單級(jí)圓錐齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的選擇1.電動(dòng)機(jī)類型選擇按工作要求及條件，選用一般用途的 Y 系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2 .選擇電動(dòng)機(jī)容量(1)電動(dòng)機(jī)功率給定為：27KW(2)計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd按常用機(jī)械傳動(dòng)效率簡(jiǎn)表確定各部分效率為V 帶傳動(dòng)效率 ri=0.96,滾動(dòng)軸承效率型=0.99,圓錐齒輪傳動(dòng)效率那=0.95,彈性聯(lián)軸器效率 9=0.99,卷筒軸滑動(dòng)效率巧=0.96,卷筒效率幣=0.88。傳動(dòng)裝置總效率為不=邛2即印幣漳=0.96X0.992X0.95X0.99X0.96X0.88=0.748得出電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd=27KW0.748-20.20KW(3)確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速6010

2、00V6010001.9輸送機(jī)卷閭轉(zhuǎn)速 n nw=120.96r/min二D二300一般可選用同步轉(zhuǎn)速 1000r/min 或 1500r/min 的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。通常,V帶傳動(dòng)常用的傳動(dòng)比范圍i1=24,單級(jí)緣錐齒輪的傳動(dòng)比范圍i2=23,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為一:_nd=nwi1i2=120.96X(2X24X3)=483.841451.52r/min符合這一同步轉(zhuǎn)速范圍的有 750r/min,1000r/min,1500r/min。選用750r/min 同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，則電機(jī)重量大、價(jià)格昂貴；1000r/min,1500r/min 電機(jī)從重量、價(jià)格及傳動(dòng)比等方面考慮，選用 Y160M-

3、6 型電動(dòng)機(jī)。其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)額定功率 滿載轉(zhuǎn)速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩軸徑中心高Y160M-67.5KW970r/min2.02.042mm160mm結(jié)果Pw=27KWr=0.748Pd=20.20KWn nw=120.96r/min計(jì)算行動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比1.計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比nm970i總=8.0191nw120.962.分配各級(jí)傳動(dòng)比0 軸電動(dòng)機(jī)軸P0=Pd=6.10KWno=nhi=970r/minTO=9550P)=9550610=60.06Nmno9701 軸一一高速軸Pi=P0T0i=5.856KWn0970n1=323.33r/mini13P15.8

4、56T1=9550=9550172.97N-mn1323.332 軸一一低速軸P2=RT2=5.586X0.99乂0.95=5.508KWn1323.33n2=.=120.96r/minni22.673P25.808T2=95502=9550=434.87Nmn2120.963軸卷筒軸3=P2印=5.508X0.99X0.96=5.234KWn3=nw=120.96r/min丁P35.234T3=9550=9550-413.23Nmn3120.96V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率查表得KA=1.4,則PC=KAP=1.4X7.5=10.50KW2.確定V帶型號(hào)按照任務(wù)書得要求，選擇普通 V 帶。根

5、據(jù) B=10.50KW 反n1=970r/min,查圖確定選用 B 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 125140mm選擇dd1=140mmi總=8.019Pb=6.10KWn0=970r/minT0=60.06NmP1=5.856KWn1=323.33r/minT1=172.97N-mP2=5.508KW年=120.96r/minT2=434.87N-mP3=5.234KWn3=120.96r/minT3=413.23NmPC=10.50KW選用 B 型普通 V 帶dd1=140mmdd1nl二140970.v=d11=7.11m/s6

6、01000600005m/sv120,包角合適。815.326.確定V帶根數(shù)ZPcZA-Z-(POPO)K：KL根據(jù)dd1=140mmin1=970r/min,查表得PO=2.11KW,APO=0.364KWv=7.11m/s,帶速合適dd2=400mm取ao=800mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，取Ld=2500mm。(3)計(jì)算實(shí)際中心距L.-La=a0d一d0=800022500-2469.36c=815.32mm25.驗(yàn)算包角:dd2ddi1=180-)d1a57.3取Ld=2500mm中心距a=815.32mm包角 0=161.73包角合適直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪得材料及熱處理方法查得但而1=2

