課程設計---傳送設備的一級錐齒輪減速器

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p><b>　　機電學院</b></p><p><b>　　城市一班</b></p><p>　　設計題目3 傳送設備的一級錐齒輪減速器（包括鏈傳動、帶傳動）</p><p><b>　　系統(tǒng)簡圖</

2、b></p><p><b>　　工作條件</b></p><p>　　單向運轉，載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的1.25倍，每天工作16小時，使用期限10年，輸送鏈速度允許誤差為5%，輸送鏈效率η=0.9。</p><p><b>　　原始數(shù)據</b></p><p><b>　?。?/p>

3、4）設計工作量</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p><b>　　減速器轉配圖</b></p><p><b>　　減速器零件圖</b></p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

4、t;p>　　一、傳動方案擬定…………….……………………………….2</p><p>　　二、電動機的選擇……………………………………….…….2</p><p>　　三、計算總傳動比及分配各級的傳動比……………….……4</p><p>　　四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算………………………….…….5</p><p>　　五、傳動零件的設

5、計計算………………………………….….5</p><p>　　六、軸的設計計算………………………………………….....13</p><p>　　七、箱體結構設計………………………….…….…….…….23</p><p>　　八、鍵聯(lián)接的選擇及計算………..……………………………26</p><p>　　九、滾動軸承設計…………………………

6、………………….27</p><p>　　十、減速器的潤滑……………………………………………. 28</p><p><b>　　計算過程及計算說明</b></p><p><b>　　一、傳動方案擬定</b></p><p><b>　　工作條件</b></p>

7、<p>　　單向運轉，載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的1.25倍，每天工作16小時，使用期限10年，輸送鏈速度允許誤差為5%，輸送鏈效率η=0.9。</p><p><b>　　二、電動機的選擇</b></p><p>　　1、電動機類型的選擇</p><p>　　按工作要求和條件選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型

8、。</p><p><b>　　2、電動機功率選擇</b></p><p>　　（1）傳動裝置的總效率：</p><p>　　ηaη1?η23?η3?η4?η5</p><p>　　式中：η1、η2、η3、η4、η5分別是帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和輸送鏈的傳動效率。</p><p>　　取η

9、1=0.95，η2=0.98，η3=0.97，η4=0.99，η5=0.9，則</p><p>　　ηa=0.95×0.98×0.97×0.99×0.9 =0.76</p><p>　?。?）電機所需的功率：</p><p>　　=kw==1.47kw</p><p><b>　　= =1.9

10、3kw</b></p><p><b>　　3、確定電動機轉速</b></p><p><b>　　計算鏈輪工作轉速：</b></p><p>　　按《機械設計課程設計指導書》推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動比，一級錐齒輪減速器的傳遞比。則總傳動比合理范圍為。故電動機轉速的可選范圍為：。</p>

11、<p>　　符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。</p><p>　　根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號，因此有三種傳動比方案，綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。</p><p><b>　　4、確定電動機型號</b></p&

12、gt;<p>　　根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y132M1-6。</p><p>　　其主要性能：額定功率2KW；滿載轉速960r/min；額定轉矩2.0。</p><p>　　三、計算總傳動比及分配各級的傳動比</p><p><b>　　1、總傳動比</b></p><

13、;p>　　ia=nm/n=960/133.69=7.18</p><p><b>　　2、分配各級傳動比</b></p><p>　　據指導書，為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，取ij=3。</p><p>　　id=ia/ij=2.39</p><p>　　四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算</p><p

14、><b>　　1、計算各軸轉速</b></p><p>　　nⅠ=nm/id=960/2.39=401.67r/min</p><p>　　nⅡ=nⅠ/ij=401.67/3=133.89r/min</p><p>　　nⅢ=nⅡ=133.89r/min</p><p>　　2、計算各軸的輸入功率</p>

15、;<p>　　PI=Pd=1.93×0.95=1.83KW</p><p>　　PII=PIη2×η3=1.83×0.98×0.97=1.74KW</p><p>　　PIII=PII×η2×η4=1.74×0.99×0.98=1.69KW</p><p><b>

16、;　　3、計算各軸扭矩</b></p><p><b>　　電動機輸出軸轉矩:</b></p><p>　　Td=9.55×106Pd/nd=9.55×106×1.93/960=19.20N·m</p><p><b>　　各軸輸入轉矩</b></p>&l

17、t;p>　　TI=Td×η1=19.200.95=18.24N·m</p><p>　　TII= TIη2×η3=18.240.980.97=17.34N·m</p><p>　　TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55101.69/133.89=12.05N·m</p><p>　　五

