課程設(shè)計(jì)圓柱-圓錐二級(jí)齒輪減速器

1、減速器設(shè)計(jì)計(jì)算部分設(shè)計(jì)單位 :設(shè)計(jì)人：時(shí)間： 2010 年 月 日設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拽引力F=3600N運(yùn)輸帶速度v=0.85 滾筒直徑D=400mm使用年限5年，雙班制29200h 速度允許誤差士 5%工作示意圖：設(shè)計(jì)過(guò)程確定傳動(dòng)方案根據(jù)工作要求，可擬定幾種傳動(dòng)方案，如圖所示.(a)(a) 圖所示為電機(jī)直接與圓錐齒輪圓柱齒輪減速器相聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，但是減速器的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸較大。(b) 圖所示為第一級(jí)用帶傳動(dòng)，后接圓錐齒輪-圓柱齒輪減速 器。帶傳動(dòng)能夠緩沖，吸震，過(guò)載時(shí)起安全保護(hù)的作用，且可 以減小減速箱的尺寸。綜合考慮本題，工作環(huán)境一般有輕微震動(dòng)，可選方案(b

2、)傳動(dòng)方案的擬定傳動(dòng)方案如下：I紬1- 電機(jī)2- 聯(lián)軸器3- 減速器4- 鼓輪5- 傳動(dòng)帶 選擇電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置總效率331 2 3 4 5 60.96 0.991 0.96帶傳動(dòng)效率2 0.99滾動(dòng)軸承效率3 0.96圓錐齒輪傳動(dòng)效率0.96 0.97 0.96 0.990.8240.97圓柱齒輪傳動(dòng)效率0.99聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率0.96卷筒的傳動(dòng)效率計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果工作機(jī)輸入功率:pw fv 3600 0.85 3.06kw電動(dòng)機(jī)所需要功率:PdPwkw3.06 , kw 0.8243.714確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào):運(yùn)輸帶鼓輪的工作轉(zhuǎn)速為:60 1000 vD40.58r /min按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P5

3、_表2 1查得圓錐圓柱齒輪的傳動(dòng)比一般 范圍為:ia 10 25,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:na ia n (10 25) 40.58r /min 405.8 1014r /min根據(jù)功率ped pd,且轉(zhuǎn)速滿足：405.8 nd 1014r /min 選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132M2 6參數(shù)：額定功率為：P 5.5kw電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm 960 r / min電動(dòng)機(jī)軸伸出直徑D 38mm,電動(dòng)機(jī)收伸出長(zhǎng)度L 80mm三運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算：1總傳動(dòng)比及其分配總傳動(dòng)比 ia nm/ng 960/40.58 23.662分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比直齒輪圓柱斜齒輪傳動(dòng)比:帶傳動(dòng)比：i12.5錐齒輪傳動(dòng)比：i22.8圓柱

4、斜齒輪傳動(dòng)比：i33.38計(jì)算及說(shuō)明3. 計(jì)算減速器各軸轉(zhuǎn)速：ni nm 960/2.5 384.0r/mi nnnni /2.8 384/2.8 137.14r/minn皿 nn /3.8 137.14/3.8 40.57r/minn卷軸器n皿40.57r/mi n4. 減速器各軸功率計(jì)算：Pipd 1 2 3.714 0.96 0.99 3.53kwpnpn 23 3.53 0.99 0.96 3.39kwpmpn 2 4 3.39 0.99 0.97 3.26kwP卷筒軸p皿 5 6 3.26 0.96 0.99 3.093kw5. 減速器各軸功率轉(zhuǎn)速.轉(zhuǎn)矩列表：軸號(hào)功率p (kw)轉(zhuǎn)速

5、 n(r/mi n)轉(zhuǎn)矩T ( N/m)電動(dòng)機(jī)軸3。71496036.95I軸3.5338487.79U軸3.39137。 14236.07川軸3。2640.57767。 39卷筒軸3。09340。57728。 08四帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1。確定V帶型號(hào)和帶輪直徑：kA 1.2pc 4.46kwA型取 D1112mm工作情況系數(shù)KA :由表11。5確定（載荷輕微震動(dòng)，雙班制）計(jì)算功率 Pc kA pd 1.2 3.714 4.46kw選帶型號(hào)：由圖11.15 （小帶輪轉(zhuǎn)速，Pc）小帶輪直徑：由表11。6, Dmin=75mm （A型）大帶輪直徑：n1 nm計(jì)算及說(shuō)明帶根數(shù):由表 11.8, Po 1.

