帶式運輸機傳動裝置設(shè)計（F=2.6KN V=2 D=320）【含CAD圖紙說明書】

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C．結(jié)構(gòu)圖 （略） 2、齒輪傳動設(shè)計 選擇斜齒輪圓柱齒輪 先設(shè)計高速級齒輪傳動 1）、選擇材料熱處理方式 根據(jù)工作條件與已知條件知減速器采用閉式軟齒面 計算說明 (HB<=350HBS),8級精度,查表10-1得 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBS 大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HB2=240HBS 2)、按齒面接觸強度計算: 取小齒輪=20，則=，=204.12=82.4，取=83并初步選定β＝15° 確定公式中的各計算數(shù)值 a.因為齒輪分布非對稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6 b.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.425 c.由圖10-26查得, ,則 d.計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:。確定需用接觸應(yīng)力 e.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa f.由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 因軟齒面閉式傳動常因點蝕而失效,故先按齒面接觸強度設(shè)計公式確定傳動的尺寸,然后驗算輪齒的彎曲強度,查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPa h.由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) i.由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90 =0.96 =/S=540Mpa = /S=528 Mpa =(+)/2=543 Mpa 3）、計算 （1）計算圓周速度: V=лn1/60000=3.26m/s （2)計算齒寬B及模數(shù) B=φd=1X42.9mm=42.9mm =cosβ/=2.07mm H=2.25=4.66mm B/H=42.9/4.66=9.206 （3）、計算縱向重合度 =0.318φdtanβ=1.704 （4）、計算載荷系數(shù) 由表10-8.10-4.10-13.10-3分別查得: 故載荷系數(shù) （5）、按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， 由式10—10a 得 ==46.22mm （6）、計算模數(shù) = Cosβ/Z1=2.232mm 4）、按齒根彎曲強度設(shè)計 由式10-17 (1)、計算載荷系數(shù): (2)、根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) (3)、計算當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù) ， （4）、由[1]圖10-5查得 由表10-5 查得 由圖10-20C但得=500 MPa =380 MPa 由圖10-18取彎曲疲勞極限=0.85,=0.88 計算彎曲疲勞應(yīng)力:取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得: =/S=303.57 MPa =/S=238.86 MPa （5）、計算大小齒輪的，并比較 且，故應(yīng)將代入[1]式（11-15）計算。 （6）、計算法向模數(shù) 對比計算結(jié)果,為同時滿足接觸疲勞強度,則需按分度圓直徑=46.22mm來計算應(yīng)有的數(shù),于是有: 取2mm； （7）、則，故取=22 .則==90.64，取 （8）、計算中心距 取a1=116mm （9）、確定螺旋角 （10）、計算大小齒輪分度圓直徑: = = （11）、確定齒寬 取 5）、結(jié)構(gòu)設(shè)計。（略）配合后面軸的設(shè)計而定 低速軸的齒輪計算 1）、選擇材料熱處理方式（與前一對齒輪相同）(HB<=350HBS),8級精度,查表10-1得 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBS 大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HB2=240HBS 2）、取小齒輪=20，則==59 取=59，初步選定β＝15° 3）、按齒面接觸強度計算: 確定公式中的各計算數(shù)值 a.因為齒輪分布非對稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6 b.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù) c.由圖10-26查得 則 d.計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩: 確定需用接觸應(yīng)力 e.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa f.由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 因軟齒面閉式傳動常因點蝕而失效,故先按齒面接觸強度設(shè)計公式確定傳動的尺寸,然后驗算輪齒的彎曲強度,查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPa h.由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) i.