18、、傳動零件的設計計算</p><p><b>　　V帶傳動的設計計算</b></p><p>　　1、選擇普通V帶截型</p><p>　　通過查表取工作情況系數(shù)kA=1.2</p><p>　　計算功率Pca=KAP=1.2×1.93=2.316KW</p><p><b>

19、　　因此選用A型V帶</b></p><p>　　2、確定帶輪基準直徑，并驗算帶速</p><p>　　由教材推薦的小帶輪基準直徑為：80~100mm，</p><p>　　則取dd1=100mm>dmin=75 mm</p><p>　　大帶輪直徑 dd2=nd/nI·dd1=960/401.67×10

20、0=239mm</p><p>　　查表，取dd2=250mm</p><p>　　實際從動輪轉速nI’=nd·dd1/dd2=960×100/250=384r/min</p><p>　　轉速誤差為：nI-nI’/nI=(401.67-384)/401.67=0.044<0.05(允許)</p><p>　　帶速V

21、：V=πdd1nd/60×1000=π×100×960/60×1000=5.024m/s</p><p>　　在5~25m/s范圍內，帶速合適</p><p>　　3、確定中心距a，并選擇V帶的基準長度Ld</p><p>　　根據教材公式0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)得：</p><

22、p>　　0.7(100+250)≤a0≤2(100+250)</p><p>　　所以有：245mm≤a0≤700mm，取a0=500</p><p>　　由教材公式Ld0=2a0+1.57(dd1+dd2)+ (dd1-dd2)2/4a0得：</p><p>　　Ld0=2×500+1.57(100+250)+(250-100)2/4×5

23、00=1560.75mm</p><p>　　根據教材P146表（8-2）取Ld=1600mm</p><p>　　根據教材公式（8-23）得：</p><p>　　a≈a0+（Ld-L0）/2=500+（1600-1560.75）/2=540mm</p><p><b>　　4、驗算小帶輪包角</b></p>

24、;<p>　　根據教材公式（8-20）α1=1800-(dd1-dd2)×57.30/a</p><p>　　=1800-（250-100）×57.30/540=1800-160=1640>1200（適用）</p><p><b>　　5、確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　根據教材表查得：P0=0

25、.95KW</p><p>　　根據教材表查得：△P0=0.11KW</p><p>　　根據教材表查得：Ka=0.96</p><p>　　根據教材查得：Kl=0.99</p><p><b>　　由教材公式得：</b></p><p>　　Z=Pca/[(P0+△P0)KaKl]=2.316/

26、[(0.95+0.11)×0.96×0.99]=2.29</p><p><b>　　取Z=3</b></p><p><b>　　6、計算軸上壓力</b></p><p>　　由教材表查得q=0.1kg/m，由教材公式單根V帶的初拉力：</p><p>　　F0=500Pca（

27、2.5-Ka）/ZV Ka+qV2</p><p>　　=500×(2.5-0.96)×2.316/35.0240.96+0.1×5.0242=125.77N</p><p>　　則作用在軸承的壓力Fp，由教材公式得：</p><p>　　Fp=2ZF0sinα1/2=2×3×125.77×sin163.5

28、0/2=107.16N</p><p><b>　　齒輪傳動的設計計算</b></p><p>　　1、選擇齒輪材料及精度等級</p><p>　　考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調質，齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45鋼調質，齒面硬度220HBS；根據教材查表選7級精度。齒面粗糙度Ra≤1.6~3.2

29、μm</p><p>　　2、按齒面接觸疲勞強度設計</p><p>　　根據教材公式：進行計算</p><p><b>　　確定有關參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　傳動比i齒=3</b></p><p>　　取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1

30、=3×20=60</p><p>　　實際傳動比i0=52/20=2.6</p><p>　　傳動比誤差：i-i0/I=2.6-2.6/2.6=0%<2.5% 可用</p><p>　　齒數(shù)比：u=i0=2.6</p><p><b>　?、?取φR=0.3</b></p><p>

31、;<b>　　③ 轉矩T1</b></p><p>　　T1=18.24N·mm</p><p>　?、?載荷系數(shù)k 取k=1.3</p><p>　　⑤ 許用接觸應力[σH] [σH]=σHlimkHN/S</p><p>　　由教材查得： σHlimZ1=560Mpa

