帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)圓柱齒輪減速器說(shuō)明書

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)齒輪軸：裝配圖：目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1課程設(shè)計(jì)題目11.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1第二章電動(dòng)機(jī)的選擇22.1計(jì)算過(guò)程22.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型22.1.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量22.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速22.1.4計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速32.1.5計(jì)算各軸功率32.1.6計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩42.2計(jì)算結(jié)果4第三章帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算53.1條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容53.2設(shè)計(jì)步驟53.3帶傳動(dòng)的計(jì)算結(jié)果7第四章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算8第五章軸的設(shè)計(jì)135.1軸的概略設(shè)計(jì)135.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)135.3軸上零件的固定方法和緊固件165.4軸上各零件的潤(rùn)滑和密封175.5低速軸的校核計(jì)算175.6軸承的選擇及校核195.7聯(lián)軸器的選擇及校核215.8鍵的選擇及校核計(jì)算21第六章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)226.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)226.2減速器潤(rùn)滑方式23設(shè)計(jì)小結(jié)23參考文獻(xiàn)24第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)圓柱齒輪減速器，如下圖。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載起動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)。使用期限10年，兩班制工作。運(yùn)輸帶容許速度誤差為5%。參數(shù)符號(hào)單位數(shù)值滾筒直徑Dmm400運(yùn)輸帶速度Vm/s1.6運(yùn)輸帶工作拉力FN28001.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1、電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；2、傳動(dòng)零件〔如齒輪、帶傳動(dòng)〕的設(shè)計(jì)；3、軸的設(shè)計(jì)；4、軸承及其組合部件設(shè)計(jì)；5、鍵聯(lián)接的選擇及校核；6、箱體、潤(rùn)滑及附件的設(shè)計(jì)；7、裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)；第二章電動(dòng)機(jī)的選擇2.1計(jì)算過(guò)程2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和工況條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V，Y型。2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)所需的功率為由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率式中、、、、分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取0.96，0.99，0.97，0.99，0.96那么：=0.859=5.217根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選額定功率為5.5kW的電動(dòng)機(jī)。2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)合理的傳動(dòng)比范圍，初選V帶的傳動(dòng)比，齒輪的傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為76.39=4581528r/min綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，將總傳動(dòng)比合理分配給V帶傳動(dòng)和減速器，就得到傳動(dòng)比方案。電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)重量kg傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比滿載轉(zhuǎn)速滿載電流總傳動(dòng)比V帶減速器Y132M2-65.596011.6068.0012.574.003.14電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，如下列圖所示。