機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)22變速器設(shè)計(jì)

計(jì)算與說明 主要結(jié)果 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)及傳動(dòng)方案分析 1.1 A3 組數(shù)據(jù) :運(yùn)輸帶工作拉力 F(N)=2500 運(yùn)輸帶工作速度 V(m/s)=1.25 運(yùn)輸帶鼓輪直徑 D(mm)=280 軸承選用角接觸球軸承 1.2 傳動(dòng)方案分析 減速器部分兩級展開式圓柱齒輪減速，這是兩級減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。 因?yàn)辇X輪傳動(dòng)具有承載能力大 ,效率高 ,尺寸緊湊壽命長等特點(diǎn) .選斜齒因?yàn)樾饼X圓柱齒輪傳動(dòng)的承載能力和平穩(wěn)性比直齒的好 .在電動(dòng)機(jī)軸與減速器高速軸之間的聯(lián)軸器用彈性聯(lián)軸器 ,因?yàn)?軸的轉(zhuǎn)速高 ,為減少啟動(dòng)載荷 ,緩和沖擊 .而輸出軸由于轉(zhuǎn)速低 ,故可以采用剛性聯(lián)軸器 . 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 總 的來說 ，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 2.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件 ,選用 Y系列三相機(jī)步電動(dòng)機(jī) . 2.2 工作機(jī)有效功率 2 5 0 0 1 . 2 5 3 . 1 2 51 0 0 0 1 0 0 0w FVp k w 電動(dòng)機(jī)所需功率 wd pp 其中 為傳動(dòng)裝置的總效率設(shè) 分別為彈性聯(lián)軸器 ,閉式齒輪 (設(shè)精度為 8級 ),滾動(dòng)軸承 , 滾筒效率 , 剛 性 聯(lián) 軸 器 的 效 率 . 查表 2-2 得1 . 0 則 = 30 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 1 . 0 0 . 8 7 7 3 . 1 2 5 3 . 5 6 30 . 8 7 7wdpp k w 查表 16-1取電動(dòng)機(jī)額定功率 4kw.取同步轉(zhuǎn) 速 為 1500r/min 則 電 動(dòng) 機(jī) 型 號 為 Y112M-4. p 額 4kw, 1 4 4 0 / m inmnr . 6 0 1 0 0 0 / d = 6 0 1 0 0 0 1 . 2 5 / 2 8 0 = 8 5 . 3 r / m i nwnv 3. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇計(jì)算 3.1 傳動(dòng)比的分配 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 1440 1 6 . 8 88 5 . 3mwni n ,1 1 .4 4 .8 6 1ii,2 1 3 .4 7 3ii i . 3.2 各軸的轉(zhuǎn)速 1 1 4 4 0 / m i nmn n r.1211440 2 9 6 . 2 4 / m i n .4 . 8 6 1nnri 2322 9 6 . 2 4 8 5 . 3 / m i n3 . 4 7 3nnri . 4 8 5 .3 / m i nn n r 3.3 各軸的輸入功率 11213 . 5 6 3 0 . 9 9 3 . 5 7 23 . 5 7 2dp p k wp p k w 32433 . 3 8 7 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 2 5 33 . 2 5 3 0 . 9 9 1 . 0 3 . 2 2p p k wp p k w 3.4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1112223334449550 9 5 5 0 3 . 5 2 72 3 . 3 9 .14409550 9 5 5 0 3 . 3 8 71 0 9 . 1 9 .2 9 6 . 2 49550 9 5 5 0 3 . 2 5 33 6 4 . 2 .8 5 . 39550 9 5 5 0 3 . 2 23 6 0 . 5 .8 5 . 3pT N mnpT N mnpT N mnpT N mn 軸號 轉(zhuǎn)速 n 功率 p 轉(zhuǎn)矩 T 傳動(dòng)比 i 1 1440 3.527 23.39 4.861 3.473 1 2 296.2 3.387 109.19 3 85.3 3.253 364.20 4 85.3 3.220 360.50 計(jì)算與說明 4. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.1 高速級減速齒輪設(shè)計(jì) (斜齒圓柱齒輪 ) 4.1.1 選擇齒輪材料 ,熱處理方式和精度等級 考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械 ,故大小齒輪均用 45 號鋼 ,采用軟齒面 ,由表 5-6 得 :小齒輪調(diào)質(zhì)處理 ,齒面硬度為229-286HBS,平均硬度為 258HBS;大齒輪正火處理 ,齒面硬度為169-217HBS,平均硬度為 193HBS.