6、18kw;由表 11.7, ka 0.95;由表 11.12, kl 0.99；由表 11.10, p0 0.11kwPcz (P0P0)kak|4.46(1.18 0.11) 0.95 0.995.求軸上載荷3.68,取 z4張緊力：由表 11.4， q 0.10kg /m,Wpc 2.5 ka2F0500( a ) qvvz ka4 462 5 0 95500 . 6() 0.10 5.63 162.13N5.63 40.95軸上載荷：a1160.15Fq 2zF0sin 1 2 4 162.13 sin1277.63N2 2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略此帶為普通v帶B ( z 1) e 2 f 65m

7、 m五.直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算:由題可知，小齒輪選用40Cr,調(diào)制處理，硬度為240280HB取平均硬度260HB;大齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)制處理，硬度為230HB.齒面接軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算:齒數(shù)z和精度等級(jí)：取z124, z2 iz12.8 24 67.2,取68估計(jì)V嗎4m/s,由表12.6,選8級(jí)精度。使用壽命Ka,由表12.9,取Ka 1.25動(dòng)載系數(shù)Kv,由表12.9,取Kv 1.18齒間載荷分配系數(shù) KHa,由表12.10,估計(jì) 蘭血Z 100N /mmbcos 1uu212.82.82 10.94結(jié)果F0162.13NFq 1277.63Nz 24, z268選用8級(jí)精度KA 1.

8、25KV 1.18di4.7KT1I廠r(10.5 r) uZeZhZH107.54m mm1(10.5 r)i9i.4immVmmini1.84m/s （與估計(jì)值相近）602Ti1000Ft1921Nm1brRi-147 3mmR 2siniR J2COS i驗(yàn)算圓周速度及KaFt/bAt 50.8N/mm 100N/mm （與原估計(jì)值相符） b確定傳動(dòng)主要尺寸d大端模數(shù) m, m -1 4.49mm,由表 12.3,取m 4.5mm Zi實(shí)際大端分度圓直徑-,-i mzi 108mm-2 m乙 306mm錐距R, R m xzi2 z22162.25mm2齒寬 b,b rR 0.3 162

9、.25 48.68mm,取b 49mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：齒形系數(shù) YFa，由圖 12.30, FFai2.73, FFa2 2.15應(yīng)力修正系數(shù) YSa，由圖 12.31, YSai 1.64,YSa2 2.07重合系數(shù) Y , y 0.250.750.68aV齒間載荷分配系數(shù)KFa,由表12.10aFt/b 100N /mmm 4.5mm-i 108mm-2306mmR 162.25m mb49mmYFai2.73yFa2215Ysal1.64YSa22.07Y0.68kFa1.47載荷系數(shù) K, K KaKvKfrK 3.90彎曲疲勞極限Flim,由圖12.23c, Flim1 600

10、MpaF lim 2 57°Mpa彎曲最小安全系數(shù) SFmin,由表12.14, SFmin1.25彎曲壽命系數(shù)Yn,由題意，YN1 Yn2 1.0尺寸系數(shù)YX，由圖12.25，Yx 1.0許用彎曲應(yīng)力 F :KFa1.47F1Flim1YN1Yx 600 1.0 1.0 480MpaK 3.90F2驗(yàn)算F1SFmib1.25570 1.0 1.0 456Mpa1.254.7KYFa1Ysa1Y2232R 10.5 R z1 m u 14.7 3.90 87790 2.73 1.64 0.68223；20.3 1 0.5 0.3242 4.532.82 1144.84 MpaF1F2

11、F1YFa2Ysa2144.84Sa12.15 2.072.73 1.64144.0MpaF2Flim1 600MpaF lim 257°MpaSF min1.25YN1YN 2“ 1.01.0F1 480MpaF2 456MpaF1 144.84MpaF2 144.0MpaT 236.068N / m六.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 選擇齒輪材料，小齒輪 40Cr,調(diào)制，硬度260HB，大齒輪45號(hào)鋼,調(diào)制，硬度240HB.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：1. 初步計(jì)算6 P63 39轉(zhuǎn)矩 T1，T 9.55 1069.55 106236068N/mm137.14結(jié)果計(jì)算及說(shuō)明齒寬系數(shù)d,查

