帶式運(yùn)三輸機(jī)傳動裝置中的雙級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書axy

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1、 設(shè)計人:伍志剛二 0 0四 年 一 月 目錄一. 設(shè)計任務(wù)二. 傳動方案的分析與擬定三. 電動機(jī)的選擇四. 傳動比的分配及動力學(xué)參數(shù)的計算五. 傳動零件的設(shè)計計算六. 軸的設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇十二. 設(shè)計小結(jié)十三. 參考資料一 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置中的雙級斜齒圓柱齒輪減速器。序號F (N)V (m/s) D (mm) 生產(chǎn)規(guī)模 工作環(huán)境 載荷特性 工作年限3 13000 0.45 420 單件 室內(nèi) 平穩(wěn) 5年(單班)二.傳動方案得分析擬

2、定:方案1. 方案2.外傳動為帶傳動,高速級和低速級均 高速級,低速級,外傳動均為圓柱輪. 為圓柱齒輪傳動. 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(chǎn)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(yuǎn)距離的傳動.可以方便的布置電機(jī)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(jìn)行自動過載保護(hù).綜合評定最終選用方案一進(jìn)行設(shè)計.三.電動機(jī)的選擇:計算公式: 工作機(jī)所需要的有效功率為：P=Fv/1000從電動機(jī)到工

3、作級之間傳動裝置的總效率為 連軸器1=0.99. 滾動軸承=0.98 閉式圓柱齒輪=0.97.V帶=0.95 運(yùn)輸機(jī)=0.96計算得要求:運(yùn)輸帶有效拉力為: 13000 N工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速為: 0.45r/min工作機(jī)滾筒直徑為: 420 mm工作機(jī)所需有效功率為: 5.85 kw傳動裝置總效率為: 0.7835701電動機(jī)所需功率為: 7.4 KW由滾筒所需的有效拉力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合考慮:電動機(jī)的型號為: Y160M-6 電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為: 960 r/min四.傳動比的分配及動力學(xué)參數(shù)的計算:滾筒轉(zhuǎn)速為: 20.4 r/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

4、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(zhuǎn)速為： =274.2r/min =65.7 r/min =20.4r/min各軸輸入功率為 =7 KW =6.7 KW =6.4 KW各軸輸入轉(zhuǎn)矩為 = 246945.9 Nmm =979920 N.mm =991136 Nmm 五 .傳動零件的設(shè)計一.帶傳動的設(shè)計:(1)設(shè)計功率為 Pc=KaP=17.5=7.5(2)根據(jù)Pc=7.5KW, n1=274.2857r/min ,初步選用B 型帶(3)小帶輪基準(zhǔn)直徑取Dd1=125mm Dd2= Dd1(1-)= 125

5、(1-0.02) mm = 437.5mm (4)驗算帶速v v = = = 6.283185m/s (5)確定中心距及基準(zhǔn)長度 初選中心距a0=780mm 符合: 0.7(Dd1+Dd2)a012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=1.75KW P=.17KW 因=156.1709, K=.95因Ld=2500mm , Z = = 取Z=4(8)確定初拉力F0及壓軸力FQ=250.15556993821N =1958.131N高速級圓柱齒輪傳動設(shè)計結(jié)果1) 要求分析(1) 使用條件分析 傳遞功率：P1=7.092537kW 主

6、動輪轉(zhuǎn)速： n1=274.2857r/min 齒數(shù)比：u=4.17437 轉(zhuǎn)矩T1= =246945.9圓周速度：估計v4m/s屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(2) 設(shè)計任務(wù) 確定一種能滿足功能要求和設(shè)計約束的較好的設(shè)計方案，包括： 一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、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(yīng)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：小齒輪：45 ，調(diào)質(zhì) ，硬度范圍 229-286 大齒輪：45 ， 正火 ，硬度范圍169-217 (2) 確定許用應(yīng)力a. 確定極

7、限應(yīng)力Hlim和Flim 小齒輪齒面硬度為250 大齒輪齒面硬度為200 Hlim1=720，Hlim2=610 Flim1=260，F(xiàn)lim2=180b. 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N N1 =60an_1t = 601274.28578=2.369828E+08 Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。c. 計算許用應(yīng)力 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(shè)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

