單級(jí)圓錐齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、. . . . + 設(shè)計(jì)計(jì)算與說明 電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)類型選擇按工作要求與條件，選用一般用途的Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2選擇電動(dòng)機(jī)容量（1）計(jì)算工作所需功率PwPw =4.56KW(2)計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd按常用機(jī)械傳動(dòng)效率簡表確定各部分效率為V帶傳動(dòng)效率1=0.96，滾動(dòng)軸承效率2=0.99，圓錐齒輪傳動(dòng)效率3=0.95，彈性聯(lián)軸器效率4=0.99，卷筒軸滑動(dòng)效率5=0.96，卷筒效率6=0.88。傳動(dòng)裝置總效率為=1223456=0.96×0. 992×0.95×0.99×0.96×0.88=0.748得出電動(dòng)機(jī)所需功率

2、為Pd=6.10KW 因載荷變動(dòng)微小，PePd即可，由Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)與相關(guān)數(shù)據(jù)（ZBK 220071988），選Y160M-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為7.5KW。（3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸送機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速nw=120.96r/min一般可選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。通常，V帶傳動(dòng)常用的傳動(dòng)比圍i1=24, 單級(jí)緣錐齒輪的傳動(dòng)比圍i2=23，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選圍為nd=nw i1 i2=120.96×(2×24×3)=483.841451.52r/min符合這一同步轉(zhuǎn)速圍的有750r/min,1000r/min,1500r/

3、min。選用750r/min同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，則電機(jī)重量大、價(jià)格昂貴；1000r/min,1500r/min電機(jī)從重量、價(jià)格與傳動(dòng)比等方面考慮，選用Y160M-6型電動(dòng)機(jī)。其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速軸徑中心高Y160M-67.5KW970r/min2.02.042mm160mm 結(jié) 果 Pw=4.56KW =0.748Pd6.10KWnw120.96r/min計(jì)算行動(dòng)裝置總傳動(dòng)比與分配各級(jí)傳動(dòng)比1.計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總=8.0192.分配各級(jí)傳動(dòng)比0軸電動(dòng)機(jī)軸 P0=Pd=6.10KWn0=nm=970r/minT0=9550=955060.06N·m1軸高速軸P1=P00

4、1=5.856KWn1=323.33r/minT1=9550=9550172.97N·m2軸低速軸 P2=P112=5.586×0.99×0.955.508KWn2=120.96r/minT2=434.87N·m3軸卷筒軸 P3=P223=5.508×0.99×0.96=5.234KWn3= nw=120.96r/minT3=413.23N·mV帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率查表得KA=1.4，則PC=KAP=1.4×7.5=10.50KW2.確定V帶型號(hào)按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。根據(jù)PC=10.50KW與n1=

5、970r/min，查圖確定選用B型普通V帶。3.確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑圍為125140mm，選擇dd1=140mm。i總= 8.019P0=6.10KWn0=970r/minT060.06N·mP1=5.856KWn1323.33r/minT1172.97N·mP25.508KWn2120.96r/minT2434.87N·mP3=5.234KWn3=120.96r/minT3=413.23N·mPC=10.50KW選用B型普通V帶dd1=140mm（2）驗(yàn)算帶速v =7.11m/s5m/sv25m/s,帶速合適。

6、（3）計(jì)算大帶輪直徑dd2= i dd1（1-）=3×140×（1-0.02）=411.6mm根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取dd2=400mm4.確定帶長與中心距（1）初取中心距a0得378a01080， 根據(jù)總體布局，取ao=800 mm(2) 確定帶長Ld：根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算帶長得=2469.36mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，取Ld =2500mm。 (3)計(jì)算實(shí)際中心距=815.32mm5.驗(yàn)算包角：=161.73°120°，包角合適。6.確定V帶根數(shù)ZZ根據(jù)dd1=140mm與n1=970r/min，查表得P0=2.11KW,P0=0.364KWv