32、 σHlimZ2=500Mpa</p><p>　　由教材公式計算應力循環(huán)次數(shù)N</p><p>　　N1=60njLh=60×401.67×0.7×(16×365×10)=9.85×10</p><p>　　N2=N1/i=9.8510/3=3.28×108</p><p

33、>　　由教材查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：</p><p>　　KHN1=0.87 KHN2=0.90</p><p>　　通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求，選取安全系數(shù)SH=1.0</p><p>　　[σH]1=σHlim1 KHN1/SH=560×0.87/1.0Mpa=487.2Mpa</p><p>　　[σH]

34、2=σHlim2 KHN2/SH=350×0.90/1.0Mpa=315Mpa</p><p>　?、迯椥杂绊懴禂?shù)ZE 由教材查得ZE=189.8MPa1/2</p><p><b>　　故得：</b></p><p><b>　　=74.4mm</b></p><p>　　計算平均分度

35、圓處的圓周速度vm</p><p>　　分錐角δ1=arctan(Z1/Z2)=18.43</p><p>　　當量齒數(shù) Zv1= Z1/cosδ1=21.08 Zv2= Z2/cosδ1=63.24</p><p>　　平均分度圓處的圓周速度：3.3m/s</p><p>　　計算載荷系數(shù) 根據v=5.024m

36、/s錐齒輪為7級精度</p><p>　　由教材查得：動載系數(shù)KV=1.08 </p><p>　　由教材查得: 使用系數(shù)KA=1</p><p>　　由教材查得: 齒間嚙合系數(shù)Ka=1</p><p>　　由教材查得： 軸承系數(shù)KHβbe=1.10</p><p>　　故載荷系數(shù)K=KAKVKHaKHβ=2

37、.475</p><p>　　按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑</p><p>　　根據公式100.64mm</p><p>　　模數(shù)：m=d1/Z1=100.64/20=5.03mm</p><p><b>　　取標準模數(shù)：m=5</b></p><p>　　3、校核齒根彎曲疲勞強度<

38、/p><p>　　根據教材P226公式10-23：</p><p><b>　　確定有關參數(shù)和系數(shù)</b></p><p>　　① 分度圓直徑：d1=mZ1=5×20=100mm d2=mZ2=5×52=260mm</p><p>　　齒寬： 139mm</p><p

39、>　　故得 取b=46</p><p>　?、?齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YSa</p><p><b>　　根據教材查表得：</b></p><p>　　YFa1=2.72 YSa1=1.57 YFa2=2.14 YSa2=1.83</p><p>　　③許用彎曲應力[σF]

40、 根據公式：[σF]= σFLim2/SF</p><p>　　根據教材得 σFLim1=420Mpa σFLim2 =330Mpa</p><p>　　按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25</p><p>　　計算兩輪的許用彎曲應力</p><p>　　[σF]1=σFLim1 /SF=420/1.25=336Mpa</p

41、><p>　　[σF]2=σFLim2/SF=330/1.25=264Mpa</p><p>　?、?將求得的各參數(shù)代入式</p><p>　　故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠</p><p>　　5計算齒輪的圓周速度V</p><p>　　V=πd1n1/60×1000=1.57m/s</p><

42、p><b>　　六、軸的設計計算</b></p><p><b>　　輸入軸的設計計算</b></p><p><b>　　1、按扭矩初算軸徑</b></p><p>　　選用45調質，硬度217~255HBS</p><p>　　根據教材公式，并查表取A=115<

43、/p><p>　　d≥115 (3.70/331.03)1/3mm=25.7mm</p><p>　　考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則：d=25.7×(1+5%)mm=27</p><p><b>　　∴選d=28mm</b></p><p><b>　　2、軸的結構設計</b></p&g

44、t;<p>　?。?）軸上零件的定位，固定和裝配</p><p>　　單級減速器中可將輸入軸的圓錐齒輪做成懸臂結構，安排在箱體一側，兩軸承安排在齒輪的右側，齒輪左面由套筒定位，右面用擋圈固定，周向用平鍵連接。兩軸承分別以套杯和套筒定位。</p><p>　　（2）確定軸各段直徑和長度</p><p>　　I段：d1=28mm 長度取L1=50mm&

45、lt;/p><p>　　∵h=2c c=1.5mm</p><p>　　II段：d2=d1+2h=28+2×2×1.5=34mm</p><p><b>　　∴d2=34mm</b></p><p>　　軸承端蓋的總寬度為20mm。根據軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面和帶輪

