帶式運輸機傳動裝置中展開式二級圓柱齒輪減速器

1、、設(shè)計任務(wù)書二、動力機的選擇 .2三、 計算總傳動比及分配各級傳動比 4四、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 4五、 傳動件的設(shè)計計算（V帶及齒輪 5六、軸的設(shè)計計算18七、 滾動軸承的選擇及計算 .31八、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算35九、聯(lián)軸器的選擇 36十、潤滑方式，潤滑油牌號及密封裝置的選擇 36十一、箱體及其附件結(jié)構(gòu)的設(shè)計37十二、設(shè)計總結(jié) .39十三、參考文獻 40 （H97、0也9軸的03輸8入轉(zhuǎn)m矩，單位 為T 二-唄 i3 =203.683 0.970.99 =586 .78 N mN m。3）將計算結(jié)果匯總列表備用。一)設(shè)計計算帶輪和帶已知帶傳動的工作條件：兩班制 每班8小時)

2、，連續(xù)單 向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，電動機轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，傳動比i。=2.12允許誤差一5%。1確定計算功率由工作情況系數(shù)表查得kA =1.2故 Pea =Ka *Pd 2 4.07 =4.8842、選擇V帶型根據(jù)Pea、n1且由m = nm由參考文獻【1】圖8-11可選用A 型3、 確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速V1(1、初選小帶輪的基準直徑dd1。由參考文獻【1】表8-8可取小帶輪基準直徑dd1 =95mm計算說明結(jié)果2）、驗算帶速兀ddl 口兀燈95 燈440,“,V/帶一一m/s7.16m/s60 x100060x1000因為5m/s7.16m/s30m/s,帶輪的速度符合推薦

3、范圍3）、計算大帶輪的基準直徑dd2dd2 =i0 ddl =2.12 x95mm =201.4mm，圓整后取dd2 =200mm4）、確定V帶的中心距a和基準長度Ld1 由公式 0.7+dd2)Ma M2(dg +dd2)262.5蘭a 蘭 750初定中心距a0=400mm2、由式2i一丄兀 3亠j(ddi 一dd2 )ld0 2a+(dd1 + dd2 )+,24a。=2X 400+n X 0.5 X /2 = 400+1250-1270.3 ) /2 = 390mm中心距滿足變化范圍:409-470mm5）.驗算小帶輪包角a1 = 180 - dd2- dd1) /a X 57.3 =1

4、80 -90包角滿足條件6).計算帶的根數(shù)z1、計算單根V帶的額定功率根據(jù)ni =1440r/min 和ddi =95mm用插值法求得 Po=1.189kw 根據(jù) ni =1440r/min，i =2.12 和 A 型 帶，查表8-4b)得 P -0.169KW 查表8-5)得 K =0.958查表 k：匕=(1.189+0.169 X 0.958 X 0.93=1.21kw2、計算V帶的根數(shù)ZZ= Pca =4.884/1.21=4.05故取 4 根.Pr7)、計算單根V帶的初拉力和最小值根據(jù)參考文獻【1】149頁表8-3查得q=0.10kg/m=1128.9N/2=534.5 Mpa3）、

5、計算1）、試算小齒輪分度圓直徑ditl2KtTi u 十1 Z； Z；.2 X1.6 X54.38 工103 X4.9 漢2.4332 H189.822）、計算員周速度一Y1 2_45.97mm兀 d1t 門乙n 45.9679.2V=m s = 1.635 m/s60X00060000計算齒寬b及模數(shù)mntb= dd1t =1 x45.97mm=45.97mmmnt =d1tcos B / z1=1.859mmh=2.25 mnt =2.25 859mm=4.182mmb/h=45.97/4.182=10.994）、計算縱向重合度邛邛=0.318 dz1 tan 3 =1.9035）、計算載

6、荷系數(shù)K已知使用系數(shù)Ka =1，根據(jù)v 1.635m s , 8級精度，由參考文獻【1】圖10-8）查得動載荷系數(shù)Kv=1.16 ;由參考文獻【1】表10-4）查得KhB的值為Kh0 = 1.452由參考文獻【1】圖10-13）查得Kf0 = 1.38 ；由參考文獻【1】表10-13）查得KhKf1.4載荷系數(shù) K =心心應(yīng)少=1.16.4.452 =2.3586）、按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，d1=d1t=52.31mm1 Kt7）、計算模數(shù)mnmn = di cos B /zi=2.11mm22KTiYFaYsaCOS Y ：4）、按齒根彎曲強度設(shè)計由式 mm 3.2 Id J.

