膠帶輸送機卷筒的減速器單級圓錐齒輪減速器設(shè)計

1、機 械 設(shè) 計 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 設(shè)計題目：設(shè)計題目： 膠帶輸送機卷筒的減速器 單級圓錐齒輪減速器設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 班 級： C04 建環(huán)（1） 完 成 時 間： 2007. 1.22 浙 江 海 洋 學(xué) 院 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 計算說明書 設(shè)計題目： 膠帶輸送機卷筒的減速器 單級圓錐齒輪減速器設(shè)計 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)教師： 成 績： 2007 年 1 月 22 日 浙浙 江江 海海 洋洋 學(xué)學(xué) 院院 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 一、課程設(shè)計教學(xué)目的及基本要求一、課程設(shè)計教學(xué)目的及基本要求 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生

2、在校期間第 一次較全面的工程師能力訓(xùn)練，在實現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。 本課程的教學(xué)目的是： 1.課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運用機械設(shè)計課程和其他先修課 程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決機械設(shè)計問題的能力。 2.習(xí)機械設(shè)計的一般方法，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律。 3.進(jìn)行機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標(biāo)準(zhǔn)和 規(guī)范，在條件允許情況下還應(yīng)進(jìn)行計算機輔助設(shè)計和繪圖的訓(xùn)練。 本課程設(shè)計的基本要求是： 1.從機器功能要求出發(fā)，制訂或分析設(shè)計方案，合理地選擇電動機、傳動機構(gòu)和零 件； 2.能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的載荷，合理選擇零件材料，

3、正確 計算零件工作能力和確定零件主要參數(shù)及尺寸； 3.能考慮制造工藝、安裝與調(diào)整、使用與維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，對機器和零件 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計； 4.圖面符合制圖標(biāo)準(zhǔn)，尺寸及公差標(biāo)注正確，技術(shù)要求完整合理。 在條件允許情況下要求初步掌握計算機進(jìn)行設(shè)計計算和計算機繪制裝配圖零件圖的能 力。 二、課程設(shè)計內(nèi)容及安排二、課程設(shè)計內(nèi)容及安排 1.基本內(nèi)容 課程設(shè)計題目常以一般用途的機械傳動裝置為主，也可選做其他設(shè)計題目，其工作 量相當(dāng)于二級齒輪減速器或單級蝸桿減速器。 每個學(xué)生應(yīng)完成：部件正式裝配圖 1 張 A2 圖紙，零件工作圖 1 張 A2 或 A3 圖紙， 通常為軸、齒輪（或蝸輪）零件工作圖，設(shè)計說

4、明書一份，說明書應(yīng)包括：確定傳動 裝置總體方案，選定電動機，傳動裝置運動學(xué)動力學(xué)計算，傳動零件計算，軸、軸承、 鍵的校核計算，聯(lián)軸器選擇等內(nèi)容。 部件正式裝配圖和零件工作圖均用計算機繪制。 設(shè)計題目可僅給機器所需實現(xiàn)的功能，由學(xué)生自訂傳動方案設(shè)計；亦可給定傳動方 案，由學(xué)生分析后進(jìn)行設(shè)計。 2.工作進(jìn)度安排 (1)傳動方案設(shè)計（含選電動機、傳動裝置的運動學(xué)、動力學(xué)計算） （1 天） ； (2)傳動件設(shè)計（1 天） ； (3)裝配草圖設(shè)計（2 天） ； (4)裝配工作圖設(shè)計（2 天） ； (5)零件工作圖設(shè)計（1 天） ； (6)編寫設(shè)計計算說明書（1 天） ； (7)總結(jié)（1 天） ； (8)

5、答辯（1 天） 。 三、課程設(shè)計考核方法及成績評定三、課程設(shè)計考核方法及成績評定 設(shè)計完成后應(yīng)進(jìn)行答辯，并按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格評出成績，成績 單獨記分。 四、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計題目四、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計題目: :膠帶輸送機卷筒的減速器的設(shè)計 原始條件和數(shù)據(jù): 膠帶輸送機兩班制連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動，室內(nèi)工作有粉塵;使用期 限 10 年，大修期 3 年。該動力來源為三相交流電，在中等規(guī)模機械廠小批生產(chǎn)，輸送 帶速度允許誤差為5%。 學(xué)號8 號 輸送拉力 F（N） 2000 輸送速度 v（m/s） 0.9 卷筒直徑 D （m） 300 目錄目錄 第第 1 章章 傳動方案的

6、分析與擬定傳動方案的分析與擬定. .7 第第 2 章章 電動機的選擇及傳動裝置的分析和動力參數(shù)計算電動機的選擇及傳動裝置的分析和動力參數(shù)計算.7 2.1 節(jié) 電動機的選擇 .7 2.1.1 選擇電動機的類型.7 2.2 節(jié) 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 .9 2.2.1 傳動比的分配及裝置的運動和動力參數(shù)計算 .9 第第 3 章章 傳動零件的設(shè)計計算傳動零件的設(shè)計計算.11 3.1 節(jié) 一對高速級直齒圓錐齒輪傳動零件設(shè)計計算 .11 3.2 節(jié) 一對低速級直齒圓錐齒輪傳動零件設(shè)計計算.17 第第 4 章章 軸的設(shè)計與計算軸的設(shè)計與計算.22 4.1 節(jié) 軸的設(shè)計與計算 .22 4.1.1 軸的