電動(dòng)機(jī)主要尺寸參數(shù)中心高H外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓空直徑K軸外伸尺寸112122.1.4計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸240.00Ⅱ軸76.39聯(lián)軸器76.392.1.5計(jì)算各軸功率Ⅰ軸==5.01KWⅡ軸==4.81KW聯(lián)軸器=4.71KW2.1.6計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)軸51.90Ⅰ軸199.29Ⅱ軸601.23聯(lián)軸器589.272.2計(jì)算結(jié)果運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果軸名功率P〔kw〕轉(zhuǎn)矩T〔N·m〕轉(zhuǎn)速n傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出r/miniη電動(dòng)機(jī)軸5.2251.90960.004.000.96Ⅰ軸5.014.96199.29197.30240.003.140.96Ⅱ軸4.814.76601.23595.2276.391.000.98聯(lián)軸器4.714.67589.27583.3876.39第三章帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)的條件包括：帶傳動(dòng)的工件條件；傳動(dòng)位置與總體尺寸限制；所需傳遞的額定功率P；小帶輪轉(zhuǎn)速；大帶輪帶輪轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比i。3.2設(shè)計(jì)步驟〔1〕確定計(jì)算功率查得工作情況系數(shù)KA=1.1。故有：=5.74kW〔2〕選擇V帶帶型據(jù)和n選用A帶?！?〕確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速1〕初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，取小帶輪直徑=125mm。2〕驗(yàn)算帶速v，有：=6.28m/s因?yàn)?.28m/s在5m/s—30m/s之間，故帶速適宜。3〕計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑500mm取=500mm〔4〕確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度1)初定中心距a=750mm2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2529mm選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2500mm3〕計(jì)算實(shí)際中心距735.5m中心局變動(dòng)范圍：698.00mm810.50mm〔5〕驗(yàn)算小帶輪上的包角150.79>120〔6〕計(jì)算帶的根數(shù)z1〕計(jì)算單根V帶的額定功率由125mm和960r/min查得P=1.37KW據(jù)n=960r/min，i=4.00和A型帶，查得P=0.11KW查得=0.92，=1.09，于是：=(+)=1.48KW2〕計(jì)算V帶根數(shù)z3.87故取4.00根?！?〕計(jì)算單根V帶的初拉力最小值查得A型帶的單位長(zhǎng)質(zhì)量q=0.1kg/m。所以=200.02N應(yīng)使實(shí)際拉力大于〔8〕計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為：==1548.44N3.3帶傳動(dòng)的計(jì)算結(jié)果帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)帶型A中心距735.5mm小帶輪直徑125mm包角150.79大帶輪直徑500mm帶長(zhǎng)2500mm帶的根數(shù)4初拉力200.02N帶速6.28m/s壓軸力1548.44N第四章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算選用直齒圓柱齒輪，齒輪1材料為40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為280HBS，齒輪2材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕硬度為240HBS。齒輪1齒數(shù)20，齒輪2齒數(shù)63。按齒面接觸強(qiáng)度：齒輪1分度圓直徑其中：——載荷系數(shù)，選1.3——齒寬系數(shù)，取0.9——齒輪副傳動(dòng)比，3.14——材料的彈性影響系數(shù)，查得189.8——許用接觸應(yīng)力，查得齒輪1接觸疲勞強(qiáng)度極限650。查得齒輪2接觸疲勞強(qiáng)度極限600。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：〔設(shè)兩班制，一年工作300天，工作10年〕240.00106.912.20查得接觸疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97取失效概率為，平安系數(shù)1，得：617.5582那么許用接觸應(yīng)力=有79.58圓周速度1.00齒寬71.62模數(shù)3.988.958.00計(jì)算載荷系數(shù)：使用系數(shù)1；根據(jù)1.00，8級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)1.05；用插值法查得8級(jí)精度、齒輪1相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)1.42；查得彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒向載荷分布系數(shù)1.35；查得齒間載荷分配系數(shù)1；故載荷系數(shù)1.49按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑83.37計(jì)算模數(shù)：4.17按齒根彎曲強(qiáng)度：計(jì)算載荷系數(shù)1.42查取齒形系數(shù)：查得2.80，2.27查取應(yīng)力校正系數(shù)：1.55，1.736查得齒輪1彎曲疲勞極限500查得齒輪2彎曲疲勞極限380取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97計(jì)算彎曲疲勞使用應(yīng)力：取彎曲疲勞平安系數(shù)1，得475368.6計(jì)算齒輪1的并加以比擬0.00910.0107齒輪2的數(shù)值大那么有：2.56比照計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取模數(shù)3.00，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑79.58來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。那么有：27.7928取28，那么87.9688將中心距圓整為174mm。