帶式運輸機傳動裝置中的雙級斜齒圓柱齒輪減速器設計說明書axy

設計人 :伍志剛 二 0 0四 年 一 月 目錄 一 . 設計任務 二 . 傳動方案的分析與擬定 三 . 電動機的選擇 四 . 傳動比的分配及動力學參數(shù)的計算 五 . 傳動零件的設計計算 六 . 軸的設計計算 七 . 鍵的選擇和計算 八 . 滾動軸承的選擇及計算 九 . 連軸器的選擇 十 . 潤滑和密封方式的選擇，潤滑油的牌號的確定 十一 . 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇 十二 . 設計小結(jié) 十三 . 參考資料 一 設計任務書 設計題目 ：設計帶式運輸機傳動裝置中的雙級斜齒圓柱齒輪減速器。 序號 F (N) V (m/s) D (mm) 生產(chǎn)規(guī)模 工作環(huán)境 載荷特性 工作年限 3 13000 0.45 420 單件 室內(nèi) 平穩(wěn) 5年 (單班 ) 二 .傳動方案得分析擬定 : 方案 1. 方案 2. 外傳動為帶傳動 ,高速級和低速級均 高速級 ,低速級 ,外傳動均為圓柱輪 . 為圓柱齒輪傳動 . 方案的簡要對比和選定 : 兩種方案的傳動效率 ,第一方方案稍高 .第一方案 ,帶輪會發(fā)生彈性滑動 ,傳動比不夠精確 .第二方案用齒輪傳動比精確程度稍高 .第二方案中外傳動使用開式齒輪 ,潤滑條件不好 ,容易產(chǎn)生磨損膠合等失效形式 ,齒輪的使用壽命較短 .另外方案一中使用帶輪 ,可用方便遠距離的傳動 .可以方便的布置電機的位置 .而方案二中各個部件的位置相對比較固定 .并且方案一還可以進行自動 過載保護 . 綜合評定最終選用方案一進行設計 . 三 .電動機的選擇 : 計算公式 : 工作機所需要的有效功率為： P=Fv/1000 從電動機到工作級之間傳動裝置的總效率為 連軸器 1=0.99. 滾動軸承 =0.98 閉式圓柱齒輪 =0.97. V帶 =0.95 運輸機 =0.96 計算得要求 : 運輸帶有效拉力為 : 13000 N 工作機滾筒轉(zhuǎn)速為 : 0.45r/min 工作機滾筒直徑為 : 420 mm 工作機所需有效功率為 : 5.85 kw 傳動裝置總效率為 : 0.7835701 電動機所需功率為 : 7.4 KW 由滾筒所需的有效拉力和轉(zhuǎn)速進行綜合考慮 : 電動機的型號為 : Y160M-6 電動機的滿載轉(zhuǎn)速為 : 960 r/min 四 .傳動比的分配及動力學參數(shù)的計算 : 滾筒轉(zhuǎn)速為 : 20.4 r/min 總傳動比為 46.91445 去外傳動的傳動比為 3.5. 則減速器的傳動比為 : = 46.9/3.5=13.4 又高低速級的傳動比由計算公式 : 得減速器的高速級傳動比為 :4.1. 低速級為 :3.2 各軸轉(zhuǎn)速為： =274.2r/min =65.7 r/min =20.4r/min 各軸輸入功率為 =7 KW =6.7 KW =6.4 KW 各軸輸入轉(zhuǎn)矩為 = 246945.9 Nmm =979920 N.mm =991136 Nmm 五 .傳動零件的設計 一 .帶傳動的設計 : (1)設計功率為 Pc=KaP=17.5=7.5 (2) 根據(jù) Pc=7.5KW, n1=274.2857r/min ,初步選用 B 型帶 (3)小帶輪基準直徑取 Dd1=125mm Dd2= Dd1(1-)= 125(1-0.02) mm = 437.5mm (4)驗算帶速 v v = = = 6.283185m/s (5)確定中心距及基準長度 初選中心距 a0=780mm 符合 : 0.7(Dd1+Dd2)a012 在要求范圍以上，包角合適 (7)確定帶的根數(shù) Z 因 Dd1=125mm , i=3.5, V=6.2 P1=1.75KW P=.17KW 因 =156.1709, K=.95 因 Ld=2500mm , Z = = 取 Z=4 (8)確定初拉力 F0及壓軸力 FQ =250 =1958.131N 高速級圓柱齒輪傳動設計結(jié)果 1) 要求分析 (1) 使用條件分析 傳遞功率： P1=7.092537kW 主動輪轉(zhuǎn)速： n1=274.2857r/min 齒數(shù)比： u=4.17437 轉(zhuǎn)矩 T1= =246945.9 圓周速度：估計 v4m/s 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動 (2) 設計任務 確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案，包括： 一組基本參數(shù)： m、 z1、 z2、 x1、 x2、 、 d 主要幾何尺寸： d1、 d2、 a、 等 2) 選擇齒輪材料、熱處理方式及計算許用應力 (1) 選擇齒輪材料、熱處理方式 按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下： 小齒輪： 45 ，調(diào)質(zhì) ，硬度范圍 229-286 大齒輪： 45 ， 正火 ，硬度范圍 169-217 (2) 確定許用應力 a. 