機(jī)械式單級圓錐齒輪設(shè)計(jì)說明書

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書及方案說明在以下擬定好的傳動(dòng)方案中，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)帶所需功率P=4.5kw,卷筒轉(zhuǎn)速n=170r/min。傳動(dòng)方案如下：單班工作，載荷平穩(wěn)，大修期4年，使用年限8年（每年工作300天），小批量生產(chǎn)。該方案使用錐齒輪，工作可靠，傳動(dòng)效率高，維護(hù)方便，環(huán)境適應(yīng)性好，而且尺寸較小，但制造成本較高。電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)類型選擇根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用臥式封閉型Y（IP44）系列。2選擇電動(dòng)機(jī)（1）工作所需功率PwPw =3.5KW(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd查表得V帶傳動(dòng)效率1=0.96，滾動(dòng)軸承效率2=0.99，圓錐齒輪傳動(dòng)效率3=0.96，聯(lián)軸器效率4=0.98，滑動(dòng)軸承效率5=0.96。傳

2、動(dòng)裝置總效率為 =1243452 =0.96×0. 994×0.96×0.98×0. 992=0.85得出電動(dòng)機(jī)所需功率為Pd=4.375KW因載荷變動(dòng)微小，PePd即可，由Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號及相關(guān)數(shù)據(jù)（ZBK 220071988），選Y132M2-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.0，質(zhì)量84kg。計(jì)算行動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級傳動(dòng)比1.計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總=6.86取V帶傳動(dòng)比i1=2.8，則單級圓錐齒輪傳動(dòng)比為i2=2.452.分配各級傳動(dòng)比0軸電動(dòng)機(jī)軸 P0=Pd=5.5KWn0=nm=9

3、60r/minT0=9550=955054.716N·m1軸高速軸 P1=P00=5.28KW n1=343r/minT1=9550=9550147.01N·m2軸低速軸 P2=P1124.87KWn2=140r/minT2=332.2N·mV帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率查表得KA=1.1，則Pca=KAP=1.1×5.5=6.05KW2.確定V帶型號按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。根據(jù)Pca=10.50KW及n1=970r/min，查圖確定選用A型普通V帶。3.確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為112140mm，選擇dd

4、1=125mm。（2）驗(yàn)算帶速v =6.28m/s5m/sv25m/s,帶速合適。（3）計(jì)算大帶輪直徑dd2= i dd1（1-）=2.8×125×（1-0.02）=343mm根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取dd2=355mm4.確定帶長及中心距（1）初取中心距a0得336a0960， 根據(jù)總體布局，取ao=700 mm(2) 確定帶長Ld：根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算帶長得=2172.49mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊，取Ld =2240mm。 (3)計(jì)算實(shí)際中心距=733.755mm5.驗(yàn)算包角：=162.04°120°，包角合適。6.確定V帶根數(shù)ZZ 根據(jù)dd1=

5、25mm及n1=960r/min，查表得P0=1.41KW,P0=0.111KWK=0.84 KL=1.06則Z=4.47，取Z=57.確定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.10/m,則F0=500=194.33N8.計(jì)算帶輪軸所受壓力QQ=2ZF0sin=2×5×194.33×sin=1919.48N直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪得材料及熱處理方法小齒輪選用40鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為240HBS。大齒輪選用45鋼，正火處理，齒面硬度220HBS，HBS1-HBS2=240-220=20,合適。查得Flim1=240Mpa, Flim2=240Mpa粗選8級

6、精度。取小齒輪齒數(shù)Z1=17，則大齒輪Z2=17×2.45=41.65，取Z2=42，實(shí)際傳動(dòng)比i =42/17=2.47，與要求相差不大，可用。2.齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查表，取載荷系數(shù)K=1.1，推薦齒寬系數(shù)R=0.250.35,取R=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1=9550 =9550 147.01N·m（1）計(jì)算分度圓錐角1=arctan= arctan=22.04°2=90°-1=90°-22.04°=67.96°（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.34Zv2=112.00（3）計(jì)算模數(shù)查的YF1= YFa1 YFsa1=2.8

7、624×1.564=4.48, YF2= YFa2 YFsa2=2.1704×1.7996=3.91。因?yàn)?0.035，=0.020，故將代入計(jì)算。mm=4.38（4）計(jì)算大端模數(shù)m =5.15查表取m=5.5（5）計(jì)算分度圓直徑d1=mZ1=5.5×17=93.50mmd2=mZ2=5.5×42=231.00mm(6)計(jì)算外錐距R=123.71mm(7)計(jì)算齒寬b=RR=0.3×123.71=37.113mm取b1=b2=40mm(8)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑dm1=d1(1-RR)=93.50×(1-0.5×0.