7、材料的選擇 .22 4.1.2 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小直徑） .22 4.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .22 4.1.4 軸的受力分析軸承的校核 .27 4.2 節(jié) II 軸的設(shè)計與計算 .28 4.3 節(jié) 軸承的選擇及校核 .31 第第 5 章章 鍵的選擇和計算鍵的選擇和計算.32 5.1軸承的選擇及校核.32 5.2 II 軸上的鍵的校核 .32 第第 6 章章 滾動軸承的選擇和計算滾動軸承的選擇和計算.32 6.1 輸入軸上的軸承的選擇及校核 .32 6.2 輸出軸上的軸承的選擇及校核.32 第第 7 7 章章 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇.33 第第 8 8 章章 潤滑與密封潤滑與密封.33

8、設(shè)計體會設(shè)計體會.34 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34 附圖附圖.35 第第 1 1 章章 傳動方案的分析與擬定傳動方案的分析與擬定 1.1.1 了解傳動裝置的組成和不同方案的傳動特點了解傳動裝置的組成和不同方案的傳動特點 本方案的原動機為電動機，傳動裝置為一對圓柱齒輪和一級圓錐齒輪減速器，工作 機為卷筒，電動機與減速器由聯(lián)軸器連接滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不 同的傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成合理的方案應(yīng)保證工作可靠，并 且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護(hù)便利一種方案 要同時滿足這些要求往往是非常的困難的，因此要根據(jù)具體需要，保證重點要求同時 要了解

9、不同傳動裝置的特點,如帶傳動承載能力小相同轉(zhuǎn)矩時結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式 大,但傳動平穩(wěn),能緩沖減振.蝸桿傳動可實現(xiàn)較大的傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)但效率 較低，適用于中、小功率間歇運轉(zhuǎn)的場合。圓錐齒輪加工較困難，多在改變布置的方向 時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比，已減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。開式齒輪傳 動的工作環(huán)境差，潤滑條件不好，磨損嚴(yán)重，壽命短，多布置在低速級等傳動特點。 1.1.2 據(jù)給定的參考方案選擇圓柱和一級錐齒輪傳動據(jù)給定的參考方案選擇圓柱和一級錐齒輪傳動 本方案是圓錐和一級圓柱齒輪減速器其特點：齒輪傳動傳動比較精確，但安裝要求 高，直齒圓柱齒輪有沖擊，應(yīng)布置在低速級。圓錐齒

10、輪承載能力和速度范圍大，傳動比 恒定，外廓尺寸小、工作可靠，效率高、壽命長。錐齒輪加工較困難，制造安裝精度要 求高，成本較高，噪上聲較大。所以一般只在需要改變軸的布置方向時采用，并盡量放 在高速級并限制傳動比，以減少圓錐齒輪的直徑和模數(shù)。由于開式圓柱齒輪布置在低速 級，要求相對較低些，所以根據(jù)指導(dǎo)老師的要求本方案的主要任務(wù)是設(shè)計好閉式圓錐齒 輪減速器。 經(jīng)上述分析綜合考慮選擇以下方案 第第 2 2 章章 電動機的選擇及傳動裝置的分析和動力參數(shù)計算電動機的選擇及傳動裝置的分析和動力參數(shù)計算 2.12.1 節(jié)節(jié) 電動機的選擇電動機的選擇 2.1.12.1.1 選擇電動機的類型選擇電動機的類型 傳動

11、方案確定后，根據(jù)工作機的要求，選擇電動機的類型，確定電動機的功率和 轉(zhuǎn)速，以確定電動機的具體型號。 根據(jù)工作機的要求和工作環(huán)境，初步選擇 Y 系列三相異步電動機。該系列電動機 為全封閉自扇冷式電動機，適用于空氣不含易燃、易爆或含腐蝕性氣體的場合，也適 用于多灰塵場合，如倉庫物料運輸、礦山開采物料運輸?shù)取?2.1.2 確定電動機的型號確定電動機的型號 計算及說明結(jié)果 1.選擇電動機的類型選擇電動機的類型 按工作條件和要求，選用三相異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380 V 工作機所需工作功率：w= FV / 1000 KW=20000.9/1000=1.8KW 2.電動機所需工作功率電動機所需工作

12、功率：d =FV / 1000 KW a 有電動機至卷揚筒的傳動總效率為： 24 12345a 其中分別為聯(lián)軸器、滾子軸承、8 級精度圓柱齒輪、8 級精度圓 12345 錐齒輪、卷揚筒的傳動效率： =0.99、=0.98、=0.97、=0.97、=0.95 1 2 3 4 5 所以 2424 12345 0.990.980.97 0.97 0.950.81 a 則 電動機所需要的功率為： =FV / 1000= KW d P a 2000 0.9/ 1000 0.812.22 3.確定電動機的轉(zhuǎn)速確定電動機的轉(zhuǎn)速 卷揚筒的轉(zhuǎn)速為 60 100060 1000 0.9 57.33 min 300

13、 v r n D 按推薦的傳動比的合理范圍，一級開式圓柱齒輪的傳動比為，圓錐 1 36i : 齒輪的傳動比為，因此總傳動比的合理范圍為，故電動 2 23i :618 a i : 機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 6857.333441032 min da r nin: 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號,因此有三種傳動 功率及傳 動效率計 算公式引 自機械設(shè) 計課程設(shè) 計指導(dǎo)書 第 14 頁 主要數(shù)據(jù)： F=2000N V=0.9m/s Pw=2.88kW =0.99 1 =0.98 2 =0.97 3 =0.97 4 =

