塑料包裝機構主傳動機構設計——二級展開式圓柱圓錐齒輪減速器,塑料包裝,機構,傳動,設計,二級,展開式,圓柱,圓錐,齒輪,減速器 1 塑料包裝機構主傳動機構設計 二級展開式圓柱圓錐齒輪減速器 任務說明書 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 荊偉澤 學 號： 2005090221 指導教師： 賈毅超 2 目 錄 一 設計題目 ......................................................................................................................................3 1．塑料包裝機的傳動示意如圖所示。 ......................................................................................3 2．已知條件 ..................................................................................................................................3 3．設計內(nèi)容 ..................................................................................................................................3 二 傳動裝置總體設計 ......................................................................................................................4 三 電動機的選擇 ..............................................................................................................................4 四 運動和運動參數(shù)計算： ..............................................................................................................4 1﹑分配傳動比 ..............................................................................................................................4 2﹑計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ..........................................................................................4 五 傳動零件的設計計算 ..................................................................................................................6 1．普通 V帶的設計計算 ..............................................................................................................6 2．閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設計計算 ..................................................................................8 3．閉式直齒圓柱齒輪設計計算 ................................................................................................13 4.軸的設計 ..................................................................................................................................17 1）．高速軸的設計 ...............................................................................................................17 2） .中間軸的設計 .................................................................................................................20 3）低速軸的設計 ...................................................................................................................24 六 軸承的校核 ................................................................................................................................27 1．高速軸軸承的校核 ................................................................................................................27 2.中速軸軸承校核 ......................................................................................................................28 3.高速軸軸承的校核 ...................................................................................................................30 七.減速器機體結構 ........................................................................................................................31 八．