8、3)=79.475mm則圓周速度 v =1.43m/s由表可知，選擇8級精度合適。3.驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度F1=70.44MpaF1=129Mpa, F1F1，故安全。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.高速軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin查表取A0=105，于是得dmin=26.12mm (3)確定軸各段直徑和長度 左起第一段，取軸徑36mm，長度87mm，軸端進(jìn)行2×45°倒角。左起第二段軸徑取46mm，長度34mm。左起第三段， 取軸徑50mm，長度為39mm。左起第四段，取軸徑60mm，長度取50mm。左起第五段，取軸徑為53m

9、m，長度取52mm。左起第六段，取軸徑45mm。長度取54mm。2.輸出軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin查表取A0=105，于是得dmin=34.28mm (3)確定軸各段直徑和長度 左起第一段，取軸徑40mm，長度80mm，軸端進(jìn)行2×45°倒角。左起第二段，軸徑取46mm，長度46mm。左起第三段， 取軸徑50mm，長度為46mm。左起第四段，取軸徑60mm，長度取90mm。左起第五段，取軸徑54mm，長度取60mm。左起第六段，取軸徑50mm，長度取50mm。軸的強(qiáng)度校核由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核

10、計(jì)算。根據(jù)受力分析，齒輪所受的轉(zhuǎn)矩： T2=332.2N·m齒輪作用力：Ft=2T2/ dm2=3383.75N Fr= Fttan×cos1=1141.65N Fa= Fttan×sin1=462.15N（1）求支反力Rv1=1094.05NRv2= Rv1-Fr=1094.05-1141.65=-47.51NRH1= RH2=1691.875N（2）求C點(diǎn)彎矩MV1= Rv2L2=-47.51×143=-6793.93N·mmMV2= MVC1+Fa·= -6793.93+462.15×=46584.395N·

11、mmMHC=RH2L2=1691.875×143=241938.125N·mm(3)繪制彎矩圖（c、e、f）（4）繪制扭矩圖（g）T2=332.2N·m（5）計(jì)算合成彎矩MC1=242033.50N·mmMC2=246382.17N·mm（6）繪制彎矩圖（h）校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，-1=2545Mpa.從總當(dāng)量彎矩圖可以看出，截面C為危險(xiǎn)截面。截面C為齒輪處，dC=54mm，則bC=10.55Mpa-1，軸的強(qiáng)度足夠。軸承的選擇及校核主動(dòng)軸32309軸承兩對，從動(dòng)軸32310軸承兩對。根據(jù)要求對從動(dòng)軸上的軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。查相

12、關(guān)手冊，32310軸承的判斷系數(shù)e=0.35，當(dāng)/e時(shí)，Pr=Fr；當(dāng)/e時(shí)，Pr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=168KN，軸承采用正裝，要求壽命為19200小時(shí)。1.繪制軸承計(jì)算簡圖2.計(jì)算各軸承所受總徑向力由軸的計(jì)算知：B、D處水平支反力RH1= RH2=1691.875N，B、D處垂直面支反力Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1=2014.79NFr2=1692.54N3.計(jì)算各軸承內(nèi)部派生軸向力FS1=eFr1=0.35×2014.79=705.18NFS2=eFr2=0.35×1692.54=592.39N4.判斷放

13、松、壓緊端FS1+Fa=705.18+462.15=1167.33NFS2故，軸承2壓緊，軸承1放松。則 Fa1=FS1=705.18N , Fa2=FS1+Fa=1167.33N5.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷對軸承1 =0.35=e, P1=Fr1=2014.79N對軸承2 =0.7e, P2=0.4Fr2+1.7Fa2=2661.48N因P2P1，故按軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算壽命，即取P=P1=2661.48N6.軸承壽命校核計(jì)算Lh=6.5×105h19200h故，所選軸承符合要求。鍵的選擇及校核高速軸與小齒輪連接選用鍵A14×9×40p=46.84MPap=100MPa

14、故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。高速軸與帶輪連接選用鍵A10×8×70p=41.18MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與大齒輪連接選用鍵A16×10×50p=94.74MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與聯(lián)軸器連接選用鍵A12×8×70p=93.72MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。聯(lián)軸器的選擇選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M27×1.5通氣器。油面指示器選用油標(biāo)尺M(jìn)12箱蓋采用M12吊環(huán)螺釘、箱座采用吊鉤。選用外六角油塞及墊片M1

15、4×1.5潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為1.10m/s，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。2.滾動(dòng)軸承的潤滑軸承采用開設(shè)油溝、飛濺潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式軸承端蓋，用螺釘固緊在軸承座孔的端面上，可準(zhǔn)確調(diào)整軸承間隙。軸承端蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法及流程，使得在以后的設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動(dòng)更穩(wěn)定、更精確的設(shè)備。參考資料1、 陳殿華編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

16、指導(dǎo)書，20102、 毛謙得 李振清主編.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊第3版.機(jī)械工業(yè)出版社,20073、 濮良貴.紀(jì)名綱.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.高等教育出版社，20014、 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第3卷.機(jī)械工業(yè)出版社，1991Pw=3.5KW =0.85Pd4.375KWnw= 140r/mini總= 6.86P0=5.5KWn0=960r/minT054.71N·mP1=5.28KWn1=343r/minT1147.01N·mP24.87KWn2140r/minT2332.2N·mPca=6.05KW選用A型普通V帶dd1=125mmv =6.28m/s,帶速合適dd2=355mm取ao=700 mmLd =2240mm中心距a=733.755mm包角=162.04°包角合適V帶根數(shù)Z取5粗拉力F0=194.33N帶輪軸所受壓力Q=1919.48N粗選8級精度小齒輪齒數(shù)Z1=17大齒輪齒數(shù)Z2=42分度圓錐角1=22.04°2=67.96°當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.34Zv2=112.00模數(shù)mm=4.38大端模數(shù)m=5.5分度圓直徑d1=93.50mmd2=231.00mm外錐距R=123.71mm齒寬b1=b2=40mm齒輪的圓周速度v =1.10m/s8級精度合適輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度FF1，安全估