輪=215MPa2bblim1limbb（2）確定壽命系數(shù)，由圖 6—35查得Y和Y由題意可知Y=Y=1n2n2n1n1（3）確定最小安全系數(shù) S由表6—9得S=S=1.4Fmin2FminFmin1確定許用應力[]bb[]==160.7MPabbbblimYnSFmin[]==153.6MPabbbbYn2lim22SFmin2確定復合齒形系數(shù)Y和Y查表6—12得Fs2Fs1Y=Ysa=4.34Y1Fa1Fs1Y=Ysa=3.944Y2Fa2Fs2計算齒根彎曲應力==39.79MPa bb]bb[1KT11YFs21 bd1m==36.159MPa Yfs2bbbb]bb2 [12 yfs1所以齒輪彎曲強度足夠6)幾何尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計 .(1).幾何尺寸:名稱 符號端面模數(shù) mt端面壓力角 at分度圓直徑 dd,12齒根高 hf全齒高 h頂隙 c齒頂圓直徑 dd,2a1a名稱符號齒根圓直徑 dd,f1f2h 齒頂高 a

小齒輪 大齒輪2.52150 1501.8753.3750.37537小齒輪大 115齒輪3022 108中心距ah齒跟圓f1002.52.5齒頂高ha全齒高H1.54.54.5齒寬b齒厚se齒663.143.1460槽寬3.143.14(2).由上可知:＜200mm ＜200mmdd115372aa1則:對于小齒輪,采用齒輪軸對于大齒輪,采用實心式齒輪五. 閉式低速級標準直齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動 .已知傳遞功率p,主動輪轉(zhuǎn)速,,單向運轉(zhuǎn),預期壽命10nikw.3025min300r/2.32低1年,兩班制,原動機為電動機.解:1.選擇材料,熱處理方式及精度等級.熱處理方式,選擇材料(1).選用硬齒面的齒輪傳動,小齒輪用3045鋼調(diào)質(zhì)處理,HBS=255MPa,大齒輪用45鋼正火處理,HBS=200MPa(2).選精度等級由于是普通減速器,其速度不大于5m/s,查表初選8級精度.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計(1).選擇齒數(shù),小齒輪齒數(shù)izzz3096112低.查得(2).確定極限應力limHmpa6001Hlimmpa5502Hlim(3).應力循環(huán)次數(shù)N,確當壽命系數(shù)zN810NaL60648.h21nN810N172.i2低查表得zz112N1N(4)許用應力，由表查得S1.1=：Hmin[]=z/=1/1=600MpaS×600limHminN11H1H=z/==550MpaS1/1][550×limHminN22HH2(5)載荷系數(shù) K，查表6-10得：K=1計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩p 2 T== 66×109.55×109.55×

1n2

=1.2

取

6-13(7)選擇齒寬系數(shù)，由表

d =

：2.5

節(jié)點區(qū)域系數(shù)

