機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一級(jí)斜齒輪鏈傳動(dòng)講解

1、東南大學(xué)精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目：鏈傳動(dòng)一級(jí)圓柱斜齒輪減速器學(xué)院：儀器科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)號(hào)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 姓名：指導(dǎo)老師： 時(shí)間： 目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書3傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)31 選擇電動(dòng)機(jī)類型32 確定電動(dòng)機(jī)容量33 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比44 計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)比和動(dòng)力參數(shù)4鏈輪的計(jì)算5減速器齒輪傳動(dòng)的計(jì)算7箱體的設(shè)計(jì)8軸的設(shè)計(jì)計(jì)算10 1 高速軸的設(shè)計(jì)10 2 低速軸的設(shè)計(jì)12選用鍵連接13潤(rùn)滑與密封15設(shè)計(jì)總結(jié)15一、設(shè)計(jì)任務(wù)書。1.1 原始數(shù)據(jù)：傳送帶工作拉力Fw/kN傳送帶速度vw/ms-1卷筒直徑Dw/mm80.753401.2 工作條件帶式傳送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化

2、不大，空載啟動(dòng)，室內(nèi)工作，有粉塵，采用交流電，兩班制工作。1.3 傳動(dòng)方案 選擇鏈傳動(dòng)的含有一級(jí)閉式斜齒輪減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)。二、傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)要求的工作條件，宜選擇Y系列三相交流電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、振動(dòng)小、噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。2.2 確定電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)所需功率Pw(Kw)由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定，且：Pw=Fwvw1000w=Twnw9550w式中，F(xiàn)w工作機(jī)的阻力（N）； vw工作機(jī)的線速度(ms-1)； Tw工作機(jī)的阻力矩(Nm)； nw工作機(jī)的轉(zhuǎn)速(rmin-1)； w工作機(jī)的效率，對(duì)于帶式傳送機(jī)，一般取w=0.940.96，

3、此處取w=0.96代入數(shù)據(jù)得:Pw=8000*0.751000*0.96=6.250kW從電動(dòng)機(jī)到滾筒主軸之間的傳動(dòng)裝置的總效率為：=鏈軸承3齒輪聯(lián)軸器其中，開(kāi)式鏈傳動(dòng)效率鏈=0.92，一對(duì)滾動(dòng)軸承效率軸承=0.99，7級(jí)精度（稀油潤(rùn)滑）的圓柱齒輪傳動(dòng)效率齒輪=0.98，聯(lián)軸器的效率聯(lián)軸器=0.99，代入：=0.92*0.993*0.98*0.99=0.866電動(dòng)機(jī)所需功率為：P0=Pw=6.2500.866kW=7.217kW電動(dòng)機(jī)的額定功率范圍按下式計(jì)算：Pm=(11.3)P0=(7.2179.382)Kw2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速nw為：nw=60*1000*vwDw=6

4、0*1000*0.75*340rmin-1=42.13rmin-1取開(kāi)式鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為24，圓柱斜齒輪傳動(dòng)比為35，則總傳動(dòng)比范圍為620，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為：nm=620*42.13rmin-1=(252.78842.6)rmin-1符合這個(gè)轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 rmin-1一種，結(jié)合額定功率范圍，只有一個(gè)可選方案：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）同步轉(zhuǎn)速(rmin-1)滿載轉(zhuǎn)速(rmin-1)質(zhì)量（kg）總傳動(dòng)比Y160L-87.575072015017.092.4 計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)比和動(dòng)力參數(shù)總傳動(dòng)比為：i=nmnw=72042.13=17.09取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i鏈=3.0，則兩級(jí)齒輪減

5、速器的傳動(dòng)比為：i齒輪=ii鏈=17.093.0=5.70各軸轉(zhuǎn)速：n電動(dòng)機(jī)軸=nm=720.00rmin-1nx=n電動(dòng)機(jī)軸i鏈=7203.0rmin-1=240.00rmin-1ny=nxi齒輪=240.005.70rmin-1=42.11rmin-1n卷筒軸=ny=42.11rmin-1各軸功率：P電動(dòng)機(jī)軸=P0=7.22kWPx=P電動(dòng)機(jī)軸鏈=7.22*0.92kW=6.64KwPy=Px齒輪軸承=6.64*0.98*0.99kW=6.44KwP卷筒軸=Py軸承聯(lián)軸器=6.44*0.99*0.99kW=6.32Kw各軸轉(zhuǎn)矩：T電動(dòng)機(jī)軸=9550P0n電動(dòng)機(jī)軸=9550*7.22720N