確定極限應力 Hlim和 Flim 小齒輪齒面硬度為 250 大齒輪齒面硬度為 200 Hlim1=720， Hlim2=610 Flim1=260， Flim2=180 b. 計算應力 循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) Z_N、 Y_N N1 =60an_1t = 601274.28578=2.369828E+08 Z_N1=1Z_N2=1； Y_N1=1， Y_N2=1。 c. 計算許用應力 _ H l i m _ F l i m1 . 3 , 1 . 6 .SS H l i m 1 _ N 11_ H m i n Z 7 2 0 1 5 3 3 . 8 5S 1 . 3HP M P a M P a F l i m 2 Z _ N 2H P 2_ F m i n260?2? 1 325S 1 . 6 M P M P a F l i m 2 Z _ N 22_ F m i n6 1 0 1 4 6 9 . 2 3S 1 . 3HP M P a M P a F l i m 2 Y _ S T Y _ N 2F P 2_ F m i n 1 8 0 C 2 1 2251 . 6 M P a M P aS 2 N 1 2 . 3 6 9 8 2 8 E + 0 8 5 . 6 7 7u 4 . 1 7 4 3 7N 6611 7 . 0 9 2 5 3 79 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 7 4 . 2 8 5 7pn 3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型 (1) 選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設為 0 (2) 選擇齒輪精度等級 按估計的圓周速度，由表 3-5初步選用 8精度 (3)初選參數(shù) 初選： = 15， z1= 22， z2= z1u = 224.17437=92。 x1=0， x2=0， d=0.8 Z_H = 2.45； Z_E = 188.9MPa ；取 Z =0 .87 Z= cos = cos15 =0.9828153 (4)初步計算齒輪的主要尺寸 由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應先按接觸強度設計，然后校核其彎曲強度根據(jù)接觸強度的設計公式應先計算小齒輪的分度圓直徑 d1，計算 d1前，還需首先確定系數(shù)： K、 Z_H、 Z_E、 Z、 Z。 K_A=1， 取 Kv=1.1，取 K=1.05，取 K=1.1 則 K=K_AKvKK=11.11.051.1=1.2705 Z_H、 Z_E、 Z、 Z的值取初選值 初步計算出齒輪的分度圓直徑 d1、 mn等主要參數(shù)和幾何尺寸 =88.4mm = =88.4cos15/22 mm = 4mm 取標準模數(shù) mn= 4mm 則 a= =4/2cos15 mm = 236.043mm 圓整后?。?a= 240mm 修改螺旋角： = = =181141 = 92.63158 齒輪圓周速度為： v = m/s = 1.330335m/s 與估計值相近。 88.4? cos1522nm ( z 1 + z 2 ) 4 2 2= a r c c o s a r c c o s2 a c o s 1 8 1 1 4 1 n 1 d 1 2 7 4 . 2 8 5 7 9 2 . 6 3 1 5 86 0 0 0 0 6 0 0 0 0 b=dd1=.892.63158 =74.1mm 取 b2=75mm b1=b2+(5 10)mm=80mm (5)驗算齒輪的彎曲強度條件。 計算當量齒數(shù)： Z_v1= =25.6597 Z_v2= =107.3043 得 Y_FS1=4.25， Y_FS2=3.9。取 Y=.72， Y=0.9 計算彎曲應力 2KT1 F1= -=Y_FS1YY=62.18564MPa325 bd1m1 Y_FS2 F2=F1 -=57.06447MPa225 Y_FS1 該方案 合格。 