14、0.95 5 =0.81 a pd=2.22kW 618 a i : 計算及說明結(jié)果 比方案。列下表： 電動機轉(zhuǎn)速 r/min傳動裝置的傳動比 方案 電動機型號 額定功率 Pcd(Kw) 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電 動 機 重 量 參 考 價 格 元 總傳動比 圓 柱 開 式 減速器 1Y132M-8 375071080 430 12.5643.10 2 Y132S-6 3100096065 35012.26 62.79 盡管適合的電動機重量較重、價格也比較昂貴但綜合考慮電動機的和傳動裝 置的尺寸、重量、價格和開式齒輪、減速器的傳動比，可見第 1 方案比較適 合。則選定的電動機的型號為 Y132M

15、-8，其主要性能如下：序號=49 型號= Y132M-8 額定功率：kW=3 同步轉(zhuǎn)速：r/min=1000 滿載轉(zhuǎn)速：r/min=960 滿載電流A=6.5 滿載時效率：%=83 滿載功率因數(shù)：cos=0.76 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=6.5 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 =2 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2 噪聲：dB(A)=71 轉(zhuǎn)動慣量 kg.m2=0.03 凈重：kg=65 防護(hù)等級：IP44 技術(shù)參數(shù)：380V 50HZ 電動機主要外形和安裝尺寸如下： 圖 中心 高 H 外形尺寸 2 AC LADHD 底角安裝尺寸 A B 地腳螺栓 孔直徑 K 軸伸尺 寸 DE 裝鍵部位 尺寸 FGD 132515 3

16、45 315216 1781238 8010 41 選定的電 動機的型 號為 Y132M-8 引自機械 設(shè)計課程 設(shè)計指導(dǎo) 第 15 頁 計算及說明結(jié)果 2.22.2 節(jié)節(jié) 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 2.2.1 傳動比的分配及裝置的運動和動力參數(shù)計算 計算及說明 結(jié)果 1.確定總的傳動比和傳動比的分配 1） 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作主動軸轉(zhuǎn)速，可得傳動裝置總傳動比 m nn 為： 2） 710 12.38 57.33 m a n i n 3） 動比的分配 一級開式圓柱齒輪的傳動比為 36，取， 0 4i 則減速器傳動比為 12.38 3.10 4 i 2.

17、各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸 710 min m r n 軸I 1 710 min m r nn 軸II 1 2 2 710 229.03 3.10min n r n i 軸III 32 229.03 min r nn 軸 卷筒軸和 IV 軸相等IV 3 4 1 344.09 73.88 3.10min n r n i 3. 各軸輸入功率 電動機軸 d P2.22KW 軸 I 011 2.22 0.992.20 Idd PPPKW 軸 II III12124 P =P=P2.22 0.98 0.972.11KW 軸 III IIIII23II21 P =PP2.22 0.98 0.992.15KW 軸

18、IV 3423 2.22 0.98 0.952.07 IVIIIIII PPPKW I-IV 軸的輸 出功率和輸 出轉(zhuǎn)矩分別 為輸入功率 和轉(zhuǎn)矩乘以 軸承效率 軸：I 1 P2.20KW 1 T29.56Nm 軸：II II P2.11KW 計算及說明 結(jié)果 4.各軸的轉(zhuǎn)矩 電動機軸 2.22 9550955029.86 710 d d m P TNm n 軸 I 011 29.86 0.9929.56 Idd TTTNm 軸 II 122242 29.56 0.98 0.97 3.1087.11 IIII TTiTiNm 軸 III 2321 87.11 0.98 0.9984.51 III

19、IIII TTTNm 軸 IV 同一 341231 84.51 0.98 0.95 4314.72 IVIIIIII TTiTiNm 根軸的輸出功率或轉(zhuǎn)矩與輸入功率或轉(zhuǎn)矩數(shù)值不同（因為有軸承功率損耗） ，需要精確計算時應(yīng)取不同數(shù)值。一根軸的輸出功率（轉(zhuǎn)矩）與下一根軸 的輸入功率（轉(zhuǎn)矩）的數(shù)值也不同（因為有傳動件功率損耗） 。將計算得 到的各軸的運動和動力參數(shù)整理于下表： 功率P KW 轉(zhuǎn)矩T Nm 軸名 輸入輸出輸入輸出 轉(zhuǎn)速 n min r 傳動比i效率 電動機2.2229.867101.000.99 I 軸2.202.1629.5628.97710 2.320.94 II 軸2.113.0

20、787.1185.37254.46 1.000.97 III 軸2.152.1184.5182.82254.46 IV 軸2.072.03314.72308.4376.46 4.20.93 II T87.11Nm 軸：III III P2.15KW III T84.51Nm 軸：IV IV P2.07KW IV T314.72Nm 第第 3 3 章章 傳動零件的設(shè)計計算傳動零件的設(shè)計計算 3.13.1 節(jié)節(jié) 一對高速級直齒圓錐齒輪傳動零件設(shè)計計算一對高速級直齒圓錐齒輪傳動零件設(shè)計計算 3.1.13.1.1 選擇齒輪材料及精度等級選擇齒輪材料及精度等級 1、選用直齒錐齒輪傳動。 2、選擇齒輪材料

