帶式運(yùn)輸機(jī)兩級斜齒圓柱齒輪減速器doc

1、一、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目式運(yùn)輸機(jī)的兩級斜齒圓柱齒輪減速器2、系統(tǒng)簡圖系統(tǒng)簡圖如下圖所示滾筒聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器v電動(dòng)機(jī)輸送帶、工作條件輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單班制工作，運(yùn)輸帶允許速度誤差為 5%，減速器小批量生產(chǎn)，使用壽命 5 年。、原始數(shù)據(jù)拉力 F=2.0kN速度 v=1.00m/s直徑 D=360mm二、總體設(shè)計(jì)（一）、選擇電動(dòng)機(jī)、選擇電動(dòng)機(jī)的類型據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用Y 型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。、確定電動(dòng)機(jī)的功率）計(jì)算工作所需的功率中，帶式輸送機(jī)的效率w0.95 。）通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-1 確定各級傳動(dòng)的機(jī)械效率： V 帶1 =0.96；齒輪2 =0.97；軸承3 =

2、0.99；聯(lián)軸器4 =0.99。 總效率2320.960.9720.9930.9920859。1234動(dòng)機(jī)所需的功率為：Pw2.11kW 。P02.460.859表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10-110 選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為3kW 。）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選 960r/min和 1420r/min 兩種作比較。作機(jī)的轉(zhuǎn)速： nw60000v53.1r / minD將兩種電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較如下表所示額定功率滿載轉(zhuǎn)速方案電動(dòng)機(jī)型號 /kW/ r min 1傳動(dòng)比Y132S-6396016.76Y100L2-43142024.78由上表可知方案的總傳動(dòng)比過大，為了能合理分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定

3、選用方案。（二）、傳動(dòng)比分配據(jù)上面選擇的電動(dòng)機(jī)型號可知道現(xiàn)在的總傳動(dòng)比i=16.76，高速級齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比i14.76 ，低速級齒輪傳動(dòng)比i23.52 。（三）、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算n 1nm960 r / minn2n1960i1201.7 r / min4.76n3n2130.1457.3r / mini23.522、各軸輸出功率計(jì)算P1P0430.99kW2.97kWP2P322.970.990.97kW2.85kW1P3P2322.850.990.97kW2.74kW3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算T19550P195502.97Nm29.5N mn1960T29550P29550

4、2.85Nm134.9Nmn2201.7T39550P395502.74Nm456.7Nmn357.3各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表所示參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速 n / r min 1960201.757.3功率 P / kW2.972.852.74轉(zhuǎn)矩 T / N m29.5134.9456.7傳動(dòng)比 i4.763.52三、傳動(dòng)零件的計(jì)算（一）、高速級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8 級精度足夠。2）通過查教材表 11-1 選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，H lim1730MPa ,FE6

5、00MPa ，大齒輪為 ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241-269HBS，H lim2620MPa,FE510MPa 。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=26，則大齒輪齒數(shù)Z2=i 1Z1=264.76=123.76 ，取z2124。Z2=124，實(shí)際傳動(dòng)比 i4.77z1262、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)23 2KT1u1 ZE設(shè)計(jì)公式 d1udH1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =29.5Nm=29500N mm13）通過查教材表11-6 選取齒寬系數(shù) 0.814）通過查教材表11-4 得彈性系數(shù) ZE 188MPa 25）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表 11-

6、5 ，取 SH 1.1H min1730H 1664 MPaSH1.1H min 2664H 2564 MPaSH1.12）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑d12KT1u 1ZE245.3mm3udH2）計(jì)算齒寬 bd d10.845.3 36.24 ， 取 b240mm, b1 45mm3）計(jì)算模數(shù)md145.31.74 ，取 m=2mmz126實(shí)際直徑 d1z1m26 252 mm, d2 124 2248mm4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表 11-5 ，取 SF1.25由圖 11-8 和 11-9 查得YFa 12.71,YSa1 1.62 ，則YFa 22.12,YSa21.832

7、KTY1 Fa1YSa193.4MPaF 1480MPaF 12 z1bmF 1YFa 2YSa282.5MPa408MPaF 2F 2YFa 1YSa15）齒輪的圓周速度vd1n12.61m / s100060對照表 11-2 可知選用 8 級精度是合宜的。高速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計(jì)算公式模數(shù)m壓力角n齒數(shù)z1z2傳動(dòng)比i分度圓直徑d1d2齒頂圓直徑da1d1*2ha mdd2h* ma 22a齒根圓直徑d f 1d12( ha*c* )md f 2d22(ha*c* ) m中心距m( z1z2 )a2齒寬b1b5b2b結(jié)果 /mm2200261244.77522485625247243

