機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)38帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書

設(shè)計(jì)人 :伍志剛 二 0 0四 年 一 月 目錄 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù) 二 . 傳動(dòng)方案的分析與擬定 三 . 電動(dòng)機(jī)的選擇 四 . 傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 五 . 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 六 . 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 七 . 鍵的選擇和計(jì)算 八 . 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)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(hào)的確定 十一 . 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 十二 . 設(shè)計(jì)小結(jié) 十三 . 參考資料 一 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 ：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。 序號(hào) 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(dòng)方案得分析擬定 : 方案 1. 方案 2. 外傳動(dòng)為帶傳動(dòng) ,高速級(jí)和低速級(jí)均 高速級(jí) ,低速級(jí) ,外傳動(dòng)均為圓柱輪 . 為圓柱齒輪傳動(dòng) . 方案的簡要對(duì)比和選定 : 兩種方案的傳動(dòng)效率 ,第一方方案稍高 .第一方案 ,帶輪會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng) ,傳動(dòng)比不夠精確 .第二方案用齒輪傳動(dòng)比精確程度稍高 .第二方案中外傳動(dòng)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(yuǎn)距離的傳動(dòng) .可以方便的布置電機(jī)的位置 .而方案二中各個(gè)部件的位置相對(duì)比較固定 .并且方案一還可以進(jìn)行自動(dòng) 過載保護(hù) . 綜合評(píng)定最終選用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì) . 三 .電動(dòng)機(jī)的選擇 : 計(jì)算公式 : 工作機(jī)所需要的有效功率為： P=Fv/1000 從電動(dòng)機(jī)到工作級(jí)之間傳動(dòng)裝置的總效率為 連軸器 1=0.99. 滾動(dòng)軸承 =0.98 閉式圓柱齒輪 =0.97. V帶 =0.95 運(yùn)輸機(jī) =0.96 計(jì)算得要求 : 運(yùn)輸帶有效拉力為 : 13000 N 工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速為 : 0.45r/min 工作機(jī)滾筒直徑為 : 420 mm 工作機(jī)所需有效功率為 : 5.85 kw 傳動(dòng)裝置總效率為 : 0.7835701 電動(dòng)機(jī)所需功率為 : 7.4 KW 由滾筒所需的有效拉力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合考慮 : 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 : Y160M-6 電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為 : 960 r/min 四 .傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 : 滾筒轉(zhuǎn)速為 : 20.4 r/min 總傳動(dòng)比為 46.91445 去外傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 3.5. 則減速器的傳動(dòng)比為 : = 46.9/3.5=13.4 又高低速級(jí)的傳動(dòng)比由計(jì)算公式 : 得減速器的高速級(jí)傳動(dòng)比為 :4.1. 低速級(jí)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(dòng)零件的設(shè)計(jì) 一 .帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) : (1)設(shè)計(jì)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(zhǔn)直徑取 Dd1=125mm Dd2= Dd1(1-)= 125(1-0.02) mm = 437.5mm (4)驗(yàn)算帶速 v v = = = 6.283185m/s (5)確定中心距及基準(zhǔn)長度 初選中心距 a0=780mm 符合 : 0.7(Dd1+Dd2)12 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(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果 1) 要求分析 (1) 使用條件分析 傳遞功率： P1=7.092537kW 主動(dòng)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(jì) v4m/s 屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng) (2) 設(shè)計(jì)任務(wù) 確定一種能滿足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)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(jì)算許用應(yīng)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(yīng)力 a. 確定極限應(yīng)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(jì)算應(yīng)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(jì)算許用應(yīng)力 _ H l i m _ F l i m1 . 3 , 1 . 6 .SS H l i m 1 _ N 11_ H m i nZ 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 n1 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 66117 . 