21、及精度：小齒輪選用 45 號優(yōu)質(zhì)炭素鋼調(diào)質(zhì)硬度為 197286HBS;大 齒輪選用 45 號優(yōu)質(zhì)炭素鋼正火硬度為 156217HBS;因為卷揚機為一般工作機器， 速度不高，是普通的減速器,由表選用 8 級（GB10095-1988）精度的要求齒面粗 糙度: ; 3.26.3 a Rm: 3、初選取小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù) 1 Z = 25 2 Z =25 4=100 實際齒數(shù)比為 齒數(shù)比的誤差為 0 21 u= Z /Z =100/25=4 3.1.23.1.2 確定設(shè)計準(zhǔn)則確定設(shè)計準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式的齒輪傳動,且兩齒輪的齒面硬度 HBS 小于 350 的軟齒面,齒面 的點蝕是主要的失效

22、形式,按照齒面的接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計計算,確定齒輪的主要 參數(shù)和尺寸，然后在按照齒輪的彎曲疲勞校核齒根的彎曲強度。 3.1.33.1.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計并校核按齒面接觸疲勞強度設(shè)計并校核 計算及說明 1、確定設(shè)計公式： 2 1 3 1 4 (1 0.5) HE RdH KTZZ d u 2、 確定有關(guān)計算參數(shù)及系數(shù)值： （1） 試選載荷系數(shù) 查表得取 K=1.1 （2） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 011 29.86 0.9929.56 Idd TTTNm （3）查得齒寬系數(shù)：齒寬系數(shù)，越大，就越大，沿齒寬受力越不易均 R b 勻，一般取得到，因為是軟齒面，且是懸臂布置 13 R 0.250

23、.30 R : 取=0.30 d （4）許用接觸應(yīng)力：由表 11-1 可得: =575MPa, H lim1H =380MPa; lim2H 由表 11.5 查得到：,1.1 H S 齒輪計算公式核 有關(guān)數(shù)據(jù) 引自機械設(shè)計基 礎(chǔ) 題目：慢動卷揚 機傳動裝置設(shè)計 主要數(shù)據(jù)： K=1.1 0.3 R lim1 575 H MPa lim2 380 H MPa 1.1 H S . 1 1.00 N Z 2 1.05 N Z 查圖可得到：; N1 Z=1.00 N2 Z=1.05 彈性系數(shù)。 12 189.8 Ea ZMP 由下式計算可得： 1lim1 1 1.00 575 522.73 1.1 NH

24、 Ha H Z MP S 2lim2 2 1.05 380 362.73 1.1 NH Ha H Z MP S 故 2 1 3 1 4 (1 0.5) HE RdH KTZZ d u 2 3 4 1.1 29.562.5 189.8 0.30 4(1 0.5 0.30)522.73 61.158mm 即 1 61.158dmm 2 4 61.158244.632dmm 552 2 6 6 22 18184244.63279.32zid 所以圓整取齒數(shù) 則; 2 80z 1 80415z 實際齒數(shù)比 2 1 80 4 20 z u z 齒數(shù)比的誤差為%0 4 44 u uu 所以 1 1 61.

25、158 3.06 20 d m z 查表可得到取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3.5. 3、主要尺寸計算 (1) 齒數(shù) 則; 2 80z 1 80 z =20 4 (2) 分度圓錐角為: 2 2 1 475 5736 z arctgarctg z (3) 1 9075 573614 224 (4) 直徑確定：大端分度圓直徑為： 11 3.5 2070dmzmm 22 3.5 80280dmzmm 1 522.73 H MPa 2362.73 H MPa 1 61.158dmm m=3.5 1 20z 2 80z 1 70dmm (5) 錐距為： 2222 12 11 ()(2080 )144.309 44 R

26、dd mm (6) 齒寬 ：，圓整 12 bb和0.3 144.30943.2927 R bRmm45bmm 取 2 45bmm 1 45550bmm 7、根彎曲疲勞強度： 111 2 232 1 4 1 0.51 Fasa FF RR KTYY z mu （1） 計算當(dāng)量齒數(shù) ： 1V z V2 和z 1 1 1 15 cos14 22415.46 cos V z z 2 2 2 60 cos75 5736247.39 cos V z z （2） 查取齒形系數(shù) 由圖 11-8 外齒輪的齒形系數(shù)得 Fa1 Y =3.22 Fa2 Y = 2.15 （3） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由圖 11-9 外齒

27、輪的應(yīng)力校正系數(shù)得 Sa1 Y = 1.53 Sa2 Y = 1.86 （4） 齒輪彎曲疲勞強度極限由表 11-1 45 鋼齒輪彎曲疲勞強度極限得 FE1 = 420MPa FE2 = 290MPa （5） 彎曲疲勞壽命系數(shù) N1N2 Y =Y =1.00 （6） 彎曲安全疲勞壽命系數(shù) F S =1.25 (7) 許用彎曲應(yīng)力 11NFE F F Y S 11 1 1 420 336 1.25 NFE F F Y MPa S 22 2 1 290 232 1.25 NFE F F Y MPa S 2 280dmm 1 2 3.22 2.15 f F Y Y 1 2 1.53 1.86 S S

28、Y Y 1 14 2 24 2 75 57 36 1 2 420 290 FE FE MPa MPa 1.25 F S 1 21 NN YY 1 336 F MPa 2 232 F MPa 111 3 1 2 22 1 1 2 232 4 1 0.51 4 1.1 29560 3.22 1.53 59.35 0.31 0.5 0.3151.041 FaSa F RRH F KTYY zu MPa 22 212 11 2.15 1.86 59.3548.18 3.22 1.53 FaSa FFF FaSa YY MPa YY 齒根彎曲強度校核合格。 8、齒輪速度 1 1 4.98 710 0.4

29、2/ 60 100060 1000 d n vm s 由于載荷不大知，選 8 級精度是合適的。 9、主要參數(shù)計算 節(jié)圓錐角(分度圓錐角) 1 11 14 2 24 4 arctgarctg u 21 909014 2 2475 57 36 齒頂圓直徑 小齒輪 111 2cos 152 1.0 cos14 2 2416.77 a ddm mm 222 2cos 602 1.0 cos75 57 3660.485 a ddm mm 可知小齒輪采用實體式，大齒輪采用腹板式。 齒頂高 * 1.0 aa hh mmm 齒根高 * 1 0.251.01.25 fa hhcmmm 全齒高1.0 1.252.