7、Z匚 F1（1確定計算參數(shù)a計算載荷系數(shù)：K =KA KV KF-.=1 1.16 1.4 1.38=2.24b根據(jù)縱向重合度=1.903,從參考文獻【1】圖10-28）查得螺旋角影響系數(shù)丫，0.88C計算當量齒數(shù)2494乙 326.27 ， zv2310290cos 14cos 14d由參考文獻【1】圖10-5查得YFa1 =2.592, YFa2 =2.177由參考文獻【1】表10-5查得F&1 =1.596, Ysa2 =1.792e由參考文獻【1】10-20C查得c FE1=500 MPa FE2=380MPa由參考文獻【1】圖10-18取彎曲疲勞極限Kfn1=0.86, K FN2

8、=0.89f計算彎曲疲勞應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,由參考文獻【1】10-12得:匚 F1 = K FN1 FE1 1/S=307.14 MPa二F2 = KFN2 FE2 ”S=241.57 MPag計算大小齒輪的丫嚴1，并比較F1計算說明結(jié)果YFaiYsai2.591.596sai _ 0 013479 f1307.14YFa2Ysa22.171.792 門sa2 _- 0 01615g F224157日 YFa1 Ysa1YFa2Ysa2fcrF1 r &F2 2）、計算法向模數(shù)3 ：2 漢 2.27 漢 54.38 如03 匯 0.88 漢 cos214 ：mn 臭 32x0.0161

9、6mm = 1.52mm1x1.68x242對比計算結(jié)果，為同時滿足接觸疲勞強度，則需按分度圓直徑d1=56.49mm來計算應(yīng)有的模數(shù)，于是有：取 g =2mm創(chuàng)d1 cosP 52.31 x cos14* “貝U 乙=25.37mn2故取 z1=26 貝y Z2 込=3.9 漢 26 =101.4取 z2 =1024）、幾何尺寸計算a計算中心距a（乙+円占 S+IO+.gmm2cosP2y- cos14將中心距圓整為132mmb按圓整后的中心距修正螺旋角R mn(Z1 + Z2)廠CU5AJb2a2 x (26 +106 ) 一-arccos- 14 8 282 x 132因為0值改變不多，

10、故參數(shù) 備、K0、Zh當不必修正.z1mn小“d1 =，”一53.63mmcos1428d2=號，,210.38mmcos14 8 28計算說明 c確定齒輪齒寬b = ad i =1 53.63 = 53.63mm圓整后取b2 = 55mm ,=60mm主要尺寸列表齒輪1,11齒數(shù)模數(shù)mm分度圓直徑mm齒寬螺旋角中心距材料I26253.636014 828II13240CrII1022210.5545鋼2、H、皿軸傳動的齒輪設(shè)計已知輸入功率為 P廠3.71kw H軸轉(zhuǎn)速為 174.17 r min傳動比 i2 -3，工作壽命8年按每年工作300天計算，兩班制，工 作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變（1）選定齒輪

11、類型，圓柱齒輪傳動1）選用斜齒，圓柱齒輪傳動2）選用8極精度3）材料選用小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)處理HB=280HBS大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HB=240HBS4）選取螺旋角初選螺旋角=145）選小齒輪齒數(shù)Z3 =24大齒輪齒數(shù) 乙=3 24 =72/2=548.75 Mpa2）、計算（1、小齒輪分度圓直徑述二亠込竺匹俺y 啟丘哼 =71.84mmG1 1.663548.752）、圓周速度：V3 二刀 d1t 山/601000=0.65m/s、計算縱向重合度邛邛=0.318 %Z3 tan P =1.903由參考文獻【1】表10-8.10-4.10-13.10-13分別查得:Ka =1, Kv =1.0