8、1504540（二）、低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8 級精度足夠。2）通過查教材表 11-1 選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，H lim1730MPa ,FE600MPa ，大齒輪為 ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241-269HBS，H lim2620MPa,FE510MPa 。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=34，則大齒輪齒數(shù)Z2=i 2Z1=343.52=119.68 ，取z2120。Z2=120，實(shí)際傳動(dòng)比 i3.53z1342、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)23 2KT2u1 Z E設(shè)計(jì)公

9、式 d1udH1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =134.9Nm=134900Nmm23）通過查教材表 11-6選取齒寬系數(shù) 0.814）通過查教材表 11-4得彈性系數(shù) ZE 188MPa 25）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5 ，取 SH 1.1H min1730664MPaH 11.1SHH min 2664564MPaH 21.1SH2）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑d12KT2u1 ZE276.7mm3udH2）計(jì)算齒寬 bd d10.876.7 61.36 ， 取 b265mm,b1 70mm3）計(jì)算模數(shù)md176.72.25

10、，取 m=2.5mmz134實(shí)際直徑 d1z1m35 2.585mm, d2 1202.5 300mm4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表 11-5 ，取 SF1.25由圖 11-8 和 11-9 查得YFa 12.61,YSa1 1.63 ，則YFa 22.15,YSa21.782KTY1 Fa1YSa1141.3MPaF1480MPaF 12 z1bmF 1YFa 2YSa2127.1MPa408MPaF 2F 2YFa 1YSa15）齒輪的圓周速度vd1n20.79 m / s100060對照表 11-2 可知選用 8 級精度是合宜的。速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計(jì)算公式模數(shù)m壓力角n齒數(shù)z1

11、z2傳動(dòng)比i分度圓直徑d1d2齒頂圓直徑da1d1*2ha mda 2d22ha*m齒根圓直徑d f 1d1*)m2( hacd f 2d22(ha*c* ) m中心距m( z1z2 )a2齒寬b1b5b2b結(jié)果 /mm2.5200341203.53853009030578.75293.751957065四、軸的設(shè)計(jì)（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計(jì)算公式 dmin C 3 P，C的值通過查教材表14-2 確定為： C=107。n1、高速軸d min1C 3P110732.9715.6mm因?yàn)楦咚佥S最小直徑處n1960安裝聯(lián)軸器設(shè)一

12、個(gè)鍵槽，因此dmin1dmin11 5%16.4mm。2、中間軸dmin 2C 3P210732.8525.9mm。n2201.73、低速軸dmin1C 3P310732.7438.8mm因?yàn)榈退佥S最小直徑處n357.3安裝聯(lián)軸器設(shè)一個(gè)鍵槽，因此dmin1dmin11 5%40.7mm。（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計(jì)減速器草圖如下圖所示（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、高速軸1）高速軸的直徑的確定d11 ：最小直徑處與電動(dòng)機(jī)相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此d1138mmd12 ：密封處軸段d1242mmd13 ：滾動(dòng)軸承軸段d1345mm 滾動(dòng)軸承選取6009 ：dDB=45mm75mm16mmd14 :

13、過渡段d1448mm齒輪軸段由于齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。d15 ：滾動(dòng)軸承段， d1545mm2）高速軸各段長度的確定l11 ：l1150mml12 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定l1240mml13 ：由滾動(dòng)軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定l1330mml14 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定l1480mml15 ：由高速小齒輪齒寬確定l1545mml16 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定l1540mm2、中間軸1）中間軸各軸段的直徑確定d21 ：最小直徑處滾動(dòng)軸承軸段，因此d2145mm. 滾動(dòng)軸承選取6009 dDB=45mm75mm16mm。d22 ：低速小齒輪軸段取 d

14、2248mmd23：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求取 d23 52mmd24: 高速大齒輪軸段取 d24 48mmd25：滾動(dòng)軸承段 d2545mm）中間軸各軸段長度的確定l 21：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系取 l 2132.5mml12 ：由低速小齒輪齒寬取l2265mml23 ：軸環(huán)取 l2310mml14 ：由高速大齒輪齒寬取 l 2440mml25 ： l2542.5 mm3、低速軸低速軸各軸段的直徑確定d31 ： 滾動(dòng)軸承軸段，因此d3150mm . 滾動(dòng)軸承選取6010 d D B=50mm80mm16mm。d32 ：低速大齒輪軸段取 d3252mmd33：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位