12、表佗13,可取d 1.0Ad值，由表佗16,估計(jì) 10，取Ad 81 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng) 力H:由圖12.17cHiim1 710Mpa, Hiim2 580Mpa,H 1°.9 h lim 1 639MpaH 2°.9 h lim 2 522Mpa初步計(jì)算的小齒輪直徑d1d1 &亠 uJd Hu81 3鬱初步齒寬b,b3.38 184.3,取 d1 85mm3.38dd185,取 b 85mm2. 校核計(jì)算圓周速度 v,v 1 0.61m/s60 1000齒數(shù)z，模數(shù)m和螺旋角取 z1 28, z2iz1 94.6 95d 85mt 一 3.04,由表 12.3

13、,取 mn 3mm乙 28arccosm arccosL 9.30 （和估計(jì)值接近） mt3.04使用系數(shù)Ka:由表12.9，Ka 1.25動(dòng)載系數(shù)Kv:由表12.9, Ka 1.1齒間載荷分配系數(shù)KHa :由表12.10,先求Ft2T1d12 2r 5555NKaRb1.25 54908580.7 N / mm 100N/mm計(jì)算及說(shuō)a1.883.2 11cos1.71Z1Z2表 12.8,bsi n蘭扁門1.46mn表 12.8,a1.71 1.463.17表 12.8,tarctantann丄tan 20arcta ncoscos 9.30表 12.8, cosb coscosn / c

14、os t 0.99由此得K HaKFa/ cos2 b 1.75齒向分布載荷系數(shù)Kh，由表12.112b3Kh AB C 10 b 1.17 0.16d120.24載荷系數(shù)K彈性系數(shù)明Ze，120.61310851.38KAKVKHaKH 1.25 1.1 1.75Ze 1898、Mpa ;節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：由圖重合度系數(shù)Z，由式12.31，因 1,1.383.3212.16, Zh 2.37：43（1）1,故0.76旋轉(zhuǎn)角系數(shù) Z , Z coscos 9.30接觸最小安全系數(shù) SHmin由表12.14, SHmin接觸壽命系數(shù)Zn,由圖12.18, Zn1 1.13,Zn2 1.18Hlim1

15、ZN1 764MpaSH min許用接觸應(yīng)力H，H1H2H lim 2Z N 2SH min652Mpa0.991.05驗(yàn)算:h ZeZhZ2KT1 u 1189.82.37 0.760.992 361 236068338 13.3885 852642Mpa H2結(jié)果計(jì)算及說(shuō)明3. 確定傳動(dòng)主要尺寸di i 185 3.38 1中心距 a, a 186.15mm2 2實(shí)際分度圓直徑因中心距未作圓整，故 分度圓直徑不會(huì)改變，即:d1 i2a185,d2 id1287.3mmi 1齒寬 b,bdd1 85mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：齒形系數(shù)YFa, ZV1Z13COS329.13cos 9.30Z2

16、cos98.842.18Ysa11.62,丫 Sa21.75重合度系數(shù)Y :aV1.883.211cos1.71ZV1ZV2Y0.250.750.69aV螺旋角系數(shù)Y :Ymin1 0.250.75(當(dāng)由圖 12.21, YFa12.55,Yf92應(yīng)力修正系數(shù)YSa，由圖12.22：1時(shí)，按Y 1120 °92 5齒間載荷分配系數(shù)K Fa ,由表12.10注3,3.171.71 0.692.7前已求得 KFa 1.75,故 KFa 1.75齒向載荷分布系數(shù)：由圖12.14b/h 85/(2.25 3)12.6Kfb 1.35載荷系數(shù) K: KKaK/KfaKf 1.25 1.1 1.