小齒分度圓直徑 mm 92.63158 大齒分度圓直徑 mm 387.3684 小齒齒頂圓直徑 mm 100.6316 大齒齒頂圓直徑 mm 395.3684 小齒齒根圓直徑 mm 82.63158 大齒齒根圓直徑 mm 377.3684 小齒齒寬 mm 80 大齒齒寬 mm 75 中心距 mm 240 螺旋角 18.19487 低速級圓柱齒輪就傳動設計結(jié)果 1) 要求分析 (1) 使用條件分析 傳遞功率： P1=6.742166kW 主動輪轉(zhuǎn)速： n1=65.70708r/min 齒數(shù)比： u=3.211054 轉(zhuǎn)矩： T1= =979920 圓周速度：估計 v4m/s 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動 (2) 設 計任務 確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案，包括： 31cosZ2 3cosZ661 6 . 7 4 2 1 6 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 6 5 . 7 0 7 0 8iPn 一組基本參數(shù)： m、 z1、 z2、 x1、 x2、 、 d 主要幾何尺寸： d1、 d2、 a、 等 2) 選擇齒輪材料、熱處理方式及計算許用應力 (1) 選擇齒輪材料、熱處理方式 按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下所示： 小齒輪： 45 ，調(diào)質(zhì) ， 229-286 大齒輪： 45 ，正火 ， 169-217 (2) 確定許用應力 a. 確定極限應力 Hlim和 Flim 小齒輪齒面硬度為 250 大齒輪齒面硬度為 200 Hlim1=720， Hlim2=610 Flim1=260， Flim2=180 b. 計算應力循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) Z_N、 Y_N N1 = 60an_1t = 60165.707088=5.677092E+07 N1 5.677092E+07 N2= - = - = 1.767984E+07 u 3.211054 Z_N1=1Z_N2=1； Y_N1=1， Y_N2=1。 c. 計算許用應力 取 S_Hlim=1.3， S_Flim=1.6。 Hlim1Z_N1 7201 HP1= - = - Mpa S_Hmin 1.3 =553.8462MPa Flim2Z_N2 6101 HP2= - = - Mpa S_Fmin 1.3 =469.2308MPa Flim1Y_STY_N1 26021 FP1= - - = - MPa S_Fmin 1.6 =325MPa Flim2Y_STY_N2 180C21 FP2=-= - MPa S_Fmin 1.6 =225MPa 3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型 (1) 選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設為 0 (2) 選擇齒輪精度等級 按估計的圓周速度，初步選用 8精度 (3)初選參數(shù) 初選： = 15， Z1= 28， Z2=Z1u =283.211054=90。 X1=0， X2=0， d=0.8 Z_H = 2.45； Z_E = 188.9MPa ；取 Z =0 .87 Z=cos = cos15 =0.9828153 (4)初步計算齒輪的主要尺寸 由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應先按接觸強度設計，然后校核其彎曲強度根據(jù)接觸強度的設計公式應先計算小齒輪的分度圓直徑 d1，計算 d1前，還需首先確定 系數(shù)： K、 Z_H、 Z_E、 Z、 Z。 得 K_A=1，取 Kv=1.1，取 K=1.05 ，取 K=1.1 則： K=K_AKvKK=11.11.051.1=1.2705 Z_H、 Z_E、 Z、 Z的值取初選值 初步計算出齒輪的分度圓直徑 d1、 mn等主要參數(shù)和幾何尺寸 =142.6 d1cos 142.6cos15 mn= - = - mm z1 28 = 5mm 取標準模數(shù) mn= 5mm 則 mn 5 a= - (z1+z2) = - mm 2cos 2cos15 = 305.4065mm 圓整后取： = 305mm 修改螺旋角： mn(z1+z2) 5 (28+90) =arc cos - -= arc cos - 2a 2305 =144244 mnz1 528 d1= - - = - mm cos cos144244 = 144.7458 齒輪圓周速度為： n1d1 65.70708144.7458 v = - - = - m/s 60000 60000 =0 .4979855m/s 與估計值相近。 