30、25 af hhhmm 齒根圓直徑 111 2cos152 1.25 cos14 2 2412.672 ff ddhmm 齒根角 222 2cos602 1.25 cos75 57 3659.418 ff ddhmm 1.25 2 1613 30.92 f f h arctgarctg R 11 FF 22 FF 0.42/vm s 齒根角 1.0 15742 30.92 a a h arctgarctg R 齒頂圓錐角 111 2 1613 14 2 2416 1837 aa 222 1 5742 75 57 3677 5518 aa 齒根圓錐角 11 14 2 242 161311 461

31、1 ff 22 75 57 361 574274 5914 ff 當(dāng)量齒數(shù) 1 11 1 15 15.46,16 coscos14 2 24 vv z zmmzmm 取 2 22 2 60 247.38,248 coscos75 57 50 v z zmmzmm 取 10、將齒輪數(shù)據(jù)歸納為下表： 直齒圓錐齒輪參數(shù)表直齒圓錐齒輪參數(shù)表 表表 3-13-190 序 號 名稱公式計算結(jié)果 1大端模 數(shù) m1.0 2傳動比i3.0 3分度圓 錐角 2 1 1 = z arctg z 2 75 57 36 21 =90- 1 14 2 24 4分度圓 直徑 dmz 1 15d 2 60d 5齒頂高 *

32、aa hh m * 1 a h1.0 a h 6齒根高 1.2 f hm51.2 f h 7全齒高2.2hm52.2h 8頂系0.2cm50.2c 9齒頂圓 直徑 111 2cos a ddm 222 2cos a ddm 1 16.77 a d 2 60.485 a d 10齒根圓 直徑 11 2.4cos f ddm hf=(ha*+c*)m(c*=0.2) hf=.1.25 11錐距 da=d+2hfcos da1=14.325 da2=56.273 12齒寬 2 2 2 1 2 1 ddR R=30.92 13b=1/3RB=40.20 14齒頂角 a1=a2=arctan(ha/R)

33、a1=a2=15712 “ 15齒根角 f=arctan(hf/R)f1=f2=15712 “” 16齒頂圓 錐角 f=+af1=15 5936 f2=77 1558 17齒根圓 錐角 a=-fa1=13 0512 a2=77 24 18當(dāng)量齒 數(shù) zv=z/cos() Zv1=16 Zv2=245 3.23.2 節(jié)節(jié) 一對低速級直齒圓柱齒輪零件設(shè)計計算一對低速級直齒圓柱齒輪零件設(shè)計計算 3.2.13.2.1 選擇齒輪材料及精度等級選擇齒輪材料及精度等級 按表 11.1 選擇齒輪材料為： 小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 197286 HBS； 大齒輪選用 45 鋼正火，硬度為 156217

34、HBS 因為是普通減速器，由表 11.2 選 8 級精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3m。 3.2.23.2.2 確定設(shè)計準(zhǔn)則確定設(shè)計準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式齒輪傳動，且兩齒輪均為齒面硬度 HBS 小于等于 350 的軟齒面， 齒面點蝕是主要的失效形式。應(yīng)先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計計算，確定齒輪的主 要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度。 3.2.33.2.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計并校核按齒面接觸疲勞強度設(shè)計并校核 計算及說明結(jié)果 1.確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)： （1）轉(zhuǎn)矩 T1 1 28.97 0.97 0.98 4110.16TTin m 圓錐圓錐 軸承 （2）載荷系數(shù) K

35、 查表 11.3 取 K=1.1 （3）齒數(shù) z1和齒寬系數(shù) d 小齒輪的齒數(shù) z1取為 25，則大齒輪齒數(shù) 圓整取 21 3.10 2577.5ziz 2 78z 實際齒數(shù)比 2 1 78 3.10 25 z u z 齒數(shù)比的誤差為 3.103.10 0.00%5% 3.10 uu u 齒面表面為軟齒面，選取.01 d （4）許用接觸應(yīng)力H 由圖 11.1 查得 lim1lim2 560,400 HH MPaMPa 由表 11.5 查得.01 H S 8 11 6060 710 115 52 4013.29 10 h Nn jL 查圖得 8 22 6060 229.03 115 52 404

36、.29 10 h Nn jL 18 . 1 ,06 . 1 21 NN ZZ 由式（11.15）可得 MPa MPa S Z H Hn H 6 . 593 1 56006 . 1 1lim1 1 2lim2 2 1.18 400 472 1 nH H H ZMPa MPa S 故 2 1 3 1 1 43.76 Hdu uKT d 齒輪計算公式核 有關(guān)數(shù)據(jù)引自機 械設(shè)計基礎(chǔ) 第 168183 頁 主要數(shù)據(jù)： K=1.1 1 d lim1 lim2 560 400 H H MPa MPa .01 H S 8 1 13.29 10N 7 2 4.29 10N 18 . 1 06 . 1 2 1 N