17、75 1.35許用彎曲應(yīng)力：彎曲壽命系數(shù)Yn:由圖12.24, YN10.95, YN2 0.97尺寸系數(shù)YX:由圖12.25,丫，1.0彎曲疲勞極限 Flim ；由圖12.23C, Flim1 彎曲最小安全系數(shù)SFmin :由表12.14, 許用彎曲應(yīng)力FF lim 1 Yn1YxF1sf iF minFlim 2丫“2丫F2600Mpa, FlimSF min 1 .253.25450MpaSF min驗(yàn)算：600 0.95 1.01.25450 0.97 1.01.25456Mpa349.2Mpa2KT1F1“丫尸玄1饑1丫丫bd1 mn2 3.25 23606885 85 3丫Fa2丫

18、Sa2F2 F1 丫丫Fa1 T Sa12.55 1.62 0.69186 218 1752.55 1.62七.軸的初步設(shè)計(jì)計(jì)算：0.92 186Mpa172Mpa F2選取軸的材料及熱處理：選取45號(hào)鋼，調(diào)制處理按許用 切應(yīng)力估算軸的最小直dmin CHF由表16.2,取C 1123 3.53 23.46,取d1min30mmi 384I 軸：di min 112 3U軸：d2min 1123.39h,137.1432.62,取認(rèn) 40mmF1徑:計(jì)算及說(shuō)明;q QO川軸：d3min 112 3148.33mm,取d3min 50mmX 40.57初選聯(lián)軸器和軸承：1.聯(lián)軸器選擇減速器輸出軸

19、與工作機(jī)輸入軸采用彈性注銷聯(lián)軸器，其型號(hào)為:HL5ZC50 107JB56 107主要參數(shù)尺寸如下：公稱扭矩：Tn 2000N /m許用轉(zhuǎn)速：n 3550r/min2軸承的選擇I軸選擇圓錐滾子軸承30207U軸選擇圓錐滾子軸承30209川軸選擇圓錐滾子軸承30211（軸I）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上零件的裝配方案下圖為I軸上的裝配方案軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)制處理，B 650Mpa, S 360Mpa根據(jù)軸的初步設(shè)計(jì)：2。軸的長(zhǎng)度的確定A由帶輪的大帶輪決定我們由前面的帶傳動(dòng)帶 輪寬為65mm為鍵槽預(yù)留一定長(zhǎng)度我們可確定d1 31mm,l1 70mmB. 由軸承決定前面選取的軸承30207,可確定

20、d3 35mml3 16mm(一般為利于固定I3比B小1mm)C. 由經(jīng)驗(yàn)公式算軸肩高度：h4 0.07 35 (12) (3.54.5)mm取軸肩高為 5mm確定43由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)要求可得1I4 2d3 2 I3 54mm 取 I4 60.2D. 根據(jù)軸承安裝方便的要求，取d2.d5均比d3小1mm,得d2 33mm，d5 34mm根據(jù)安裝軸承旁螺栓的 要求，取J 20mm根據(jù)齒輪與內(nèi)壁的距離 要求，取l5 16mmE根據(jù)齒輪孔的軸徑和長(zhǎng)度，確定d6 32mm,l6 53mmI1S氓i 屯.L L-4/L3確定軸上各力作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距由于選定的是深溝球軸承，其負(fù)荷中心在軸向?qū)挾鹊闹悬c(diǎn)位置

21、,（n軸）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的材料選用：45號(hào)鋼，調(diào)制處理b 650Mpa, s 360Mpa一做出軸的初步設(shè)計(jì)：1.由軸承30209可知，還要預(yù)留9mm的擋油板，當(dāng)然軸應(yīng)當(dāng) 小1mm,但是 打圓錐齒輪會(huì)占2mm,所以還是取h 29, di 45.2由齒輪的厚度為56mm,軸應(yīng)小2mm,所以取1254,又考慮到h到12的過(guò)渡,取 d247mm.33長(zhǎng)度適量取30mm,而軸肩應(yīng)大于8mm,我們就取d354.4. 由小齒輪的厚度85mm,決定，我們就取l4 83mm,取d4 d2 47mm.5由圓錐滾子軸承30211的厚度決定，再加上擋 油板厚度10mm,和大齒輪多出的 2mm,取l531mm,d5

