帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)【圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器】

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工作環(huán)境溫度為-4045度，當(dāng)環(huán)境溫度低于0度時(shí)，啟動(dòng)前潤滑油應(yīng)預(yù)熱。從以上資料我們可以看出齒輪減速器結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、傳動(dòng)比大、體積小、加工方便、壽命長等等.因此，隨著我國社會(huì)主義建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有許多單位自行設(shè)計(jì)和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應(yīng)用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運(yùn)輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機(jī)械設(shè)備中，今后將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。本文首先介紹了帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的研究背景，通過對(duì)參考文獻(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數(shù)的選擇和幾何尺寸的計(jì)算，兩個(gè)主要強(qiáng)度的驗(yàn)算等在這次設(shè)計(jì)中所需要考慮的一些技術(shù)問題做了介紹；為畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作建立了進(jìn)度表，為以后的設(shè)計(jì)工作提供了一個(gè)指導(dǎo)。最后，給出了一些參考文獻(xiàn)，可以用來查閱相關(guān)的資料，給自己的設(shè)計(jì)帶來方便。關(guān)鍵詞 電動(dòng)機(jī)，齒輪，軸，圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器目 錄一 文獻(xiàn)綜述1二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三 設(shè)計(jì)計(jì)算過程及說明.31 選擇電動(dòng)機(jī). .32 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配.33 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力裝置參數(shù).34 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).45 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).56 軸的設(shè)計(jì).117 軸承的選擇 .228 鍵的選擇.229 減速機(jī)箱體的設(shè)計(jì).2310 減速器附件設(shè)計(jì).2311 密封與潤滑.24四 設(shè)計(jì)小節(jié).25五 參考文獻(xiàn).261 緒論通過查閱一些文獻(xiàn)我們可以了解到帶式傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)情況，為我所要做的課題確定研究的方向和設(shè)計(jì)的內(nèi)容。1.1 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動(dòng)裝置之一，主要有主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶組成。工作時(shí)靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)輪間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護(hù)其他零件的優(yōu)點(diǎn)。1.2圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-4040度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點(diǎn)：采用一級(jí)圓弧錐齒輪和一、二、三級(jí)圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級(jí)（四級(jí)減速器時(shí)作為第二級(jí)），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達(dá)到GB/T10095中的6級(jí)，圓錐齒輪精度達(dá)到GB/T11365中的7級(jí)；中心距、公稱傳動(dòng)比等主要參數(shù)均采用R20優(yōu)先數(shù)系；結(jié)構(gòu)上采用模塊式設(shè)計(jì)方法，主要零件可以互換；除底座式實(shí)心輸出軸的基本型外，還派生出輸出軸為空心軸的有底座懸掛結(jié)構(gòu)；有多中潤滑、冷卻、裝配型式。所以有較大的覆蓋面，可以滿足較多工業(yè)部門的使用要求。減速器的選用原則：（1）按機(jī)械強(qiáng)度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N 是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時(shí)啟動(dòng)5次、允許啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的兩倍、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當(dāng)載荷性質(zhì)不同，每天工作小時(shí)數(shù)不同時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)載荷分類按各種系數(shù)進(jìn)行修正.減速器雙向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需視情況將P1N乘上0.71.0的系數(shù)，當(dāng)反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時(shí)取小值，反之取大值。