圓錐圓柱齒輪減速器說明書.

1、 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書一、設(shè)計(jì)任務(wù)1帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的布置: 圖1-12設(shè)計(jì)的技術(shù)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶的工作拉力：F=2400N運(yùn)輸帶的工作速度：V=0.85m/s運(yùn)輸帶的滾筒直徑：D=290mm運(yùn)輸帶的寬度 ：B=400mm3工作情況及要求：用于機(jī)械加工車間運(yùn)輸工作，1班制連續(xù)工作,載荷有輕度沖擊，使用10年,小批量生產(chǎn)。在中等規(guī)模制造廠制造。動(dòng)力來源：電力三相交流380/220V。速度允差5%。 二、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算根據(jù)工作要求及條件，選擇三相異步電動(dòng)機(jī) ，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。1.選擇電動(dòng)機(jī)功率滾筒所需的有效功率：=FV=24000

2、.85=2.04KW 傳動(dòng)裝置的總效率：式中: 滾筒效率: = 0.96聯(lián)軸器效率: = 0.99V帶傳動(dòng)效率: = 0.96圓錐滾子球軸承：=0.99斜齒輪嚙合效率： = 0.95傳動(dòng)總效率: = 0.960.952 0.9940.99 0.96=0.791 所需電動(dòng)機(jī)功率 : =2.04/0.791=2.58 kw 2.選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速 =(60*0.85)/(3.14*0.29)=56.0r/min 可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2-4,額定功率P0=3 KW, 同步轉(zhuǎn)速1500 r/min;或選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y132S-6,額定功率額定功率P0=3 KW, 同步轉(zhuǎn)速1

3、000 r/min.均滿足P0 Pr 。 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比方案號(hào)電機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1Y100L243.01500142028.732Y132S-63.O1000142019.43表2-1比較兩種方案可見，方案2選用的電動(dòng)機(jī)雖然傳動(dòng)裝置緊湊，但造價(jià)較高。為使質(zhì)量和價(jià)格較低，決定選用方案1。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L24.查表得其主要性能如下電動(dòng)機(jī)額定功率 P0/ kw 3.0電動(dòng)機(jī)軸伸長度E/mm 60電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n0/(r/min) 1420電動(dòng)機(jī)中心高H/mm 100電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D/mm 28堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T/N.m 2.2表2-2三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)

4、的選擇和計(jì)算1、分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比: =25.357 V帶傳動(dòng)比為25，取 則減速的傳動(dòng)比：=10.143 對(duì)減速器傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，即要照顧兩級(jí)傳動(dòng)浸油深度相近，又要注意大錐齒輪不能碰著低速軸，試取：3 低速軸的傳動(dòng)比：= 3.381 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：即電機(jī)軸P0=2.58kw n0=1420r/min T0=9550=95502.58/1420=17.35 軸：即減速器高速軸P1= 2.580.96=2.48kw n1= n0/ =1420/2.5=568r/min T1=9550P1/n1=95502.48/568= 41.70 軸：即減速器中間軸P2= P1=2.4

5、80.990.99=2.33kw n2=n1/= n1/=189.33r/min T2=9550P2/n2=95502.33/189.33=117.5 軸：即減速器的低速軸P3= P2=2.330.950.99=2.19kw n3= n2/i23=189.33/3.381=56.0r/min T3=9550P3/n3=95502.19/56=373.47Nm 軸：即傳動(dòng)滾筒軸P4= P3=2.190.990.99=2.15 kw n4= n3=56r/min T4=9550P4/n4=95502.15/56=366.65 Nm 將上述計(jì)算結(jié)果匯于下頁表：各 軸 運(yùn) 動(dòng) 及 動(dòng) 力 參 數(shù)軸序號(hào)

6、功 率P/ kw轉(zhuǎn) 速n/(r/min)轉(zhuǎn) 矩T/N.m傳動(dòng)形式傳動(dòng)比i效率0軸2.58142017.35帶傳動(dòng)2.5096軸2. 4856841.70齒輪傳動(dòng)3094軸2.33189.33117.5齒輪傳動(dòng)3.381094軸2.1956373.47聯(lián)軸器1.0098軸2.1556366.65表3-1四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、確定設(shè)計(jì)功率PC原始數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)的輸出功率 ： 2.48kW滿 載 轉(zhuǎn) 速 ： 1420r/min從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 ： 568r/min 傳動(dòng)比 ： 2.5查得：=1.1PC=P=1.12.58=2.838 kw 2、選取V帶的型號(hào)根據(jù)PC和n0確定帶的型號(hào)，因工作點(diǎn)外于A型區(qū)