12、8, K 非=1.46,心目=1.375,心口 = K =1.4故 載荷系數(shù) K =心心心出叩=1燈.08燈.4.460 = 2.215）、按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由參考文獻【1】式 10-10a 得 d3=d3t=80.01mm3 Kt6）、計算模數(shù)mntmn =d3 cos B / z3=3.23mm3）、按齒根彎曲強度設(shè)計 由公式2KTIIY0YFaYsaCOS2 0mn 劃2 r1V甲dZ3F1）、確定計算參數(shù)a根據(jù)縱向重合度 邛=1.903,從參考文獻【1】圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)丫” = 0.88K=Ka Kv Kfg Kf0=1匯1.08X1.4X1.375=2.

13、24 =2079b計算當量齒數(shù)2472rOO O7r.-70 OO乙3 3 q 26.27 , Zv4 3 78.82COS 14COS 14C查取齒形系數(shù)由參考文獻【1】表10-5查得YFa3 =2.592, YFa4 =2.216, Ysa3 =1.596, Ysa4 =1.768由參考文獻【1】圖10-20C查得GFE3=500 MPa&FE4】=380MPa計算說明結(jié)果由參考文獻【1 圖10-18取彎曲疲勞極限Kfn3=0.90, Kfn4 =0.94d計算彎曲疲勞應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,由公式得：Bf3 】=Kfn3 Bfe3 VS=321.43 MPaGf4 】=Kfn4 Gf

14、e4 S=255.14 MPae計算大小齒輪的YFaY;a并加以比較%YFa3Ysa32.592 x 1.596-T=0.0129&F1321.43Yft4Yst42.216 5768 門“十f44 =0.015356bFJ255.14且 Yft 3Ysa3 m Yf 4Ysa4 且市一屛4】(2設(shè)計計算2KT2丫肘FaYsa COS? P3 g 2.079 漢 2.0367汽105 漢 0.88 匯 cos214 :=2 0.015356 = 2.24巾1.66工242mm.對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法向模數(shù) g大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法向模數(shù)，取mn=2.5 mm已可滿足彎

15、曲強度且需滿足解觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d3=88.45mm來計算齒數(shù)，于是有：d 3 cos P -一z3 - -31.05mn取 Z3 =31 貝y Z4 =i2z3 =3乂31 =934)、幾何尺寸計算a計算中心距mn(Z3- Z4)2cos :2.5 (31 - 93)2 cos14=159.74mm中心距圓整為160mmb按圓整后的中心距修正螺旋角mn(Z3 +Z4)-arccos2a 2.5 (31 93)=arccos14 11412x160因值改變不多，故參數(shù)：、Zh當不必修正C計算大、小齒輪的分度圓直徑d3 = Z3mn =80mm cos PZ4mnd4

16、 =240mmcos :d計算齒輪寬度b4 = ad3 =1 80 =80mm圓整后取 b4 =80mm, b3 =85mm主要尺寸列表如下齒輪III，IV齒數(shù)模數(shù)mm分度圓 直徑mm齒寬螺旋角中心距材料III312.5808514 114116040CrIV932,52408045六、軸的設(shè)計計算一）、為了對軸進行校核，先求作用在軸上的齒輪的嚙合 力。第一對和第二對嚙合齒輪上的作用力分別為2丁1= 2 5.438 104 = 228nd153.63Fr1Fal（2）匸2Ft1 tan ： n _ 2028 tg20cos -1Ft1tan 廠 2028 tg14 8282T； 2 2.036

17、7 105cos14 828I!761N二 510.9N25092Nd380=1912N_Ft2 tan。n 5092 匯 tg20Fr2-cos： 2 cos14 1141Fa2 = Ft2tan 2 二 5092 tg14 1141= 1288N（3） 一）、軸的尺寸設(shè)計計算1. 高速軸I設(shè)計 1）按齒輪軸設(shè)計，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-3，取民=100 2）初算軸的最小直徑（4） dmin -A0 3 Pl = 100 3：驚=17.86mm 679.2高速軸I為輸入軸，最小直徑處跟V帶輪軸孔直徑。因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大5% dmin=1