8、選：= 15，z1= 22，z2= z1u = 224.17437=92。x1=0，x2=0，d=0.8Z_H = 2.45；Z_E = 188.9MPa ；取Z =0 .87Z= = =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(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計公式應(yīng)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、Z、Z。K_A=1，取Kv=1.1，取K=1.05，取K=1.1則 K=K_AKvKK=11.11.051.1=1.2705Z_H、Z_E、Z、Z的值取初選值初步計算出齒輪的分度圓直徑d1、m

9、n等主要參數(shù)和幾何尺寸 =88.4mm = =88.4cos15/22 mm = 4mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn= 4mm 則a= =4/2cos15 mm = 236.043mm 圓整后?。篴= 240mm修改螺旋角： = = =181141 = 92.63158齒輪圓周速度為： v = m/s = 1.330335m/s與估計值相近。 b=dd1=.892.63158 =74.1mm 取b2=75mm b1=b2+(510)mm=80mm(5)驗算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。計算當(dāng)量齒數(shù)： Z_v1= =25.6597 Z_v2= =107.3043 得Y_FS1=4.25，Y_FS2=3.9。取Y=.72

10、，Y=0.9計算彎曲應(yīng)力 2KT1 F1= -=Y_FS1YY=62.18564MPa325 bd1m1 Y_FS2 F2=F1 -=57.06447MPa225 Y_FS1該方案合格。小齒分度圓直徑 mm 92.63158大齒分度圓直徑 mm 387.3684小齒齒頂圓直徑 mm 100.6316大齒齒頂圓直徑 mm 395.3684小齒齒根圓直徑 mm 82.63158大齒齒根圓直徑 mm 377.3684小齒齒寬 mm 80大齒齒寬 mm 75中心距 mm 240螺旋角 18.19487低速級圓柱齒輪就傳動設(shè)計結(jié)果1) 要求分析(1) 使用條件分析 傳遞功率：P1=6.742166kW

11、主動輪轉(zhuǎn)速： n1=65.70708r/min齒數(shù)比：u=3.211054轉(zhuǎn)矩： T1= =979920圓周速度：估計v4m/s屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(2) 設(shè)計任務(wù) 確定一種能滿足功能要求和設(shè)計約束的較好的設(shè)計方案，包括： 一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、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(yīng)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(diào)質(zhì) ，229-286 大齒輪：45 ，正火 ，169-217 (2) 確定許用應(yīng)力a. 確定極限應(yīng)力Hlim和F

12、lim 小齒輪齒面硬度為250 大齒輪齒面硬度為200 Hlim1=720，Hlim2=610 Flim1=260，F(xiàn)lim2=180b. 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N N1 = 60an_1t = 60165.707088=5.677092E+07 N1 5.677092E+07 N2= - = - = 1.767984E+07 u 3.211054Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。c. 計算許用應(yīng)力取S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。 Hlim1Z_N1 7201HP1= - = - Mpa S_Hmin 1.3 =553.8462MPa F

13、lim2Z_N2 6101HP2= - = - Mpa S_Fmin 1.3 =469.2308MPa Flim1Y_STY_N1 26021FP1= - - = - MPa S_Fmin 1.6 =325MPa Flim2Y_STY_N2 180C21FP2=-= - MPa S_Fmin 1.6 =225MPa3) 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(shè)為0(2) 選擇齒輪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：= 15，Z1= 28，Z2=Z1u =283.2

14、11054=90。X1=0，X2=0，d=0.8Z_H = 2.45；Z_E = 188.9MPa ；取Z =0 .87 Z=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(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計公式應(yīng)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、Z、Z。 得K_A=1，取Kv=1.1，取K=1.05，取K=1.1則： K=K_AKvKK=11.11.051.1=1.2705Z_H、Z_E、Z、Z的值取初選值初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 =1

15、42.6 d1cos 142.6cos15 mn= - = - mm z1 28 = 5mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn= 5mm 則 mn 5 a= - (z1+z2) = - mm 2cos 2cos15 = 305.4065mm圓整后取：= 305mm修改螺旋角： mn(z1+z2) 5 (28+90) =arc cos - -= arc cos - 2a 2305 =144244 mnz1 528 d1= - - = - mm cos cos144244 = 144.7458齒輪圓周速度為： n1d1 65.70708144.7458 v = - - = - m/s 60000 60000 =0 .

