中心距離145的單級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計.doc

1、用于膠帶輸送機(jī)的傳動裝置設(shè)計系 別：xxxxxx專業(yè)班級：xxxxx學(xué)生姓名：xxx 指導(dǎo)老師：xxx 完成日期：2021年12月28日目錄設(shè)計任務(wù)書前言運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)計算電動機(jī)的選擇計算各級傳動比的分配計算各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩列成表格傳動零件設(shè)計計算齒輪的設(shè)計及計算軸與軸承的計算與校核鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇減速器的潤滑與密封箱體的設(shè)計設(shè)計小結(jié)參考資料課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：用于膠帶輸送機(jī)的傳動裝置設(shè)計原始數(shù)據(jù)：ZDL(B)-9 F=1500NF：輸送帶拉力； V=1.9m/sV：輸送帶速度； D=300mm D：滾筒直徑。 L=500mm L:滾筒直徑設(shè)計工作量：設(shè)計說明書1份主要零件圖1-

2、3張CAD裝配圖1張工作要求：工作年限10年，2班制工作，工作環(huán)境多灰塵，載荷稍有波動，小批量生產(chǎn)。運(yùn)動簡圖：見附圖二前言分析和擬定傳動方案機(jī)器通常由原動機(jī)、傳動裝置和工作裝置三局部組成。傳動裝置用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和動力、變換其運(yùn)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成局部。傳動裝置的傳動方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和本錢。滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的根本要求，同一種運(yùn)動可以有幾種不同的傳動方案來實現(xiàn)，這就是需要把幾種傳動方案的優(yōu)缺點加以分析比擬，從而選擇出最符合實際情況的 一種方案。合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、本錢低廉、傳動效率高

3、和使用維護(hù)方便。所以擬定一個合理的傳動方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、運(yùn)動及機(jī)器的其他要求外，還應(yīng)熟悉各種傳動機(jī)構(gòu)的特點，以便選擇一個適宜的傳動機(jī)構(gòu)。因鏈傳動承載能力低，在傳遞相同扭矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，宜布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小鏈傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。故本文在選取傳動方案時，采用鏈傳動。眾所周知，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的傳動裝置由電動機(jī)、鏈、減速器、聯(lián)軸器、滾筒五局部組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體四局部組成。所以，如果要設(shè)計鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的傳動裝置，必須先合理選擇它各組成局部，下面我們將一一進(jìn)行選擇。 三運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)的計算第一節(jié) 選擇電動機(jī)電動機(jī)是

4、常用的原動機(jī)，具體結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制簡便和維護(hù)容易等優(yōu)點。電動機(jī)的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量功率和轉(zhuǎn)速、確定具體型號。選擇電動機(jī)的類型：按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī)。選擇電動機(jī)的容量：工作所需的功率：Pd = Pw/Pw = F*V/1000w所以： Pd = F*V/1000*w由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率包括工作機(jī)的效率為*w = 1*2*2*3*4*5*6式中1、2、3、4、5、6分別為齒輪傳動、鏈傳動、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。取1 = 0.99、3、46、5 = 0.98、6 = 0.96 ，那么： *w260.96

5、=0.79所以： Pd = F*V/1000*w = 15001.9/(10000.79) kW = 3.60 kW根據(jù)Pd選取電動機(jī)的額定功率Pw使Pm = (1)Pd =kW由查表得電動機(jī)的額定功率 Pw = 4 kW確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw = 601000V/D = 6010001.9300) r/min = r/min按推薦的合理傳動比范圍，取鏈傳動的傳動比i1 = 2 5，單級齒輪傳動比i2 = 3 5那么合理總傳動比的范圍為: i = 6 25故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：nd = i*nw = (625) r/min = r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r

6、/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根據(jù)計算出的容量，由附表5.1查出有三種適用的電動機(jī)型號，其技術(shù)參數(shù)及傳動比的比擬情況見下表。方 案電動機(jī)型號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/minkW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y112M-24300028902Y112M-44150014403Y132M-641000960 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量以及鏈傳動和減速器的傳動比，可知方案3比擬適合。因此選定電動機(jī)型號為Y132M-6,所選電動機(jī)的額定功率Ped =4kW，滿載轉(zhuǎn)速nm = 960 r/min ，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊。第二節(jié) 計算分配各級傳動比電動機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的