7、 =7.11m/s,帶速合適dd2=400mm取ao=800 mm取Ld =2500mm中心距a=815.32mm包角=161.73°包角合適K=0.956KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024則Z=4.34，取Z=57.確定粗拉力F0F0=500查表得q= 0.17/m,則F0=500=247.11N8.計(jì)算帶輪軸所受壓力QQ=2ZF0sin=2×5×247.11×sin=2439.76N直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪得材料與熱處理方法小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220HB

8、S，HBS1-HBS2=260-220=40,合適。查得Flim1=240Mpa, Flim2=240Mpa,SF=1.3故F1=129MpaF2=195Mpa粗選8級(jí)精度取小齒輪齒數(shù)Z1=17，則大齒輪Z2=17×2.673=45.441，取Z2=46，實(shí)際傳動(dòng)比i =2.706，與要求相差不大，可用。2.齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查表，取載荷系數(shù)K=1.1，推薦齒寬系數(shù)R=0.250.3,取R=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1=1.7297×105N·mmV帶根數(shù)Z取5粗拉力F0=247.11N帶輪軸所受壓力Q=2439.76N粗選8級(jí)精度小齒輪齒數(shù)Z1=17大齒輪齒數(shù)Z2=

9、46（1）計(jì)算分度圓錐角1=arctan= arctan=20.28°2=90°-1=90°-20.28°=69.72°（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.12Zv2=132.71（3）計(jì)算模數(shù)查的YF1=3.02, YF2=2.16因?yàn)?0.023，=0.011，故將代入計(jì)算。mm=3.43（4）計(jì)算大端模數(shù)m=4.04查表取m=4.5（5）計(jì)算分度圓直徑d1=mZ1=4.5×17=76.50mmd2=mZ2=4.5×46=207.00mm(6)計(jì)算外錐距R=109.16mm(6)計(jì)算齒寬b=RR=0.3×109.1

10、6=32.75mm取b1=b2=35mm(7)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑dm1=d1(1-R)=76.50×(1-0.5×0.3)=65.025mm分度圓錐角1=20.28°2=69.72°當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.12Zv2=132.71模數(shù)mm=3.43大端模數(shù)m=4.5分度圓直徑d1=76.50mmd2=207.00mm外錐距R=109.16mm齒寬b1=b2=35mm則圓周速度v=1.10m/s由表可知，選擇8級(jí)精度合適。3.驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度F1=95.38MpaF1=129Mpa,F1F1，故安全。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.低速軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸

11、上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin查表取A0=105，于是得dmin=27.57mm (3)確定軸各段直徑和長度左起第一段，由于安裝帶輪，屬于基孔制配合，因開有鍵槽，增大7%并圓整，取軸徑35mm，長度87mm，為了便于安裝，軸端進(jìn)行2×45°倒角。左起第二段直徑取42mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以與對(duì)軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，則取第二段的長度34mm。左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承，取軸徑45mm，長度為39mm。左起第四段，僅為軸段的過渡,其直徑略小于第三段軸，取42mm，長度取50mm。齒輪的圓周速度v=1.10

12、m/s8級(jí)精度合適輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度F1F1，安全估算軸的最小直徑dmin=27.57mm左起第五段為滾動(dòng)軸承段，則此段的直徑為45mm。由于還裝有擋油環(huán)，長度取52mm。左起第六段，對(duì)軸承右端進(jìn)行定位，取軸徑53mm。長度取8mm。2.輸出軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin查表取A0=105，于是得dmin=36.86mm(3)確定軸各段直徑和長度左起第一段，由于安裝聯(lián)軸器，因開有鍵槽，軸徑擴(kuò)大7%并圓整，取軸徑40mm，長度80mm，為了便于安裝，軸端進(jìn)行2×45°倒角。左起第二段直徑取46mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以

