帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)axy

設(shè)計(jì)人 :伍志剛 二 0 0四 年 一 月 目錄 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù) 二 . 傳動(dòng)方案的分析與擬定 三 . 電動(dòng)機(jī)的選擇 四 . 傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 五 . 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 六 . 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 七 . 鍵的選擇和計(jì)算 八 . 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 九 . 連軸器的選擇 十 . 潤(rùn)滑和密封方式的選擇，潤(rùn)滑油的牌號(hào)的確定 十一 . 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 十二 . 設(shè)計(jì)小結(jié) 十三 . 參考資料 一 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 ：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。 序號(hào) 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(dòng)方案得分析擬定 : 方案 1. 方案 2. 外傳動(dòng)為帶傳動(dòng) ,高速級(jí)和低速級(jí)均 高速級(jí) ,低速級(jí) ,外傳動(dòng)均為圓柱輪 . 為圓柱齒輪傳動(dòng) . 方案的簡(jiǎn)要對(duì)比和選定 : 兩種方案的傳動(dòng)效率 ,第一方方案稍高 .第一方案 ,帶輪會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng) ,傳動(dòng)比不夠精確 .第二方案用齒輪傳動(dòng)比精確程度稍高 .第二方案中外傳動(dòng)使用開(kāi)式齒輪 ,潤(rùn)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(dòng) .可以方便的布置電機(jī)的位置 .而方案二中各個(gè)部件的位置相對(duì)比較固定 .并且方案一還可以進(jìn)行自動(dòng) 過(guò)載保護(hù) . 綜合評(píng)定最終選用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì) . 三 .電動(dòng)機(jī)的選擇 : 計(jì)算公式 : 工作機(jī)所需要的有效功率為： P=Fv/1000 從電動(dòng)機(jī)到工作級(jí)之間傳動(dòng)裝置的總效率為 連軸器 1=0.99. 滾動(dòng)軸承 =0.98 閉式圓柱齒輪 =0.97. V帶 =0.95 運(yùn)輸機(jī) =0.96 計(jì)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(dòng)裝置總效率為 : 0.7835701 電動(dòng)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(dòng)機(jī)的型號(hào)為 : Y160M-6 電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為 : 960 r/min 四 .傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 : 滾筒轉(zhuǎn)速為 : 20.4 r/min 總傳動(dòng)比為 46.91445 去外傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 3.5. 則減速器的傳動(dòng)比為 : = 46.9/3.5=13.4 又高低速級(jí)的傳動(dòng)比由計(jì)算公式 : 得減速器的高速級(jí)傳動(dòng)比為 :4.1. 低速級(jí)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(dòng)零件的設(shè)計(jì) 一 .帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) : (1)設(shè)計(jì)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(1-0.02) mm = 437.5mm (4)驗(yàn)算帶速 v v = = = 6.283185m/s (5)確定中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)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 =1958.131N 高速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果 1) 要求分析 (1) 使用條件分析 傳遞功率： P1=7.092537kW 主動(dòng)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(jì) v4m/s 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng) (2) 設(shè)計(jì)任務(wù) 確定一種能滿(mǎn)足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)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(jì)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， Flim2=180 b. 計(jì)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(jì)算許用應(yīng)力 _ H l i m _ F l i m1 . 3 , 1 . 6 .SS H l i m 1 _ N 11_ H m i n Z 7 2 0 1 5 3 3 . 8 5S 1 . 3HP M P a M P a F l i m 2 Z _ N 2H P 2_ F m i n260?2? 1 325S 1 . 6 M P M P a F l i m 2 Z _ N 22_ F m i n6 1 0 1 4 6 9 . 2 3S 1 . 3HP M P a M P a F l i m 2 Y _ S T Y _ N 2F P 2_ F m i n 1 8 0 C 2 1 2251 . 6 M P a M P aS 2 N 1 2 . 3 6 9 8 2 8 E + 0 8 5 . 6 7 7u 4 . 1 7 4 3 7N 6611 7 . 0 9 2 5 3 79 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 7 4 . 2 8 5 7pn 3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類(lèi)型 (1) 選擇齒輪類(lèi)型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，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(jí) 按估計(jì)的圓周速度，由表 3-5初步選用 8精度 (3)初選參數(shù) 初選： = 15， z1= 22， z2= z1u = 224.17437=92。 x1=0， x2=0， d=0.8 Z_H = 2.45； Z_E = 188.9MPa ；取 Z =0 .87 Z= cos = cos15 =0.9828153 (4)初步計(jì)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(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 d1，計(jì)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=1.2705 Z_H、 Z_E、 Z、 Z的值取初選值 初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑 d1、 mn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?。?a= 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(jì)值相近。 88.4? cos1522nm ( z 1 + z 2 ) 4 2 2= a r c c o s a r c c o s2 a c o s 1 8 1 1 4 1 n 1 d 1 2 7 4 . 2 8 5 7 9 2 . 6 3 1 5 86 0 0 0 0 6 0 0 0 0 b=dd1=.892.63158 =74.1mm 取 b2=75mm b1=b2+(5 10)mm=80mm (5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。 