22、 45mm可以得到下圖£9J£1i21st計(jì)算及說(shuō)明（二）軸的數(shù)學(xué)計(jì)算部分：L1=46。5mm.L2=98.5mm,L3=63mm軸的受力分析：軸上的功率 P2 3.39Kw,n2 137.14r/mi n,T2 236.07 N/m求作用齒輪上的力：大圓錐齒輪的圓周力Ft1 2T2/dm(1 0.5 0.3) 2801983.8N.sin 21983.8 tan202 cos2.82dm (1 0.5 R)dFt1 2T2.1000/dm軸向力Fa1 Ft1tan4.238N徑向力 Fr1 Ft1 tan .cos 2 1983.8 tan20 cos P2.82 1 2

23、42.85N小圓柱齒輪的圓周力：Ft2 2T21000/d12 236.07 1000/855554.6NFa2 Ft2 tan5554.6 tan9.30 909.7N結(jié)果計(jì)算及說(shuō)明Fr2 Ft2tan /cos 5554.6 tan20/cos9.302048.7N求支反力：水平面上：85306Fr1（L2 L3） Fr2L3 Fa2Fa1r 22H1l L LL1 l2 l3242.97N85306Fr2（L! L2） FdFa2R 22_H2l L LL1 l2l31562.9N垂直面上：RV1Ft1（L2 L3）Ft2L3L1 L2 L33222.7 NRV2Ft2（L2L1 ）F

24、t1 L1L1 L2 L34315.7N根據(jù)受力圖畫(huà)出剪力圖和彎矩圖豎直方向受力圖:©1心17N3Rv2剪力圖:FrlRHEtRHL(T)2,其中計(jì)算及說(shuō)明0.1d結(jié)果54Mpa1 75Mpa，左端按軸頸d=45mm.2132(0.6 236.07)20.1 47許用應(yīng)力值由表16.3查得，因此11另外小齒輪的兩個(gè)端面處較危險(xiǎn) 若彎曲組合按最大處計(jì)算，則有0.1d357Mpa軸川的設(shè)計(jì)1111L31Snr1. 11的尺寸有聯(lián)軸器確定，我們留出30mm的余量，則可取I仁80mm,d1由聯(lián)軸器內(nèi) 的內(nèi)徑確定取 d仁50mm.2. I2的尺寸由擋油板寬度，軸承寬度和軸承端蓋的寬的確定，擋油

25、板8mm，軸承寬度為21mm,端蓋24mm,在這之上加上 2mm, I2=55mm , d2由軸承確定為 55mm.3. I3的尺寸由2軸的尺寸確定讓它們軸承之間的尺寸相減得到，13=85。 5mm,d3應(yīng)高出I2 , 58mm,我們?nèi)3=62。4. I4由大齒輪的寬度決定，大齒輪的寬度應(yīng)小于小齒輪6mm，所以大齒輪寬度為78mm，我們?nèi)4=77,d4應(yīng)高與軸承15 , 2mm。所以d4=57mm5. I5由軸承的寬度 21,和擋油板 12.5mm,再加齒輪的余量 1mm ,15=34。5mm, d5由軸承的內(nèi)徑?jīng)Q定 d5=55mm.計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果八.軸承的壽命計(jì)算（以H軸軸承30209為

26、例）30209的主要性能參數(shù)如下：（可查閱相關(guān)手冊(cè)）基本額定動(dòng)載荷： Cr 67.9KN基本額定靜載荷： C0r 83.6KN極限轉(zhuǎn)速：N。4500r/mi n（脂潤(rùn)滑）N05600r/mi n(油潤(rùn)滑)軸承面對(duì)面安裝，由于前面求出支反力，則軸承受力為：FMJrHi R：J242.972 3222.72 3231.8NFr2 JRH2 R； v'1562.924315.724590NFa1 4.238NFa2 909.7N由于 Fa2/C°r 909.7/(83.6 1000)0.0109N由表 18。7 得:e=0。4Fa2/Fr2 909.7/4590 0.198 e;X 1,Y 0當(dāng)量動(dòng)載荷P為：（由表18.8，取fp 1.1）p1f p X 1Fr1 Y| Fa1f p Fr1 3554.98NP2 fpFr2 5049N軸承壽命計(jì)算：由于P2 P1,只需驗(yàn)算2處軸承10,16670 Cr16670 67.9 1000