7、滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比。計算總傳動比：i = nm/nw = 960/ = 分配各級傳動比：為使鏈傳動的尺寸不至過大，滿足ibig ,可取ib = ，那么齒輪的傳動比：ig = i/ib = / 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)：各軸的轉(zhuǎn)速n= nm/ib = 960/ = 2 r/min n= n/ig = / = r/min nw = n = r/min P= Pm*1 = 49 = kW P=P*2 *3 = 9 = kW Pw = P*2*4 =0.92 = kW (4 ) 各軸的轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)矩 Td Td = 9550Pm/nm =95504/960

8、 = Nm其他軸轉(zhuǎn)矩 T= 9550P/n = 9550/960 = Nm T= 9550P/n= 9550/ = Nm Tw = 9550Pw/nw = 9550/= Nm第三節(jié) 各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩 參 數(shù) 軸 名電動機(jī)軸 軸 軸滾筒軸 轉(zhuǎn) 速 960 960 功 率 4 轉(zhuǎn) 矩 傳動比 1 效 率9 四、傳動零件的設(shè)計計算鏈傳動是由鏈條和鏈輪構(gòu)成，鏈條由許多鏈節(jié)構(gòu)成，帶齒的大，小輪安裝在兩平行軸上。鏈傳動屬于嚙合運(yùn)動優(yōu)點有：1傳動比準(zhǔn)確，傳動可靠，張緊力小，裝配容易，軸與軸承的載荷較小，傳動的效率較高，可達(dá)98%；2與齒輪傳動比擬有較大的中心距；3可在高溫和潤滑油環(huán)境工作，也可用于多灰

9、塵的環(huán)境。下面就是改鏈傳動零件的計算：計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果1確定設(shè)計功率2選擇鏈的型號 根據(jù)傳遞的功率P、載荷的性質(zhì)和每天工作的時間等確定設(shè)計功率 Pc = KAP = 1.836= kW1確定鏈輪齒數(shù)z1 , z2 因為小鏈輪的轉(zhuǎn)速為121.02r/min,假定鏈速.0.63,希望結(jié)構(gòu)緊湊，由教材選取小鏈輪齒數(shù)z1 = 17；從動大鏈輪齒數(shù)z2 =iz1 =2.0517 =(z2 100N/，齒間載荷分配系數(shù)=1.2。由式6-4載荷系數(shù)K=齒形系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù)=Z/，由圖6-18查得：設(shè)螺旋角=15，=/=25.5,=/ =98.64,那么小齒輪齒形系數(shù)=2.65，大齒輪齒形系數(shù)由圖6

10、-19查得，小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)=1.59,大齒輪應(yīng)力修正系數(shù)由圖6-12，圖6-13，tan=tan/cos=tan20/cos15=203849，查得/=0.032，/，代入=23， =89，得=0.736， =0.846,= +=1.472。由式6-16=bsin/由圖6-20查得，重合度系數(shù)=0.75。由圖6-29查得，=0.87。按式6-14計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 =/按圖6-24查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力=500Mpa。由表6-13計算彎曲疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)環(huán)次數(shù)=60 =609701= =3/ =3/由圖6-25查取尺寸系數(shù)=1。由式6-14=2彎曲疲勞強(qiáng)度

11、平安系數(shù) =/=664MPa =/ 比擬=0.0057,應(yīng)按小齒齒輪校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度。 代入公式6-20 = =2.02按表6-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=2.5由公式a=+/2cos23+89/2cos15圓整取中心距a=145mmcos=,與假設(shè)=15相近。計算大小齒輪分度圓直徑 =/ cos=59.51 =/ cos=230.28 校核原假設(shè)的系數(shù)齒輪的速度v=/601000=3.02m/s,v/100=0.695m/s,由圖6-8b查得=1.05，與原取值一致。齒寬b=95.25=29.78取=65,=60齒面按觸疲勞強(qiáng)度校核由式6-17由表6-9查得，彈性系數(shù)=0.8；由圖6-14查得，節(jié)點

