機(jī)械設(shè)計(jì)圓錐圓柱減速器說(shuō)明書(shū).doc

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目 錄1 課題分析12 確定原動(dòng)機(jī)13 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算24 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算45 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算156 軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算277軸轂聯(lián)接的選擇和計(jì)算298 聯(lián)軸器的選擇309 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)30設(shè)計(jì)總結(jié)31參考文獻(xiàn)311 課題分析1.1 技術(shù)參數(shù)：鏈拽引力：F = 4800N鏈速：V =1.25 m/s滾筒直徑：D = 500 mm1.2 工作條件： 工作年限4年每年按300天計(jì)，兩班制作業(yè)，滾筒效率為0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）。由一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 1.3 擬定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成。減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動(dòng)為帶傳動(dòng)。方案簡(jiǎn)圖如圖。（圖1）注：錐齒輪速比不宜過(guò)大，圓柱齒輪速比不宜過(guò)小，帶傳動(dòng)速比也不宜過(guò)大。2 確定原動(dòng)機(jī)2.1 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型：三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y系列）2.2 功率的確定2.2.1 工作機(jī)所需功率 =48001.25=6000W2.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率：= =0.980.980.99=0.81（=0.96為V帶傳動(dòng)的效率，=0.96為圓錐滾子軸承的效率，=0.98為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率，=0.98為圓柱斜齒輪的傳動(dòng)效率，=0.99聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率）2.2.3 所需電動(dòng)機(jī)的功率 =/=6/0.81=7.4 kw2.2.4電動(dòng)機(jī)額定功率:2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使減速器尺寸減小，其中=7.5kw，符合要求，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y100L-6電動(dòng)機(jī)額定功率:=7.5kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速:=940 r/min工作機(jī)轉(zhuǎn)速:=60*V/(*D)=25.15r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kw)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y100L-67.59402.02.0 選取B3安裝方式3 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算總傳動(dòng)比：=/=940/25.15=37.38取帶傳動(dòng)的減速器比為iv =2.5則，減速器的傳動(dòng)比i=i總/iv=37.38/2.5=14.952設(shè)圓錐齒輪的傳動(dòng)比為,低速輪的傳動(dòng)比為。選=3, 則 =/=4.984，取=5=iv=2.535=37.5=（-）/=（37.5-37.38）/37.38=0.32% 5%符合要求。 各軸的轉(zhuǎn)速n電機(jī)軸0的轉(zhuǎn)速：= =940r/min高速軸的轉(zhuǎn)速：=/iv=376 r/min中間軸的轉(zhuǎn)速：=/=376/3=125.33r/min低速軸的轉(zhuǎn)速：=/=125.33/5=25.07 r/min 各軸的輸入功率P電機(jī)軸0的輸入功率： kw高速軸的輸入功率： kw中間軸的輸入功率： kw低速軸的輸入功率： kw 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T電機(jī)軸0的輸入轉(zhuǎn)矩：75.18 Nm高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 180.43 Nm中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 509Nm低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：2437.97 Nm各軸參數(shù)表如下：軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/(N.mm）轉(zhuǎn)速n/（r/min）傳動(dòng)比i電機(jī)軸1.32813.499402.5軸1.27532.38376軸1.22493.27125.333軸1.176447.9825.0754 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)普通帶傳動(dòng)須確定的內(nèi)容是：帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)，帶輪的直徑、寬度和軸孔直徑中心距、初拉力及作用在軸上之力的大小和方向1、選擇帶的型號(hào)：查表64得, 則計(jì)算功率為PC=KAP=1.27.4= 8.88KW根據(jù)、查表和圖68，選取A型帶。2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、驗(yàn)算帶速查資料表65，66，選取帶速帶速驗(yàn)算： V=n1d1/（100060）=3.14112940/100060=5.51m/s 介于525m/s范圍內(nèi)，故合適大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=n1/n2d1=2.5112=280mm 3、確定帶長(zhǎng)和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（112+280）a02（112+280）274.4mma0784mm 初定中心距a0=500 ，則帶長(zhǎng)為 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2500+（112+280）/2+（280-112）2/(4500)=1629.55 mm查62表，按標(biāo)準(zhǔn)選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1629.55)/2=485.23 mm 4、驗(yàn)算小帶輪上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a=160.16120 小輪包角合適5、確定帶的根數(shù)由式確定根數(shù)，查63表得1.14kW，查67表得0.11kW查62表得0.99，0.95則 Z=PC/（(P0+P0)=8.88/（1.14+0.11）0.990.95 = 7.032 故要取2根A型帶 (6)計(jì)算軸上壓力由課本表 查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5008.88/（25.51）(2.5/0.96-1)+0.15.512N=97.56N則作用在軸承的壓力FQ，F(xiàn)Q=2ZF0sin1/2=2497.56sin（160.160/2）=704.53N4.2 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)按齒形制齒形角頂隙系數(shù)齒頂高系數(shù)螺旋角軸夾角不變位，齒高用頂隙收縮齒。 根據(jù)課本表10-1，材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 根據(jù)課本表10-8，選擇7級(jí)精度。 