選齒輪加工精度均為 8級 . 4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 及校核 為軟齒面故 按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ,彎曲疲勞強(qiáng)度校核 . 設(shè)計(jì)式 :131 2 1753d H pkT udu 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 :1 2 3 .3 9 1 .T N mu=4.861 載荷系數(shù)初選1 1.6k ,齒寬系數(shù) 1.1d ,彈性系數(shù)1 8 9 .8ez M pa ,選 10, 1 24z 則 21 4 . 8 6 1 2 4 1 1 6 . 6 4z u z 取2 117z . 又 許 用 應(yīng) 力l i m 1l i mHH p N wHzzS , 查 圖 知l i m 1 l i m 25 7 0 , 4 5 0HHM p a M p a. 96108612016 0 6 0 1 4 4 0 1 1 6 3 0 0 1 0 4 . 1 4 7 1 0 2 1 08 . 5 3 1 0 2 1 0N n a t NNNNi 所以取121 .0 , 1 .0NNzz,lim 1.0HS 則 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 l i m 11l i ml i m 12l i m570450HH p N wHHH p N wHz z M p aSz z M p aS 取 2 450HpH M p a初算1 331 221 1 . 6 2 3 . 3 9 1 4 . 8 6 1 17 5 3 7 5 3 4 4 . 2 2 41 . 1 4 5 0 4 . 8 6 1td H pkT ud m mu 計(jì)算載荷系數(shù) k. 1 . 0 , 1 . 2 5 , 1 . 1 1 , 1 . 2AVk K k k 則 1 . 0 1 . 1 2 5 1 . 1 1 1 . 2 1 . 6 6 5AVk k K k k 對1d進(jìn)行修正331111 . 6 6 54 4 . 2 2 4 4 4 . 8 1 51 . 6tkd d m mk 11c o s 4 4 . 8 1 5 c o s 1 0 1 . 8 3 924ndm z 取 2nm 12 2 2 4 1 1 7 1 4 3 . 1 82 c o s 2 c o s 1 0nm z za m m 取 145a mm 1122211 2 12 2 4 1 1 7a r c c o s 1 3 2 9 2 12 1 4 52 2 44 9 . 3 6 2c o s 0 . 9 7 2 42 1 1 72 4 0 . 6 3 8c o s . 9 7 2 41 . 1 4 9 . 3 6 2 5 4 . 2 9 85 1 0 6 4nndmzd m mmzd m mob d m mb b m m b m m 2取 b = 5 5 m m 取齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 :1211900F F S F PnkT Yb m z 又1212332 3 . 0 9 8 , 1 1 3 . 2 9 3c o s c o svvzzzz 查圖 5-38 知1 2 H l i m 1 H l i m 24 . 3 1 , 3 . 9 6 , 5 3 3 2 2 0 , 2 0 0F s F sY Y M p a M p a 圖 知1 2 m i n1 . 0 , 2 , 1 . 3N N S T FY Y Y S 取又 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 l i mm i nl i m 1 111m i nl i m 2 222m i n11 1 1221122 212 2 0 21 . 0 3 3 81 . 32 0 0 21 . 0 3 0 71 . 31990 1 9 9 0 1 . 6 6 5 2 3 . 3 9 14 . 3 1 6 3 . 2 65 5 2 2 41990 1 9 9 0 1F S TH P NFF S TH P NFF S TH P NFF F S H PnF F SnYYSYY M p aSYY M p aSkTY M p ab m zkTYb m z 則22. 6 6 5 2 3 . 3 9 13 . 9 6 3 8 . 9 75 5 2 2 4HPM p a 滿足齒根彎曲強(qiáng)調(diào) . 4.2 低速 級斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.2.1 選擇材料 ,熱處理方式和精度等級 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表 5-6 選取，都采用 45號鋼，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用 8 級 . 