18、8.93mm查表選取dmin =20mm高速軸工作簡圖如圖（a所示=2-%-OMr-D75ABC .D 6 .名稱ABCDE尺寸605029.2511360名稱FG尺寸1029.25名稱d4d5尺寸3453.63did2d3202530d6d73430首先確定個段直徑A段：di=20mm由最小直徑算出B段：d2=25mm根據(jù)油圭寸標準，選擇氈圈孔徑為 25mmC段：d3=30mm與軸承 圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑D段：d4=34mm 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度 h=2mmE段：d5=53.63mm將高速級小齒輪設(shè)計為齒輪軸，考慮依據(jù)參考文獻【2】p210F段：d6=34mm,設(shè)計非

19、定位軸肩取軸肩高度 h=2mmG段，d7=30mm與軸承 圓錐滾子軸承 30206）配合，取軸承內(nèi)徑第二、確定各段軸的長度A段：L1 =2f+3e=63mm依據(jù)參考文獻【1】表8-10圓整后取 Li=60mmB段：L2=50mm考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取50mmC段：L3=29.25mm,與軸承 圓錐滾子軸承30206）配合，加上擋油盤長度，依據(jù)參考文獻【2】7-18L3=T+b=17 25+12mm=29 25mmD段：L4=113mm考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內(nèi)壁寬度減去箱體內(nèi)已定長度后圓整得 L4=113mmE段：L5=60mm，齒輪的齒寬F 段：L6 =10mm , T=1

20、7.25mml6 =a-b+8=14-12+8mm=10mmG段：L7 =2925mm,與軸承v圓錐滾子軸承 30206）配合，加上擋油盤長度，l4 =T+b=17 25+12mm=29 25mm軸總長 L=350.25mm2、軸H的設(shè)計計算輸入功率P=3.21kw，轉(zhuǎn)速n=174.17 r min ,T=203.67 N m軸的材料選用 40Cr，調(diào)質(zhì) 處理，查參考文獻【1】表15-3，取Ao =100所以軸的直徑：dmin=100匯-3.21 = 26.41mm nV 174.17因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大5%, dmin=28mm 圓整為 dmin =35mm軸H的設(shè)計圖如下：名

21、稱ABCDE尺寸44.2581215146.25名稱d1d2d3d4d5尺寸3544504035首先，確定各段的直徑A段：d1=35mm與軸承 圓錐滾子軸承30207）配合B段：d2=44mm,非定位軸肩C段：d3=50mm,定位軸間D段：d4 =40mm,非定位軸肩E段：d5=35mm與軸承 圓錐滾子軸承30207）配合然后確定各段距離：A 段:L1-44.25mm,考慮軸承 圓錐滾子軸承 與擋油盤的長度30207)寬度B 段:L2=81mm與齒輪配合安裝C 段:L3=21mm箱體內(nèi)壁寬度減去已確定尺寸D 段:L4=51mm與齒輪配合安裝E 段:L5=46.25mm,考慮軸承 圓錐滾子軸承3

22、0207)寬度與擋油盤的長度3、軸皿的設(shè)計計算輸入功率 P=3.57KW轉(zhuǎn)速 n =58.1r/min,T=586.74 N m軸的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)），可由參考文獻【1】表15-3查得A0=100所以軸的直徑：dm A）JP=39.5mm因為軸上有一個鍵槽，v n故最小直徑加大5% dmin =39.83mm圓整后取dmin =45mm 軸皿設(shè)計圖如下：名稱ABCDE尺寸49.7576108133.75名稱FG尺寸5082名稱d4d5尺寸5450d1d2d3505460d6d74845首先，確定各軸段直徑A段：di=50mm,與軸承 圓錐滾子軸承30210）配合B段：d2=54mm非定位軸