鍵的設計 ..................................................................................................................................33 1.高速軸鍵的設計與校核 ..........................................................................................................33 2.中間軸鍵的設計與校核 ..........................................................................................................33 3.低速軸鍵的設計與校核 ..........................................................................................................34 九．減速器的各部位附屬零件的設計. ........................................................................................34 十．防滑方式的確定 ......................................................................................................................35 1滾動軸承的潤滑 .......................................................................................................................35 2齒輪的潤滑 ...............................................................................................................................35 3 一 設計題目 1．塑料包裝機的傳動示意如圖所示。 2．已知條件 1）凸輪的轉速 n/（r/min） 35 電動機的功率/KW 0.25 2)工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷有輕微沖擊，室內(nèi)工作。 3）使用期限：10 年； 4）生產(chǎn)條件：一般機械廠，單件生產(chǎn)； 5）動力來源：電力，三項交流，電壓 380／220V； 6）檢修間隔：三年一大修，二年一中修，半年一小修 3．設計內(nèi)容 1）擬定工作機構和傳動方案 2) 工作機構和運動學動力學分析 3）設計繪制減速器裝配圖一張 4）設計繪制零件圖三張 5）編寫設計計算說明書一份 4 二 傳動裝置總體設計 1) 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 2）特點：齒輪相對于軸承不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛 度 3）傳動系統(tǒng)的作用：介于機械中原動機與工作機之間，主要將原動機的運動和動力傳給 工作機，在此起減速作用，并協(xié)調(diào)二者的轉速和轉矩。 三 電動機的選擇 查手冊 選電動機型號 YS7114 功率 0.25kw 380V 轉速 1400r/min 四 運動和運動參數(shù)計算： 1﹑分配傳動比 分配傳動比：查手冊第十三章，表 13—2知 V帶 i≤7,開式圓柱齒輪 i≤8，圓錐齒 輪 i≤5；總傳動比：i =40；取 （帶輪） 04i?帶 ， （減速器）0/4/1i?減 取 （錐齒輪） 12.5 （柱齒輪）2/i 2﹑計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）0 軸電動機的轉速 =350r/min140 nIi?nI =140r/min 352.Ii I =35r/min140 nIi?nI 5 （2）各軸的功率 ①傳動總效率 帶的傳動效率： 0.961?? Ⅰ軸圓錐滾子軸承的效率： 82 圓錐齒輪嚙合的效率： .53 Ⅱ軸圓錐滾子軸承的效率： 094?? 齒輪嚙合的效率： .75 Ⅲ軸圓錐滾子軸承的效率： 6 －聯(lián)軸器的傳動效率： 0.97?? 總的傳動效率 1234567?????總 .8326總 ②各軸的功率： 012.5096.8IPKW0.5PKWI? 34I???219 2567..7II .8I ③各軸的轉矩： 60.3539.109.51PITIn????6417.mTNI? 6.296.5.4II 938.I 0.189.109.53PITIn????542.TNI? 6 五 傳動零件的設計計算 1．普通 V帶的設計計算 （1）確定 V帶的型號和帶輪的直徑 工況系數(shù) 由（設計說明書）11.5 K1.2A? 計算功率 選取帶型由0K1.25ACP??03PWC （設計說明書）11.15 Y 型 小帶輪的直徑 同理由表 11.6 取 125mD? 大帶輪的直徑 取210i54D??0 （2）計算帶長 求 m2 ?62.5m? 求 ?1052?? 37.? 初取中心距 120a? 帶長 2LDam???48L 基準長度 50m （3）求中心距和包角 中心距 12()84LaLDm??????? 5062. 2(4506.)37.5??? 1am? 小輪包角 2118aa???? 05?42.801??? 7 （4）求帶根數(shù) 帶速 1.83m/s 160nvD???v? 傳動比 i=4 帶的根數(shù) 由表 11.8 由表 11.7 .4P0.89K? 由表 11.20 由表 11.10 1.0LK?0.1PW?? Z= ?? pck??? = =4.76 取 Z=5 根0.3.619.? 張緊力 20 25CKPFqvVZ???? =500 × +（0.04× ） .318?.08921.835 （由表 11.4 q=0.04㎏/m） .0FN? 軸上載荷 2sin0FZQ? 142.85.Si?? 26.3Q ⑤帶輪的結構 由 YS741電動機 知軸的直徑 14dm? 故小帶輪的孔徑 V帶的尺寸 頂寬 6b 節(jié)寬 5.3p? 高 4hm 輪緣尺寸 =4.7mm =1.6mmminhfinh? e=8mm f=7mm =5mmm? 帶輪計算直徑 D 大帶輪 214D??102D? 8 帶輪的外徑 0D10251.6ha???1028.Dm? 2 23 帶輪的寬度 B()2(51)827zef???46B6.3?? 2．閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設計計算 ①選材： 直齒錐齒輪的加工多為刨齒，不宜采用硬齒面，小齒輪用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理， 硬度為 取平均硬度為 ，大齒輪選用 45 鋼正火處理，217~5HB230HB 硬度為 ，取平均硬度為 。619 ②齒面接觸強度計算（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設計）： 齒數(shù) Z和精度等級 工業(yè)用齒應大于等于 14 選取小齒輪齒數(shù) 16Z? 則大齒輪的齒數(shù)為 初取 ，2.501iZ?? 16Z?240Z? 估計 左右 由表 12.9 選 8級精度/Vms 使用系數(shù) 由表 12.9 KA 1.25KA? 動載系數(shù) 由圖 12.9 0V 齒間載荷分配系數(shù) kh? 估計 10/KFAtNmb? = = =0.928cos?2i?.5 9 = = =0.371cos2?1i?2.51 = = =17.24ZVcs1z60.98 = = =107.822o?4.37 =1.661.8cos2z?????????????????? =0.88 4.63Z? 由此得 =1.285120.8KHz??? 齒向載荷分布系數(shù) 查課本表 及注釋 =1.9 ?2?KH? 載荷系數(shù) KAV?? 1.25.319?3.42? 0.25669.0PTNmn???6587TI 彈性系數(shù) 查課本表 ZE1?189.ZMPa? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查課本圖 H262.5?ZH 接觸最小安全系數(shù) 查課本表 limS14?10limS 總工作時間 th83080th??? 應力循環(huán)次數(shù) NL 96143.3011nt???? 10 993.01.321052NLi???? 接觸壽命系數(shù) 查課本圖 12-18 Z 12.NZ? 接觸應力 =638.1H????? 670lim1.5ZSH??????? H????? =590.521li2.N?2 小齒輪大端分度圓的直徑 1d ≥ 1d??24.73205.3ZKTEHR??????????????? ≥ =?? 2.61.89.50.32????????45.8 演算圓周速度及 KFAtb =（1-0.5×0.3）×45.84=39mm10.54ddmR??? =0.714m/s3.950661 nmvs?? =329.1N 247.1TFNtdm? =??221cos dRb?????0.3542198??1.6m?.539../0/846KFAtNmb??? 確定傳動主要尺寸 11 大端模數(shù) m = = =2.865 取 m=31dZ45.86 實際大端分度圓的直徑 =48mm2.0mz??1d =120mm 5d2 錐距 R = 21Z?23640?.Rm? 齒寬 b 0.39.87b???9b ③按齒根彎曲疲勞強度計算 齒形系數(shù) 查課本圖 12-30 =2.66 =2.31YFa1YFa2YFa 應力修正系數(shù) 查課本表 12-22 =1.64 =2.02 重合度系數(shù) =0.71?0.750.75.2.21????? 齒間載荷分布系數(shù) 查課本表 12-10KF = 1.440.71Y??KF? 載荷系數(shù) KAVF??? 1.250.49?3.08? 彎曲疲勞極限 查課本表 limF?3()c?6lim1MpaF? =570Mpa2 彎曲最小安全系數(shù) 查課本表 12-14 =1.60liSliS 應力循環(huán)次 NL601350841nth???8.061NL?? 8.62.2Li 83.2 彎曲壽命系數(shù) 查課本圖 12-24 = =1.0Y 1Y 12 尺寸系數(shù) 查課本圖 12.25 =1.0YX XY 許用彎曲應力 F?????lim1YFNS?????? =420.160.MPa?1F?????MPa li2 YXSF?????? =396.75701.6a?2?????a 驗算 ?? 4.123051KTYSFZmiR?????? .73861..607. 5?? <1542Mpa? 1F?????? = F?2.310546Ys?? <16.pa2F????? 傳動無嚴重過載，故不做靜強度校核 錐齒輪結構 148dm?210d?11(0.5).48.mRm???221arcos.9.????21068???arctn/arctn3/4.2.6hR??? 13 arctn/arctn3.6/42.ffhR????m19.b 3．閉式直齒圓柱齒輪設計計算 ①材料的選取：小齒輪用 鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度 ，平均取為 。大452175HB?230HB 齒輪用 鋼正火處理，硬度 ，平均取為 。619 ②齒面接觸疲勞計算： (1)初步計算： Ⅰ軸的轉矩 1T 1438.TNm?? 查課本表 12-3，取齒寬系數(shù) d?0d? 接觸疲勞極限應力 由課本圖 limH?12.7()c67li1MpaH? =620Mpa2 初步計算的許用接觸應力 ???? 0.90.9681li1MPaH????????? 6031paH?????? 52m2? 2M 由表 取Ad?85Ad 初步計算小齒輪直徑 1 14938.12531 20Tid mH???????????? = 取.7135dm? 齒寬 b1035d??6b (2)校核計算： 圓周速度 v1.466nms?0.24v? 14 精度等級 查課本表 12-6 選 8級精度 齒數(shù) Z 初取 =181Z =722 模數(shù) = 由表 12.3 取1dmZ?368m? 使用系數(shù) 查課本表 =1.25KA129?KA 動載系數(shù) 查課本圖 =1.10VV 齒間載荷分布系數(shù) 查課本表 12-10，先求H? 214938.29.46TFNtd???829.4FNt? 1.2589.4.36KAtNmb?? 8.m10? =1.65811.cos.83272z??????????????????????????? ?? 4.3Z??0.84Z?? 由此得 =1.28120.86KHz??KH? 齒向載荷分布系數(shù) HK? 310.61bABCbd???????????????? =1.33621.70..0??????KH? 載荷系數(shù) K AV??? .51.836? 2.35? 15 彈性系數(shù) 查課本表 ZE12?189.ZMPaE? