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帶式輸送機傳動裝置設(shè)計 28 摘 要 運輸機械用減速器（JB/T9002-1999）包括：二級傳動硬齒面DBY和中硬齒面DBZ兩個系列及三級傳動硬齒面DCY和中硬齒面DCZ兩個系列。第一級傳動為錐齒輪，第二、第三級傳動為漸開線圓柱齒輪。錐齒輪齒形為格里森弧線齒或克林根貝爾格延伸外擺線齒。齒輪及齒輪軸均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件。硬齒面經(jīng)滲碳、淬火磨齒，齒面硬度為：齒輪軸58-62HRC；齒輪54-58HRC。圓柱和圓錐齒輪精度分別不低于GB/T10095和GB/T11365中的6級。中硬齒面減速器的錐齒輪采用硬齒面，圓柱齒輪采用調(diào)質(zhì)、精滾，齒面硬度為：齒輪軸306-332HB，大齒輪273-314HB，齒輪精度為7級。 這種減速器主要適用于運輸機械，也可用于冶金、礦山、石油、化工等通用機械.其工作條件為： a. 輸入軸最高轉(zhuǎn)速不大于1500r/min； b. 齒輪圓周速度不大于20m/s； c. 工作環(huán)境溫度為-40—45度，當環(huán)境溫度低于0度時，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱。 從以上資料我們可以看出齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、運行平穩(wěn)、傳動比大、體積小、加工方便、壽命長等等.因此，隨著我國社會主義建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有許多單位自行設(shè)計和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應(yīng)用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機械設(shè)備中，今后將會得到更加廣泛的應(yīng)用。 本文首先介紹了帶式輸送機傳動裝置的研究背景，通過對參考文獻進行詳細的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數(shù)的選擇和幾何尺寸的計算，兩個主要強度的驗算等在這次設(shè)計中所需要考慮的一些技術(shù)問題做了介紹；為畢業(yè)設(shè)計寫作建立了進度表，為以后的設(shè)計工作提供了一個指導(dǎo)。最后，給出了一些參考文獻，可以用來查閱相關(guān)的資料，給自己的設(shè)計帶來方便。 關(guān)鍵詞 電動機，齒輪，軸，圓錐-圓柱齒輪傳動減速器 目 錄 一 文獻綜述………………………………………………………………………1 二 結(jié)構(gòu)設(shè)計 三 設(shè)計計算過程及說明……………………………………………………….3 1 選擇電動機.......................................................... ....................................….3 2 傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3 3 計算傳動裝置的運動和動力裝置參數(shù)..................................…........................3 4 帶傳動設(shè)計.......................................................…..........................................4 5 齒輪傳動設(shè)計.....................................................…........................................5 6 軸的設(shè)計.........................................................................................…...........11 7 軸承的選擇 ...............................................................................................…22 8 鍵的選擇.......................................................….........................................…22 9 減速機箱體的設(shè)計................................................…......................................23 10 減速器附件設(shè)計.......................................................................................….23 11 密封與潤滑.......................................................…........................................24 四 設(shè)計小節(jié)………………………………………………………………….……25 五 參考文獻………………………………………………….……………………26 1 緒論 通過查閱一些文獻我們可以了解到帶式傳動裝置的設(shè)計情況，為我所要做的課題確定研究的方向和設(shè)計的內(nèi)容。 1.1 帶傳動 帶傳動是機械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動裝置之一，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主、從動輪間運動和動力的傳遞。 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優(yōu)點。 1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器 YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-40～40度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機啟動轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級；中心距、公稱傳動比等主要參數(shù)均采用R20優(yōu)先數(shù)系；結(jié)構(gòu)上采用模塊式設(shè)計方法，主要零件可以互換；除底座式實心輸出軸的基本型外，還派生出輸出軸為空心軸的有底座懸掛結(jié)構(gòu)；有多中潤滑、冷卻、裝配型式。所以有較大的覆蓋面，可以滿足較多工業(yè)部門的使用要求。 減速器的選用原則：（1）按機械強度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N 是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的兩倍、單向運轉(zhuǎn)、單對齒輪的接觸強度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質(zhì)不同，每天工作小時數(shù)不同時，應(yīng)根據(jù)工作機載荷分類按各種系數(shù)進行修正.