7、40Mpa,但而2=240Mpa,SF=1.3161.73K=1.25(1-5180)=0.956KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024則ZA10.50(2.110.364)0.9561.024=4.34,取 Z=57.確定粗拉力FOPC,2.5八2FO=500(-1)qvvZK：查表得q=0.17kg/m,則10.502.52FO=500(1)0.177.11=247.11N7.1150.9568.計(jì)算帶輪軸所受壓力QV 帶根數(shù) Z 取 5粗拉力 FO=247.11NQ=2ZFsiny=2X5X247.11xsin16173一一=2439.76N2帶輪軸所受壓力Q=243

8、9.76N小齒輪選用 40Cr,調(diào)質(zhì)處理,鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 220HBS齒面硬度為 260HBS 大齒輪選用 45HBS-HBS=260-220=40,合適。0.7-Flim1故1=SF0.7240=129Mpa1.30.7-Flim2娘尸一一SF0.7195=195Mpa1.3粗選 8 級(jí)精度取小齒輪齒數(shù)乙=17,則大齒輪乙=17X2.673=45.441,取乙=46,實(shí)際傳一：46動(dòng)比i=17=2.706,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) WR=0.25-0.3,取 TR=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩一3P358565一口二9550父10=

9、955010=1.7297X10NI-mm323.33粗選 8 級(jí)精度小齒輪齒數(shù)ZI=17大齒輪齒數(shù)乙=46因?yàn)镕=302=0.023,-YF=2.16=0.011二FI129二F2195YF1YF2,故將YF1代入計(jì)算o二F1二F2二F13：4K1YF(1-0.即R)34M111.7291051.3)_mmu21RZ；=、2.67?10.3172129-43(4)計(jì)算大端模數(shù)mm3.43m=404m1-0.5R1-0.50.30查表取m=4.5(5)計(jì)算分度圓直徑d1=mZ1=4.5x17=76.50mmd2=m4=4.5x46=207.00mm(6)計(jì)算外錐距(1)計(jì)算分度圓錐角Z17Si

10、=arctan=arctan=69.72Z246S2=90-S1=90。-69.72=20.28(2)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)rZl17Zvi=18.12c0slcos20.28Zv2=乙cos246=132.71cos69.72(3)計(jì)算模數(shù)查的YFI=3.02,YF2=2.16分度圓錐角S1=69.7282=20.280當(dāng)量齒數(shù)ZVI=18.12Zv2=132.71模數(shù)rnm=3.43大端模數(shù)m=4.5分度圓直徑d1=76.50mmd2=207.00mm外錐距R=109.16mm齒寬b1=b2=35mmR=mZ1.u21=4517,2.67321=109.16mm2 2(6)計(jì)算齒寬b=WRR=0.3

11、x109.16=32.75mm取b1=b2=35mm(7)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑dm1=d1(1-TR)=76.50X(1-0.5X0.3)=65.025mmF1=129Mpa,(F1(F1,故安全。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.低速軸的設(shè)計(jì)(1)確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)圖 2 軸上零件的定位和固定方式(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dminAAi則圓周速度二dmm二65.025323.33,V=1.10m/s601000601000由表可知，選擇 8 級(jí)精度合適。3.驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度2KTIYFI21.11.72971053.02用=2L-F-1=2=95.38Mpa齒輪的圓周速

12、度V=1.10m/s8 級(jí)精度合適輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度(f110535.856；323.33=27.57mm(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度左起第一段，由于安裝帶輪，屬于基孔制配合，因開(kāi)有鍵槽，增大 7%并圓整，取軸徑 35mm長(zhǎng)度 87mm為了便于安裝，軸端進(jìn)行 2X450 倒角。左起第二段直徑取 42mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度，則取第二段的長(zhǎng)度 34mm左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承，取軸徑 45mm長(zhǎng)度為 39mm左起第四段，僅為軸段的過(guò)渡，其直徑略小于第三段軸，取 42mm長(zhǎng)度取 50mm左起第五段為滾動(dòng)軸承段，則此段的直徑為 45mm由于還裝

13、有擋油環(huán),長(zhǎng)度取 52mm左起第六段，對(duì)軸承右端進(jìn)行定位，取軸徑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)圖3觸軸上零件的定般甄置(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，一_35234查表取Ao=105,于是得dminA105MJ&234=36.86mm120.96(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度左起第一段，由于安裝聯(lián)軸器，因開(kāi)有鍵槽，軸徑擴(kuò)大 7 好圓整，取軸徑 40mm長(zhǎng)度 80mm為了便于安裝，軸端進(jìn)行 2X45倒角。左起第二段直徑取 46mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度，則取第二段的長(zhǎng)度 46mm左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承，