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查課本圖 H62.5H 接觸最小安全系數(shù) 查課本表 limS40limS 接觸壽命系數(shù) 查課本圖 ZN128?1.8ZN?25 許用接觸應力 H?????6701.25lim1ZSH????7.9MpaH??????.li2N?? 38.1 驗算 ： 21KTiZHEbd???????? .35498.1189.250.8???? a <7.6Mp? H?2???? 計算結果表明，觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整 (3)確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑 D 因模數(shù)取標準值時，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整。 故分度圓直徑不會改變，即 實際分度圓直徑 218dmz??361dm? 742 中心距 a12()()za? 90?90a? 齒寬 取b36dm??14bm236 16 (4)齒根彎曲疲勞強度驗算： 重合度系數(shù) Y?0.750.75.2.2168Y????0.72Y?? 齒間載荷分布系數(shù) 查課本表KF?1? =1.4240.72Y?KF? 齒向載荷分布系數(shù) ?358(.4)bh?? 查課本圖 12-14 =1.24? 載荷系數(shù) KKAVF?? 1.250.41.2??2.57K? 齒形系數(shù) 查課本圖 YFa?.Ya18Fa 應力修正系數(shù) 查課本表 = 1.82S159s2S 彎曲疲勞極限 查課本表 lim?123()c7limMp?? 50aF 彎曲最小安全系數(shù) 查課本表 liSF4?1.2liS 彎曲壽命系數(shù) 查課本圖 YN12.1YN? 尺寸系數(shù) 由圖 X.5.0YX? 許用彎曲應力 F?????lim1FXS?????? 580.12MPa?51.2MpaF??????liYNSF?????? 90.512a?503.42pa?????? 17 驗算： 21KTYFaSbdm??? .5473.261.5908MPa?? <8.1Mpa? 1F?????2YFS? 1.2?1?10 齒輪端面與內(nèi)機 壁距離 2 >210 機蓋，機座肋厚 m,1 85.0,.1?m8 軸承端蓋外徑 2D+（5~5.D?2 5） 3d7077 82 八．鍵的設計 1.高速軸鍵的設計與校核 根據(jù) 計手冊第四章，選用 圓128,1937.62dmTNm?? /1096GBT?鍵 845 頭普通平 鍵（A 型），課本第七章表 7.1鑄鋼的許用擠壓應力 2MPa??????:p149834.6210.07MPadlh????? 所以鍵的強度滿足。 所選鍵為 強度合格；bl 2.中間軸鍵的設計與校核 根據(jù) 查手冊第四章，選用 圓275,867.10dmTNm?:/1096GBT63?鍵 2 頭普通平鍵（A 型），本表 7.1鑄鋼料的許用擠壓應力 ；p??????: 34 48657.106.532pTMPadlh?????????? 所選鍵的度滿足。 3.低速軸鍵的設計與校核 根據(jù) 查設手冊第四章，選用 鍵275,483.9dmTNm?:/1096GBT 圓頭普通平90?214 鍵（A 型），查課本表 7.1鑄鋼料的許用擠壓應力 2p??????:53.210.9874MPadlh???? 所選鍵的強度滿足。 九．減速器的各部位附屬零件的設計. 1窺視孔蓋與窺視孔： 在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進操作可。 以便檢查齒面接觸斑點和齒側間隙,了解嚙合情況.潤滑油也由此注入機體內(nèi). 2放油螺塞 放油孔的位置設在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側，以便于放 油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強密封。 3油標 油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之 處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應按傳動件浸入深 度確定。 4通氣器 減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱,機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外 滲漏,所以在機蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機體內(nèi)外壓 力均衡，提高機體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成. 5啟蓋螺釘 為了便于啟蓋，在機蓋側邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂 起機蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋； 螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。 在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對于需作軸向調(diào)整的套環(huán),裝上二個螺 釘,便于調(diào)整. 6定位銷 為了保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各安 35 置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠些，以提高定位精度。如機體是對稱的,銷孔位置不 應對稱布置. 7環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤 為了拆卸及搬運，應在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機座上鑄出吊鉤。 8調(diào)整墊片 用于調(diào)整軸承間隙,有的起到調(diào)整傳動零件軸向位置的作用. 9密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污物進入機體內(nèi). 十．防滑方式的確定 1滾動軸承的潤滑 滾動軸承的潤滑采用脂潤滑，它不易流失密封性好加脂周期長。 該滾動軸承的工作溫度不太高的可選鈣基潤滑脂，滾動軸承摩擦力大?？蛇x 1號潤滑 脂 GB491-87 2齒輪的潤滑 由于展開式齒輪的傳動速度比低，載荷大，油脂容易流失，所以采用粘度很高，防銹 性好的開式齒輪油。采用油池潤滑，自然冷卻，侵入油中的齒輪深度為 1-2個齒高， 采用液壓油 GB1118.1-1994. 附注： 參考數(shù)據(jù) 吳宗澤，羅圣國主編機械設計課程設計手冊。 邱宣懷主編機械設計。