卷筒直徑D=480mm,工作轉(zhuǎn)速n=75rmin,運(yùn)輸帶的有效拉力F=3200N

1、2014 年 12 月 20 日目錄一、設(shè)計(jì)題目 3二、擬定傳動(dòng)方案 3三、選擇電動(dòng)機(jī) 4四、 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比5五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5六、齒輪的設(shè)計(jì) 7七、軸的設(shè)計(jì)和鍵的校核八、輸出軸聯(lián)軸器的選擇 18九、減速器的各部位附屬零件的設(shè)計(jì) 18十、潤滑方式的確定 19一.設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一用于卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置中的兩級(jí)圓柱齒輪減速器。 輕微震動(dòng)， 雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，在 室內(nèi)常溫下長期連續(xù)工作。卷筒直徑D=480mm工作轉(zhuǎn)速n=75r/min,運(yùn)輸帶的有 效拉力 F=3200N.二 . 擬定傳動(dòng)方案為估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍， 以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案。 由先知條件

2、 nw 75 r/min ，計(jì)算出傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為13 或 20（一般選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 或 1500r/min 的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)），根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值，初步擬定二級(jí)傳動(dòng)比 的多種方案。 指導(dǎo)書上已經(jīng)分析其優(yōu)缺點(diǎn)。 經(jīng)過比較， 選用帶式運(yùn)輸機(jī)的二級(jí)展開式圓柱直 齒輪減速器，如下圖。a做£力機(jī) j .牡l眾jM舉涵乾卿i騫三選擇電動(dòng)機(jī)二1. 選擇電動(dòng)機(jī)類型：380V, Y按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉型結(jié)構(gòu)，電壓 型。2. 選擇電動(dòng)機(jī)的容量輸送帶速度v D“6o I。pFv/5 76 m s卷筒軸輸出功率Pw1000電動(dòng)機(jī)輸出功率由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳

3、動(dòng)總功率為42123 46滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率：0.99% 圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.97 一彈式聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.96齒式聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.994242則. 12 3 40.990.970.99 0.990.91所以 pd5.76 0.91 了恥由表20.1選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 7.5kW3. 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為便于選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，推算出電動(dòng)機(jī)可選范圍。由表2.1查的單級(jí)齒輪傳動(dòng)比 范圍i=3-6，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd nw *675 2700 r min。可見，同步轉(zhuǎn)速為750 r min、1°°°r min、15°°r min

4、的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選1000 r min和1500 r min的電動(dòng)機(jī)比較，如下表:方 案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功 率kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步、卄 +、， 滿載總傳動(dòng)比高級(jí)低級(jí)1Y132M-47.51500144019.204.842Y160M-67.510009701343.25由表中數(shù)據(jù)可以看出兩個(gè)方案均可行，但方案2傳動(dòng)比小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此選方案2,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫160M-6.四. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比:i總傳動(dòng)比：970/75 13分配傳動(dòng)比:i14,則i23.25注：勺為高速級(jí)傳動(dòng)比，勺為低速級(jí)傳動(dòng)比。五. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù):

5、電動(dòng)機(jī)軸：轉(zhuǎn)速n°970 r/min輸入功率P° Pd 6.59kw6 PjT°9.55 106 64881輸出轉(zhuǎn)矩n°N/mm高速軸（1軸）： 轉(zhuǎn)速n1 n°970 r/min輸入功率輸出轉(zhuǎn)矩T19.55106 旦 63601 N/mm中間軸（2軸）：n2轉(zhuǎn)速ni243 r min輸入功率P2Pi26.20KW9.55106 空 6.20N/mm輸入轉(zhuǎn)矩n3低速軸（3軸）：轉(zhuǎn)速i275 r. min輸入功率P3P25.95kwT3輸入轉(zhuǎn)矩9.55106P375763N/mmn3卷筒軸（4軸）：轉(zhuǎn)速n4n375 r minT49.55 106-

6、p474235 N mm輸入功率：n4各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表軸號(hào)功率kw轉(zhuǎn)矩N/mm轉(zhuǎn)速r/mi n電動(dòng)機(jī)6.59648819701軸6.46636019702軸6.20243662433軸5.9575763754軸5.837423575六、齒輪的設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1. 確定齒輪材料，熱處理方式，精度等級(jí)和齒數(shù)因傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制，并且傳動(dòng)效率較小，由表 4-2查得，小齒輪采用40Cr 調(diào)質(zhì)，齒面硬度為（241286） HBW取260HBW大齒輪采用45調(diào)質(zhì)，齒面硬度（197255 HBW取 230HBW精度七級(jí)。取 Z仁24,Z2=24*4=962. 確定許用應(yīng)力查圖 4.21-3，得 Fli