16、4979855m/s與估計值相近。 b=dd1=0.8144.7458 =115.7mm 取b2=120mm b1=b2+(510)mm=125mm(5)驗算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。計算當(dāng)量齒數(shù)： Z_v1= Z_v2= Y_FS1=4.1，Y_FS2=3.9。取Y=0.72， =0.9計算彎曲應(yīng)力 F1= = Y_FS1Y=76.17229MPa325F2=F1= =72.45657MPa S = 1.65 故安全中間軸和低速軸的校核方法同上.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60A50187中間軸85A63229低速軸110A10028109

17、0A110259高速軸鍵的校核:轉(zhuǎn)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(jié)類型為動聯(lián)結(jié)許用壓強(qiáng) P = 150 2T計算壓強(qiáng) P = -= 58.46236 dlk因 PP動聯(lián)結(jié)平鍵強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jìn)行校核徑向力和軸向力的計算公式為: : 設(shè)計需求:軸承工作時間為 14400小時額定動負(fù)荷Cr= 53800N額定

18、動負(fù)荷C0r= 46000N軸承負(fù)荷系數(shù)fp為 1.1溫度系數(shù)ft為 1軸承1當(dāng)量動負(fù)荷為 = 2519.94605542088N軸承2當(dāng)量動負(fù)荷為 =4600.904151896N由公式: 計算得: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(zhuǎn)矩 :2800N.m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

19、，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，透蓋上裝密封圈十一 .箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇1). 減速器結(jié)構(gòu):減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)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(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料;2.齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗,高速級側(cè)隙應(yīng)不小于0.211mm,低速級側(cè)隙也不應(yīng)小于0.211mm;3.齒輪的齒側(cè)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0.100.15mm,用潤滑脂潤滑.5.箱蓋

20、與接觸面之間禁止用任何墊片,允許涂密封膠和水玻璃.各密封處不允許漏油;6.減速器裝置內(nèi)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(jìn)行試驗十二 設(shè)計小結(jié) 經(jīng)過幾周的課程設(shè)計，我終于完成了自己的設(shè)計，在整個設(shè)計過程中，感覺學(xué)到了很多的關(guān)于機(jī)械設(shè)計的知識，這些都是在平時的理論課中不能學(xué)到的。還將過去所學(xué)的一些機(jī)械方面的知識系統(tǒng)化,使自己在機(jī)械設(shè)計方面的應(yīng)用能力得到了很大的加強(qiáng).除了知識外，也體會到作為設(shè)計人員在設(shè)計過程中必須嚴(yán)肅，認(rèn)真，并且要有極好的耐心來對待每一個設(shè)計的細(xì)節(jié)。在設(shè)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

21、也因為不用而不去深究的問題，但是在設(shè)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(xué)討論，把它搞清楚，在設(shè)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(yīng)用環(huán)境中去,畢竟考慮的還不是很多.而且對所學(xué)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(xì)節(jié)問題,都必須通過計算查表確定. 設(shè)計實際上

22、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(shè)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(shè)計感覺到自己還學(xué)到了很多的其他的計算機(jī)方面的知識,經(jīng)過訓(xùn)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(xué)習(xí)使用了InteCAD和開目CAD.掌握了大致的用法,通過比較學(xué)習(xí)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(shè)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(shè)計應(yīng)該是達(dá)到了預(yù)期的效果.華中科技大學(xué)材料學(xué)院材控0103班 設(shè)計人:伍志剛 2004年1月6日 十三 參考資料機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 唐增寶 何永然 劉安俊 主編 華中科技大學(xué)出版社 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)張衛(wèi)國 楊家軍 主編 華中科技大學(xué)出版社