功率按下式計(jì)算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 為工作功率； KA 為使用系數(shù)； KS 為啟動(dòng)系數(shù)； KR 為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20，每小時(shí)100%連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N100%）為100%的情況，不符合上述情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1V帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)檢查帶輪的尺寸與其相關(guān)零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對(duì)于安裝在減速器或電動(dòng)機(jī)軸上的帶輪外徑應(yīng)與減速器、電動(dòng)機(jī)中心高相協(xié)調(diào)，避免與機(jī)座或其它零、部件發(fā)生碰撞。 2.2減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件減速器外部傳動(dòng)件設(shè)計(jì)完成后，可進(jìn)行減速器內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。1） 齒輪材料的選擇應(yīng)與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時(shí)，應(yīng)選鑄剛或鑄鐵材料。各級(jí)大、小齒輪應(yīng)該可能減少材料品種。2） 蝸輪材料的選者與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)可按初估的滑速度選擇材料。在傳動(dòng)尺寸確定后，校核起滑動(dòng)速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。3） 傳動(dòng)件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)。圓柱齒輪和蝸桿傳動(dòng)的中心距應(yīng)盡量圓整。對(duì)斜齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)還可通過改變螺旋角的大小來進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，將傳動(dòng)零件的有關(guān)數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡圖，以備在裝配圖設(shè)計(jì)和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計(jì)算時(shí)應(yīng)用。聯(lián)軸器的選擇減速器的類型應(yīng)該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應(yīng)選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機(jī)軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因?yàn)闇p速器軸與工作機(jī)軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動(dòng)聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。對(duì)于中、小型減速器，其輸出與工作機(jī)軸的軸線便宜不很大時(shí)，也可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器這類彈性可移式聯(lián)軸器。聯(lián)軸器型號(hào)按計(jì)算轉(zhuǎn)距進(jìn)行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應(yīng)。應(yīng)注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動(dòng)機(jī)的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。3 設(shè)計(jì)計(jì)算過程及說明3.1選擇電動(dòng)機(jī)3.1.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式選擇Y系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī),臥式閉型電電動(dòng)機(jī)。3.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量工作機(jī)所需功率=7.98kw =80.7r/min電動(dòng)機(jī)的輸出功率=10.4kw=*.* =0.82*0.98*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77確定電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped=Pd3.1.3選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。3.1.4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 Y160M-4 額定功率 11kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min3.2傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配i=18.1 帶傳動(dòng) i=2 圓錐 i= 2.5 圓柱 i= 43.