12、區(qū)域系數(shù)=2.42；按圖6-12，圖6-13查得，重合度系數(shù)=0.8；由圖6-28查得，螺旋角系數(shù)=0.982。接觸疲勞許用應(yīng)力=/由圖6-23查得，齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力=1500Mpa。由表6-11查得接觸疲勞度計算的壽命系數(shù)：=5/=5 =5/=5 由圖6-23查得，工作硬化系數(shù)=1 由表6-12，接觸疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)=1 =/=15001/1 =/=1374MPa 將以上各值代入斜齒輪接觸疲勞校核公式 1彎曲強(qiáng)度疲勞足夠。 =23 =89N. =664=713.6=35=30六.軸與軸承的設(shè)計計算及校核 軸的設(shè)計及鍵聯(lián)接的選擇與校核軸主要用來支承作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件，如齒輪、帶輪，以傳遞

13、運(yùn)動和動力。本減速器有兩根軸，根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計的具體步驟、內(nèi)容如下：第一軸的設(shè)計 設(shè) 計 計 算 與 說 明 結(jié) 果選擇軸的材料確定許用應(yīng)力普通用途、中小功率減速器，選用45鋼，正火處理。查表2-7,取 =600 Mpa, =95 MPa2、按彎曲許用切應(yīng)力，初估軸的最小直徑由表2-6,查得C=110, =40 Mpa,按式2-44得, =30mm因軸上開有鍵槽,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱,那么直徑應(yīng)增大5%7%， 32.70(1+7%)=34.989初定軸的最小直徑=30。3.確定齒輪和軸承的潤滑計算齒輪圓周速度齒輪采用浸油潤滑，軸承采用飛濺潤滑。根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸

14、確定，按比例繪制軸的草圖，如圖2-2。考慮到斜齒圓柱齒輪傳動，選用角接觸球軸承，采用內(nèi)嵌式軸承蓋實現(xiàn)軸承兩端單向固定，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案，如圖2-2示。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配。圖 2-25.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容：1各軸段徑向尺寸確實定；2各軸段軸向長度確實定；3其它尺寸如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等確實定。徑向尺寸確實定如上草圖所示，從軸段=30開始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，定位軸肩高度h可在23C范圍內(nèi)經(jīng)驗選取C為大鏈輪內(nèi)孔倒角

15、尺寸，取C=1，故= +2h30+2(11)=35 mm,按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取=35mm 。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=40 mm，選定軸承代號為7408AC。起定位作用，上套擋油環(huán)，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取=45 mm。d即為小齒輪局部，將作為分度圓的直徑，即= mm。=45 mm，=40mm軸向尺寸確實定小齒輪齒寬=65, =38,與聯(lián)軸器相配合,因鏈輪寬為108，同理取軸段長=110?？紤]安裝方便軸承蓋至帶輪距離=30，初步取=35 mm。與軸承相配合，查軸承安裝尺寸寬度=25mm,于是取=25 mm。一般情況下，齒輪端面與箱壁的距離取101

16、5 mm,軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離=35 mm,箱體的內(nèi)壁，結(jié)合大軸的尺寸取=20mm=20mm, =25 mm兩軸承中心間跨距=140mm 計算齒輪受力轉(zhuǎn)矩 =0.3939Nmm齒輪切向力=kN徑向力： F=tantan20=kN軸向力 =tan=tan15=kN2 計算支反力和彎矩并校核a水平面上=kNC點彎矩: =D點彎矩：=水平面彎矩和受力圖如上圖：b垂直面上 支反力： =0.33kNC點彎矩：66.5kN.D點彎矩：=35=33.25kN.c求合成彎矩 =161.98kN.=81kN. C點當(dāng)量彎矩：=174.24KN. D點當(dāng)量彎矩： =103.36KN. 所以,= =26.37=

17、22.15考慮到鍵,所以105%=27.68105%=23.26 實際直徑為30,強(qiáng)度足夠.如所選超凡直徑和鍵連接等計算后壽命和強(qiáng)度均能滿足,那么該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計無須修改. 3繪制軸的零件工作圖。從略=95 Mpa kW=970r/Min=35m/s=35=37mm=40 mm=45 mm=mm=45 mm=40=35=110=35 mm=25mm=20mm=35mm=20=25 mm=20L=140 =35mmkNF=161.98kN.=81kN.=174.24KN.=103.36KN.軸徑滿足要求 第六章 減速器軸承的設(shè)計6.1 滾動軸承的型號選擇和設(shè)計6.1 .1 計算軸承載荷 軸承A 徑