7、，故選A型。 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、:選擇小帶輪直徑:確定=90mm 驗(yàn)算帶速V：V=6.69m/s 在525m/s之間，故合乎要求確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=2.590=225mm 查教材表3-6取=224mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動(dòng)比i:不計(jì)影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差5為允許。=2.489=570.536r/min 5% 可用 4、確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld:初定中心a0：本題目沒有給定中心距，故按下式確定：0.7(dd2+dd1)2(dd2+dd1)0.7（100+200）2(100+200)取=500mm。 確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度Lc按教材式2+(+)+=2500+（90+224）+

8、=1502.21 取標(biāo)準(zhǔn)Ld查表取=1600。 確定中心距按下式：=-=500+=548.895 調(diào)整范圍=+0.03=548.895+0.031600=596.895 =-0.015=548.895-0.0151600=524.895 5、驗(yàn)算包角180-60=180-60=163.351200 符合要求 6、確定帶根數(shù)z按式:Z 由下式,單根V帶所能傳遞的功率=(+ ) 由下式，包角系數(shù)：=1.25()=1.25()=0.9575 查得：C1=3.7810-4 C2=9.8110-3 C3=9.610-15C4=4.6510-5 =17001=148.7rad/s =1C1-C3-C4lg

9、(dd11)=90148.73.7810-4-9.610-15 -4.6510-5lg(90148.7)=1.01 =C41lg=4.6510-590148.72.844=0.177 =c41lg=4.6510-5900148.7lg=-0.0164=(+)=0.9575(1.01+0.177-0.0164)=1.121V帶的根數(shù)Z=2.532, 取Z=3根 7、確定初拉力F0： F0=500(-1)+q=500=118.375N 式中q由表查得:q=0.1Kg/m。8、計(jì)算軸壓力Q按式:Q=2F0zsin=2118.3753sin=702.766N 五、高速級(jí)圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：p1=2

10、.48kw n1=568r/min u=31）選擇齒輪材料及精度等級(jí)1.小齒輪選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表取硬度為235-255HB大齒輪選45鋼，正火處理，查表取硬度為190-217HB齒輪精度為8級(jí)2.查表查得 Hlim1 =590MPa，Hlim2 =570 MPa3.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=60njLh=605681(830010)=8.18N2= N1/u=8.18/3 =2.73查圖得 ZN1=1.0 ZN2=1.0取Zw=1.0 SHmin=1.0 Zl vR0.924.確定疲勞許用應(yīng)力 H1=Hlim1ZN1ZWZlvR/SHmin=(5901.01.00.92)/1=543MPa

11、 H2=Hlim2ZN2ZWZl vR/SHmin=(5701.01.00.92)/1=524MPa 5.計(jì)算齒輪的直徑 暫取K=1.2 其中 =76.16 mm取Z1=28， Z2=iZ1=84取Z2=84 實(shí)際傳動(dòng)比： i=Z2/Z1=84/28=3與理論值i=3相同，在允許范圍內(nèi)。 m=d1/Z1=2.257, 取m=2.5； d1=mZ1=2.528=70； dm1=d1(1-0.5R)=70(1-0.50.3)=59.5 Vm=(dm1n1)/(601000)=(59.5568)/(601000)=1.77m/s查表得： KA=1.25 (VmZ1)/100 =(1.7728)/10

12、0=0.4956查圖得：Kv=1.06110.68 mmb= RR =0.3110.68=33.20 取b=34dm=b/dm1 =0.571查得 K= 1.26K=KAKVK=1.251.061.27=1.67=523.5 =543MPa 故安全；2）極核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1 =arctan(Z1/Z2)=arctan(28/84)=18.4350 2=-1=900-18.4350 =71.5650Zv1=Z1/cos1 =28/cos18.4350 =29.5146 Zv2= Z2/cos2 = 84/cos71.5650 =265.63查表得： YFa1=2.62 YFa2=2.22 Ys