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力裝置參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速: 電動(dòng)機(jī)軸 =1460r/min 減速箱輸入軸 =486.7 r/min 高速軸 =235.1 r/min 低速軸 =58.8 r/min各軸輸入功率: =11kw =*0.95=10.45kw=*0.98*0.97*0.98=9.73KW=*0.98*0.97*0.98=9.07KW各軸轉(zhuǎn)矩:T0=9550*/=72.0N*m T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m3.4帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.4.1定v帶型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù) =1.1計(jì)算功率 =1.1*11=12.1kw選帶型號(hào) A型小帶輪直徑 =100mm大帶輪直徑 =(1-0.01)*100*3=297mm大帶輪轉(zhuǎn)速 = =481.8r/min3.4.2計(jì)算帶長求 = (+)/2 =198.5mm求 =(-)/2=98.5mm2(+)=a=0.7*(+)初取中心距 a=600mm帶長 L=Dm+2*a+=1839.5基準(zhǔn)長度 =2000mm求中心距和包角中心距 a= + =344.18+337.06=681.24120數(shù)求帶根 v=3.14*/(60*1000)=7.64m/s傳動(dòng)比 i=/=2帶根數(shù) =1.32kw =0.95 =1.03 P=0.17kw z=/(+)*)=12.1/(1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根求軸上載荷張緊力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N軸上載荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6/2)=2656.5N3.5齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)直齒錐齒: 軸交角=90 傳遞功率P=10.45kw 小齒輪轉(zhuǎn)速=486.7r/m 傳動(dòng)比i=2.07載荷平穩(wěn),直齒為刨齒,小齒輪40Cr,調(diào)質(zhì)處理,241HB286HB平均260HB,大齒輪用45號(hào)鋼,217HB255HB 平均230HB齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒數(shù)和精度等級(jí) 取=24 =i*=48 選八級(jí)精度使用系數(shù)=1.0 動(dòng)載荷系數(shù)=1.15齒間載荷分配系數(shù) 估計(jì)*Ft/b100N/mm cos=u/=2/=0.89 cos=1/=1/=0.44=/ cos=24/0.89=26.97=/ cos=48/0.44=109.1v=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)cos=1.85=0.85=1.4齒向載荷分布函數(shù) =1.9載荷系數(shù) =1*1.5*1.4*1.9=3.99轉(zhuǎn)矩 =9.55*=9.55*10.45/486.7=20505N.mm彈性系數(shù) =189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =2.5接觸疲勞強(qiáng)度 =710Mpa=680Mpa接觸最小安全系數(shù)=1.5接觸壽命系數(shù) =1.0許用接觸應(yīng)力 = */=710*/1.05=676Mpa = */=680*/1.05=648Mpa小輪大端分度圓直徑 =0.3 =70mm驗(yàn)算圓周速度及Ka*Ft/b =(1-0.5R) =(1-0.5R)70=59.5mm =3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s = b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm*/b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm100N/mm確定傳動(dòng)尺寸大端模數(shù) m=/=70/24=2.9mm實(shí)際大端分度圓直徑d =m=3*24=84 =m=3*48=144b=*R=0.3*80.5=24.15mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面系數(shù) =2.72 =2.38應(yīng)力修正系數(shù) =1.66 =1.78重合度系數(shù) =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66齒間載荷分配系數(shù) */b100N/mm =1/=1/0.66=1.56載荷系數(shù) =1*1.15*1.56*1.9=3.4彎曲疲勞極限 =600MPa=570MPa彎曲最小安全系數(shù) =1.25彎曲壽命系數(shù) =1.0尺寸系數(shù) =1.0許用彎曲應(yīng)力 = lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa =570*1.0*1.0/1.25=456MPa驗(yàn)算 =152=152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪 小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB 平均260MPa 大齒輪用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB 平均241MPa初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩=9.55*9.73/235.1=39524N.mm齒數(shù)系數(shù)=1.0值 取=85初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力H1=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa H2=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa初步計(jì)算的小齒輪直徑 =Ad=85*=48.1mm取 d1=50mm初步尺寬b=d*=1*50=50mm校核計(jì)算圓周速度 v=0.62m/s精度等級(jí) 選九級(jí)精度齒數(shù)z和模數(shù)m 初步齒數(shù)=19; =i*19=4*19=76和螺旋角 =/=50/19=2.63158 =2.5mm =arcos=arccos2.5/2.63158=18.2使用系數(shù) =1.10動(dòng)載系數(shù) =1.5齒間載荷分配系數(shù) =2*39524/50=1581N=1.1*1.581/50=34N/mm100N/mm=1.88-3.21/+1/cos=1.88-3.25*(1/19+1/76)cos18.2 =1.59=2.0=1.59+2.0=3.59= arctan=arctan=20.9cos =cos18.220cos/20.9cos=0.95齒向載荷分布系數(shù) =A+B1+0.6*+c*b/1000=1.36 =* * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76彈性系數(shù) =189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =2.5重合度系數(shù) 取螺旋角系數(shù) =許用接觸應(yīng)力驗(yàn)算=189.8*2.38*0.97=647MPa690MPa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒行系數(shù)YFa = Y=2.72 Y=2.2應(yīng)力修正系數(shù) =1.56 =1.79重合度系數(shù) =1.61 螺旋角系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) =1.76 齒向載荷分布系數(shù) b/h=50.