6、m=95.77NmTx=9550Pxnx=9550*6.64240Nm=264.22NmTy=9550Pyny=9550*6.4442.11Nm=1460.51NmT卷筒軸=9550P卷筒軸n卷筒軸=9550*6.3242.11Nm=1433.30Nm將各參數(shù)整理列表：參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸x軸（高速軸）y軸(低速軸)卷筒軸轉(zhuǎn)速rmin-1720.00240.0042.1142.11功率kW7.226.646.446.32轉(zhuǎn)矩Nm95.77264.221460.511433.30傳動(dòng)比3.005.701.00效率0.920.970.98三、鏈輪的計(jì)算3.1 選擇鏈傳動(dòng)的齒數(shù)z1、z2由經(jīng)驗(yàn)公式：z1=2

7、9-2i=29-2*3=23z2=iz1=3*23=693.2 計(jì)算功率（kW）Pc=KAKZPKm P傳遞功率, 7.44kW KA工作情況系數(shù)，查表4.3得KA=1.0 KZ小鏈輪系數(shù)，查表4.4得KZ=1.23 Km鏈排數(shù)系數(shù)，單排鏈Km=1代入：Pc=9.15 Kw3.3 確定鏈節(jié)距、鏈號(hào)由Pc和小鏈輪轉(zhuǎn)速n1=720 rmin-1,查圖4.10得為12A滾子鏈，鏈節(jié)距：p=19.05mm3.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)Lp和中心距a初定中心距為a0=40pLp=2a0p+z1+z22+pa0z1+z222代入：Lp=131.36，取Lp=132節(jié)。修正中心距：a=p4Lp-z1+z22+Lp-z1

8、+z222+8z1+z222代入：a=864mm3.5 驗(yàn)算鏈速v=z1pn160*1000=23*19.05*72060*1000ms-1=5.26ms-1為了控制鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷和噪聲不致過(guò)大，限制v15 ms-1,此處滿足要求。3.6 潤(rùn)滑方式和標(biāo)記由v和鏈號(hào)查圖4.12，應(yīng)該采取油浴或飛濺潤(rùn)滑單排12A滾子鏈，節(jié)距p=19.05mm，節(jié)數(shù)132，標(biāo)記為：12A-1*132 GB1243.1-833.7 鏈輪的主要尺寸分度圓直徑：d=psin180z代入:d1=139.90mm,d2=418.55齒頂圓直徑（采用三圓弧一直線齒形）：da=p0.54+cot180z代入：da1=148.89

9、mm,da2=428.40mm齒根圓直徑：df=d-dr dr滾子外徑，查表4.1得dr=11.91mm代入：df1=127.99mm,df2=406.64mm四、減速器齒輪傳動(dòng)的計(jì)算4.1. 選擇材料及許用應(yīng)力為使結(jié)構(gòu)緊湊，采用硬齒面，小齒輪用20CrMnTi，滲碳淬火，HRC59,；大齒輪用45鋼，表面淬火，HRC48.由圖5.33齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度曲線和圖5.34齒輪的彎曲疲勞極限曲線，Hlim1=1500Nmm-2, Flim1=430Nmm-2，Hlim2=1150Nmm-2, Flim2=340Nmm-2.許用接觸應(yīng)力：H1=0.9Hlim1=0.9*1500 Nmm-2=1350

10、Nmm-2H2=0.9Hlim2=0.9*1150 Nmm-2=1035Nmm-2許用彎曲應(yīng)力：F1=0.7Flim1=0.7*430 Nmm-2=301Nmm-2F2=0.7Flim2=0.7*340 Nmm-2=238Nmm-24.2 按齒根彎曲強(qiáng)度初估模數(shù)初選：=15，由表5.18，取中心距系數(shù)Am=12.4.硬齒面閉式傳動(dòng)，取z1=20, z2=z1i=20*5.7=114.由表5.19，平穩(wěn)工作，中等沖擊，取載荷系數(shù)K=1.4；由表5.21，不對(duì)稱布置，硬齒面，取齒寬系數(shù)d=0.7.當(dāng)量齒數(shù)：zv1=z1cos3=20cos315=22zv2=z2cos3=114cos315=127

11、由圖5.35，YFS1=4.30, YFS2=3.96,YFS1F1=4.30301=0.0143YFS2F2=3.96238=0.0166以上取較大值0.0166.初估模數(shù)：mnAm3KT1YFSdz12H=12.4*31.4*264.220.7*202*0.0166mm=3.47mm?。簃n=3.5mm。4.3 確定參數(shù)計(jì)算主要尺寸中心距：a=mn2cosz1+z2=3.52cos1520+114mm=260.20mm?。篴=260mm,求螺旋角：cos=mnz1+z22a=3.5*20+1142*260=0.90=25.59分度圓直徑：d1=mnz1cos=3.5*20cos14.07m