(8)Z

H．=189.8MpaZZ，由表6-11查得：(9)確定材料系數(shù)EEvd和2>計算(1)≥d）(()：11iZZ21KT231i=50.77mmv==0.79m/s<5m/s(2)圓周速度1000/60dn21故8級精度合適3>模數(shù)：m=d/z=50.77/30=1.6911圓整取m=2計算齒輪的主要尺寸⑴分度圓直徑：d=mz=230mm=60mm11 d=mz=296mm=192mm221=126mm a=(2) 中心距：)d(d 21260mm=72mm=1.2(3)齒寬：b= d1d10)mm=77mmb=30mmb=b+(5取2124驗算齒輪彎曲疲勞強度:1）確定極限應力由圖6-34查得，按齒面硬度600Mpa,查得小,limbb齒輪=600Mpa。大齒輪=550Mpabblim2bblim1 （2）確定壽命系數(shù)。查圖 6-35得Y=1,Y=1N1N2 （3）確定最小安全系數(shù),查表6-9得：=1.4SSminFFmin（4）確定許用應力[]bb YNbblim]= [ bbSminF Y1600N1limbb1]=[ Mpa Mpa160 1bbS41.minF．Y5501.12Nbblim2 []= Mpa.6Mpa1532bb1.S4minF(5) 確定復合齒形系數(shù)，查表 6-12得：Y=Y1saFa1Fs1YYY2.281.733.94421Fs2saFa(6)計算齒根彎曲應力2KTY21.1105487.714.0951Fs1][Mpa100Mpa11bbbbbdm272601Y3.9442Fs]Mpa95Mpa[1001bb2bb2bb095Y4.1Fs所以齒輪的彎曲強度足夠2.56P 基圓齒距2.56 b0.5 頂隙0.5cd19260 分度圓直徑齒頂圓直徑 64d196 a齒跟圓直徑d55125 f中心距126a126b齒寬7277250.,c*,20h*1由上面的數(shù)據(jù)可知d=64<200;d=196<200a2a1則對于大齒輪采用實心軸，小齒輪采用齒輪軸。如圖所示：六．軸的設(shè)計（一）軸的材料選擇和最小直徑估算按扭轉(zhuǎn)強度估算 20crMnTi.根據(jù)工作條件，初選軸的材料為P，若最小直徑軸段有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸最小直徑 Cd30minn。兩個鍵強度的影響，當軸段截面上有一個鍵槽時， d增大5%～7%中間軸C值查表9-4確定：高速軸 C=112,槽時d增大10%～15%，010=100低速軸CC=106,0302P336.5高速軸：1mmCdmm17.2911233min011440n1=20mm取d1min6893.P中間軸：2mmC.mm2463106d33min0n293.9382P5.072低速軸：'3 mmCd100mm37.8233min0375.n933因為低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器， 設(shè)有一個鍵槽。則：

d=(1+7%)=40mm

取d=40mm'dmin33min3min(二)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計① d: 最小直徑，球軸承處軸段， d=d=30mm.2min2121球軸承選取 6406型，其尺寸為 233090dDBd:低速級小齒輪軸段；d=40mm2222d:軸環(huán)根據(jù)齒輪的軸向定位要求

d=55mm2323d:

高速級大齒輪軸段，d=40mm2424d:球軸承處軸段，

d=d=30mm

212525②各軸段長度的確定由球軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定，L=38mm2121．由低速級小齒輪的寬度確定L=36mm2222L:軸環(huán)寬度；L=10mm2323L:由高速級大齒輪的寬度確定， L=17mm2424L：由球軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定，L=40.5mm2525③ 局部結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪輪轂與軸的配合選為；球軸承與軸的6nH7/40配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選為；6m30各軸肩處的過渡圓角半徑見圖,查表得，各倒角為C，各軸段表面粗糙度見圖：2圖（中間軸）．高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 ．① 各軸段直徑的確定最小直徑，安裝電動機的外伸軸段==20mmdddmin111111密封處軸段，d22mmd12=12球軸承處軸段，=25mm球.軸承選取6305，其尺寸dd1313為mm1762B 25dD:過渡軸段，由于各級齒輪傳動的線速度小于 2m/s.d14球軸承用脂潤滑，考慮擋油盤的軸向定位 =29mmd14齒輪處軸段：由于小齒輪直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu):球軸承處軸承,==25mmddd131515②各軸段長度直徑的確定（由中間軸和各齒輪的寬度確定）:聯(lián)接電動機，選取聯(lián)軸器TL4型。=38mmLL1111:由箱體結(jié)構(gòu),軸承端蓋，裝配關(guān)系確定=70mmLL1212:由球軸承，檔油盤及裝配關(guān)系確定=32mmLL1313:由中間軸的關(guān)系得，=43.5mmLL1414LL1515