46、右端面的距離l=30mm,故</p><p>　　III段：參照工作要求并根據d2=34mm，有軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度等級的單列圓錐滾子軸承30208其內徑為40mm，寬度為18mm。故mm。L3=18mm。Ⅴ段軸承右端有套筒定位，為使套筒端面可靠地壓緊軸承，此軸段應略短于軸承寬度，故取l5=16mm</p><p>　?、龆危喝“惭b錐齒輪處的軸段Ⅵ的直徑為34mm取

47、錐齒輪的寬度為56mm，取套筒的長度為20mm，則l6=56+20+(18-16)=78mm</p><p>　　Ⅳ段：取d4=28mm </p><p>　　在Ⅳ軸段加一套筒對軸承進行定位。套筒的外徑為d=50mm</p><p>　　至此，已初步確定了軸的各段直徑和距離。</p><p>　?。?）按彎矩復合強度計算</

48、p><p>　?、偾笮↓X輪分度圓直徑：已知d1=140mm</p><p>　?、谇筠D矩：已知T1=111070N·mm</p><p><b>　?、矍髨A周力：Ft</b></p><p>　　根據教材P198（10-3）式得：</p><p>　　Ft=2T1/dm1=111070/[d

49、1(1-0.5ΦR)]=1904N</p><p>　?、芮髲较蛄r1和軸向力Fa1</p><p>　　根據教材P225（10-22）式得：</p><p>　　Fr=Ft·tanαcosδ1=646.8N</p><p>　　Fa=Ft·tanαsinδ1=248.8N</p><p><

50、;b>　　軸承支反力：</b></p><p>　　由于軸單向旋轉，轉矩產生的扭轉切應力按脈動循環(huán)變化，取α=0.6。 </p><p>　　校核危險截面C的強度</p><p><b>　　由式（15-5）</b></p><p><b>　　∴</b></p>&

51、lt;p><b>　　該軸強度足夠。</b></p><p><b>　　輸出軸的設計計算</b></p><p><b>　　1、按扭矩初算軸徑</b></p><p>　　選用45#調質鋼，硬度（217~255HBS）</p><p>　　根據教材P370頁式（15-

52、2），表（15-3）取A=115</p><p>　　d≥A(P3/n3)1/3=115(3.43/127.32)1/3=34.64mm</p><p>　　輸出軸的最小值直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。</p><p>　　聯(lián)軸器的計算轉矩 有P351表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取KA=1.3。則</p&

53、gt;<p>　　根據機械設計手冊選擇LT7型彈性套注銷聯(lián)軸器，故取半聯(lián)軸器長度，，則半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度</p><p><b>　　、軸的結構設計</b></p><p>　　（1）確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ι軸段右端需制出一軸肩，故取Ⅱ軸段直徑左端用軸段擋圈定位。按軸段

54、直徑取擋圈直徑D=49mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂空長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上二不壓在軸的斷面上，故Ι段的長度應比l1小一些，故取</p><p>　　照工作要求并根據，有軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度等級的單列圓錐滾子軸承33210其內徑為</p><p>　　其尺寸為50x90x32。故mm。</p><p>　　取安裝錐齒輪處的軸段Ⅴ的

55、直徑為，齒輪的左端面與右軸承之間采用套筒定位，取錐齒輪的寬度為60mm，為了是軸套可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度。故取，齒輪的右端面采用軸肩定位。軸肩高度h>0.07d，故取h=6mm。則Ⅳ段的直徑。</p><p>　　對于左軸承若直接采用Ⅳ軸段定位，則軸肩直徑大于軸承內圈直徑，不利于拆卸軸承，應在左軸承和Ⅳ軸段間加一套筒。軸承端蓋的總寬度為20mm。根據軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求

56、，取端蓋的外端面和帶輪右端面的距離l=30mm,故</p><p>　　取齒輪距箱體內壁距離a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，取s=8mm，已知滾動軸承寬度T=32mm，則</p><p>　　?、舳尉嘞潴w內壁的距離為16mm，在確定軸承位置時，應距箱體內壁一定距離，取8mm，則。</p><p>　　至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。</p>

57、<p>　　（2）軸上零件的周向定位</p><p>　　錐齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。</p><p>　　按d5有P106表6-1查的平鍵截面。鍵槽用銑刀加工，長45mm，同樣半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵，滾動軸承與軸的周向定位是有過渡配合來保證的。</p><p>　?。?）求軸上載荷 根據軸的結構圖做出周德計算簡圖。在確定軸承的支