(2.25*2.5)=8.9 =1.27載荷系數(shù) K=*許用彎曲應(yīng)力 驗(yàn)算 3.6軸的設(shè)計(jì)輸入軸選用45鋼調(diào)質(zhì) 取 d=35mm計(jì)算齒輪受力 =84mm =(1-0.5 =689.2N =tan=計(jì)算支反力水平面反力 =1102.7N =-413.5N垂直面反力 =-1235.7N =4115.5N水平面受力圖 垂直面受力圖 水平面彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量彎矩圖 軸徑 高速軸軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì), 取 d=40mm計(jì)算螺旋角 齒輪直徑 小輪 = 大輪小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩=9.55*圓周力 =2*/=2*39524/50=1581N 徑向力畫小齒輪軸受力圖水平反力 =1358.1N =912.1N垂直反力 =594.7N =103.3N水平受力圖垂直受力圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖畫轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù) 畫當(dāng)量彎矩圖 =50220N.mm校核軸徑 =20.340mm低速軸 材料同前兩軸 畫大齒輪受力圖計(jì)算支反力 水平反力 =1185.8 =395.2N 垂直反力 =21.2N =584.6N垂直受力圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩 校核軸徑 =26e /=0.3e查表 =0.4 =1.6 =1 =0當(dāng)量動(dòng)載荷 =*(*+*)=1.0*(0.4*1177.7+1.6*1228.4)=2436.5N=*(*+*)= 4297.0N軸承壽命 =同樣,高速軸承和低速軸承分別用選用圓錐滾子軸承30210和30213。3.8鍵的選擇 輸入軸 L=20 (mm)高速軸 L=20低速軸 L=30T=3.9減速機(jī)箱體的設(shè)計(jì) 名稱 符號(hào) 尺寸關(guān)系 結(jié)果 箱座壁厚 =0.025*a+38 箱蓋壁厚 =0.02*a+38 a=箱體凸緣厚度 , b=1.5=15;=1.5=15;=2.5=25加強(qiáng)肋厚度 , m=0.85=8.5; =0.85=8.5地腳螺栓直徑 14地腳螺栓數(shù)目 n 4軸承旁連接螺栓直徑 0.75箱蓋,箱座連接螺栓直徑 ;螺栓間L軸承蓋螺釘直徑數(shù)目 ,n =8 n=4軸承蓋外徑 =s(兩連接螺栓間的距離)觀察孔螺釘直徑 軸承旁凸臺(tái)高度和直徑 h, h由結(jié)構(gòu)決定, =箱體外壁至軸承座端面距離 +3.10減速器附件設(shè)計(jì)3.10.1窺視孔和視孔蓋窺視孔應(yīng)該在箱蓋頂部,以便觀察,應(yīng)在凸臺(tái)上以便加工。3.10.2通氣器在箱蓋頂部,要適合環(huán)境,其尺寸要與減速器大小相合適。3.10.3油面指示器應(yīng)該設(shè)在油面比較穩(wěn)定的地方,如低速軸附近。用圓形油標(biāo),有標(biāo)尺的位置不能太高和太低,以免溢出油標(biāo)尺孔座。3.10.4放油孔和螺塞放在油的最低處,平時(shí)用螺塞塞住,放油孔不能低于油池面,以免排油不凈。3.10.5起吊裝置吊環(huán)可按起重重量選擇,箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處設(shè)置凸臺(tái),以使吊環(huán)螺釘有足夠的深度。3.10.6定位銷用圓錐銷作定位銷,兩定位銷的距離越遠(yuǎn)越可靠,常設(shè)在箱體連接凸緣處的對(duì)角處,對(duì)稱布置。直徑d=0.8d2。3.10.7起蓋螺釘裝在箱蓋連接凸緣上,其螺紋長度大于箱體凸緣厚度,直徑可與連接螺釘相同。3.11密封與潤滑軸承采用接觸式密封。傳動(dòng)采用浸油潤滑,盡量使各傳動(dòng)浸油深度相同。軸承潤滑采用刮油潤滑。4 設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次設(shè)計(jì)讓我了解到機(jī)械設(shè)計(jì)是從使用要求等出發(fā)，對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式、力和能量的傳遞方式，以及各個(gè)零件的材料和形狀尺寸等問題進(jìn)行構(gòu)思、分析和決策的工作過程，這種過程的結(jié)果要表達(dá)成設(shè)計(jì)圖紙、說明書及各種技術(shù)文件。通過帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì),了解了帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的原理以及其結(jié)構(gòu)。從帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的思想-以最少的成本達(dá)到最好的目的,以最簡單的結(jié)構(gòu)達(dá)到所需的功能。設(shè)計(jì)思想中最突出得的是-合理二字。整個(gè)設(shè)計(jì)過程使我受益非淺。5參考文獻(xiàn)1 王昆等主編,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),武漢: 高等教育出版社,1995。2 邱宣懷主編,機(jī)械設(shè)計(jì).第四版,北京:高等教育出版社,1997。3 濮良貴主編,機(jī)械設(shè)計(jì).第七版,西安: 高等教育出版社,2000。4 任金泉主編,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),西安:西安交通大學(xué)出版社,2002。5 許鎮(zhèn)寧主編,機(jī)械零件,北京:人民教育出版社,1959。6 Tragfahigkeitsberechnung Von Stirn-und Kegelradern (DIN 3990), 1970。