帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器1

目錄一、傳動(dòng)方案擬定~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2二、電動(dòng)機(jī)的選擇~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~4六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~7七、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~14八、減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算~~~~~15九、潤滑與密封~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~16十、設(shè)計(jì)小結(jié)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~17十一、參考資料目錄~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~17

一、傳動(dòng)方案擬定第二組第三個(gè)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器（1） 工作條件：使用年限10年，每年按300天計(jì)算，兩班制工作，載荷平穩(wěn)。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2.5KN；帶速V=1.5m/s；滾筒直徑D=450mm。運(yùn)動(dòng)簡圖二、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2、確定電動(dòng)機(jī)的功率：（1）傳動(dòng)裝置的總效率：η=η×η×η×η×η=0.96×0.99×0.97×0.99×0.95=0.86(2)電機(jī)所需的工作功率：P=FV/1000η=2500×1.5/1000×0.86=4.36KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速：N=60×1000V/πD=60×1000×1.5/π×450=63.69r/min根據(jù)【2】表2.2中推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比I=2~4，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍I=3~5，則合理總傳動(dòng)比i的范圍為i=6~20，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n=i×n=（6~20）×63.69=382~1273r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)、如下表方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比KW同轉(zhuǎn)滿轉(zhuǎn)總傳動(dòng)比帶齒輪1Y132s-6310009607.932.632Y100l2-431500142011.6833.89綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，比較兩種方案可知：方案1因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)裝置尺寸較大，價(jià)格較高。方案2適中。故選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100l2-4。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100l2-4。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速1420r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i=n/n=1420/121.5=11.682、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 取i=3（2） ∵i=i×i∴i=i/i=11.68/3=3.89四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n=n/i=1420/3=473.33(r/min)n=n/i=473.33/3.89=121.67(r/min)滾筒n=n=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（KW）P=P×η=2.76×0.96=2.64KWP=P×η×η=2.64×0.99×0.97=2.53KW3、 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩T=9.55P/n=9550×2.76/1420=18.56N·mT=9.55p/n=9550x2.64/473.33=53.26N·mT=9.55p/n=9550x2.53/121.67=198.58N·m五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 選擇普通V帶截型由課本[1]P189表10-8得：k=1.2P=2.76KWP=KP=1.2×2.76=3.3KW據(jù)P=3.3KW和n=473.33r/min由課本[1]P189圖10-12得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由[1]課本P190表10-9，取d=95mm>d=75d=id(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30mm由課本[1]P190表10-9，取d=280帶速V：V=πdn/60×1000=π×95×1420/60×1000=7.06m/s在5~25m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3） 確定帶長和中心距初定中心距a=500mmL=2a+(d+d)/2+(d-d)/4a=2×500+3.14(95+280)+(280-95)/4×450=1605.8mm根據(jù)課本[1]表（10-6）選取相近的L=1600mm確定中心距a≈a+(L-L)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角α=180-57.3×(d-d)/a=180-57.3×(280-95)/497=158.67>120（適用）（5）確定帶的根數(shù)單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)d和n，查課本圖10-9得P=1.4KWi≠1時(shí)單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查[1]表10-2得△P=0.17KW查[1]表10-3，得K=0.94；查[1]表10-4得K=0.99Z=P/[(P+△P)KK]=3.3/[(1.4+0.17)×0.94×0.99]=2.26(取3根)(6)計(jì)算軸上壓力由課本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由課本式（10-20）單根V帶的初拉力：F=500P/ZV[（2.5/K）-1]+qV=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.06=134.3kN則作用在軸承的壓力FF=2ZFsin(α/2)=2×3×134.3sin(158.67/2)=791.9N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。查閱表[1]表6-8，選用價(jià)格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級(jí)：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選8級(jí)精度。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d≥(671×kT1(u+1)/φu[σ])確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i=3.89取小齒輪齒數(shù)Z=20。