2855 機(jī)械設(shè)計(jì)課程--帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式1級(jí)圓柱齒輪減速器,機(jī)械設(shè)計(jì),課程,運(yùn)輸機(jī),傳動(dòng),裝置,中的,同軸,圓柱齒輪,減速器 機(jī)械設(shè)計(jì)課程--帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式1級(jí)圓柱齒輪減速器 目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………………………………………………1傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明………………………………………4電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)……………………………5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………8滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算………………………………………14鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算……………………………………16連軸器的選擇…………………………………………………16減速器附件的選擇……………………………………………17潤(rùn)滑與密封……………………………………………………18設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………18參考資料目錄…………………………………………………18機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器一． 總體布置簡(jiǎn)圖1—電動(dòng)機(jī)；2 —聯(lián)軸器；3 —齒輪減速器；4 —帶式運(yùn)輸機(jī)；5 —鼓輪；6 —聯(lián)軸器二． 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三． 原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩 T（N? m）：850鼓輪的直徑 D（mm ）：350運(yùn)輸帶速度 V（m/s）：0.7帶速允許偏差（％）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2四． 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 軸的設(shè)計(jì)4. 滾動(dòng)軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)五． 設(shè)計(jì)任務(wù)1． 減速器總裝配圖一張2． 齒輪、軸零件圖各一張3． 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份六． 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算 2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1．電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式 Y（IP44）系列的電動(dòng)機(jī)。2．電動(dòng)機(jī)容量的選擇1） 工作機(jī)所需功率 PwPw＝3.4kW2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pd＝Pw/ηη＝ ＝ 0.904Pd＝3.76kW3．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nd＝（i1’? i2’…in’）nw初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 的電動(dòng)機(jī)4．電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表20－1查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6,其額定功率為4kW ，滿載轉(zhuǎn)速960r/min?；痉项}目所需的要求計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配1．計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 nw 可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：i＝nm/nwnw＝38.4i＝25.142．合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以 i1＝i2。因?yàn)?i＝25.14，取 i＝25，i1=i2=5速度偏差為0.5%<5% ，所以可行。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩項(xiàng) 目 電動(dòng)機(jī)軸 高速軸 I 中間軸 II 低速軸 III 鼓 輪轉(zhuǎn)速（r/min） 960 960 192 38.4 38.4功率（kW） 4 3.96 3.84 3.72 3.57轉(zhuǎn)矩（N?m ） 39.8 39.4 191 925.2 888.4傳動(dòng)比 1 1 5 5 1 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算1． 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。2） 精度等級(jí)選用7 級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù) z1＝20，大齒輪齒數(shù) z2＝100的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角 β＝14 °2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式（10 —21）試算，即dt≥1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選 Kt＝1.6（2） 由圖10－30選取區(qū)域系數(shù) ZH＝2.433（3） 由表10－7 選取尺寬系數(shù) φd＝1（4） 由圖10－26查得 εα1＝0.75，εα2＝0.87，則 εα＝ εα1＋εα2＝1.62（5） 由表10－6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE＝189.8Mpa（6） 由圖10－21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限 σHlim2＝550MPa；（7） 由式10－13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60n1jLh＝60×192 ×1×（2 ×8×300×5）＝3.32×10e8N2＝N1/5＝6.64×107（8） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1＝0.95；KHN2＝0.98（9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1％，安全系數(shù) S＝1，由式（10－12）得[σH]1＝＝0.95× 600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98× 550MPa＝539MPa[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa2） 計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑 d1td1t≥ = =67.85（2） 計(jì)算圓周速度v= = =0.68m/s（3） 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mntb=φdd1t=1×67.85mm=67.85mmmnt= = =3.39h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89（4） 計(jì)算縱向重合度 εβ εβ= =0.318×1×tan14 =1.59（5） 計(jì)算載荷系數(shù) K已知載荷平穩(wěn)，所以取 KA=1根據(jù) v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖10 —8查得動(dòng)載系數(shù) KV=1.11；由表10 —4查的 KHβ 的計(jì)算公式和直齒輪的相同，故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42由表10 —13查得 KFβ=1.36由表10 —3查得 KHα=KHα=1.4。故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10 —10a）得d1= = mm=73.6mm（7） 計(jì)算模數(shù) mnmn = mm=3.743．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10 —17 mn≥1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96（2） 根據(jù)縱向重合度 εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，從圖 10－28查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝ 0。 88（3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47（4） 查取齒型系數(shù)由表10－5查得 YFa1=2.724；Yfa2=2.172（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10－5查得 Ysa1=1.569；Ysa2=1.798（6） 計(jì)算[σF]σF1=500MpaσF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98[σF1]=339.29Mpa[σF2]=266MPa（7） 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較= =0.0126= =0.01468大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算mn≥ =2.4mn=2.5 4．幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心距z1 =32.9，取 z1=33z2=165a =255.07mma 圓整后取255mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角β=arcos =13 55’50”3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1 =85.00mmd2 =425mm4） 計(jì)算齒輪寬度b=φdd1b=85mmB1=90mm，B2=85mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II 軸：1．初步確定軸的最小直徑d≥ ＝ =34.2mm2．