計(jì)算齒輪分度圓直徑：84264幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距：=計(jì)算齒輪1寬度：75齒輪2寬度80。各齒輪主要參數(shù)名稱代號(hào)單位高速級(jí)低速級(jí)中心距amm174傳動(dòng)比i3.14模數(shù)mnmm3端面壓力角a°20嚙合角a’°20齒數(shù)z2888分度圓直徑dmm84.00264.00齒頂圓直徑damm90.00270.00齒根圓直徑dfmm76.50256.50齒寬bmm8075材料40Cr〔調(diào)質(zhì)〕45鋼〔調(diào)質(zhì)〕齒面硬度HBS280240第五章軸的設(shè)計(jì)5.1軸的概略設(shè)計(jì)〔1〕材料及熱處理根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理?！?〕按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算。算出軸徑時(shí)，假設(shè)最小直徑軸段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段界面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增大5%-7%，當(dāng)該軸段界面上有兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增大10%-15%。查得A=103—126，那么取A=110。Ⅰ軸30.28Ⅱ軸43.76〔3〕裝V帶輪處以及聯(lián)軸器處軸的直徑考慮鍵槽對(duì)各軸的影響，那么各軸的最小直徑分別為：Ⅰ軸32.40Ⅱ軸48.14將各軸的最小直徑分別圓整為：d1=35mm，d2=50mm。5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸的軸系零件如下列圖所示各軸段直徑及長(zhǎng)度確實(shí)定d11：軸1的最小直徑，d11=d1min=35mm。d12：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)〔氈圈密封〕，d12=38mm。d13：滾動(dòng)軸承處軸段，d13=40mm，選取軸承型號(hào)為角接觸球軸承7008C。d14：過(guò)渡軸段，考慮軸承安裝的要求，根據(jù)軸承安裝選擇d14=46。d15：齒輪處軸段，由于小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的熱處理工藝相同，均為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。d16：過(guò)渡軸段，要求與d14軸段相同，d16=d14=46mm。d17：滾動(dòng)軸承軸段，d17=40mm。各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定l11：根據(jù)大帶輪或者聯(lián)軸器的尺寸規(guī)格確定，取l11=52mm。l12：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取l12=54.6mml13：由滾動(dòng)軸承的型號(hào)和外形尺寸確定，取l13=13mml14：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和小齒輪的寬度確定，取l14=20mml15：由小齒輪的寬度確定，取l15=80mml16：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和小齒輪的寬度確定，取l16=20mml17：由滾動(dòng)軸承的型號(hào)和外形尺寸確定，取l17=15mm高速軸各段尺寸直徑d11d12d13d14d15d16d17mm3538404690.004640長(zhǎng)度l11l12l13l14l15l16l17mm5254.613208020152.低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低速軸的軸系零件如下圖各軸段直徑及長(zhǎng)度確實(shí)定d21：滾動(dòng)軸承軸段，d21=55mm，選取軸承型號(hào)為角接觸球軸承7011C。d22：軸環(huán)，根據(jù)齒輪以及軸承的定位要求d22=62mm。d23：齒輪處軸段，d23=57。d24：滾動(dòng)軸承處軸段d24=55mm。d25：密封處軸段，根據(jù)密封圈的標(biāo)準(zhǔn)〔氈圈密封〕確定，d25=53mm。d26：軸3的最小直徑，d26=d2min=51mm。各軸段長(zhǎng)度確實(shí)定l21：由滾動(dòng)軸承的型號(hào)和外形尺寸確定，取l21=18mm。l22：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和大齒輪的寬度確定，取l22=22.5mml23：大齒輪寬度，取l23=73mml24：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和大齒輪的寬度以及軸承型號(hào)確定，取l24=40.5mml25：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取l25=51.6mml26：，根據(jù)減速器的具體規(guī)格確定取l26=82mm圖5.4低速軸的尺寸圖表5.2低速軸各段尺寸直徑d21d22d23d24d25d26mm556257555351長(zhǎng)度l21l22l23l24l25l26mm1822.57340.551.6825.3軸上零件的固定方法和緊固件〔1〕齒輪的安裝高速軸的齒輪與軸設(shè)計(jì)為齒輪軸式設(shè)計(jì)，既齒輪與軸在同一零件上，該結(jié)構(gòu)主要是當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑與軸的直徑相差不大是，可以做成齒輪軸。低速軸的齒輪與軸的安裝方法為鍵連接，考慮低速軸的直徑較大，因此齒輪與軸分開(kāi)制造，采用鍵連接主要是由于齒輪要承受一定的載荷，鍵槽加工相對(duì)簡(jiǎn)單。〔2〕聯(lián)軸器與低速軸的裝配聯(lián)軸器初選類型為彈性套柱銷聯(lián)軸器，本聯(lián)軸器具有一定補(bǔ)償兩軸線相對(duì)偏移和減震緩沖能力，適用于安裝底座性能好，沖擊載荷不大的中，小功率軸系傳動(dòng)，可用于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，啟動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。聯(lián)軸器與軸的連接選用鍵連接方式。