12、m=77.78mmd2=mnz2cos=3.5*114cos14.07mm=443.33mm齒頂圓直徑：da1=mnz1cos+2han*=3.5*20cos14.07+2*1mm=84.78mmda2=mnz2cos+2han*=3.5*114cos14.07+2*1mm=450.33mm齒根園直徑：df1=mnz1cos-2han*-2cn*=3.5*20cos14.07-2*1-2*0.25mm=69.03mmdf2=mnz2cos-2han*-2cn*=3.5114cos14.07-2*1-2*0.25mm=434.58mm齒寬：b=dd1=0.7*77.78mm=54.45mm?。篵

13、2=54mm,b1=b2+35mm=5759mm?。篵1=58mm.4.4 校核齒面接觸強(qiáng)度由表5.18，=25.59查得：Aa=447齒面接觸應(yīng)力：H=Aa3i+13KT1iba2=44735.7+13*1.4*264.225.7*54*2602Nmm-2=691.06Nmm-2因HminH1,H2=1035Nmm-2,所以齒面接觸強(qiáng)度滿足要求。五、箱體的設(shè)計(jì)5.1 箱體壁厚箱座 =0.025a+1=0.025*260+1mm=7.5mm,取8mm箱蓋 1=0.02a+1=0.02*260+1mm=6.2m，取8mm5.2 凸緣：箱蓋凸緣厚度，箱座凸緣厚度，箱座底凸緣厚度。5.3 螺釘及螺栓

14、：地腳螺釘直徑df=0.036a+12=21.36mm；地腳螺釘數(shù)目：；軸承旁連接螺栓直徑d1=0.75df=16.02mm；蓋與座連接螺栓直徑d2=0.50.6df=11.748mm；連接螺栓的間距；軸承端蓋螺釘直徑d3=0.40.5df=9.612mm；視孔蓋螺釘直徑d4=0.30.4df=7.476mm；定位銷直徑d=0.70.8d2=8.811mm(取整得9)5.4 螺釘螺栓到箱體外避距離：查表得：至箱體外壁距離為：；到凸緣邊緣距離：；軸承旁凸臺(tái)半徑：；箱體外壁至軸承端面距離：。5.5 箱體內(nèi)部尺寸：大齒輪齒頂圓與箱體內(nèi)壁距離；齒輪端面到箱體內(nèi)壁的距離（增加散熱）；箱蓋、箱座肋厚。5.

15、6 視孔蓋由于單級(jí)減速器中心距為231mm，故查表得：視孔蓋長(zhǎng)，橫向螺栓分布距離，視孔蓋寬，縱向螺栓分布距離，螺栓孔直徑，孔數(shù)4個(gè)。5.7 其中吊耳和吊鉤吊耳環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)表11-3中的推薦設(shè)計(jì)公式知：吊耳肋厚度為，吊耳環(huán)孔徑為，倒角為，吊耳環(huán)空心到箱體外壁距離為。吊鉤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：吊鉤長(zhǎng)，吊鉤高，吊鉤內(nèi)深，吊鉤內(nèi)圓半徑，吊鉤厚度。六 軸的設(shè)計(jì)6.1 高速軸的設(shè)計(jì)6.1.1 選擇軸的材料、熱處理方式：由于無(wú)特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調(diào)制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強(qiáng)度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查表得：彎曲需用應(yīng)力（靜）。6.1.2 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑，取C=11

16、0 dmin=C3Pn=110*36.64240mm=33.27mm考慮鍵連接，應(yīng)加大4%，取d1=35mm6.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)高速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長(zhǎng)度（處安裝大帶輪，處安裝軸承端蓋，處安裝一號(hào)軸承與套筒，處安裝小齒輪，處安裝二號(hào)軸承）1) 徑向尺寸根據(jù)常用結(jié)構(gòu)，取d1=dmin=35mm；取倒角倒圓1mm，故取d2=d1+1.5*2=38mm，此先選軸承為6208型號(hào)軸承（無(wú)軸向力，故選深溝球軸承，直徑系列選2號(hào) 輕 系列；為便于安裝及軸上尺寸基準(zhǔn)，選08號(hào)內(nèi)徑），查【3】表16-1知所選軸承內(nèi)徑為40mm，且軸承寬度，故取；為方便加