減速器雙向運轉(zhuǎn)時，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數(shù)，當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 為工作功率； KA 為使用系數(shù)； KS 為啟動系數(shù)； KR 為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20℃，每小時100%連續(xù)運轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應(yīng)進行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。 2結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1V帶傳動 帶傳動設(shè)計時，應(yīng)檢查帶輪的尺寸與其相關(guān)零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應(yīng)與減速器、電動機中心高相協(xié)調(diào)，避免與機座或其它零、部件發(fā)生碰撞。 2.2減速器內(nèi)部的傳動零件 減速器外部傳動件設(shè)計完成后，可進行減速器內(nèi)部傳動零件的設(shè)計計算。 1） 齒輪材料的選擇應(yīng)與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應(yīng)選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應(yīng)該可能減少材料品種。 2） 蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關(guān)。因此，設(shè)計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。 3） 傳動件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應(yīng)盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調(diào)整。 根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果，將傳動零件的有關(guān)數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡圖，以備在裝配圖設(shè)計和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計算時應(yīng)用。 聯(lián)軸器的選擇 減速器的類型應(yīng)該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動機軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應(yīng)選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。對于中、小型減速器，其輸出與工作機軸的軸線便宜不很大時，也可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器這類彈性可移式聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器型號按計算轉(zhuǎn)距進行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應(yīng)。應(yīng)注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。 3 設(shè)計計算過程及說明 3.1選擇電動機 3.1.1電動機類型和結(jié)構(gòu)型式選擇 Y系列籠型三相異步電動機,臥式閉型電電動機。 3.1.2選擇電動機容量 工作機所需功率 ==7.98kw =80.7r/min 電動機的輸出功率 ==10.4kw η=*…..* =0.82*0.98*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77 確定電動機的額定功率 Ped>=Pd 3.1.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。 3.1.4確定電動機型號 選擇 Y160M-4 額定功率 11kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min 3.2傳動裝置的總傳動比及其分配 i==18.1 帶傳動 i=2 圓錐 i= 2.5 圓柱 i= 4 3.3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速: 電動機軸 =1460r/min 減速箱輸入軸 ==486.7 r/min 高速軸 ==235.1 r/min 低速軸 ==58.8 r/min 各軸輸入功率: ==11kw =*0.95=10.45kw =*0.98*0.97*0.98=9.73KW =*0.98*0.97*0.98=9.07KW 各軸轉(zhuǎn)矩:T0=9550*/=72.0N*m T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m 3.4帶傳動設(shè)計 3.4.1定v帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù) =1.1 計算功率 ==1.1*11=12.1kw 選帶型號 A型 小帶輪直徑 =100mm 大帶輪直徑 =(1-0.01)*100*3=297mm 大帶輪轉(zhuǎn)速 = =481.8r/min 3.4.2計算帶長 求 = (+)/2 =198.5mm 求Δ Δ=(-)/2=98.5mm 2(+)>=a>=0.7*(+) 初取中心距 a=600mm 帶長 L=πDm+2*a+=1839.5 基準長度 =2000mm 求中心距和包角 中心距 a= + =344.18+337.06=681.24<700mm 小輪包角 α1=180°-(D2-D1)*60°=180°-(297-100)*60°/681.24 =162.6>120° 數(shù)求帶根 v=3.14**/(60*1000)=7.64m/s 傳動比 i=/=2 帶根數(shù) =1.32kw =0.95 =1.03 ΔP=0.17kw z=/((+Δ)**)=12.1/((1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根 求軸上載荷 張緊力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N 軸上載荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6°/2)=2656.5N 3.5齒輪傳動設(shè)計 直齒錐齒: 軸交角∑=90° 傳遞功率P=10.45kw 小齒輪轉(zhuǎn)速=486.7r/m 傳動比i=2.07 載荷平穩(wěn),直齒為刨齒,小齒輪40Cr,調(diào)質(zhì)處理,241HB~~286HB 平均260HB,大齒輪用45號鋼,217HB~~255HB 平均230HB 齒面接觸疲勞強度計算 齒數(shù)和精度等級 取=24 =i*=48 選八級精度 使用系數(shù)=1.0 動載荷系數(shù)=1.15 齒間載荷分配系數(shù) 