4.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 為軟齒面故按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ,彎曲疲勞強(qiáng)度校核 . 設(shè)計(jì)式 :333 2 1730d H pkT udu 3 1 1 2 3 2 3 . 3 9 4 . 8 6 1 0 . 9 7 0 . 9 9 1 0 9 . 1 8T T i 初選221 . 3 , 1 . 1 , 1 8 9 . 8 , 1 5 , 3 . 4 7 3dek z M p a u i 初取3 4 3 42 4 , 3 . 4 7 3 2 4 8 3 . 3 5 2 8 4z z u z z 取又許 用應(yīng)力l i m 1l i mHH p N wHzzS ,查圖知 . l i m 1 l i m 25 7 0 , 4 5 0HHM p a M p a又 計(jì)算與說明 8833 2 425 . 5 3 1 0 , 2 . 4 5 1 0 ,NN N N i 0 3 4 m i n, 1 . 0 , 1 . 0 , 1 . 0N N H WN Z Z S Z 均 大 于 則 取. l i m 33l i ml i m 44l i m570450HH p N wHHH p N wHz z M p aSz z M p aS 取 4 450HpH M p a初算3 333t 221 1 . 3 1 0 9 . 1 8 3 . 4 7 3 17 3 0 7 3 0 6 8 . 3 4 6 m m1 . 1 4 5 0 3 . 4 7 3d H pkT udu 計(jì)算載荷系數(shù) k. 1 . 0 , 1 . 2 5 , 1 . 0 9 , 1 . 1AVk K k k 則 1 . 0 1 . 1 2 5 1 . 0 9 1 . 1 1 . 4 9 8AVk k K k k 對1d進(jìn)行修正333321 . 4 9 86 8 . 3 4 6 7 1 . 6 5 41 . 3tkd d m mk 33c o s c o s 1 5 2 . 8 824ndm z 取 3nm 34 2 4 8 4 1 6 7 . 7 22 c o s 2 c o s 1 5nm z za m m 取 170a mm 33444 3 43 4 32 4 8 4a r c c o s 1 72 1 7 0247 5 . 5 5 6c o s 0 . 9 5 2 92 6 4 . 4 4 4c o s 0 . 9 5 2 91 . 1 8 3 . 1 1 8 45 1 0 9 0nndmzd m mmzd m mb d m m b m mb b m m b m m 取取齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 :1211900F F S F PnkT Yb m z 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 又3 434332 7 . 7 3 , 9 7 . 0 7c o s c o svvz zzz 查圖 5-38 知3 4 H l i m 3 H l i m 44 . 1 8 , 4 . 0 2 , 5 3 3 2 2 0 , 2 0 0F s F sY Y M p a M p a 圖 知3 4 m i n1 . 0 , 2 , 1 . 2 5N N S T FY Y Y S 取又 l i mm i nl i m 3 333m i nl i m 4 444m i n33 3 3223342 232 2 0 21 . 0 3 5 21 . 2 52 0 0 21 . 0 3 2 01 . 2 51990 1 9 9 0 1 . 4 9 84 . 1 8 7 4 . 9 8241990 1990F S TH P NFF S TH P NFF S TH P NFF F S H PnF F SnYYSYY M p aSYY M p aSkTY M p ab m zkTYb m z 則421 . 4 9 84 . 0 2 7 2 . 0 48 4 2 4HPM p a 滿足彎曲強(qiáng)度要求 . 驗(yàn)算速度誤差 8 4 3 . 4 7 3 3 . 5 0 . 7 7 % 5 %2 4 3 . 5i 因 為 則齒數(shù) 模數(shù) nm 螺旋角 分度圓直徑 d 1 24z 2nm13 1 49.362d 2 117z 2 240.638d 3 24z 3nm17 3 75.556d 4 84z 4 264.444d 5. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 軸的選材及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料 45 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 .由表 12-2 知 640B Mpa . 計(jì)算與說明 5.2 確定軸的最小直徑 由3m i n .pdc n 求 各 軸 的 最 小 直 徑106 117c 則 3m i n3m i n3m i n3 . 5 2 7: 1 1 5 1 5 . 514403 . 3 8 7: 1 1 5 2 5 . 9 12 9 6 . 2 43 . 