18、向載荷 軸向載荷FAA=Fa1=1346N 軸承B 徑向載荷 軸向載荷FAB=0 比照軸承B承受的載荷大，應(yīng)驗算軸承B。 計算軸承A徑向當(dāng)量動載荷初選7028AC型角接觸球軸承，查教材P289表13-15得， a. 根本額定靜載荷：N b. 根本額定動載荷：N c. 極限轉(zhuǎn)速能較好勝任。計算內(nèi)部軸向力軸承支反力：R=Fr1N，R=Fr2N b. 查教材機(jī)械設(shè)計根底P284表13-9，得e=0.68 c. 內(nèi)部軸向力：S1=0.68X398.6=271N S2=0.68X1009.4=686N 計算單個軸承的軸向力 a. 比擬S1+Fa與FS2；Fa=1346N 271N+1346N=1617N

19、686 Nb. 查教材得：Fa1=S1=271N Fa2=S1+Fa=271+1346=1617 N 計算當(dāng)量動載荷查教材機(jī)械設(shè)計根底P282表14-12 ，得 X1=1，Y1=0，X21，Y2(表13-15)P1=X1Fr1+Y1Fa1=1N P2=X2Fr2+Y2Fa211617=1820.6 N 6.1 .4 壽命 適宜。 靜載荷驗算 查教材資料得，X01=X02=0.5，Y01=Y02軸承1PoR1= X01Fr1+Y01Fa1+0.3N PoR1= Fr1N PoR1 POR1取PoR1= -1220 N比擬，小于Cor=38500N 平安。 軸承2PoR2= X02Fr2+Y02F

20、a2N PoR2= Fr2=2595N PoR2 POR2取PoR2= 2595N比擬，小于Cor=38500N 平安。 第七章 減速器鍵的選擇與校核7.1 高速軸與V帶輪用鍵的選擇7.1 .1 選用圓頭普通平鍵A型 按軸徑d=30mm用輪轂長B3=78mm，由手冊上P255表8-4查得，選鍵A870GBT1095-1979 強(qiáng)度校核 鍵的材料選用45鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查手冊資料得鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力P=5060Mpa。 鍵的工作長度： l=L-b=70-8=62mm k=h/2=7/2= 擠壓應(yīng)力： 平安。八、鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇包括鍵的選擇，聯(lián)軸器的選擇，螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇

21、，銷的選擇、墊圈、墊片的選擇。鍵的選擇查表4-1機(jī)械設(shè)計根底課程設(shè)計 軸與齒輪相配合的鍵：b = 12 mm, h = 8 mm, t = 5.0mm, t1 軸與大齒輪相配合的鍵：b = 18mm, h = 11mm, t = 7.0mm, t1 軸與聯(lián)軸器相配合的鍵：b = 14mm, h = 9mm, t = 5.5mm, t 1聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸設(shè)計中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表4-1機(jī)械設(shè)計根底課程設(shè)計，選用聯(lián)軸器的型號為HL2, GB5014 85。螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)想體的附件的結(jié)構(gòu)，以及其他因素的影響選用螺栓GB5782 86, M6*25和GB5782 86

22、, M10*35 ，GB5782 86, M10*25三種。選用螺母GB6170 86, M10和GB6170 86, M12兩種。選用螺釘GB5782 86, M6*25和GB5782 86, M6*30兩種。九、減速器的潤滑與密封傳動件的潤滑浸油潤滑：浸油潤滑適用于齒輪圓周速度V12m/s的減速器。為了減小齒輪的阻力和油的升溫，齒輪浸入油中的深度以12個齒高為宜，速度高時還應(yīng)淺些，在個齒高上下，但至少要有10mm,速度低時，允許浸入深度達(dá)1/61/3的大齒輪頂圓半徑。油池保持一定深度，一般大齒輪齒頂圓到油池底面的距離不應(yīng)小于3050mm。以免太淺會激起沉積在箱底的油泥，油池中應(yīng)保持一定的油量，油量可按每千瓦約350700c