估計*Ft/b<100N/mm cos=u/=2/=0.89 cos=1/=1/=0.44 =/ cos=24/0.89=26.97 =/ cos=48/0.44=109.1 αv=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)))cos=1.85 ==0.85 ==1.4 齒向載荷分布函數(shù) =1.9 載荷系數(shù) ==1*1.5*1.4*1.9=3.99 轉(zhuǎn)矩 =9.55**=9.55**10.45/486.7=20505N.mm 彈性系數(shù) =189.8 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =2.5 接觸疲勞強度 =710Mpa =680Mpa 接觸最小安全系數(shù)=1.5 接觸壽命系數(shù) ==1.0 許用接觸應(yīng)力 []= */=710*/1.05=676Mpa []= */=680*/1.05=648Mpa 小輪大端分度圓直徑 =0.3 =70mm 驗算圓周速度及Ka*Ft/b =(1-0.5R) =(1-0.5R)70=59.5mm ==3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s = b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm */b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm<100N/mm 確定傳動尺寸 大端模數(shù) m=/=70/24=2.9mm 實際大端分度圓直徑d =m=3*24=84 =m=3*48=144 b=*R=0.3*80.5=24.15mm 齒根彎曲疲勞強度計算 齒面系數(shù) =2.72 =2.38 應(yīng)力修正系數(shù) =1.66 =1.78 重合度系數(shù) =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66 齒間載荷分配系數(shù) */b<100N/mm =1/=1/0.66=1.56 載荷系數(shù) ==1*1.15*1.56*1.9=3.4 彎曲疲勞極限 =600MPa =570MPa 彎曲最小安全系數(shù) =1.25 彎曲壽命系數(shù) ==1.0 尺寸系數(shù) =1.0 許用彎曲應(yīng)力 []= lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa []=570*1.0*1.0/1.25=456MPa 驗算 ===152 <[] ==152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa 標準斜齒圓柱齒輪 小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB~~286HB 平均260MPa 大齒輪用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB~~286HB 平均241MPa 初步計算 轉(zhuǎn)矩=9.55**9.73/235.1=39524N.mm 齒數(shù)系數(shù)=1.0 值 取=85 初步計算的許用接觸應(yīng)力[H1]=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa [H2]=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa 初步計算的小齒輪直徑 =Ad=85*=48.1mm 取 d1=50mm 初步尺寬b=d*=1*50=50mm 校核計算 圓周速度 v==0.62m/s 精度等級 選九級精度 齒數(shù)z和模數(shù)m 初步齒數(shù)=19; =i*19=4*19=76 和螺旋角 =/=50/19=2.63158 =2.5mm =arcos=arccos2.5/2.63158=18.2° 使用系數(shù) =1.10 動載系數(shù) =1.5 齒間載荷分配系數(shù) ==2*39524/50=1581N =1.1*1.581/50=34N/mm<100N/mm =[1.88-3.2[1/+1/]cos=[1.88-3.25*(1/19+1/76)]cos18.2° =1.59 ===2.0 ==1.59+2.0=3.59 = arctan=arctan=20.9° cos =cos18.2°20cos°/20.9cos°=0.95 齒向載荷分布系數(shù) =A+B[1+0.6*]+c*b/1000=1.36 =** * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76 彈性系數(shù) =189.8 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =2.5 重合度系數(shù) 取 螺旋角系數(shù) = 許用接觸應(yīng)力 驗算 =189.8*2.38*0.97=647MPa<690MPa 齒根彎曲疲勞強度驗算 齒行系數(shù)YFa = Y=2.72 Y=2.2 應(yīng)力修正系數(shù) =1.56 =1.79 重合度系數(shù) =1.61 螺旋角系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) =1.76< 齒向載荷分布系數(shù) b/h=50.(2.25*2.5)=8.9 =1.27 載荷系數(shù) K=** 許用彎曲應(yīng)力 驗算 3.6軸的設(shè)計 輸入軸 選用45鋼調(diào)質(zhì) 取 d=35mm 計算齒輪受力 =84mm =(1-0.5 =689.2N =tan = 計算支反力 水平面反力 =1102.7N =-413.5N 垂直面反力 =-1235.7N =4115.5N 水平面受力圖 垂直面受力圖 水平面彎矩圖 垂直彎矩圖 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 應(yīng)力校正系數(shù) 當量彎矩圖 軸徑 高速軸 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì), 取 d=40mm 計算螺旋角 齒輪直徑 小輪 = 大輪 小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩=9.55* 圓周力 =2*/=2*39524/50=1581N 徑向力 畫小齒輪軸受力圖 水平反力 =1358.1N =912.1N 垂直反力 =594.7N =103.3N 水平受力圖 垂直受力圖 水平彎矩圖 垂直彎矩圖 合成彎矩圖 畫轉(zhuǎn)矩圖 應(yīng)力校正系數(shù) 畫當量彎矩圖 =50220N.mm 校核軸徑 =20.3<40mm 低速軸 材料同前兩軸 畫大齒輪受力圖 計算支反力 水平反力 =1185.8 =395.2N 垂直反力 =21.2N =584.6N 垂直受力圖 水平彎矩圖 垂直彎矩圖 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 當量彎矩 校核軸徑 =26<60mm 3.7軸承的選擇 輸入軸軸承選擇: 選用圓錐滾子軸承30208 e=0.37 Y=1.6 Cr=63000N =1177.7N =4297.0N =/(2*Y)=368N =/(2*Y)=1342.8N =1228.4N =1342.8N /=1.0>e /=0.3

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