由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.96 =0.97 =/S=576Mpa = /S=533.5 Mpa =(+)/2=554.8 Mpa 4）、計算 (1)、圓周速度: V=лn1/60000=1.21m/s （2）、計算齒寬b及模數(shù) B=φd=1X65.87=65.87mm =cosβ/ =3.18mm H=2.25=7.16mm b/h=65.87/7.16=9.200 (3)、計算縱向重合度 =0.318φdZ1tanβ=1.704 a 由表10-8.10-4.10-13.10-3分別查得: 故 載荷系數(shù) K=1*1.12*1.2*1.458=1.960 （4）、按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由式10-10a得 ==70.48mm （5）計算模數(shù) = cosβ/=3.404mm 5）、按齒根彎曲強度設(shè)計 由式10-17 a上式中 b根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.85 c計算當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù) ， 由[1]圖10-5查得 由圖10-20C但得=500 MPa =380 MPa 由圖10-18取彎曲疲勞極限=0.86,=0.89 d計算彎曲疲勞應(yīng)力:取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得: =/S=307.14 MPa =/S=241.57 MPa e比較 且，故應(yīng)將代入[1]式（11-15）計算。 f法向模數(shù) 對比計算結(jié)果,為同時滿足接觸疲勞強度,則需按分度圓直徑=70.48mm來計算應(yīng)有的數(shù),于是有: 取2.5mm .則 g中心距 取a1=138mm h確定螺旋角 i計算大小齒輪分度圓直徑: = = J 齒寬 取 4)、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計，（略）配合后面軸的設(shè)計而定 五、軸的設(shè)計計算 為了對軸進(jìn)行校核，先求作用在軸上的齒輪的嚙合力。 第一對和第二對嚙合齒輪上的作用力分別為 1．高速軸Ⅰ設(shè)計 1）按齒輪軸設(shè)計，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-31，取 2）初算軸的最小直徑 高速軸Ⅰ為輸入軸，最小直徑處跟V帶輪軸孔直徑。因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大6%，=18.375mm。由《機械設(shè)計手冊》表22-1-17查得帶輪軸孔有20，22，24，25，28等規(guī)格，故取=20mm 高速軸工作簡圖如圖(a)所示 首先確定個段直徑 A段：=20mm 有最小直徑算出） B段：=25mm，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為25mm的 C段：=30mm，與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑 D段：=36mm， 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度h=3mm E段：=45.58mm，將高速級小齒輪設(shè)計為齒輪軸，考慮依據(jù)《課程設(shè)計指導(dǎo)書》p116 G段， =30mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑 F段：=36mm, 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度h=3mm 第二、確定各段軸的長度 A段：=1.6*20=32mm,圓整取=30mm B段：=54mm，考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取54mm C段：=28mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度（參考《減速器裝配草圖設(shè)計》p24） =B+△3+2=16+10+2=28mm G段：=29mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度（參考《減速器裝配草圖設(shè)計》p24） F段：，=△2-2=10-2=8mm E段：，齒輪的齒寬 D段：=92mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內(nèi)壁寬度減去箱體內(nèi)已定長度后圓整得=92mm 軸總長L=290mm 兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=174mm， 2、軸Ⅱ的設(shè)計計算 1）、按齒輪軸設(shè)計，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-31，取 2）初算軸的最小直徑 因為帶輪軸上有鍵槽，故最小直徑加大6%，=27.325mm。根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)，軸Ⅱ的最小直徑應(yīng)該設(shè)計在與軸承配合部分，初選圓錐滾子軸承30206，故取=30mm 軸Ⅱ的設(shè)計圖如下： 首先，確定各段的直徑 A段:=30mm,與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合 F段：=30mm，與軸承（圓錐滾子軸承30206）配合 E段：=38mm，非定位軸肩 B段：=48mm, 非定位軸肩，與齒輪配合 C段：=64.94mm, 齒輪軸上齒輪的分度圓直徑 D段：=50mm, 定位軸肩 然后確定各段距離： A段： =29mm, 考慮軸承（圓錐滾子軸承30207）寬度與擋油盤的長度 B段：=8mm,根據(jù)軸齒輪到內(nèi)壁的距離及其厚度 C段：=75mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬 E段：=43mm, 根據(jù)高速級大齒輪齒寬減去2mm（為了安裝固定） F段：=41.5mm，考慮了軸承長度與箱體內(nèi)壁到齒輪齒面的距離 D段：=9.5mm,由軸Ⅰ得出的兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=174mm減去已知長度 得出 3、軸Ⅲ的設(shè)計計算 輸入功率P=5.58KW,轉(zhuǎn)速n =119r/min,T=460300Nmm 軸的材料選用40Cr（調(diào)質(zhì)），可由表15-3查得=110 所以軸的直徑: =39.65mm。