23、肩,h取2mmC段：d3=60mm定位軸肩，取h=3mmD段：d4=54mm,非定位軸肩，h=2mmE段:d5=50mm,與軸承 圓錐滾子軸承30210）配合F段:d6=48mm非定位軸間h=1.5mmG段：d7=45mm聯(lián)軸器孔長度然后、確定各段軸的長度A段：Li=49.75mm,由軸承 圓錐滾子軸承 30210）寬T=21.75mm 和軸套長 b3 =i2mm 擋油環(huán) b=12mm齒輪齒轂比軸段寬 4mm ， 所以L (T b3 b 4)mm = 49.75mmB段：L2=76mm與齒輪配合，齒輪齒寬減去 4mm便于安裝C段：L3=10mm定位軸間取10mmD段：L4=81mm由箱體的內(nèi)部

24、尺寸減去各部尺寸軸的總長L=382.25mmE段：L5=33.75mm與軸承 圓錐滾子軸承 30210）配合T=21.75mm擋油環(huán)寬b=12mm故 L5=T+b=33.75mm計算說明結(jié)果F段：L6=50mm考慮箱體壁厚以及端蓋厚度和便于取 下端蓋螺釘G段：L7=82mm與聯(lián)軸器配合，比聯(lián)軸器工作段短2mm即卩 L7 =(84 _2)mm =82mm二)軸的校核計算，1、第一根軸：已知：Ft1 =2028N,Fr1 =761N,Fa1 =510.9N,Fp =1128.9N設(shè)該齒輪軸齒向是右旋，受力如下圖：Lj = 93.8mm，L2 =158 .45 mmL3 =55.45 mmFavFt

25、i =495.9NLi L3FbvL2 Ft1 =1532.1NL2 + L3MV =75526N mmb垂直支反力：M a1 =13700N mm,Fah =1799.7N,Fbh =90.2N計算說明結(jié)果M h = -111422 .4N mm ,M H 2 = 4444.8N mmM H 1 = -9255 N mmc合成彎矩M1 =111422.4N mm,M2 =50576.7N mmd由圖可知，危險截面在*右邊W=0.1d=0.1 TOmm3 =2700 mm3aCa = Mca /W=45.92MPa70MPa軸材料選用40Cr查參考文獻【1 表15-1 ）得k J=70MPa符

26、合強度條件2、第二根軸求軸上載何已知：Ft2 =5092N,F2 =1912N,Ft2 =1288NFt1 =2028N,Fr1 =761NF；1 =510.9NL1 = 69.45mm , L2 =87mmL 3 = 56.45mm設(shè)該齒輪軸齒向兩個都是左旋，受力如下圖：LlFr2L2FahFAVF-t-i-FSL3FEH FBVFi2IIrtlFevFAVTHTrnTrFE 一1 斗 6017J9NFh111213.2 7N nmr* ntMa=111276.37N mmMV=ieS76a.75M nn94497.19rrlT7 斗 71.7 N nn7533.7bT=03feenM nm

27、由材料力學知識可求得a水平支反力：Fav =2988.3NFbv =75.70NMV =18678.75N mm垂直支反力:M a2 = 51520 N mmM 旨=53741.57N mmFah 511.96N,Fbh =1161.05NC合成彎矩Mi = 237072.96N mm,M 2 =111276.37N mmd由圖可知，危險截面在*右邊W=0.1d3=8518.4 mm3匚 ca = M ca/W=36.69MPa70MPa軸材料選用40Cr查參考文獻【1】表15-1 ) t= 70MPa符合強度條件！第三根軸：求軸上載荷已知：Ft2 =5092N, Fr2 =1912N,Fa2

28、 =1288NH設(shè)該齒輪齒向是左旋，受力下圖:a水平支反力：Fav -3528.25NFbv -1563.75NMV -210636.53N mmb垂直支反力：Ma2 =154560N mm,Fah -2119.8N,Fbh =207.89NM H1 =126557 .43 N mm,M H2 二 28002.57N mmc合成彎矩Mi =212489.7N mm,M2 =24573264N mmd由圖可知，危險截面在*邊W=0.1d3 = 15746.4 mm3；ca = MCa/W=40.4MPa70MPa軸材料選用40Cr查參考文獻【1】30206圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=43.