2 5 3: 1 1 0 3 7 . 0 28 5 . 3pd c m mnpd c m mnpd c m mn 高 速 軸中 間 軸低 速 軸5.3 設(shè)計(jì)低速軸并校核 5.3.1 初定軸徑 由于軸的輸出端安裝聯(lián)軸器并且有一個(gè)鍵槽 ,軸應(yīng)增加 5%;為使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng) ,需同時(shí)選取聯(lián)軸器 . m i n1 5 % 3 8 . 8 7d d m m .查表得 ,選 YL9 剛性聯(lián)軸器 ,故取軸與聯(lián)軸器連接得軸徑為 40mm. 5.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初步草圖 : (1) 軸上零件的軸向定位 齒輪放在 4 處一端軸肩定位 ,另一端靠套筒定位 ,裝拆 ,傳力均 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 較方便 ;兩端軸承常用同一尺寸 ,以便加工 ,安裝和維修。 (2) 軸上零件的周向定位 齒輪與軸 ,半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平建連接。 根據(jù)軸的直徑查表 得齒輪，半聯(lián)軸器處得鍵截面尺寸分別為 bh 16 10和 12 8。 (3)確定各斷軸徑和長度 從聯(lián)軸器向右取 4 0 4 5m m m m m m 5 4 6 0m m m m 5 6 5 0m m m m 。對于軸長，取決于軸上零件的寬度及它們的相對位置。選用 7210C 軸承，其寬度為 20mm；考慮到箱體的鑄造誤差及裝配時(shí)留有必要的間隙，取齒輪斷面具箱壁間距離 10mm，滾動(dòng)軸承于箱內(nèi)邊距 5mm；軸承處箱體凸緣寬度，應(yīng)按箱蓋和箱座連接螺栓尺寸和結(jié)構(gòu)而定， 軸承蓋厚度取 20mm，軸承蓋于聯(lián)軸器距離取 18mm，半聯(lián)軸器于軸的配合長度為 84mm，為使壓板壓住半聯(lián)軸器，取軸長為 82mm，齒輪寬為 84mm，為使套筒壓住齒輪端面，應(yīng)取軸長為 82mm。 （ 4）軸的結(jié)構(gòu)工藝性 為保證 7210C 軸承 內(nèi)圈端面緊靠軸 肩，根據(jù)軸承表查的軸肩圓角半徑為 1mm.其他軸肩圓角半徑為 2mm.軸的左右端均制成 2 45倒角 .鍵要在同一母線上 . 5.3.3 軸的強(qiáng)度校核 (1)齒輪作用力的大小 轉(zhuǎn)矩 : 3 3 6 4 .2 .T N m圓周力 :3442000 3 6 4 . 2 2 0 0 0 2 7 5 4 . 4 62 6 4 . 4 4 4tTFNd 徑向力 : 44 t a n 2 7 5 4 . 4 6 t a n 2 0 1 0 5 2 . 0 5c o s c o s 1 7tr F 軸向力 :44 t a n 2 7 5 4 . 4 6 t a n 1 7atFF 4 4 4,t r aF F F的方向如下圖 a所示 (2)軸承的支反力 水平面上的支反力 :44130 2 7 5 4 . 4 6 1 3 0 1 7 9 9 . 3 91 9 9 1 9 969 2 7 5 4 . 4 6 6 9 9 5 5 . 0 61 9 9 1 9 9tAtBFFNF 垂直面上的支反力 : 442 6 4 . 4 4 4 1302 1 0 5 . 1 4199arAFFFN 計(jì)算與說明 444 692 9 4 6 . 9 1199arBdFFF (3)畫彎矩圖 (如下圖 b,c,d) 截面 C處的彎矩為 水平 面 上的彎矩 36 9 1 0 1 2 4 . 1 6 .CAM F N m 垂直面上的彎矩 313426 9 1 0 7 . 2 5 .6 9 8 7 6 . 2 7 1 0 1 2 3 . 1 2 .2CACAM F N mdM F N m 合成彎矩 221122221 2 4 . 3 7 .1 7 4 . 8 4 .C C CC C CM M M N mM M M N m (4)畫轉(zhuǎn)矩圖 (如圖 e) 3 3 6 4 .2 .T N m(5)畫計(jì)算彎矩圖 (如圖 f) 因?yàn)閱蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn) ,視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán) . 10 0 .6bb ,則截面 C 處的當(dāng)量彎矩為 221 1 3 1222 2 31 2 4 . 3 7 .2 7 9 . 8 6 .v C C Cv C CM M T M N mM M T N m (6) 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 C 處當(dāng)量彎矩大 ,可能是危險(xiǎn)截面 .由于2 2 7 9 . 8 6 .vCcM M N m,查表12-2知 3cc11 332 7 9 . 8 6 1 06 0 1 4 . 3 40 . 1 0 . 1 5 8bbMMM p a M p aWd p則 D處僅受轉(zhuǎn)矩 ,但其直徑最小 .則也可能是危險(xiǎn)截面 ,故 : 233cc1330 . 6 3 6 4 . 2 2 1 8 . 5 .2 1 5 . 