17、工測(cè)量，取（此也為小齒輪內(nèi)孔直徑）；查表得安裝直徑，故查表選取“”，故；對(duì)齒輪內(nèi)孔倒角1.6mm，故?。ㄈ?2mm）;由于對(duì)稱分布故，。2) 軸向尺寸：根據(jù)大帶輪的內(nèi)孔寬，為防止由于加工誤差造成的帶輪晃動(dòng)，??；為防止箱體內(nèi)部潤(rùn)滑油漸到軸承上沖走潤(rùn)滑脂，將軸承與箱體內(nèi)壁距離取大于8mm（由于所選套筒長(zhǎng)度25mm，故軸承斷面到箱體內(nèi)壁的距離取15mm），為適宜齒輪傳動(dòng)時(shí)散熱，取齒輪距箱體內(nèi)壁為（此取10mm）,故有；套筒檔齒輪時(shí)x4=b1-3mm=55mm，為保證精度取，故同時(shí)將修正為；軸環(huán)取，故??；由于安裝時(shí)齒輪箱體軸承均對(duì)稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內(nèi)壁的距離，前所選軸承端蓋螺釘

18、知：由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級(jí)M8非全螺線的螺栓（即）此時(shí)取端蓋到大帶輪的扳手空間為，此時(shí)取。6.2 低速軸的設(shè)計(jì)6.2.1 選擇軸的材料、熱處理方式：由于無(wú)特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調(diào)制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強(qiáng)度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。彎曲需用應(yīng)力（靜）。6.2.2 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑 dmin=C3Pn=110*36.4442.11mm=58.82mm，考慮鍵連接以及與十字鍵槽相匹配，取6.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)低速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長(zhǎng)度。（處安裝聯(lián)軸器，處安裝軸

19、承端蓋，處安裝三號(hào)軸承與套筒，處安裝大齒輪，處安裝四號(hào)軸承）1) 徑向尺寸：聯(lián)軸器的初步選擇：根據(jù)低速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速查表可選用凸緣聯(lián)軸器，其軸孔直徑為，深孔長(zhǎng)度為。根據(jù)上所選聯(lián)軸器，取d1=60mm；根據(jù)密封氈圈的標(biāo)準(zhǔn)，取d2=65mm；根據(jù)此處尺寸選擇6212型號(hào)軸承（查表知所選軸承內(nèi)徑為70mm，外徑為110mm，且軸承寬度），故取d3=70mm；為方便測(cè)量取d4=75mm；查表得安裝直徑，故查表選取“”，故da=75mm；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故70孔（大齒輪）倒角推薦值為2mm，故取d5=d4+3.5*2=82mm；為對(duì)稱分布，故取d6=da=75mm，d7=d3=

20、70mm。2) 軸向尺寸：根據(jù)上定箱體兩內(nèi)壁間的寬度可算得大齒輪到箱體內(nèi)壁的距離為12.5mm, 為防止箱體內(nèi)部潤(rùn)滑油漸到軸承上沖走潤(rùn)滑脂，將軸承與箱體內(nèi)壁距離取大于8mm（為套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒檔齒輪時(shí)，為保證精度取x4=b2-23mm=55mm，故同時(shí)將修正為；軸環(huán)取，故??；由于安裝時(shí)齒輪箱體軸承均對(duì)稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內(nèi)壁的距離，由于軸承外徑為110mm故，選端蓋螺釘為，由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級(jí)M8非全螺線的螺栓（即）此時(shí)取端蓋到大帶輪的扳手空間為，故此取，由上選聯(lián)軸器可知。七、鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，此處無(wú)特

21、殊要求，故均選用A型平鍵連接。7.1 帶輪處鍵連接：由于此處軸徑為30mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉(zhuǎn)矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對(duì)平鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應(yīng)力為（輕微沖擊），根據(jù)【1】式10-26得：，故符合要求。7.2 小齒輪處鍵連接：由于此處軸徑為45mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉(zhuǎn)矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對(duì)平鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應(yīng)力為（輕微沖擊），根據(jù)【1】式10-26得：，故符合要求。7.3 大齒輪處鍵連接：由于此處軸徑為65mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉(zhuǎn)矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對(duì)平鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應(yīng)力為（輕微沖擊），根據(jù)【1】式10-26得：，故符合要求。7.4聯(lián)軸器處鍵連接：由于此處軸徑為50mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉(zhuǎn)矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對(duì)平鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應(yīng)力為（輕微沖擊），根據(jù)【1】式10-26得：，故符合要求。八、潤(rùn)滑與密封8.1潤(rùn)滑方式的選擇 （1）因?yàn)榇藴p速器為閉式齒輪傳動(dòng)，且為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，又因?yàn)辇X輪的圓周速度，所以采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