因為軸上有兩個鍵槽，故最小直徑加大12%，=44.408mm。 由表13.1(機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書)選聯(lián)軸器型號為LH3 軸孔的直徑=45mm長度L=84mm 軸Ⅲ設(shè)計圖 如下： 首先，確定各軸段直徑 A段: =45mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30211）配合 B段: =60mm,非定位軸肩,h取2.5mm C段: =72mm,定位軸肩，取h=6mm D段: =68mm, 非定位軸肩，h=6.5mm E段: =55mm, 與軸承（圓錐滾子軸承30211）配合 F段: =60mm,按照齒輪的安裝尺寸確定 G段: =45mm, 聯(lián)軸器的孔徑 然后、確定各段軸的長度 A段: =46.5mm,由軸承長度，△3，△2，擋油盤尺寸 B段: =68mm，齒輪齒寬減去2mm，便于安裝 C段: =10mm, 軸環(huán)寬度，取圓整值 根據(jù)軸承（圓錐滾子軸承30212）寬度需要 D段: =57.5mm,由兩軸承間距減去已知長度確定 E段: =33mm, 由軸承長度，△3，△2，擋油盤尺寸 F段: =65mm, 考慮軸承蓋及其螺釘長度，圓整得到 G段: =84mm,聯(lián)軸器孔長度 軸的校核計算, 第一根軸: 求軸上載荷 已知： 設(shè)該齒輪軸齒向是右 旋，受力如右圖： 由材料力學(xué)知識可求得 水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩 由圖可知,危險截面在C右邊 W=0.1=9469 =/W=14.49MPa<70MPa 軸材料選用40Cr 查手冊 符合強度條件! 第二根軸 求軸上載荷 已知： 設(shè)該齒輪軸齒向兩個都是左旋，受力如右圖： 由材料力學(xué)知識可求得 水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩 由圖可知,危險截面在B右邊 W=0.1=33774 =/W=5.98MPa<70MPa 軸材料選用40Cr 查手冊 符合強度條件! 第三根軸: 求軸上載荷 已知： 設(shè)該齒輪齒向是右旋，受力如圖： 由材料力學(xué)知識可求得 水平支反力: 垂直支反力: 合成彎矩 由圖可知,危險截面在B右邊 算得W=19300 =/W=19.77MPa<70MPa 軸材料選用40Cr 查手冊 符合強度條件! 六、滾動軸承的選擇及計算 1.Ⅰ軸軸承 型號為30206的圓錐滾子軸承 1）計算軸承的徑向載荷： 2）計算軸承的軸向載荷 (查指導(dǎo)書p125) 30206圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=43.3KN,基本額定靜載荷Cor=50.5KW，e=0.37，Y=1.6 兩軸承派生軸向力為： 因為 軸左移，左端軸承壓緊，右端軸承放松 、 2）計算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù) 因為 因為， 所以取 3）校核軸承壽命 按一年300個工作日,每天2班制.壽命18年.故所選軸承適用。 2．Ⅱ軸軸承 1）計算軸承的徑向載荷： 2）計算軸承的軸向載荷 (查指導(dǎo)書p125) 30206圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=43.3KN,基本額定靜載荷Cor=50.5KW，e=0.37，Y=1.6 兩軸承派生軸向力為： 因為 軸右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊 、 2）計算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù) 因為 因為， N 所以取 3）校核軸承壽命 按一年300個工作日,每天2班制.壽命29年.故所選軸承適用。 2．Ⅲ軸軸承 1）計算軸承的徑向載荷： 2）計算軸承的軸向載荷 (查指導(dǎo)書p125) 30211圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=90.8KN,基本額定靜載荷Cor=114KW，e=0.4，Y=1.5 兩軸承派生軸向力為： 因為 軸右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊 、 2）計算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù) 因為 因為， 所以取 3）校核軸承壽命 按一年300個工作日,每天2班制.壽命26年.故所選軸承適用。 七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 鋼 鑄鐵 1．Ⅰ軸上與帶輪相聯(lián)處鍵的校核 鍵A10×28，b×h×L=6×6×20 單鍵 鍵聯(lián)接的組成零件均為鋼，=125MPa =125MPa 滿足設(shè)計要求 2．Ⅱ軸上大齒輪處鍵 鍵 A12×25，b×h×L=10×8×36 單鍵 鍵聯(lián)接的組成零件均為鋼，=125MPa 滿足設(shè)計要求 3．Ⅲ軸上 １）聯(lián)軸器處 采用鍵A，b×h×L=14×9×70 單鍵 滿足設(shè)計要求 2）聯(lián)接齒輪處 采用A型鍵A 單鍵 ＝125Mpa 滿足設(shè)計要求 八、高速軸的疲勞強度校核 第一根軸結(jié)構(gòu)如下： （1）判斷危險截面 在A-B軸段內(nèi)只受到扭矩的作用，又因為e<2m 高速軸是齒輪軸，軸的最小直徑是按照扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕是確定的，所以A-B內(nèi)均無需疲勞強度校核。 從應(yīng)力集中疲勞強度的影響來看，E段左截面和E段右截面為齒輪軸嚙合區(qū)域，引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，截面E左端面上的應(yīng)力最大。