b=dd1=0.8144.7458 =115.7mm 取 b2=120mm b1=b2+(5 10)mm=125mm (5)驗算齒輪的彎曲強度條件。 計算當量齒數(shù)： Z_v1= Z_v2= Y_FS1=4.1， Y_FS2=3.9。取 Y=0.72， =0.9 計算彎曲應力 F1= = Y_FS1YY =76.17229MPa325 F2=F1= =72.45657MPa S = 1.65 1aamS k 1amS k 故安全 中間軸和低速軸的校核方法同上 .經(jīng)過計算的也合格 . 七 . 鍵聯(lián)接的選擇 位置 軸徑 mm 型號 鍵長 mm 鍵寬 mm 接觸高 mm 高速軸 60 A 50 18 7 中間軸 85 A 63 22 9 低速軸 110 A 100 28 10 90 A 110 25 9 高 速軸鍵的校核 : 轉(zhuǎn)矩 T = 246945 軸徑 d = 60 平鍵型號為： A 平鍵接觸長度 l = 32 平鍵接觸高度 k = 4.4 聯(lián)結(jié)類型為動聯(lián)結(jié) 許用壓強 P = 150 2T 計算壓強 P = -= 58.46236 dlk 因 PP 動聯(lián)結(jié)平鍵強度校核合格 八 . 滾動軸 承 選擇和校核 : 經(jīng)過分析可得各個軸均須承受一定的軸向力 ,故考慮選擇角接觸球軸承 . 由各個軸的結(jié)構(gòu)尺寸可查表可以選擇 : 高速軸選 7213C, 中間軸選 7218C, 低速軸選 7220C 在此僅以高速軸的滾動軸承為典型進行校核 徑向力和軸向力的計算公式為 : : 設計需求 : 軸承工作時間為 14400小時 額定動負荷 Cr= 53800N 額定動負荷 C0r= 46000N 軸承負荷系數(shù) fp為 1.1 溫度系數(shù) ft為 1 軸承 1當量動負荷為 = 2519.94605542088N 軸承 2當量動負荷為 =4600.904151896N 由公式 : 計算得 : 軸承 1計算壽命為 591931.27小時 軸承 2計算壽命為 97255.79小時 九 . 聯(lián)軸器的選擇 選用彈性連軸器 : 軸徑為 90mm 公稱轉(zhuǎn)矩 :2800N.m 選用 TL11 GB4323-84 主動端： J型 軸孔， A型鍵槽， 95mm, =132mm 從動端： J1型軸孔， A型鍵槽 , 95mm, =132mm 十 . 潤滑和密封方式的選擇，潤滑油的牌號的確定 所有軸承用脂潤滑，滾珠軸承脂 ZG69-2；齒輪用油潤滑，并采用油池潤滑的方式，牌號 CKC150；這樣對所有的軸承都要使用鑄造擋油盤。軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封圈 十一 .箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇 1). 減速器結(jié)構(gòu) : 減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖及零件圖。 2).注意事項 : 1.裝配前 ,所有的零件用煤油清 洗 ,箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機油浸蝕的涂料 ； 2.齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗 ,高速級側(cè)隙應不小于 0.211mm,低速級側(cè)隙也不應小于 0.211mm； 3.齒輪的齒側(cè)間隙最小 = 0.09mm.齒面接觸斑點高度 45%,長度 60%； 4.角接觸球軸承 7213C,7218C,7220C 的軸向游隙均為 0.10 0.15mm,用潤滑脂潤滑 . 5.箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片 ,允許涂密封膠和水玻璃 .各密封處不允許漏油 ； 6.減速器裝置內(nèi)裝 CKC150工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍 7.減速器外表面涂灰色油漆 8.按減速器的 實驗規(guī)程進行試驗 十二 設計小結(jié) 經(jīng)過幾周的課程設計，我終于完成了自己的設計，在整個設計過程中，感覺學到了很多的關(guān)于機械設計的知識，這些都是在平時的理論課中不能學到的。還將過去所學的一些機械方面的知識系統(tǒng)化 ,使自己在機械設計方面的應用能力得到了很大的加強 . 除了知識外，也體會到作為設計人員在設計過程中必須嚴肅，認真，并且要有極好的耐心來對待每一個設計的細節(jié)。在