5.4軸上各零件的潤(rùn)滑和密封由于各軸的轉(zhuǎn)速較快，因此潤(rùn)滑方式選擇為飛濺潤(rùn)滑，即利用齒輪濺起的油霧進(jìn)入軸承室，或者將濺到箱體內(nèi)壁上的油聚集到輸油溝中，再流入軸承室進(jìn)行潤(rùn)滑。密封件的選擇上選氈封油圈，主要是考慮結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，由于減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氈封油圈的條件已經(jīng)滿足減速的設(shè)計(jì)要求。并且氈封油圈工作性能可靠。選擇的氈圈材料是半粗羊毛氈，型號(hào)為氈圈38JB/TQ4606。5.5低速軸的校核計(jì)算1.軸上力的作用點(diǎn)位置和支點(diǎn)跨距確實(shí)定齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按方案原那么，應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可決定輸出軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。軸上安裝的為角接觸軸承型號(hào)為7011C，查數(shù)據(jù)可知他的負(fù)荷作用中心到軸承外端面的距離a=9mm，因此可以計(jì)算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)相互位置尺寸。支點(diǎn)跨距L≈138mm。軸承的寬度L1≈9mm；軸承作用點(diǎn)到齒輪中點(diǎn)的距離L2=L3≈69mm；軸的端面到軸承作用點(diǎn)的距離L4≈140.6mm。軸的結(jié)構(gòu)如圖5.5所示?？梢园言摵?jiǎn)化為如圖5.6所示的簡(jiǎn)圖。由于水平面受力未知，所以只按垂直面進(jìn)行校核。圖5.5低速軸結(jié)構(gòu)圖9138140.6圖5.6軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖2.繪制軸的力學(xué)模型圖根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，按垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，做出垂直面上的彎矩MV圖〔圖5.7〕。96969140.6圖5.7軸的載荷分析圖=601.23，=601.23≈，齒輪分度圓直徑d=59.96mm，那么2277.40N1138.70N78.57取0.3，查得60MPa，t=6mm。18138.32所以10.67MPa60MPa故該軸滿足強(qiáng)度要求。5.6軸承的選擇及校核〔一〕軸承類型選擇為角接觸球軸承。Ⅰ軸選軸承為：7008C；Ⅱ軸選軸承為：7011C；所選軸承的主要參數(shù)見(jiàn)表5.3。圖5.8軸承參數(shù)表5.3所選軸承的主要參數(shù)軸承代號(hào)根本尺寸/mm安裝尺寸/mm根本額定/kNammdDBdaDa動(dòng)載荷Cr靜載荷C0r7008C40681546622015.214.77011C559018628337.230.518.7〔二〕滾動(dòng)軸承的選擇，根據(jù)載荷以及速度情況，選擇軸承為角接觸球軸承。選擇的軸承型號(hào)為：7011C。其根本參數(shù)查表得：Cr=37.2kN,Cr0=30.5kN，e=0.38，Y=1.4，Y0=0.8?！踩碀L動(dòng)軸承的校核軸承受力圖如下圖。1.徑向載荷Fr根據(jù)軸的分析，可知：A點(diǎn)總支反力Fr1=FRA=6511.29N，B點(diǎn)總支反力Fr2=FRB=5999.83N。2.軸向載荷Fa.外部軸向力Fae=Fa3-Fa2=1242.31N，從最不利受力情況考慮，F(xiàn)ae指向A處1軸承〔方向向左〕；軸承派生軸向力由角接觸球軸承的計(jì)算公式Fd=Fr/(2Y)求出；Fd1=Fr1/(2Y)=2325.46N〔方向向右〕；Fd2=Fr2/(2Y)=2142.79N〔方向向左〕。因?yàn)镕ae+Fd2=3385.11N>2325.46N=Fd1，所以A處1軸承被壓緊，B處2軸承放松。故：Fa1=Fae+Fd2=3385.11N，F(xiàn)a2=Fd2=2142.79N。3.當(dāng)量動(dòng)載荷P根據(jù)工況〔無(wú)沖擊或輕微沖擊〕，查得載荷系數(shù)fP=1.1。1軸承：因Fa1/Fr1=0.52>0.38=e，可知：P1=fP〔0.4Fr1+YFa1〕=8078.03N2軸承：因Fa2/Fr2=0.39>0.38=e，可知：P2=fP〔0.4Fr2+YFa2〕=5939.83N4.驗(yàn)算軸承壽命因P1>P2，故只需驗(yàn)算1軸承。軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同，為10〔年〕×365〔天〕×16〔小時(shí)〕=48000h。=190041.09h>48000h。其中，溫度系數(shù)=1〔軸承工作溫度小于120度〕，軸承具有足夠壽命。5.7聯(lián)軸器的選擇及校核由于設(shè)計(jì)的減速器伸出軸51，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五篇-軸及其聯(lián)接表5-2-4選取聯(lián)軸器：主動(dòng)端：J型軸孔、A型鍵槽、51、82從動(dòng)端：J1型軸孔、A型鍵槽、51、82J51×82選取的聯(lián)軸器為：TL7GB/T5843J151×82聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=595.22，查得工況系數(shù)KA=1.9，聯(lián)軸器承受的轉(zhuǎn)矩為1130.92查得該聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為1500，因此符合要求。5.8鍵的選擇及校核計(jì)算低速軸端聯(lián)軸器鍵選擇的型號(hào)為鍵C16×80GB/T1096鍵的工作長(zhǎng)度為l=L-b=80-16/2=72mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=5mm，根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查得150MPa，那么其擠壓強(qiáng)度65.49MPa150MPa滿足強(qiáng)度要求。第六章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造〔HT200〕制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)