但是由于齒輪和軸是同一種材料所受的應(yīng)力條件是一樣的，所以只需校核E段左右截面即可。 （2）.截面右側(cè)： 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 左截面上的扭矩T3為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得： 截面上理論應(yīng)力系數(shù)按附表3-2查取。因 經(jīng)查之為：； 又由附圖3-1可查取軸的材料敏性系數(shù)； 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表3-4）為： 皺眉經(jīng)過表面硬化處理，即，則按式（3-12）及（3-12a）得到綜合系數(shù)為： ； 有附圖3-2的尺寸系數(shù) 由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：； 又由§3-1及§3-2得到40Cr的特性系數(shù) 則界面安全系數(shù)： 故可知道其右端面安全； 同理可知：E段左端面校核為： 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面IV上的扭矩T3為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 由表15-1查得： 又由附圖3-1可查取軸的材料敏性系數(shù)； 有附表3-8用插值法查得： 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：； ； 又由§3-1及§3-2得到40Cr的特性系數(shù) 則界面安全系數(shù)： 故E段左端截面的左端面都安全！ 九、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸計算表及附件的選擇 1、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸計算表 名稱 符號 減速器及其形式關(guān)系 機座壁厚 δ 0.025a+3mm=6.84mm,取8mm 機蓋壁厚 δ1 0.02a+3=6.06mm<8mm,取8mm 機座凸緣厚度 b 1.5δ=12mm 機蓋凸緣厚度 b1 1.5δ=12mm 機座底凸緣厚度 p 2.5δ=20mm取30mm 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12=12.288mm取16mm 地腳螺釘數(shù)目 n a<250mm,n=4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75df=13.15mm取8mm 機蓋與機座連接螺栓直徑 d2 (0.5~0.6)df=8.76~10.52mm取10mm 連接螺栓d2的間距 l 150~200mm取180mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (0.4~0.5)df=7.01~8.76mm取M8 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3~0.4)df=5.26~7.01mm取M6 定位銷直徑 d (0.7~0.8)df=12.27~14.02mm取M12 df、d2、d3至外機壁距離 c1 d1、d2至凸緣邊緣距離 c2 軸承旁凸臺半徑 R1 R1=C2=20 凸臺高度 h 外機壁至軸承座端面距離 L1 c1+c2+(5~8)=44 內(nèi)機壁至軸承座端面距離 L2 δ+c1+c2+(5~8)=52 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 △1 ≥1.2δ=9.6mm取14mm 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 △2 ≥δ=8mm取10mm 機蓋、機座肋厚 m1,m m1=m≈0.85δ1=6.8mm,取7mm 軸承端蓋外徑 D2 軸承端蓋凸緣厚度 e (1~1.2)d3=9mm取12mm 軸承旁連接螺栓距離 s s≈D2 2、減速器附件的選擇，在草圖設(shè)計中選擇 包括：軸承蓋，窺視孔，視孔蓋，壓配式圓形油標(biāo)，通氣孔，吊耳，吊鉤，螺塞，封油墊，氈圈等。 十、潤滑與密封(潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇) 減速器內(nèi)傳動零件采用浸油潤滑，減速器滾動軸承采用油脂潤滑。 參考資料目錄 [1] 孫桓,陳作模，葛文杰主編. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006年5月第7版 [2] 濮良貴,紀(jì)名剛主編. 機械設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社，2006年5月第8版 [3] 宋寶玉主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]．北京：高等教育出版社，2006年8月第1版 [4] 左宗義，馮開平主編． 畫法幾何與機械制圖[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001年9月第1版 [5] 劉鋒，禹奇才主編. 工程力學(xué)·材料力學(xué)部分[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002年8月第1版 [6] 禹奇才,張亞芳，劉鋒主編. 工程力學(xué)·理論力學(xué)部分[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002年8月第1版 =24.29 =4.12 =2.95 V=19.0m/s =250mm =500mm =1600mm ＝166° V帶取2根. =190.0N =754N V=3.26m/s =1.704 K=2.001 =46.22 2mm a1=116mm = = V=1.21m/s K=1.960 2.5mm a1=138mm =69.64mm =206.36mm =20mm L=290mm S=174mm =30mm =45mm =14.49MPa =5.98MPa =19.77MPa - 33 -