37、 N Z Z MPa H 6 . 593 1 2400 H MPa mmd99.76 1 m=3.5 1 2 25 78 z z mmd75 1 mmd381 2 1 2 2.32 2.15 F F Y Y 1 2 1.59 1.82 S S Y Y 3 2 1.1 2986003.10 1 76.43 1 3.10 593.6 81.95mm 1 1 81.95 3.278 25 d mmm z 由表 4-1 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3.5 11 3.5 2587.5dmzmm 22 3.5 78273dmzmm 1 1 87.587.5 d bdmm 圓整取 2 88bmm 12 593bbmm

38、12 11 3.5 2578149 22 am zzmm 2.按齒根彎曲疲勞強度校核 （1）齒形系數(shù) YF 查圖 11.8 得 12 2.32,2.15 FF YY （2）應(yīng)力修正系數(shù) YS 查表 11.9 得 12 1.59,1.82 SS YY （3）許用彎曲應(yīng)力F 由圖 11.1 查得MPaMPa FF 190,210 2lim1lim 由表 11.5 查得3 . 1 F S 有圖 11.8 查得1 21 NN YY 由式（11-5）可得 MPa MPa S Y F FN F 162 3 . 1 2101 1lim1 1 MPa MPa S Y F FN F 146 3 . 1 1901

39、 2lim2 2 即有 111 1 2 1 1 2 2 2 1.1 298600 2.32 1.59 90.43 87.5 3.525 FS F F KTY Y bm z MPa 22 212 11 2.15 1.82 90.4395.92 2.32 1.59 FS FFF FS Y Y MPa Y Y 齒根彎曲強度校核合格。 3.驗算齒輪得圓周速度 1 1 87.5 242.56 1.12/3/ 60 100060 1000 d n vm sm s 由表 11.2 可知，選 8 級精度是合適的。 4.主要尺寸計算 齒頂圓直徑 小齒輪 11 2 87.52 393.5 aa ddh mm 大齒

40、輪 12 2 2732 3.5280 aa ddh mm 可知小齒輪采用實體式，大齒輪采用腹板式。 齒根高 * 1 0.253.54.38 fa hhcmmm MPa MPa F F 190 210 2lim 1lim 3 . 1 F S 1 21 NN YY MPa F 162 1 MPa F 146 2 11 FF 22 FF 1.12/vm s 齒根圓直徑 11 287.52 4.3878.84 ff ddhmm 22 22732 4.38264.24 ff ddhmm 齒高 34.387.38 af hhhmm 齒距 3.511.00pm 齒厚 11.0011.00 5.50 22 s

41、 頂隙 * 0.25 3.50.88cc mmm 基圓直徑 11cos 87.5 cos2082.22 b dd 22cos 273 cos20256.53 b ddmm 將齒輪數(shù)據(jù)歸納為下表：表表 3-23-2 直齒圓柱參數(shù)表直齒圓柱參數(shù)表 分度圓直徑 d1=mz=87.5 d2=mz=273 基圓直徑 db1=d1cos=82.22 db2=d2cos=256.53 齒頂高 ha=ha*m=3.5 齒根高 hf=(ha*+hf*)m=1.25*3.5=4.38 齒高h(yuǎn)=ha+hf=7.38mm 齒根圓直徑 da=d1+2ha=93.5 da=d2+2ha=279 齒頂圓直徑 df1=d1-

42、2hf=78.74 df2=d2-2hf=264.24 齒距 P=m=11.00 齒厚 S=p/2=5.50 齒槽寬 E=p/2=5.50 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A=m(z1+z2)/2=180 第第 4 4 章章 軸的設(shè)計與計算軸的設(shè)計與計算 4.14.1 節(jié)節(jié) 軸的設(shè)計與計算軸的設(shè)計與計算 4.1.14.1.1 軸的材料的選擇軸的材料的選擇 由以知條件可知此減速器傳遞的功率屬中小功率， 對材料無特殊要求，則選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 由表 14.1 查得強度極限，由表 14.3 得許用彎曲應(yīng)力 630 B MPa -1 60 b MPa 4.1.24.1.2 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小直徑）按扭轉(zhuǎn)強

43、度估算軸徑（最小直徑） 根據(jù)表 14.2 得 C=118107。又由式（14.2）得 33 3.69 10711816.7618.48 960 p dcmm n : 考慮到軸得最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大 3% 5%，取為17.2619.03mm。由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑 1 20dmm 4.1.34.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)受力分析：已知輸出軸上的功率 P=2.22KW；轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)矩 1 710minnr ；高速級小齒輪分度圓直徑, 1 29860Tmm 1 70dmm （2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（見圖） 28 40 28 22 20 2050 507090

44、54 56 65 圖圖 4-14-1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖 計算及說明結(jié)果 a. 初定各軸段直徑 位 置 軸直 徑 /mm 說明 連軸 器處 22 按傳遞轉(zhuǎn)距估算得基本直徑 油封 處 28 為滿足聯(lián)軸器的軸向固定要求而設(shè)一軸肩 軸承 處 35 因軸承受徑向力及軸向力，選用圓錐滾子軸承為便于拆卸 因略大于油封處直徑，并符合滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取 軸徑為 35mm，初定軸承型號為30207 套筒 處 40 齒輪右端用軸軸環(huán)，應(yīng)大于軸承處的直徑 軸承 處 35 因軸承受徑向力及軸向力，選用圓錐滾子軸承為便于拆卸 因略大于油封處直徑，并符合滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取 軸徑為 35mm，初定