5 1 0 3 4 . 1 40 . 1 0 . 1CbM T N mMM M p aWd p滿足強(qiáng)度要求 . (7) 按疲勞強(qiáng)度校核安全系數(shù) 校核 C截面和 C截面的右側(cè) ,取許用安全系數(shù) 1.5S ,校核如下 : C截面的右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 30 . 1 0 . 1 6 0 2 1 6 0 0W d m m 計(jì)算與說明 抗扭截面系數(shù) 3 3 30 . 2 0 . 2 6 0 4 3 2 0 0TW d m m 合成彎矩 32 1 3 0 4 2 1 1 8 3 5 3 . 2 .130CM M N m m 扭矩 3 6 4 2 0 0 .T N m m 3 1 1 8 3 5 3 . 2 5 . 4 8216000M M p aW am彎 曲 應(yīng) 力 幅 彎 曲 平 均 應(yīng) 力 按對稱循環(huán)變應(yīng)力算 3 364200 4 . 2 222TmaT M p aW a扭 剪 應(yīng) 力 幅 扭 剪 平 均 應(yīng) 力 按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力算 查表 12-2 知 :112 7 5 , 1 5 5 , 0 . 2 , 0 . 1M p a M p a .查表 12-8知 : 0 .8 1 , 0 .7 6, 查表 12-9 知 : 0.95 . 查表 12-4,12-5知 : 1 . 9 5 4 , 1 . 5 0kk.則受彎扭時(shí)安全系數(shù) : 1 275 1 9 . 7 61 . 9 5 4 5 . 4 8 0 . 2 00 . 9 5 0 . 8 1amS k 受扭矩時(shí)安全系數(shù) : 1 155 1 6 . 8 61 . 5 4 . 2 2 0 . 1 4 . 2 20 . 9 5 0 . 7 6amS k 安全系數(shù) : 22 1 2 . 8 3 1 . 5SSSSSS 其它截面用同樣方法校核均能滿足要求 ,故此軸疲勞強(qiáng)度安全 . 計(jì) 算與說明 主要結(jié)果 軸的強(qiáng)度計(jì)算受力圖 : 計(jì)算與說明 主要結(jié)果 6. 鍵連接的選擇及計(jì)算 鍵 1 12 8 L=80 則強(qiáng)度條件為 32 / 2 3 6 4 . 2 1 0 / 4 0 6 6 . 9 56 8 4p Td M P alk 查表 10-1知 : 150p M pa所以鍵的強(qiáng)度足夠 . 鍵 2 16 10 L=63 則強(qiáng)度條件為 32 / 2 3 6 4 . 2 1 0 / 5 8 5 3 . 44 7 5p Td M P alk 查表 10-1知 : 150p M pa所以鍵的強(qiáng)度足夠 . 7. 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 高速軸選 7207C 軸承 ,中間軸選 7206C 軸承 ,低速軸選 7210C 軸承 .現(xiàn) 對 低 速 軸 的 軸 承 進(jìn) 行 校 核 . 由 軸 承 型 號 7210C 查的C=42.8KN,0 40.8rC kN計(jì)算的 : 2212221 8 0 2 . 41 3 4 4 . 9AABBR F F NR F F N 又11220 . 4 7 2 0 . 90 . 4 5 3 7 . 9SSF R NF R N.因?yàn)?12s a sF F F ,所以 127 2 0 .91 5 9 7 .2AAFN對 1軸承 :10 0.02ArFC,而且110.4ARFF,所以 : 1 1 10 . 4 4 1 . 1 4 1 6 1 4 . 9RAP F F N 對 2軸承 :20 0 .0 4ArFC,而且221.19ARFF,所以 : 2 2 20 . 4 4 1 . 3 2 6 8 8 . 1RAP F F N 因 此 計(jì) 算 壽 命3 36 6 3221 0 1 0 1 4 2 . 8 1 0 7 8 8 6 6 8 . 96 0 2 6 8 8 . 1tCfLhnP 1 0 3 0 0 1 6 4 8 0 0 0 . 2LL ,滿足要求 ,而且壽命富裕量大 ,可以通過換成輕型的或減小直徑來解決 . 8. 聯(lián)軸器的選擇 輸出端選剛性聯(lián)軸器 YL9,輸入端選彈性聯(lián)軸器 LT4 9. 潤滑與密封 齒輪的潤滑 計(jì)算與說明 因齒輪的圓周速度 12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。 浸油深度為 25mm為宜 . 滾動(dòng)軸承的潤滑 因潤滑油中的傳動(dòng)零件（齒輪）的圓周速度 V 1.5 2m/s 所以采用飛濺潤滑， 10.箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱 座 壁 厚 :20 . 0 2 5 3 8 , 0 . 0 2 5 1 7 0 3 7 . 2 5 8a m m m m 而, 取8mm . 箱蓋壁厚 :110 . 8 8 , 6 . 4 8m m m m m m 取1 8mm . 箱座 ,箱蓋 ,箱底座凸緣的厚度 :121 . 5 1 2 ; 2 . 5 2 0b b m m b m m 箱