13、a1= 1.63 Ysa2=1.87查圖得：Flim1=220MPa Flim2=210MPa 查圖 5-19得： YN1=1.0 YN2=1.0查圖得： Yx =1.0 YST = 2.0 SFmin =1.4F1=(Flim1YSTYN1Yx)/SFmin =220x2.0/1.411 =314MPaF2=(Flim2YSTYN2Yx)/SFmin =300MPaF1 =(2KT1YFa1Ysa1)/bd1mn(1-0.5R)2 =141.64MPF1 故安全F2 =（F1YFa2Ysa2/（YFa2Ysa2）=137.69MPF2 故安全 3）齒輪主要幾何尺寸參數(shù)計(jì)算： Z1 = 28

14、Z2 = 84 u=3 m=2.5 d1 = mz1 =70mm d2 = mz2 =210mm da1 = d1+2mcos1 =70+22.5cos18.4350 =74.7434mm da2 = d2+2mcos2 =210+22.5cos71.5650 =211.58mm df1 = d1-2.4mcos1=70-2.42.5cos18.4350 =65.2566mm df2 = d2-2.4mcos2=210-2.42.5cos71.5650=208.42mm R=110.68m b=34mm六、低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算由前面計(jì)算得知： 二軸傳遞的功率P2=2.33kw，轉(zhuǎn)速n1

15、=189.33r/min，齒數(shù)比u=3.381，單向傳動(dòng)，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期工作10年。1.選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HB 大齒輪為45鋼，正火處理，硬度為162217HB 齒輪精度為8級(jí)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N ：=60=60189.331(103008)=2.73108 = 查圖得：1.0, 1.0?。?1.0,=1.0查圖得：580MPa, =545MPa=580MPa =545MPa 2.按接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距(u+1)mmT2=117527.597Nmm 初選=1.2，暫取,0.350.99查表得

16、=189.8計(jì)算估取 則=2.47(u+1)=150.8mm圓整?。?=155mm 一般取： =(0.010.02)= (0.010.02)155=1.553.1取標(biāo)準(zhǔn)值： =2.5mm 兩齒輪齒數(shù)和 ： =118.14 ?。?121 = =27.61?。?28= -z1=121-28=93 實(shí)際傳動(dòng)比： =3.37傳動(dòng)比誤差： 5%故在允許范圍內(nèi)。修正螺旋角 ：=arccos= arccos=12.490 與初選 接近，不可修正=71.736mm =238.266mm 圓周速度： V=0.711m/s 取齒輪精度為8級(jí) 3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =查表得：=1.25=0.199按8級(jí)精度查圖得

17、動(dòng)載系數(shù)=1.017齒寬 b=0.35155=54.25mm?。篵2=55 mm mm =0.77 查圖知齒輪相對(duì)于軸承非對(duì)稱布置，兩輪均為軟齒面，得：=1.11查表得： =1.2載荷系數(shù)=1.251.0171.111.2=1.6933 計(jì)算重合度，以計(jì)算：=+2=71.736+22.5=76.736mm =+2 =238.266+22.5=243.266mm =arctan(tan/cos)= arctan(tan200/0.9758)=20.4550 =cos=71.7360.94=67.41mm =cos=238.2660.94=223.896mm =arccos= arccos = =

18、arccos= arccos =23.0190 =(tan-tan)+(tan-tan) =28 +93=1.53 = =1.531 計(jì)算 = arctan(tancos)= arctan(0.2240.937)=11.853 = =2.45 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力=2.45189.80.810.99 =503.36MPa=545Mpa主要參數(shù)為：=2.5mm ，=28， =93， =71.736mm， =238.266mm， b=55mm。 4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度= = =30.1353 =100.092按，查圖得：=2.61,=2.25查圖得：=1.63,=1.81計(jì)算：=1-=1-1.531=

19、0.84 計(jì)算:=0.25+=0.25+=0.72計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：查圖得：220MPa,210MPa查圖得： 1.0取： Yx=1.0, , =314Mpa =300Mpa = =104MPa 故安全 =100MPa 故安全 5齒輪主要幾何參數(shù) d1=71.735mm d2=238.265mm ，= 76.735mm ， =243.265mm =-2.5=71.735-2.52.5=65.485mm =-2.5=238.266-2.52.5=232.015mm =155mm 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）小齒輪200mm，制成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 （2）大齒輪500m，做成腹板結(jié)構(gòu)。 七、軸的設(shè)計(jì)