求作用在齒輪上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttanβ=223N；Ft2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件的裝配方案i. I-II 段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。ii. II-III 段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為 44mm。iii. III-IV 段為小齒輪，外徑90mm。iv. IV-V 段分隔兩齒輪，直徑為55mm。v. V-VI 段安裝大齒輪，直徑為40mm。vi. VI-VIII 段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. I-II 段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為22.75mm 。2. II-III 段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙 4mm，所以長(zhǎng)度為16mm。 3. III-IV 段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。4. IV-V 段用于隔開(kāi)兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm。5. V-VI 段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為83mm。6. VI-VIII 長(zhǎng)度為44mm 。4． 求軸上的載荷66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的 Y 值為1.6Fd1=443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故：Fa1=638NFa2=189N5．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 判斷危險(xiǎn)截面由于截面 IV 處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面2） 截面 IV 右側(cè)的截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以（[2]P355表15-1）a) 綜合系數(shù)的計(jì)算由 ， 經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 ， ，（[2]P38 附表 3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為 ， ，（[2]P37 附圖 3-1）故有效應(yīng)力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為 ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 ，（[2]P37 附圖 3-2） （[2]P39附圖3-3）軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 ，（[2]P40 附圖 3-4）軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即 ，則綜合系數(shù)值為b) 碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為 ，c) 安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。I 軸：1．作用在齒輪上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.5 2．初步確定軸的最小直徑3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 確定軸上零件的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30 。f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm 的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。g) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm 的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。h) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。i) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。j) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm 。2） 各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下：a) 該段軸安裝軸承和擋油盤(pán)，軸承寬18.25mm，該段長(zhǎng)度定為 18.25mm。b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。c) 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm ，齒輪寬為 90mm，定為88mm。d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取 4mm（采用油潤(rùn)滑） ，軸承寬18.25mm，定為41.25mm。e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。f) 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm4．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度W=62748N.mmT=39400N.mm45鋼的強(qiáng)度極限為 ，又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以 。III 軸1．作用在齒輪上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2．初步確定軸的最小直徑3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 軸上零件的裝配方案2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII直徑 60 70 75 87 79 70長(zhǎng)度 105 113.75 83 9 9.5 33.255．求軸上的載荷 Mm=316767N.mmT=925200N.mm6. 彎扭校合滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算I 軸：1．求兩軸承受到的徑向載荷5、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力3） 軸向力由于 ，所以軸向力為 ，4） 當(dāng)量載荷由于 ， ，所以 ， ， ， 。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核II 軸：6、 軸承30307的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于 ，所以軸向力為 ，4） 當(dāng)量載荷由于 ， ，所以 ， ， ， 。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核III 軸：7、 軸承32214的校核1） 徑向力2） 派生力3） 軸向力由于 ，所以軸向力為 ，4） 當(dāng)量載荷由于 ， ，所以 ， ， ， 。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核 鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào) 直徑（mm） 工作長(zhǎng)度（mm） 工作高度（mm） 轉(zhuǎn)矩（N?m） 極限應(yīng)力（MPa）高速軸 8×7×60（單頭） 25 35 3.5 39.8 26.012×8×80（單頭） 40 68 4 39.8 7.32中間軸 12×8×70（單頭） 40 58 4 191 41.2低速軸 20×12×80（單頭） 75 60 6 925.2 68.518×11×110（單頭） 60 107 5.5 925.2 52.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為 ，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。二、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以考慮選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 TL4（GB4323-84） ，但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用 TL5（GB4323-84）其主要參數(shù)如下：材料 HT200公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩軸孔直徑 ，軸孔長(zhǎng) ，裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（[1]P163表17-3） （GB4323-84三、第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 TL10（GB4323-84）其主要參數(shù)如下：材料 HT200公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長(zhǎng) ，裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（[1]P163表17-3） （GB4323-84減速器附件的選擇 通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過(guò)濾） ，采用 M18×1.5油面指示器選用游標(biāo)尺 M16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞選用外六角油塞及墊片 M16×1.5潤(rùn)滑與密封一、齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。二、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于軸承周向速度為，所以宜開(kāi)設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。三、潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用 L-AN15潤(rùn)滑油。四、密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM， （F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。設(shè)計(jì)小結(jié)由于時(shí)間緊迫，所以這次的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如說(shuō)箱體結(jié)構(gòu)龐大，重量也很大。齒輪的計(jì)算不夠精確等等缺陷，我相信，通過(guò)這次的實(shí)踐，能使我在以后的設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動(dòng)更穩(wěn)定精確的設(shè)備。