7、m1600MPa , F lim 450MPaSH min查表4-10，取1.25,uZ2Z18N160 970 5 300 16 13.96 10N2N1u3.49108杳圖4.20，得Zn10.995, Zn21.108查得4.22，得Yn10.895,Yn20.913杳圖4.23，得YX1Yx2 1H1 H lim1 Z N1 / SH min 642.2MPaH2 H min 2 Z N 2 / SH min 584.2MPaF1 Flim1YN1YX1 / SF min429.6MPaf2F lim 2YN2YX2 /SF min328.7MPa3.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算(1 )計(jì)算工

8、作轉(zhuǎn)矩：T1=64800N/mm(2) 初步計(jì)算小齒輪直徑，由式(4.10 )得d1T1 u 1/uA 32V d h2查表4-8,取 Ad=90查表4-7齒寬系數(shù)取1，貝Ud1>=55.7,取 d1= 60mm,b=60mm.(3) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式(4.9)得,2kT, u 1 (ZeZhZ)2d131v E Hd u h2因工作有輕微沖擊，查表4-4得KA=1.35查圖 4.9 取 KV=1.06KAFt/bd1=48.6查表4-5,取K 1.0KKaKvK K 1.55(4) 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力查圖4.14得Zh 2.5查表 4-6 得 Ze 189.8 MPa1.88

9、3.2（丄 丄）cos 1.713Z1Z2Z 4/30.76則 d1>=45.7，取 d仁50，貝U m=d1/z仁2.08，取 m=2.5 則 d仁mZ1=2.5*25=60mm , b=60mm（4）校核彎曲疲勞強(qiáng)度由圖 4.18 查得，Ypa1 2.66,YFa2 216查圖4.16得，YSa11.58,Ysa2 1.78所以 Y 0.25 0.75/0.687由式（4.11）得F1 2KT1YFa1YSa1Y /bd1m 64.45MPa F142906MPaF2 2KTMa2Ysa2Y /bd1m 58.96MPa F2 328.7MPa大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。(5) 確

10、定傳動(dòng)主要尺寸d1=60mm, d2=d1i1=60*4=240mmA=d1+d2/2=150mm(6) 繪制輪齒零件工作圖(略)低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1. 確定齒輪材料，熱處理方式，精度等級(jí)和齒數(shù)因傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制，并且傳動(dòng)效率較小，由表 4-2查得，小齒輪采用40Cr 調(diào)質(zhì)，齒面硬度為(241286) HBW，取260HBW大齒輪采用45調(diào)質(zhì)，齒面硬度(197255 HBW取 230HBW精度七級(jí)。取 Z仁30,Z2=30*3.25=984. 確定許用應(yīng)力查圖 4.21-3，得 Flim1600MPa , F lim 450MPa查表 4-10，取 SH min 1.1, SF min1 .25

11、, u z2 / Z1325Ni60 243 5 300 16 3.5 1088N2 N1/U 1.110查圖4.20，得Zn10.994, ZN2 1.125查得4.22，得Yn10.894, YN20.920查圖 4.23，得 YX1 丫X2 1H1 Hlim1 Z N1 / SH min641 5MPaH2 Hlim 2 Z N 2/ Sh min593.1MPaF1 F lim1 YN1 YX1 / SF min429.6MPaF2F lim 2 YN 2 YX 2 / SF min331.2MPa5.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算(1 )計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩： T1=24366N/mm(2) 初步計(jì)算

12、小齒輪直徑，由式(4.10)得d1T1 u 1/uA 32V d h2查表4-8,取 Ad=90查表4-7齒寬系數(shù)取1，貝Ud1>=40.7,取 d1= 50mm,b=50mm.(3) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 由式(4.9)得,f2kT, u 1 (ZEZHZ)2d131v E Hd u h2因工作有輕微沖擊，查表4-4得KA=1.35設(shè)計(jì)齒輪精度為7級(jí)，Vd1n1/60 1000 °.64m/sKAFt/bd1=26.32查表4-5,取K 1.0K KAKVK K 1.55(4) 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力查圖4.14得Zh25查表 4-6 得 Ze 1898. MPa1.88 3.2