15、要求取 d3356mmd34: 過度段取，考慮擋油盤的軸向定位取 d3454mmd35：滾動(dòng)軸承段 d35 50mmd36：封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標(biāo)注，取d3648mmd37 ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段d3745）低速軸各軸段長度的確定l31 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定取l3132.5mml32 ：由低速大齒輪齒寬 取 l 3265mml33 ：軸環(huán) 取 l33 10mml34：由裝配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu)取 l3445mml35：滾動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系l35 42.5mml36：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定 l36 40mml37： l37 7

16、5mm五、軸的校核（低速軸）、低速軸的受力分析周力、徑向力、軸向力大小如下：Ft2T 3456.7d 420.33044.67NF rF t tan3044.67 0.36 1096.08N、低速軸的受力情況如下圖所示、求垂直面的支承反力F 1vF r L11096.08 119.5731.74 NL179F 2 vF rF 1v364.34 N、求水平面的支承反力F 1HF 2 HF t3044.67 / 21522.34N2、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示M avF 2v L2 =364.34 M avF 1v L2 =731.74 、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示MaHF 1 H L

17、1 1522 . 34 0 . 1195181 . 92 Nm、求合成彎距M a2M aH221.682181.922183.21N mM aVM a2287.442181.922201.84N mM aVM aH、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎距下圖可見，截面 a-a 最危險(xiǎn)，其轉(zhuǎn)距 T 3456 .7 N .m量彎距認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式M eM a 2( T )2183.212(0.6456.7)2329.63N m、計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑的材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1 查得b =650 MPa，由表 14-3 查得1b =60MPad3M e3329

18、.6310338.02mm0.11b0.1 60 106考慮到鍵槽對軸的削弱，將 d 值增大 5%，故 d=1.0538.02=39.92mm44mm 故軸符合強(qiáng)度要求。六、鍵的選擇（一）、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。 根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑 d=38 ，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表 10-33 選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸： b h=12 8t=5.0 ，r=0.25 ）。標(biāo)記：鍵 128 GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=44mm,鍵的接觸高度 k=0.5h=0.5 8=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 TT129.5N m 。按表 6-2 差得鍵的靜連接時(shí)需用應(yīng)力 p 100M

19、Pa 則2T103229.5103p pkld4448.82MPa38所以高速軸上的鍵強(qiáng)度足夠。（二）、中間軸鍵的選擇中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的， 因此選用圓頭普通平鍵。 因?yàn)楦咚俅簖X輪齒寬 B=40mm ，軸段直徑 d=48mm，所以通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33 選用 b h =149（ t=5.5 ，r=0.25 ），標(biāo)記：鍵 149GB/T1096-2003 。低速小齒輪齒寬 B=70 ，軸段直徑 d=48，所以選用 bh=149（t=5.5 ，r=0.25 ），標(biāo)記：鍵 149 GB/T1096-2003 。由于兩個(gè)鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩都相同，所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長度 L

20、=36m,鍵的接觸高度 k=0.5h=0.5 9=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T T2134.9Nm 則2T1032134.9103p pkld4.53634.70MPa 48故軸上的鍵強(qiáng)度足夠。（三）、低速軸鍵的選擇低速上有兩個(gè)鍵，一個(gè)是用來安裝低速級大齒輪， 另一個(gè)是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑 d=95mm，輪寬 B=130mm ，通過查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表 10-33 選用 bh=149（ t=5.5 ，r=0.25 ）標(biāo)記：鍵 149GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=59mm,鍵的接觸高度 k=0.5h=0.5 9=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 TT3

21、456.7N m 則2T1032456.7103p p4.5595266.16MPa kld故安裝齒輪的鍵強(qiáng)度足夠。裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵，軸直徑d=45mm，所以選鍵 b h=14 9。標(biāo)記：鍵 149 GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=78mm,鍵的接觸高度 k=0.5h=0.5 =4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 TT3456.7N m 則2T1032456.7103p pkld4.5 7957.10MPa 45故選的鍵強(qiáng)度足夠。七、滾動(dòng)軸承的選擇（一）、高速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d1 3d 1 5 45mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 表 10-35 選軸承型號為 6009。（二）、中間軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d21d25 45 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表 10-35 選軸承型號為 6009。（三）低速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d3 1d 3 5 50 ，選軸承型號為 6010。八、聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸（低速軸）選用凸緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取K A1.3，則T1K AT11.329.538.35NmT2K AT21.3 134.9175.