45、軸承型號為30207 齒輪 處 40 根據(jù)計算所得 b. 初定各軸段長度 位 置 軸段 長度 /mm 說明 連軸 器處 50 已知聯(lián)軸器的軸長為 52mm，但為了安裝的合理取 50。 油封 處 50 該段為軸承蓋的長度與軸承蓋到聯(lián)軸器的間距之和。 軸承 處 20 軸承的裝配間距， ，初定圓錐滾子軸承,軸承型號為30207 套筒 處 65 齒輪右端用軸軸環(huán)，應(yīng)大于軸承處的直徑 軸承 處 20 因軸承受徑向力及軸向力，選用圓錐滾子軸承為便于拆卸 因略大于油封處直徑，并符合滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取 軸徑為 35mm，初定軸承型號為30207 齒輪 處 54 已知齒輪的輪轂寬為 44mm，加上墊圈的厚

46、度。 c. 傳動零件的軸向固定 齒輪及連軸器處均采用型普通平鍵；A 連軸器處 ；6 3010962003AGB T 齒輪處 8 3010962003AGB T d. 其它尺寸 因軸承受徑向力及軸向力，選用圓錐滾子軸承為便于拆卸因略大于油封 處直徑，并符合滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取軸徑為 35mm，初定軸承型號為 30207 (3)軸的受力分析 a.軸傳遞的轉(zhuǎn)距 011 29.86 0.9929.56 Idd TTTNm b.軸上作用力 1 1 2 t m T F d 111 sin7050sin14 2 2457.85 m ddbmm 齒輪圓周力 1 1 22 29560 1022 57.85

47、t m T FN d 齒輪徑向力 1 tancos1022 tan20 cos14 2 24360 rt FFN 齒輪軸向力 1 tansin1022 tan20sin14 2 2494 at FFN c.確定軸的跨距 DA 為 90mm,AB 為 70mm,BC 為 50mm (4)軸的校核 a. 6 30A 8 30A 29.56 I TNm 1 57.85 m dmm 1022 t FN 360 r FN 94 a FN 17736.81 21033.5 30293.91 29561.35 2718.95 2718.95 20440 4481.05 Fr Fa FBZ FAZ FBY F

48、AYFt Fr Fa FBY FBZ B FAZ A M M MZ F2 FAY T MY Z X Y b g C d e f 507090 20925.42 圖圖 4-2 輸入軸的受力分析圖輸入軸的受力分析圖 b.受力分析 垂直面： 由，即得：0 A M 70900 BYt FF 90 1314 70 t BY F FN 由，即0Y 1314 1022292 AYBYt FFFN 水平面： 由，即得：0 A M 1002900 BZamr FFdF 902360 9094 57.85 2 424.015 7070 ram BZ FF d FN 由，得：0 Z M 424.10536064.0

49、15 AZBZr FFFN c.畫出軸的彎距圖，合成彎距圖及轉(zhuǎn)距圖； 垂直面彎距圖如圖解(c)所示 Y M 點的彎矩70292 7020440 BYAY MFNmm 水平面彎距圖如圖解(d)所示 Z M 點的彎矩7064.015 704481.05 BZAZ MFNmm 點的彎矩294 57.85 22718.95 CZam MF dNmm 合成彎距圖如圖解(e)所示M 點的彎矩 2222 204404481.0520925.42 BBYBZ MMMNmm 點的彎矩 2222 02718.952718.95 CCYCZ MMMNmm 作轉(zhuǎn)矩如圖解(f)所示 1022 57.85 29561.3

50、5 22 Tm Fd TNmm d.作計算彎矩如圖解(g)所示 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，0.6 點的彎矩 22 22 20925.420.6 29561.3530293.91 caBBB MMTNmm 點的彎矩 22 22 2718.950.6 29561.3521033.5 caCCC MMTNmm 點的彎矩 22 22 00.6 29561.3517736.81 caAAA MMTNmm 求得點為危險截面的當(dāng)量彎矩 e.按當(dāng)量彎矩校核軸的強度 軸的材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 14.1 查得強度極限，630 B MPa 由表 14.3 得許用彎曲應(yīng)力 -1

51、 60 b MPa -1 33 20925.42 5.6860 0.10.1 35 Bb M MPaMPa d 得軸得強度足夠 4.1.44.1.4 軸的受力分析軸承的校核軸的受力分析軸承的校核 選用圓錐滾子軸承，定軸承型號為 30207 (1)計算軸承的軸向力 Fa1、Fa2 由查得軸承的內(nèi)部軸向力為；表16-12 1 360 118.28 220.4 cot20.4 cot14 02 10 rr S FF FN Y 2 360 118.28 220.4 cot20.4 cot14 02 10 rr S FF FN Y 因為 21 118.2894212.28 SAS FFNF 所以軸承為

52、1 壓緊端 12 212.28 aSA FFFN 軸承為 2 放松端 2 118.28 a FN (2)計算軸承的當(dāng)量載荷 P1、P2 查得表16-111.75e=1. 5t an 1 1 212.28 0.59 360 a r F e F 2 2 118.28 0.32 360 a r F e F 查可得表16-11 12 1XX 12 0YY 11111 1 3600360 ra PXFYFN 22222 1 3600360 ra PXFYFN (3)計算所需基本額定動載荷 r C 11 33 1 1 66 601.2 360 60 240 500004532 10110 p rh t f