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(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設(shè)為 0 (2) 選擇齒輪精度等級(jí) 按估計(jì)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(jì)算齒輪的主要尺寸 由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 d1，計(jì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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 o&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(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。 計(jì)算當(dāng)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(jì)算彎曲應(yīng)力 2KT1 F1= -=Y_FS1YY=62.18564MPa 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(jì)算的也合格 . 七 . 鍵聯(lián)接的選擇 位置 軸徑 mm 型號(hào) 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(hào)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(dòng)聯(lián)結(jié) 許用壓強(qiáng) P = 150 2T 計(jì)算壓強(qiáng) P = -= 58.46236 dlk 因 PP 動(dòng)聯(lián)結(jié)平鍵強(qiáng)度校核合格 八 . 滾動(dòng)軸 承 選擇和校核 : 經(jīng)過分析可得各個(gè)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(gè)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(dòng)軸承為典型進(jìn)行校核 徑向力和軸向力的計(jì)算公式為 : : 設(shè)計(jì)需求 : 軸承工作時(shí)間為 14400小時(shí) 額定動(dòng)負(fù)荷 Cr= 53800N 額定動(dòng)負(fù)荷 C0r= 46000N 軸承負(fù)荷系數(shù) fp為 1.1 溫度系數(shù) ft為 1 軸承 1當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 = 2519.94605542088N 軸承 2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =4600.904151896N 由公式 : 計(jì)算得 : 軸承 1計(jì)算壽命為 591931.27小時(shí) 軸承 2計(jì)算壽命為 97255.79小時(shí) 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(dòng)端： J型 軸孔， A型鍵槽， 95mm, =132mm 從動(dòng)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(hào)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(hào) CKC150；這樣對(duì)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(shè)計(jì)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(xiàng) : 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(jī)油浸蝕的涂料 ; 2.齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn) ,高速級(jí)側(cè)隙應(yīng)不小于 0.211mm,低速級(jí)側(cè)隙也不應(yīng)小于 0.211mm; 3.齒輪的齒側(cè)間隙最小 = 0.09mm.齒面接觸斑點(diǎn)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(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn) 十二 設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過幾周的課程設(shè)計(jì)，我終于完成了自己的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，感覺學(xué)到了很多的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，這些都是在平時(shí)的理論課中不能學(xué)到的。還將過去所學(xué)的一些機(jī)械方面的知識(shí)系統(tǒng)化 ,使自己在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用能力得到了很大的加強(qiáng) . 除了知識(shí)外，也體會(huì)到作為設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須嚴(yán)肅，認(rèn)真，并且要有極好的耐心來對(duì)待每一個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。在設(shè)計(jì)過程中，我們會(huì)碰到好多問題，這些都是平時(shí)上理論課中不會(huì)碰到，或是碰到了也因?yàn)椴挥枚蝗ド罹康膯栴}，但是在設(shè)計(jì)中，這些就成 了必須解決的問題，如果不問老師或是和同學(xué)討論，把它搞清楚，在設(shè)計(jì)中就會(huì)出錯(cuò) ,甚至整個(gè)方案都必須全部重新開始。比如軸上各段直徑的確定，以及各個(gè)尺寸的確定 ,以前雖然做過作業(yè)，但是畢竟沒有放到非常實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中去 ,畢竟考慮的還不是很多 .而且對(duì)所學(xué)的那些原理性的東西掌握的還不是很透徹 .但是經(jīng)過老師的講解 ,和自己的更加深入的思考之后 ,對(duì)很多的知識(shí) ,知其然還知其所以然 . 剛剛開始時(shí)真的使感覺是一片空白 .不知從何處下手 .在畫圖的過程中，感覺似乎是每一條線都要有一定的依據(jù) , 尺寸的確定并不是隨心所欲不斷的會(huì)冒出一些細(xì)節(jié)問 題 ,都必須通過計(jì)算查表確定 . 設(shè)計(jì)實(shí)際上還是比較累的，每天在電腦前畫圖，或是計(jì)算。的確需要很大的毅力 .從這里我才真的體會(huì)到了做工程的還是非常的不容易的 .通過這次課程設(shè)計(jì)我或許提前體會(huì)到了自己以后的職業(yè)生活吧 . 經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)感覺到自己還學(xué)到了很多的其他的計(jì)算機(jī)方面的知識(shí) ,經(jīng)過訓(xùn)練能夠非常熟練的使用 Word 和天喻 CAD.并且由