: 由高速級小齒輪的寬度確定， =22mm: 由球軸承，擋油板及裝配關(guān)系強度， =32mmLL16163低速級的設(shè)計① 軸段直徑的確定: 最小直徑==33mmdddmin31313 : 密封處軸段。根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求。一級密d32封圈的標準=43mmd32 : 球軸承處軸段型，其 6409球軸承選取=45mm,dd3333．尺寸為2912045dDB:過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位，=60mmdd:軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位3434要求，=70mmdd:低速級大齒輪軸段，=60mm3535dd3636:球軸承處軸段，=45mmdd3737②軸段長度的確定（由中間軸和齒輪來確定）:由聯(lián)軸器確定，選用TL5，=60mmLL3131:由箱體結(jié)構(gòu)，軸承段蓋，裝配關(guān)系等確定，L32=70mmL32:由球軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定，=44mmLL3333:由裝配關(guān)系，箱體結(jié)構(gòu)確定=22.5mmLL3434：軸環(huán)寬度，=10mmLL3535:由低速級齒輪寬度=30mmLL3636:由球軸承，擋油盤及裝配關(guān) L37系確定=47mmL37．減速器裝配圖草圖 軸的校核七．（一）軸的力學模型的建立 ．軸上力的作用點位置和支點跨距的確定1齒輪對軸的力作用點按簡化原則應在齒輪寬度的中點。因此可軸承，其確定中間軸上兩齒輪力的作用點位置。軸上安裝的6406故可計算出支點跨距和軸上各力作負荷作用中心為軸承的中心點，高速級大齒輪的力作用點120mm,≈用點相互位置尺寸。支點跨距L≈L38mm,低速級小齒輪的作用點到支點的距離L到支點跨距≈37mm.≈L45mm，兩齒輪的力作用點之間的距離

．繪制軸的力學模型圖2初步選定高速級小齒輪為右旋，高速級大齒輪為左旋；根據(jù)間低速級大齒輪為旋。低速級小齒輪為左旋，軸所受軸向力最小的要求，根據(jù)要求的傳動速度方向，繪制力學模型見圖：軸的力學模型及轉(zhuǎn)矩a. 力學模型圖 b.vd.H面力學模型圖

,彎矩圖面力學模型圖e.H 面彎矩圖

f.

c.v

面彎矩圖合成彎矩圖g. 轉(zhuǎn)矩圖

h. 當量彎矩圖（二）計算軸上的作用力：低速級小齒輪 1齒輪310 123.542T2

2N4118 NF

1t

60d1N

83.1498tan20FFtanN4118n1tr1

齒輪

2：高速級大齒輪310 .54T212322N

07.2206NF

2t112d2

tan20tannN

42831.N2206.07

FF

2r2tcos04cos15.

N.77N59207tan15.04FFtan

2206.2t2

(

三)計算支反力垂直面支反力（XZ平面）由繞支點B的力矩和∑M=0得：BVd2F(LL)LL)FLFF(L3r23322arRAV1122N0332466.方向向上N5545)N270.38F32466.03/(37RAV得同理，由繞支點的力矩和∑=0d2FLF)LLF(LL)LF(22ra3211r21RBV12N47623.17方向向上N86396.L17F47623./(LL)3RBV21由軸上的合力矩∑=0，校核：=396.86+270.55+831.42-1498.83=0+F-F+FFr1RAVr2RBV計算無誤，符合要求。 2水平面支反力（XY平面）的力矩和∑由繞支點BM，得：=0BH．)+L+F(L)=FF(L+L+L×L3t2t1RAH31223=366207.74N方向向下+L)=3051.73NF=366207.74/(L+L32RAH1，得：M=0同理，由繞支點的力矩和∑)(L+L+L+L）=F×L+FAH22t131RBH1t21=392680.66NF（L)=3272.34N方向向下F=392680.66/(L+L+L312RBH，校核： 由軸上的合力∑F=0H=4118+2206.07-3051.73-3272.34=0-FF+F-FRBHt1RAHt2計算無誤，符合要求。點總支反力：3．A2222N7332F3296270.55.3051.FFRAHRAVRA