20、計(jì)算減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選擇軸的材料軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理2.按扭矩初步估算軸端直徑初步確定高速軸外伸段直徑，高速軸外伸段上安裝帶輪，其軸徑可按下式求得：查表得：=110160，取：=120考慮軸端有一個(gè)鍵槽，在計(jì)算時(shí)應(yīng)該增加3%5%（1+3%）=20.20mm 考慮軸端有一個(gè)鍵槽 ?。?25mm 3.初選滾動(dòng)軸承因該軸上裝有圓錐齒輪，需要調(diào)整軸向位置，考慮裝拆調(diào)整方便起見，選用圓錐滾子軸承。根據(jù)軸端尺寸，帶輪的定位方式和軸承的大概安裝位置，初選單列圓錐滾子軸承302074.設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)a.帶輪用的軸肩定位軸承按標(biāo)準(zhǔn)取30207內(nèi)徑為軸承的周向用有過盈的配合，帶輪的軸向用鍵定位。b

21、布置軸上零件，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)安裝和定位的需要，初定各軸段直徑和長度，各跨度尺寸，作軸的簡圖如圖：5. 對(duì)軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖。 計(jì)算齒輪所受的各個(gè)分力，繪制空間受力簡圖 圓周力 =/=241697.18/59.5=1401.586N 軸向力 =1401.586tan20=163.860 N 徑向力 =1401.586tan20=483.955 N 帶對(duì)軸的壓軸力： Q=702.766N齒輪的分度圓直徑： =71.735mm 齒輪的齒根圓直徑： =65.485mm將空間力系分解為H和V平面力系，分別求支反力并畫彎矩圖由平衡方程：Q178-R1H76+Fr72+d1Fa/2=0 解得 由平衡

22、方程：Q102+R2H76-Fr148+d1Fa/2=0 解得 由平衡方程：-R1V76+Ft72=0 解得 由平衡方程：R2V76+Ft148=0 解得 求軸的彎矩M，畫彎矩圖： 畫軸的扭矩圖 , T=41700求計(jì)算彎矩，畫計(jì)算彎矩圖：根據(jù)，取 校核軸的靜強(qiáng)度 I剖面的計(jì)算應(yīng)力II剖面的計(jì)算應(yīng)力S, 滿足要求c. 剖面校核 因軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)處理。 查表取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對(duì)尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。 查得：，并取：=9.76 =64.756 =9.65 取S=1.51.8 SS, 滿足要求 八、滾動(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算由于轉(zhuǎn)速高、有明顯的軸向力，故

23、選用圓錐滾子軸承查得30206軸承：基本額定動(dòng)載荷C=41200N ，e=0.37，Y=1.6 由前面計(jì)算得知： 合成支反力：=1824.735N =2730.17N S1=R1/2Y=570.23N=R2/2Y=853.18NA1=MAX(S2+Fa，S1) A1=1017.04NA2=MAX(S1-Fa，S2) A2=853.18NA1/R1=0.56e=0.37X1=0.4 Y1=1.6A2/R2=0.31e=0.37X2=1 Y2=0P1=fdfm1（X1R1+Y1A1）=2439.66N P2=fdfm2（X2R2+Y2A2）=2730.17N=年 預(yù)期壽命: 30年 ，試用期間不需

24、要軸承。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算得知：V帶帶輪材料為45鋼，軸的材料為45鋼，V帶與軸的配合直徑為22mm，輪轂長為60mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=41700 1. 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。由于精度為8級(jí)，故選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，對(duì)中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。鍵的材料：45鋼。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由輪轂的寬確定，查表得： 高速軸與大帶輪連接的鍵：軸徑=25mm，由表24-30查得鍵剖面寬b=8mm高 h=7mm。選鍵長L=25mm 2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的聯(lián)接的失效形式是軸、

25、輪轂和鍵三個(gè)零件中較弱零件的壓潰與剪斷。 由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力查表得=100MPa。鍵的工作長度：=-=25-8=17mm.由式2-35得：=56MPa=100MPa 故安全。 十、聯(lián)軸器的選擇計(jì)算在減速器低速軸與工作機(jī)之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。因工作載荷不大，且有輕微沖擊，因此聯(lián)軸器應(yīng)具有緩沖減振能力，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器中低速軸轉(zhuǎn)距：373.47 Nm，根據(jù)：d=30 mm，選擇聯(lián)軸器： HL3型號(hào) GB/T5014-2003由指導(dǎo)書表4.7-1：T=630Nm，n=5000 r/min由表查得：KA= 1.6Tca= 1.6373.47=597.552 Nm T=630 Nmn = 56 r/min v0 油量合理3）滾