13、（1/z1 1/z2）cos1.741Z 4/30.76則 d1>=32.64mm，取 d仁800 ,則 m=d1/z仁2.67，取 m=3 則 d仁mZ1=3*30=90mm ， b=90mm（4）校核彎曲疲勞強(qiáng)度由圖 4.18 查得，Ypa12.6%22.20查圖4.16得，YSa11.65,Ysa2 1.78所以 Y 0.25 0.75/0.687由式（4.11）得F1 2KT1YFa1YSa1YX1 /bd1m 26.15MPa F1429.1MPaF2 2KYsa2YFa2Yx2/bd1m 23.86MPa F2331.2MPa大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度滿要求。(5)確定傳動(dòng)主尺寸d

14、1=90mm，d2=d1i1=90*3.25=294mmA=d1+d2/2=192mm(6)繪制輪齒零件工作圖(略)七. 軸的設(shè)計(jì)和鍵的校核1. 高速軸的設(shè)計(jì)材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表6-1取b640MPa，查表6-3取C=110 各軸段直徑的確定:d由,p=6.59,則(0.8 1-2)d ,查手冊(cè)樂6表7-7,d 110譜9 20.69 ,電動(dòng)機(jī)軸徑d 38，且di取 dl =35, Ll =58mm,因?yàn)榭枯S肩定位，所以取d2=46,L2=30,d3段裝配軸承，取d3=50,選用6010軸承，L3 =23，d4段是定位軸承，取d4=56，根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定d5段裝配齒輪直徑

15、：判斷是否做成齒輪軸查手冊(cè)得t1 =3.3,得e=2.2<25 1-25 3-125,因此做成齒輪軸.此時(shí)齒寬為60 d6裝配軸承所以d6 = d3=50，L6=342. 校核該軸和軸承：L1 =56，L2=153，L3 =97作用在齒輪上的圓周力為:Ft2Td12 63601/602120N徑向力為 Fr Ft tan /cos 772N 求垂直面的支承反力：F1V FrL3/LL3772 97/(153 97)285NF2V Fr Fiv 772 285487N 求水平面的支承反力：由 FiH (l1 l2) F2 得F1HFt L2 /(L1 L2) 2120 153/(56 15

16、3) 1552NF2H Ft F1H 2120 1552568N 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：F1F FL3/(L1 L2)3200 97 /(56 153)1485NF2FF F1F 3200 1485 4685N 繪制垂直面彎矩圖Mav F2vL2488 15374664N / mmM1v F1vL1285 56 15960N / mm 繪制水平面彎矩圖MaH F1HL11552 5686912N/mmM 'aH F2H L2780 153119340N/mm 繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖M2F FL33200 97310400N / mmMaF F1FL11485 5683160N /mm 求

17、合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把MaF與'Mav MaH直接相加Ma MaF ,(M 2av M2aH) 197739N /mmM a M aF(M av M aH ) 203562 N / mm 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩 為：(取折合系數(shù) 1) 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的 直徑 因?yàn)椴牧线x擇45#調(diào)質(zhì)，查課本226頁表14-1得b 640MPa，查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力1b 60MPa，則:32.59mm因?yàn)閐5 d4 da 50mm d，所以該軸是安全的3彎矩及軸的受力分析圖如下：根據(jù) d1 35mm，T63601N/mm，由于d仁35在3

18、0 : 38范圍內(nèi)，故d1軸段上采用鍵b h : 10 8 采用A型普通鍵:鍵校核.為L1 =58mm綜合考慮取丨=45mm2T/bdl18.1MPa p所以取鍵為b*h*l=10*8*452. 中間軸的設(shè)計(jì):材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表6-1取b640MPa，C=110各軸段直徑的確定:d 由,p=6.20,則d 110 檬 3238mm d1段要裝配軸承，查表15.5取d 1=35，選用6010軸承，Ll =36,d2裝配低速級(jí)小齒輪，且d2 d1取d2=56，L2=88，d3段主要是定位高速級(jí)大齒輪，取d3=66，L3=10,d4裝配高速級(jí)大齒輪，取d4=56，L4=51d5段要裝配