傳動(dòng)比u=/=3節(jié)錐角 不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)： =16.22選=20=u=203=602 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： 2.92 試選載荷系數(shù)=2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=180.43103 Nmm 選取齒寬系數(shù)=0.3 由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù) 由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞極限 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù): 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力: 試算小齒輪的分度圓直徑,代入中的較小值得 2.92=68.43 mm 計(jì)算圓周速度v mm =（3.1415958.17376）/（601000）=1.15m/s 計(jì)算載荷系數(shù) 齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)輕微震動(dòng)，查表10-2得=1.25由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.1由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)=1.1依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)=1.25由公式=1.5=1.51.25=1.875接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) =1.251.11.11.875=2.84 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 =68.43=76.91 mm m=/=76.91/20=3.84 mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m = 4 mm 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)=m=420=80 mm=m=460=240 mm =90-=71.57 mm 確定并圓整齒寬 : b=R=0.3126.49=37.95 mm,圓整取40 3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) K=2.06 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) =/cos=20/cos18.43=20.8 =/cos=60/cos71.57=189.79 查表10-5得=2.91=1.53=2.29=1.71 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù):=0.82=0.87 取安全系數(shù): =1.4 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限: =500Mpa =380Mpa按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力: 校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式 =54.47 MPa =15.97 Mpa 滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。4.3圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 齒輪的類(lèi)型傳動(dòng)類(lèi)型：選用圓柱斜齒輪傳動(dòng)材料選擇：小齒輪材料為40Cr表面淬火，齒面硬度為 280HBS， 接觸疲勞強(qiáng)度極限，彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪材料為45鋼表面淬火，齒面硬度為240HBS,接觸疲勞強(qiáng)度極限,彎曲疲勞強(qiáng)度極限。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-5，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。有=600MPa =550MPa =400MPa =304MPa 螺旋角：8S=1.5故可知安全。 截面6左側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =620.11Nm截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力由課本附表3-8用插值法求得/=3.75，則/=0.83.75=3軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92故得綜合系數(shù)為/+1/=3.75+1/0.92=3.84 /+1/=3+1/0.92=3.09又取碳鋼的特性系數(shù)所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為S=1.5故可知其安全。6 軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算1 輸入軸上的軸承計(jì)算 已知:=376r/mine=0.37Y=1.6 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值和Y值相對(duì)軸向載荷 比e小 求兩軸承的軸向力 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 e48000 h故可以選用。2 中間軸上的軸承計(jì)算 已知：=125.33r/min ， ， ， ，e=0.31，Y=1.9 求兩軸承的軸向力 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 e48000h故可以選用。 3 輸出軸上的軸承計(jì)算 已知：=25.07 r/min=874.2 N ，e=0.35，Y=1.7 求兩軸承的軸向力 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷48000 h故可以選用。 7 軸轂連接的選擇和計(jì)算 1 輸入軸與帶輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=50mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=53mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。4 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=36mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。5 輸出軸與機(jī)構(gòu)的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=63mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。8 聯(lián)軸器的選擇在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選LT4型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為3800 r/min。9 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)1 潤(rùn)滑齒輪圓周速度v5m/s所以采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度H1 對(duì)于圓柱齒輪一般為1個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊(cè)選擇L-CKB 150號(hào)工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油。2 密封減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。 軸伸出處的密封：作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤(rùn)滑選用氈圈密封，氈圈密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、安裝方便、但對(duì)軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈圈壽命短。 軸承內(nèi)側(cè)的密封：該密封處選用擋油環(huán)密封，其作用用于脂潤(rùn)滑的軸承，防止過(guò)多的油進(jìn)入軸承內(nèi)，破壞脂的潤(rùn)滑效果。 箱蓋與箱座接合面的密封：接合面上涂上密封膠。設(shè)計(jì)總結(jié)：短短幾周的課程設(shè)計(jì)，讓我意識(shí)到成為一個(gè)設(shè)計(jì)師必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)功底。在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中也讓我對(duì)以前所學(xué)的東西有了更深的認(rèn)識(shí)并懂得了如何應(yīng)用到實(shí)際中，初步了解了設(shè)計(jì)的具體步驟和過(guò)程的同時(shí)加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力以及思考、解決問(wèn)題的能力。參考文獻(xiàn)：1 濮良貴、紀(jì)名剛主編機(jī)械設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，20062 李育錫主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，北京：高等教育出版社，20086.3 孫恒、陳作模主編機(jī)械原理第七版北京：高等教育出版社，20064 裘文言、張祖繼、瞿元賞主編機(jī)械制圖高等教育出版社，20035 劉鴻文主編材料力學(xué)第四版.高等教育出版社，20046 吳宗澤、羅國(guó)圣主編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：高等教育出版社，2004=6 kw=0.81=7.4kwn=25.15r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y100L-6n=940 r/min=37.38iv =2.5=3=5=940r/min=376r/min=125.33r/min=25.07r/min=7.4kW=7.104kW=6.4kW=180.43Nm=509Nm=2437.97Nm=20=60m = 4 mm=80 mm=240 mm =20=100a=210=15.36=70 mm=350mm=45mm=50mm=20mm=26 mm軸全長(zhǎng)267.5mm=53mm=45 mm=55mm=48mm32