13、與對(duì)軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，則取第二段的長度46mm。左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承，取軸徑50mm，長度為46mm。左起第四段，對(duì)軸承起到軸肩定位作用,其直徑大于第三段軸，取60mm。根據(jù)整體布局，長度取90mm。左起第五段安裝大圓錐齒輪，根據(jù)齒輪的孔徑，此段的直徑取54mm，長度取60mm。左起第六段，為軸承安裝段，根據(jù)軸承的尺寸，取軸徑50mm。長度取50mm。軸的強(qiáng)度校核由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。1.作軸的受力簡圖（a）估算軸的最小直徑dmin=36.86mm2.作軸的垂直面受力圖（d）3.繪制垂直面彎矩圖（1）求垂直面的支反力Rv1=10

14、36.81NRv2= Rv1-Fr=1036.81-618.17=418.64N（2）求垂直面彎矩MVC1= -Rv2L2=-283.76×143=-40577.68N·mmMVC2= MVC1+Fa·= -40577.68+1543.86×=119211.83N·mm(3)繪制彎矩圖（e）4.作軸水平面受力簡圖（b）5.繪制水平彎矩圖（1）求支反力RH1= RH2=2261.045N（2）求水平彎矩MHC=RH2L2=2261.045×143=323329.3625N·mm（3）繪制彎矩圖（c）6.繪制合成彎矩圖（1）計(jì)算

15、合成彎矩MB=0MC1=325865.656N·mmMC2=344606.062N·mm(2)繪制彎矩圖（f）7.繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖（g）軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取0.6，則當(dāng)量彎矩為MT=T=0.6×172.97×1000=103782N·mm8.繪制總當(dāng)量彎矩圖（h）（1）計(jì)算總當(dāng)量彎矩MeB=103782N·mmMeC1=103782N·mmMeC2=359894.487N·mm9.校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，-1=60Mpa.從總當(dāng)量彎矩圖可以看出，截面C為危險(xiǎn)截面。截面C為齒輪

16、處，dC=54mm，則bC=22.856Mpa-1，軸的強(qiáng)度足夠。軸的強(qiáng)度足夠，可用軸承的選擇與校核主動(dòng)軸32309軸承兩對(duì)，從動(dòng)軸32310軸承兩對(duì)。根據(jù)要求對(duì)從動(dòng)軸上的軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。查相關(guān)手冊(cè)，32310軸承的判斷系數(shù)e=0.35，當(dāng)e時(shí)，Pr=Fr；當(dāng)e時(shí)，Pr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=168KN，軸承采用正裝，要求壽命為105120小時(shí)。1.繪制軸承計(jì)算簡圖2.計(jì)算各軸承所受總徑向力由軸的計(jì)算知：B、D處水平支反力RH1= RH2=2261.045N，B、D處垂直面支反力Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1=2487.43NFr2

17、=2299.47N3.計(jì)算各軸承部派生軸向力FS1=eFr1=0.35×2487.43=807.60NFS2=eFr2=0.35×2299.47=804.81N4.判斷放松、壓緊端FS1+Fa=807.60+1543.86=2414.46NFS2故，軸承2壓緊，軸承1放松。則 Fa1=FS1=807.60N , Fa2=FS1+Fa=2414.46N5.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷對(duì)軸承1=0.3499e, P1=Fr1=2487.43N對(duì)軸承2 =1.05e, P2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37N因P2P1，故按軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算壽命，即取P=P1=5024.37N6

18、.軸承壽命校核計(jì)算Lh=8.99×105h105120h故，所選軸承符合要求。鍵的選擇與校核高速軸與帶輪連接選用鍵A10×8×70p=41.18MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與大齒輪連接選用鍵A16×10×50p=94.74MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與聯(lián)軸器連接選用鍵A12×8×70p=93.72MPap=100MPa故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。聯(lián)軸器的選擇計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT根據(jù)工作情況，查表得KA=1.5，則Tca=KAT=1.5×434.87=652.305N·m所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器HL4GB/T 5014-1985。其主要參數(shù)如下：公稱轉(zhuǎn)矩：1250 N·m 軸孔直徑：40mm質(zhì)量：22Kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：3.4Kg/m2減速器附件的選擇通氣器由于在室使用，選通氣器（一次過濾），采用M12×1.25油面指示器選用油標(biāo)尺M(jìn)12起吊裝置箱蓋采用M12吊