19、軸承，取d5=50，=36F1VFr3L3 Fr2( L2L3 )L1L2 L3127.8NF 2VF r3F r2F1V250.9N作用在2、3齒輪上的圓周力：Ft2T2/d22 24366/90541.5NFt32T2©2 24366/240203.1N徑向力：Fr2Ft2 tan541.5 tan 20197.1NFr3Ft 3 tan 2074N求垂直面的支反力.校核該軸和軸承：L1 =71，L3 =56L2 =82,計(jì)算垂直彎矩:M aVmF1VL1127.8719968.州伽M aHn F1V(L| L2) Fr2L24285.8N / mm求水平面的支承力:匚 劉3 F

20、t2?(l2 I3)11987.5 100 2569.6 210 ,nnncMFh6099.5Nl1 l2 l375 115 95F2H Ft2 Ft3 F1H 2526.6 11987.5 6099.58017.6 N計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：MaHm F1HI131941NgmmM aHn F1H (L1 L2) Ft3L2 40865 N mm求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：(取折合系數(shù) 1)M eM 壽(一T2)2 47577 N .mmMe.'Mfm ( T2)2一 319412 243662 40173N.mm計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：d

21、n-n截面：dm-m截面：30.二3, 47577 :0.1 6019.9mmMe 0.1 1b3：40173' 0.1 6018.8mm由于d2 d4 56mm d，所以該軸是安全的彎矩及軸的受力分析圖如下鍵的設(shè)計(jì)與校核已知d2 d4 56兀24366Nmm。參考教材表g.1，取b h 16 10查表14.2得100: 120取鍵長為70.取鍵長為35,根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為:2T2b dhl2 2436656 10 (70 16)43.4Mpa上 2 24366 45Mpadhl 56 10 (35 16)所以所選鍵為:b h l 16 10 70b h l 16 10 35

22、3. 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表6-1取b 640MPa，C=110。確定各軸段直徑（d1 C? 3 3110 330.98mmY"3V 75考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取d1 35mm，L1=60。軸承蓋段d256230軸承段，選用6010軸承，d350338自由段取d4=56, L4=15軸環(huán)段取d5=66, L5=15大齒輪段，取d6 =50, L6 =38軸承段，選用6010軸承,d750,1741 校核該軸和軸承：h=71,12 =138上=97作用在齒輪上的圓周力：Ft2T3d42 75763294515.4 N徑向力.Fr Ft tan515.4 ta

23、n20 187.6N求垂直面的支反力：187.6 138123.9Nl1 l271138F2VFr F1V 187.6 123.9 63.7N計(jì)算垂直彎矩：Mav F2vl263.7 1388790N.mmMav F1vl1123.9 718796N.mm求水平面的支承力。Fl 2F1H515.4 138/(71 138) 340.3Nl1 l2F2H Ft F1H 515.4 340.3175.1N計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。MaHF1Hl1 340.3 71 24161N.mmMaH F2Hl2175.1 13824163N.mm求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力F1FFI3h I?3200 9771138

24、1485NF2F F1F F 1485 32004685N求F力產(chǎn)生的彎矩圖。M2F Fl33200 97310400N.mmMmF F1FI11485 71105449N.mmF在a處產(chǎn)生的彎矩：MmF F1Fl1105449N.mm求合成彎矩圖?？紤]最不利的情況，把MmF與直接相加Mam MmFM ；v M ；H 105449 Z87902 241612 196503N.mm求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。從圖可見,m-m處截面最危(取折合系數(shù)Me ：M 2 ( T3)2.1965032 757632 210602N.mm計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。因?yàn)椴牧线x擇45#調(diào)質(zhì)，查課本226頁表14-1得b 6

25、40MPa，查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力1b 60MPa，則:Me0.13.210602 :0.1 6032.7mmd1=56>d所以該軸是安全的彎矩及軸的受力分析圖如下:廠：方R未定)鍵的設(shè)計(jì)與校核:16 10，由表14.2得因?yàn)閐仁56,查表14.1選鍵為b h100: 1202T2 75763初選鍵長為56,校核dlh 56 (56 16) 1035Mpa b所以所選鍵為:b hl 16 10 56裝聯(lián)軸器的軸直徑為35,查表14.1選鍵為bh 10 8，查表14.2得b100:1202T2 7423544.2Mpab初選鍵長為40,校核dlh 35(40 8) 10所以所選鍵為:b h l 10 8 40八輸出軸聯(lián)軸器的選擇:計(jì)算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩：Tc 二 KaT 查課本 269 表 17-1 取 Ka= 1.5Tc= Kat3= 1.5? 24983747 Nm，查手冊(cè)1011頁，選用安全銷彈性塊聯(lián)軸器KLA4.