58、點位置時兌取33210型，查的a=23.2mm。</p><p>　　(4)按彎扭合成應力校核軸的強度</p><p><b>　　故安全。</b></p><p>　　八、滾動軸承的選擇及校核計算</p><p>　　根據根據條件，軸承預計壽命：16×365×10=58400小時</p>

59、<p><b>　　1、計算輸入軸軸承</b></p><p>　?。?）兩軸承徑向反力：</p><p>　　初選兩軸承為圓錐滾子軸承30208型</p><p>　　根據教材P322表13-7得軸承內部軸向力查機械手冊知Y=1.6,e=0.37。</p><p>　　有P322式13-11得 </

60、p><p><b>　?。?）求系數(shù)x、y</b></p><p>　　FaA/Fra=0.36</p><p>　　Fab/Frb=0.53</p><p>　　根據教材P321表13-5得e=0.37</p><p>　　XA=1 XB=0.4</p><p>

61、;　　YA=0 YB=1.6</p><p>　?。?）計算當量載荷P1、P2</p><p>　　根據教材P321表13-6取fP=1.2</p><p>　　根據教材P320式13-8a得</p><p>　　P1=fP(xAFrA+yAFaA)=4443.4N</p><p>　　P2=fp(xB

62、FrB+yBFaA)= 2560N</p><p><b>　　（4）軸承壽命計算</b></p><p>　　∵故取P=4443.4N</p><p><b>　　∵ε=10/3</b></p><p>　　根據手冊得30208型的Cr=63000N</p><p>　　由

63、教材P320式13-5a得</p><p>　　Lh=106/60n(Cr/P)ε=16670/458.2×(1×63000/4443.4)10/3</p><p>　　=347322h>58400h</p><p><b>　　∴預期壽命足夠</b></p><p><b>　　2、

64、計算輸出軸軸承</b></p><p>　　1）兩軸承徑向反力：</p><p>　　初選兩軸承為圓錐滾子軸承33210型</p><p>　　根據教材P322表13-7得軸承內部軸向力查機械手冊知Y=1.5,e=0.41。</p><p>　　有P322式13-11得 </p><p><b>

65、　?。?）求系數(shù)x、y</b></p><p>　　FaA/Fra=1.67>e</p><p>　　Fab/Frb=0.33>e</p><p>　　XA=0.4 XB=1</p><p>　　YA=1.5 YB=0</p><p>　?。?）計算當量載荷P1、P2&

66、lt;/p><p>　　根據教材P321表13-6取fP=1.2</p><p>　　根據教材P320式13-8a得</p><p>　　P1=fP(xAFrA+yAFaA)=3215.8N</p><p>　　P2=fp(xBFrB+yBFaA)= 3210N</p><p><b>　?。?）軸承壽命計算&l

67、t;/b></p><p>　　∵故取P=3215.8N</p><p><b>　　∵ε=10/3</b></p><p>　　根據手冊得33210型的Cr=112000N</p><p>　　由教材P320式13-5a得</p><p>　　Lh=106/60n(Cr/P)ε=16670

68、/458.2×(1×112000/3215.8)10/3</p><p>　　=18059903h>58400h</p><p>　　九、鍵連接的選擇及校核計算</p><p>　　1、大帶輪與軸連接采用平鍵連接</p><p>　　軸徑d1=28mm，L1=50mm</p><p>　　查手

69、冊P51 選用C型平鍵，得：b=8 h=7 L=40</p><p>　　即：鍵C8×40GB/T1096-2003 </p><p>　　l=L1-b=40-8=32mm T2=106.63N·m </p><p>　　根據教材P106式6-1得</p><p>　　σp=4T2/dhl=4×106

70、630/28×7×32=78.5Mpa<[σp](110Mpa)</p><p>　　2、輸入軸與齒輪連接采用平鍵連接</p><p>　　軸徑d3=34mm L3=56mm T=260.82N·m</p><p>　　查手冊P51 選A型平鍵，得：b=10 h=8 L=50</p><p>　　

71、即：鍵A10×50 GB/T1096-2003</p><p>　　l=L3-b=50-10=40mm h=8mm</p><p>　　σp=4T/dhl=4×260820/34×8×40=95.9Mpa<[σp](110Mpa)</p><p>　　3、輸出軸與齒輪2連接用平鍵連接</p><

72、p>　　軸徑d2=56mm L2=45mm T=116.3N.m</p><p>　　查手冊P51 選用A型平鍵，得：b=16 h=10 L=36</p><p>　　即：鍵A16×36GB/T1096-2003</p><p>　　l=L2-b=36-16=20mm h=10mm</p><p>　　根據