則大齒輪齒數(shù)：Z=iZ=×20=77.8取z=78由課本表6-12取φ=1.1(3)轉(zhuǎn)矩T1T=9.55×10×P/n=9.55×10×2.61/473.33=52660N·mm(4)載荷系數(shù)k:取k=1.2(5)許用接觸應(yīng)力[σ][σ]=σZ/SH由課本[1]圖6-37查得：σ=610Mpaσ=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Z：按一年300個(gè)工作日，每天16h計(jì)算，由公式N=60njt計(jì)算N=60×473.33×10×300×18=1.36x10N=N/i=1.36x10/3.89=3.4×10查[1]課本圖6-38中曲線1，得Z=1Z=1.05按一般可靠度要求選取安全系數(shù)S=1.0[σ]=σZ/S=610x1/1=610Mpa[σ]=σZ/S=500x1.05/1=525Mpa故得：d≥(671×kT1(u+1)/φu[σ])=49.04mm模數(shù)：m=d/Z=49.04/20=2.45mm取課本[1]P79標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一數(shù)列上的值，m=2.5(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度σ=2KTY/bmd確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d=mZ=2.5×20mm=50mmd=mZ=2.5×78mm=195mm齒寬：b=φd=1.1×50mm=55mm取b=55mmb=60mm(7)復(fù)合齒形因數(shù)Y由課本[1]圖6-40得：Y=4.35,Y=3.95(8)許用彎曲應(yīng)力[σ]根據(jù)課本[1]P116：[σ]=σY/S由課本[1]圖6-41得彎曲疲勞極限σ應(yīng)為：σ=490Mpaσ=410Mpa由課本[1]圖6-42得彎曲疲勞壽命系數(shù)Y：Y=1Y=1彎曲疲勞的最小安全系數(shù)S：按一般可靠性要求，取S=1計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為[σ]=σY/S=490×1/1=490Mpa[σ]=σY/S=410×1/1=410Mpa校核計(jì)算σ=2kTY/bmd=71.86pa<[σ]σ=2kTY/bmd=72.61Mpa<[σ]故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=(d+d)/2=(50+195)/2=122.5mm(10)計(jì)算齒輪的圓周速度V計(jì)算圓周速度Ｖ=πnd/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因?yàn)椋郑迹秏/s，故?。讣?jí)精度合適．六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算從動(dòng)軸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查[2]表13-1可知：σ=650Mpa,σ=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σ]=215Mpa[σ]=102Mpa,[σ]=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d≧C查[2]表13-5可得，45鋼取C=118則d≧118×(2.53/121.67)mm=32.44mm考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=35mm3、齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×10P/n=9.55×10×2.53/121.67=198582N齒輪作用力：圓周力：F=2T/d=2×198582/195N=2036N徑向力：F=Ftan20=2036×tan20=741N4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。（1）、聯(lián)軸器的選擇可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，查[2]表9.4可得聯(lián)軸器的型號(hào)為HL3聯(lián)軸器：35×82GB5014-85（2）、確定軸上零件的位置與固定方式單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向定位（3）、確定各段軸的直徑將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d與聯(lián)軸器相配（如圖），考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d=40mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d應(yīng)大于d，取d=45mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d應(yīng)大于d，取d=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d滿足齒輪定位的同時(shí),還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同,取d=45mm.(4)選擇軸承型號(hào).由[1]P270初選深溝球軸承,代號(hào)為6209,查手冊(cè)可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d=52mm.(5）確定軸各段直徑和長度Ⅰ段：d=35mm長度取L=50mm段:d=40mm初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故段長：L=（2+20+１9+55）=96mm段直徑d=45mmL=L-L=50-2=48mmⅣ段直徑d=50mm長度與右面的套筒相同，即L=20mmⅤ段直徑d=52mm.長度L=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm(6)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算①求分度圓直徑：已知d=195mm②求轉(zhuǎn)矩：已知T=198.58N·m③求圓周力：Ft根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T/d=２×198.58/195=2.03N④求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft·tanα=2.03×tan20=0.741N⑤因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：L=L=48mm(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：F=F=Fr/2=0.74/2=0.37NF=F=Ft/2=2.03/2=1.01N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為M=FL/2=0.37×96÷2=17.76N·m截面C在水平面上彎矩為：M=FL/2=1.01×96÷2=48.48N·m(4)繪制合彎矩圖（如圖d）M=(M+M)=（17.76+48.48)=51.63N·m(5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P/n）×10=198.58N·m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.2，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=[M+(αT)]=[51.63+(0.2×198.58)]=65.13N·m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）σe=65.13/0.1d=65.13x1000/0.1×45=7.14MPa<[σ]=60MPa∴該軸強(qiáng)度足夠。主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查[2]表13-1可知：σ=650Mpa,σ=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σ]=215Mpa[σ]=102Mpa,[σ]=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d≧C查[2]表13-5可得，45鋼取C=118則d≧118×(2.64/473.33)mm=20.92mm考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm3、齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×10P/n=9.55×10×2.64/473.33=53265N齒輪作用力：圓周力：F=2T/d=2×53265/50N=2130N徑向力：F=Ftan20=2130×tan20=775N確定軸上零件的位置與固定方式單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定