14、取軸徑 50mm長(zhǎng)度為 46mm左起第四段，對(duì)軸承起到軸肩定位作用，其直徑大于第三段軸，取 60mm根據(jù)整體布局，長(zhǎng)度取 90mm=左起第五段安裝大圓錐齒輪，根據(jù)齒輪的孔徑，此段的直徑取 54mm長(zhǎng)度取 60mm左起第六段，為軸承安裝段，根據(jù)軸承的尺寸，取軸徑 50mm長(zhǎng)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)行校核計(jì)算1.作軸的受力簡(jiǎn)圖(a)53mm長(zhǎng)度取 8mm估算軸的最小直徑dmin=36.86mmdminA聯(lián)釉器軸承輻睇2.作軸的垂直面受力圖(d)3,繪制垂直面彎矩圖(1)求垂直面的支反力207FrL?+Fad-61817M143+154386Ma22R/1=1036

15、.81NR/2=Rv1-Fr=1036.81-618.17=418.64N(2)求垂直面彎矩M/C=-Rv2L2=-283.76X143=-40577.68N-mmM/C2=Mvc+Fa-=-40577.68+1543.862(3)繪制彎矩圖(e)4,作軸水平面受力簡(jiǎn)圖(b)5 .繪制水平彎矩圖(1)求支反力Ft4522.09Rd1=RH2=一=22(2)求水平彎矩MHc=R2L2=2261.045X143=323329.3625Nmm(3)繪制彎矩圖(c)6 .繪制合成彎矩圖(1)計(jì)算合成彎矩M=.M%M；B=0M：1=M/C1MHC=(-40577.68)2323329.36352=325

16、865.656N-mmMC2=.MVC2M=.119211.832323329.36352=344606.0622mm繪制彎矩圖(f)7 .繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖(g)軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6,則當(dāng)量彎矩為MT=aT=0.6x172.97x1000=103782Nmm8 .繪制總當(dāng)量彎矩圖(h)(1)計(jì)算總當(dāng)量彎矩ME=1MB+M；=J1037822=103782NmmMec1=MC1MT2=325865.65621037822198L3207X=119211.83N-mm2=2261.045N=103782N-mmMC2=,MC1M；=3446060622103782

17、2=359894.4872mm9.校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，(51=60Mpa 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MeC2(bC=仍WC359894.4780.1543=22.856Mpae時(shí)，Pr=0.4Fr+Y&Y=1.7。軸承基本額定瓢荷 G=168KN 軸承集用正裝，要求壽命為105120 小時(shí)。1.繪制軸承計(jì)算簡(jiǎn)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=2261.045N,B、D 處垂直面支反力 R/1=1036.81N,R/2=418.64NOFr1=.R%RH21=.22

18、61.04521036.812=2487.43NFr2=R22RH2=2261.0452418.642=2299.47N3 .計(jì)算各軸承內(nèi)部派生軸向力Fs1=eFr1=0.35義2487.43=807.60NFs2=eFr2=0.35X2299.47=804.81N4.判斷放松、壓緊端Fs1+Fa=807.60+1543.86=2414.46NFs2故，軸承 2 壓緊，軸承 1 放松。貝 UFa1=Fs1=807.60N,Fa2=Fs1+Fa=2414.46N5.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷Fa1870.60對(duì)軸承 1-=0.3499e,P2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37NFr22299.47

19、因P2Pl,故按軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算壽命，即取P=R=5024.37N6 .軸承壽命校核計(jì)算6_310?、=106-168103、3Lh=()=(_)60nfpP60120.961.25024.37p故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與聯(lián)軸器連接選用鍵 A12X8X704T4434.871000,產(chǎn)=93.72MPa105120h故，所選軸承符合要求。鍵的選擇及校核高速軸與帶輪連接選用鍵 A10X8X70_4T(p=dhl4172.97100035860=41.18MPaLh,軸承可用選用鍵A10X8X70滿足強(qiáng)度要求故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與大齒輪連接選用鍵 A16X10X504434.871000541034=94.74MPa同=100MPa選用鍵 A16X10X50滿足強(qiáng)度要求選用鍵 A12X8X70滿足強(qiáng)度要求選用彈性