計(jì)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， Y=0.9 計(jì)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(jí)圓柱齒輪就傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果 1) 要求分析 (1) 使用條件分析 傳遞功率： P1=6.742166kW 主動(dòng)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(jì) v4m/s 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng) (2) 設(shè) 計(jì)任務(wù) 確定一種能滿(mǎn)足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)方案，包括： 31cosZ2 3cosZ661 6 . 7 4 2 1 6 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 6 5 . 7 0 7 0 8iPn 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(jì)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 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， Flim2=180 b. 計(jì)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 3.211054 Z_N1=1Z_N2=1； Y_N1=1， Y_N2=1。 c. 計(jì)算許用應(yīng)力 取 S_Hlim=1.3， S_Flim=1.6。 Hlim1Z_N1 7201 HP1= - = - Mpa S_Hmin 1.3 =553.8462MPa Flim2Z_N2 6101 HP2= - = - Mpa S_Fmin 1.3 =469.2308MPa Flim1Y_STY_N1 26021 FP1= - - = - MPa S_Fmin 1.6 =325MPa Flim2Y_STY_N2 180C21 FP2=-= - MPa S_Fmin 1.6 =225MPa 3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類(lèi)型 (1) 選擇齒輪類(lèi)型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，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(jí) 按估計(jì)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 =283.211054=90。 X1=0， X2=0， d=0.8 Z_H = 2.45； Z_E = 188.9MPa ；取 Z =0 .87 Z=cos = cos15 =0.9828153 (4)初步計(jì)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(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 d1，計(jì)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=1.2705 Z_H、 Z_E、 Z、 Z的值取初選值 初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑 d1、 mn等主要參數(shù)和幾何尺寸 =142.6 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?。?= 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 .4979855m/s 與估計(jì)值相近。 b=dd1=0.8144.7458 =115.7mm 取 b2=120mm b1=b2+(5 10)mm=125mm (5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。 計(jì)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(jì)算彎曲應(yīng)力 F1= = Y_FS1YY =76.17229MPa325 F2=F1= =72.45657MPa S = 1.65 1aamS k 1amS k 故安全 中間軸和低速軸的校核方法同上 .經(jīng)過(guò)計(jì)算的也合格 . 七 . 鍵聯(lián)接的選擇 位置 軸徑 mm 型號(hào) 鍵長(zhǎng) mm 鍵寬 mm 接觸高 mm 高速軸 60 A 50 18 7 中間軸 85 A 63 22 9 低速軸 110 A 100 28 10 90 A 110 25 9 高 速軸鍵的校核 : 轉(zhuǎn)矩 T = 246945 軸徑 d = 60 平鍵型號(hào)為： A 平鍵接觸長(zhǎng)度 l = 32 平鍵接觸高度 k = 4.4 聯(lián)結(jié)類(lèi)型為動(dòng)聯(lián)結(jié) 許用壓強(qiáng) P = 150 2T 計(jì)算壓強(qiáng) P = -= 58.46236 dlk 因 PP 動(dòng)聯(lián)結(jié)平鍵強(qiáng)度校核合格 八 . 滾動(dòng)軸 承 選擇和校核 : 經(jīng)過(guò)分析可得各個(gè)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(gè)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(dòng)軸承為典型進(jìn)行校核 徑向力和軸向力的計(jì)算公式為 : : 設(shè)計(jì)需求 : 軸承工作時(shí)間為 14400小時(shí) 額定動(dòng)負(fù)荷 Cr= 53800N 額定動(dòng)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(dòng)負(fù)荷為 = 2519.94605542088N 軸承 2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =4600.904151896N 由公式 : 計(jì)算得 : 軸承 1計(jì)算壽命為 591931.27小時(shí) 軸承 2計(jì)算壽命為 97255.79小時(shí) 九 . 聯(lián)軸器的選擇 選用彈性連軸器 : 軸徑為 90mm 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 :2800N.m 選用 TL11 GB4323-84 主動(dòng)端： J型 軸孔， A型鍵槽， 95mm, =132mm 從動(dòng)端： J1型軸孔， A型鍵槽 , 95mm, =132mm 十 . 潤(rùn)滑和密封方式的選擇，潤(rùn)滑油的牌號(hào)的確定 所有軸承用脂潤(rùn)滑，滾珠軸承脂 ZG69-2；齒輪用油潤(rùn)滑，并采用油池潤(rùn)滑的方式，牌號(hào) CKC150；這樣對(duì)所有的軸承都要使用鑄造擋油盤(pán)。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(jì)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(jiàn)裝配圖及零件圖。 2).注意事項(xiàng) : 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(yàn) ,高速級(jí)側(cè)隙應(yīng)不小于 0.211mm,低速級(jí)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(diǎn)高度 45%,長(zhǎng)度 60%； 4.角接觸球軸承 7213C,7218C,7220C 的軸向游隙均為 0.10 0.15mm,用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 . 5.箱蓋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(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn) 十二 設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過(guò)幾周的課程設(shè)計(jì)，我終于完成了自己的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，感覺(jué)學(xué)到了很多的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，這些都是在平時(shí)的理論課中不能學(xué)到的。還將過(guò)去所學(xué)的一些機(jī)械方面的知識(shí)系統(tǒng)化 ,使自己在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用能力得到了很大的加強(qiáng) . 除了知識(shí)外，也體會(huì)到作為設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須嚴(yán)肅，認(rèn)真，并且要有極好的耐心來(lái)對(duì)待每一個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。在