53、 P n CLN f 由書附表查得所需基本額定動載荷因為故選用圓錐滾54200 r CN 1rr CC 子軸承，定軸承型號為 30207 適用 4.24.2 節(jié)節(jié) 軸的設(shè)計與計算軸的設(shè)計與計算 （1） 軸的材料選折: 由已知條件減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求，故選 45 鋼， 調(diào)質(zhì)處理。 由表查得強度極限 B=600Mpa,許用彎曲應(yīng)力-1b=60Mpa，取 A=105。 =110=37.21 m.m，圓整后取38mm 3 0 n P Ad 2.22 57.33 1 d （2） 聯(lián)軸器的的計算轉(zhuǎn)矩=*=1.587.11=130.67N.m,取=1.5。 CA T A K 3 T

54、A K 按照計算轉(zhuǎn)矩小與聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩的條件，查機械手冊選用 TL9 型彈性套柱 銷聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩為 1000 N.m，半聯(lián)軸器的軸孔=50 mm，長度 L=112 1 d mm， 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L=84mm,為了配合緊湊，故取第 1 段長度=82 1 L mm。 （3） 軸承蓋長度 L=0.15D+=0.15*88+8=21.20 mm，取 21 mm，取軸承蓋與聯(lián)軸器 端面之間的距離為 20 mm，故第 2 段軸長=41mm，為了固定軸上軸承取第 2 2 L 段軸徑=50 mm。 2 d （4） 根據(jù)第 2 段軸徑及查設(shè)計手冊選用 30310 型圓錐滾子軸承，軸承直徑

55、為 3 d 50mm，軸承內(nèi)側(cè)與機體內(nèi)壁之間距離為 5 mm，套筒長度為 16 mm，又因為第 4 段縮進(jìn) 3mm，軸承寬度 T 為 38 mm，故第 3 段長度=16+5+38+3=62 mm。第 4 3 L 段軸為了固定齒輪上升一個軸肩，取=76 mm，輪轂長度為 88mm，為了緊固 4 d 齒輪，故取此段軸長=90mm。 4 L （5） 第 5 段軸環(huán)=60mm,長度 b1.4hmm，取=20 mm。軸環(huán)右端安裝的軸 承 5 d 5 L 與左端軸承型號相同，即=50 mm。B27mm，為安裝緊固，軸長 縮 6 d 3 d 短 12mm，故取25mm 6 d （6） 聯(lián)軸器與軸之間采用平鍵

56、連接。根據(jù)實際選用圓頭普通平鍵，其具體 尺寸為 bhl=16mm12 mm60 mm. 確定軸上倒角尺寸為 245。 （7）軸的校核: 圖圖 4-3 軸的受力分析圖軸的受力分析圖 (8)作用在大齒輪上的力： Ft=2T1/d1=229560/61.158=966.7N Fr= Fttg/cos=966.7tg200/cos14.770=395N Fa1= Fttg =966.7tg14.770=255N A：垂直面的支撐反力 =（L/2-d2/2）/148=（395112/2-360280/2）/112=253N v F1 r F a F =-=395+253=648N V F2 r F v

57、F1 B：水平面的支撐反力：=/2=966.7/2483.5N H F1 H F2 t F C：垂直面彎矩 =L/2=6480.112/2=73N.m va M 2V F2 =L/2=-2530.112/2=-29N.m Va M 1v F1 D：水平面彎矩：=L/2=0.112483.5/2=28N.m Ha M 1Ha M 2H F1 E：合成彎矩： 考慮最不利情況，=79N.m a MaHavMM 22 F：軸傳遞的轉(zhuǎn) 966.70.280/2=136 N.m G：危險截面矩： T=d /2=122 的當(dāng)量彎矩： t F 2 設(shè)軸的扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)，取折合系數(shù)=0.6 =154N.m

58、e M 2 2 TMa H：計算危險截面處直徑 軸材料選取 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表的=650MPa，由表 14-1 查的許用彎曲 B 應(yīng)力 =60MPa，則 d=37 N.m b1 3 1 *1 . 0 b e M 考慮到鍵槽最軸的削弱，將 d 值加大 5%，故 d=1.0537=39mm，合適。 4.34.3 節(jié)節(jié) 軸承的選擇及校核軸承的選擇及校核 1. 高速軸軸承的選擇及校核： 選用軸承為 30307 型圓錐滾子軸承，尺寸為 dDT=35 80 29.86mm。其上所受徑 向力 395N，軸向力為 966.7N。查設(shè)計手冊得軸承的當(dāng)量動載荷為：1658N，計算壽命： h,符合條件。 2.低速軸軸承的選擇及校核： 選用軸承為 30310 型圓錐滾子軸承，其尺寸為 dDT=5011029.56mm。其上所受 徑向力 980.2N，軸向力為 789N。經(jīng)設(shè)計手冊校核后得軸承的當(dāng)量動載荷為：1478N， 計算壽命：h ，符合條件。 第第 5 5 章章 鍵的選擇及校核鍵的選擇及校核 5.15.1軸上的鍵的校核軸上的鍵的校核 在 I 軸處，軸上齒輪定位采用圓頭平鍵，查設(shè)計手冊 d=22mm 可得 b h l=8 7 56 此處 d=25 鍵長 L