29、3KN,基本額定靜載荷 5=50.5KN, e=0.37 , Y =1.63）兩軸承派生軸向力為：Fd1 二 Fr1 二 583.375N,2YFr2Fd2 二=479.6N2YFa1 =510.9N受力圖:Fol i Fq i F0I2因為Fd1 - Fa1 - Fd2，軸右移，右端軸承壓緊，左端軸承 放松Fa2 二 Fa1 Fd1 =1094.275N、Fa1 = Fd1 = 583.375N4）計算軸承1、2的當量載荷，由參考文獻【1】表13-6可得 fp =1.21.8取 fp 二1.5因為 Fa = 583.375 n =0325 : e =0.37 X 1, Y 0 Fr1 186

30、6.8R =fp XFr1 YFa1 =2800.2NX2 = 04 Y2 =1.6因為 Fa2 J094.275 “713Fr2 1534.75P2 二 fp XFr2 YFa2 =3547.11N所以取 P 二 P2 =3547.11N5）校核軸承壽命Lh =60n6W10660 679.23547.113 10（43.10）3h=100422h按一年300個工作日，每天2班制.壽命21年.故所選軸 承適用。2. H軸軸承1）計算軸承的徑向載荷：Fr1 = FAV F：h 2988.32 1511.9552 = 3349.02 NFr2 =FBv Fbh = 75.72 1161.0452

31、 -1163.51N2） 計算 軸承的軸向載 荷 （查參考文獻 【2】表6-7 30207圓錐滾子軸承的基本額定動載荷 Cr=54.2KN,基本額定靜載荷 Cor=63.5KN, e=0.37，Y =1.63）兩軸承派生軸向力為：Fd1 = Fr1 =1046.57N,Fd2 =Fr2 = 363.60 N2Y2YFai = 210.38N Fa 1288N受力圖:因為 Fd1 +（Fa - FaFd2軸右移，右端軸承壓緊，左端軸承放松Fa2 = Fdi Fau - Fai = 2124.19N ； Fai = Fdi = 1046.57N4）計算軸承1、2的當量載荷，由參考文獻【1】表13-

32、6可知 fp =1.21.8取 fp =1.5因為 Fa1 J046.57 =0.3125 ：e =0.37 X 1 ,Y 0 Fr1 3349.02片二 fp XFr1 YFa1 = 5023.53N因為 Fa2_ = 2124.19,1.826 e=0.37， X2=04Y2=1.6 Fr21163.51P 二 fp XFr2 YFa2 =5796.16N所以取P工片=5796.16N5）校核軸承壽命Lh。10660n P60 174.175796.16(542 叫3二 164843h按一年300個工作日，每天2班制.壽命34年.故所選軸 承適用。2.皿軸軸承計算1) 計算軸承的徑向載荷：

33、Fn 二 FAv F：h 二 35282 2119.892 =4116.12NFr2 = FBv F話二 1563.752 207.892 =1577.51N2） 計算 軸承的軸向載 荷 （查參考文獻 【2】表6-7 30210圓錐滾子軸承的基本額定動載荷 Cr=73.2KN,基本額 定靜載荷 Cor=92.0KN, e=0.4 , Y =1.53）兩軸承派生軸向力為：Fr 1F r 2Fd1 =1470.04N,Fd2 =563.40 N2Y2YFa； = 1288 N受力圖:因為 Fd1 : Fd2 Fan軸左移，左端軸承壓緊，右端軸承放松Fa2 = Fd2 = 563.40N、Fai=Fa2Fd2=1851.4N4) 計算軸承1、2的當量載荷，由課本表13-7可得fp = 1.2 1.8取載荷系數(shù)fp =1.5因為 Fa1,_1851.4一0.45(=0.42 X 1 = 0.4,丫1 = 1 .4Fr1 4116.12p1 -fp XFr1 YFa1 =6357.61N因為 FH340.36，X0P2 = fp XFr2 YFa2 =2366.265N所以取 P 二 P, =6357.61N10673.2 103 105）校核軸承壽命-二魚弓二亠(7)3h= 98