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一 传动方案的拟定 题目所给传动类型为：圆锥-圆柱二级齿轮减速器。对本传动机构分析得传动机构的特点是：利用了圆锥齿轮进行传动，可以改变轴的布置方向。因为圆锥齿轮加工比较困难，特别是大直径，大模数的圆锥齿轮，因此放在高速级，以减小其直径和模数。二电动机选择及传动装置的运动和动力参数计算1.原始数据传输带牵引力F=1310N传输带工作速度V=1.37m/s滚筒直径D=0.25m2. 电动机的选择1确定电机容量 工作机的功率 其中为卷筒效率；传动装置总效率式中为联轴器的效率=0.99（弹性联轴器），为轴承效率（滚动轴承）=0.99，为圆锥齿轮传动效率（8级精度）=0.90 ,为圆柱齿轮传动效率（8级精度）=0.97；则有=0.9920.9940.900.97=0.82故电动机输出功率 Pd=Pw/ =1.870/0.82=2.27kW 选电动机的转速工作机转速按推荐的传动比合理范围，二级圆锥圆柱齿轮减速器 故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有1000r/min、1500r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，型号为Y132S-6。其额定功率P=3.0kWPd，满载转速为960r/min。电动机型号额定功率 /kw同步转速r/min满载转速r/min起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-63.0 10009602.02.22总传动比及分配总传动比 为锥齿轮传动比，在一定范围内越大越好。=2-3，=3-6=（0.25-0.4）=2.293-3.668取=3 =i/=3.06 计算传动装置的运动和动力参数将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、工作机轴，并设为相邻两轴间的传动比，为相邻两轴间的传动效率。1. 各轴转速：工作机 2各轴输入功率：卷筒轴3各轴输入转矩： 卷筒轴 运动和动力参数计算结果整理于下表：传输带牵引力F=1310N传输带工作速度V=1.37m/s滚筒直径D=0.25mPd=2.27 kW型号为Y132S-6轴号功率P/kW转矩T/（Nm）转速n/(rmin)传动比i效率电机轴 2.2722.5896010.991轴2.2522.3896030.892轴2.0059.693203.060.963轴 1.92175.13104.710.98卷筒轴1.88171.48104.7三传动零件的设计计算1第一级圆锥齿轮的设计 由齿面接触疲劳强度计算得到直齿圆锥齿轮传动的小齿轮大端分度圆直径1. 选择材料精度和参数选取齿数，取=22则=u=223=662. 选择齿轮的材料热处理方法及硬度由表3-3选择小锥齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS，大锥齿轮材料为45钢，正火，硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。合适3. 按齿面接触强度设计按式（3-20） 3.1确定计算参数 （1） 由表3-8取齿宽系数为， 确定载荷系数K 由表3-4的使用系数.25估计大端圆周速度m/s，估计圆周速度v=3m/s,m/s,由图3-11a查得动载荷系数KV=1.07对于圆锥齿轮传动，由于制造精度低，不考虑与重合度有关的的影响，取=1由图3-17得齿向载荷分布系数=1.02K=KAKV（2）转矩=22.38103Nmm（3）由图3-19查得区域系数=2.5（4）重合度系数由于制造精度低，故略去该项（5）由表3-5查得弹性影响系数=189.8 （6）由图3-27c)和2-27b)查得接触疲劳极限应力 （7）由式(3-25)计算应力循环次数 （8）由图3-25查得接触疲劳寿命系数KHN1=1KHN2=1 (均不允许有点蚀） （9）计算接触疲劳应力，取失效概率为1%，安全系数S=1。取=470MPa3.2试算小齿轮分度圆直径，由上列公式得 （1） （2）计算圆周速度 （3）修正载荷系数K按vz1/100=2.6422/100=0.581由图3-11查得动载系数=1.05 （4）校正分度圆直径 （5）计算大端模数=mm取标准值m=3mm计算分度圆锥角，锥距 （6）mm （7）计算大端分度圆直径 （8）确定齿宽取b为26mm （9）参数确定后，看是否满足接触疲劳强度要求 =b/R=26/104.355=0.249，=0.45 则小齿轮的接触疲劳强度为满足接触疲劳强度 3.3校核齿根弯曲疲劳强度 由式3-22得 （1）当量齿数的计算 （2）查图3-21取齿形系数 （3）查图3-22得应力修正系数 （4）查图3-28c取弯曲疲劳极限应力及寿命系数 按，分别查图3-26得=1 （5）计算弯曲疲劳许用应力，取失效概率为1%安全系数S=1计算弯曲应力第二级圆柱齿轮设计合适2第二级圆柱齿轮设计 2.1选择材料，精度及参数（1）选取齿轮的材料热处理方法及齿面硬度由表3-3选择小齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS，大齿轮选用45钢，正火，硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。合适 （2）选取齿数选小齿轮齿数 （3）精度等级：初选8级精度。按GB/T10095 （4）选取螺旋角，初选螺旋角 （5）齿宽系数查表得=1，轴承相对齿轮不对称布置 2.2按齿面接触疲劳强度设计，有公式（1）确定载荷系数K使用系数，由由表3-4 得KA=1.25估计圆周速度v=1.16m/s动荷系数由图3-11b得KV=1.02由图3-17得齿向载荷分布系数=1.09由图3-13得齿间载荷分配系数=1.44 K=KAKV（2）转矩T=59.69Nm=5.969Nmm（3）由图3-19得节点区域系数=2.43（4）重合度系数由式3-14，因1取=1，（5）螺旋角系数（6）弹性系数=189.8（7）接触疲劳强度极限应力由图3-27c得=590MPa 由图3-27b得 =470MPa（8）计算应力循环次数由式3-25得N1=60n2jLn=603201(18300 5)=2.304108N2= N1/u=2.30108 = 0.757 108（9）由图3-25得寿命系数KHN1= 1KHN2=1.03（均不允许有点蚀）计算接触疲劳许用应力, 取失效概率为1%,安全系数S=1取2.2试算小齿轮分度圆直径 （1）由上列计算公式得 （2）计算圆周速度 （3）修正载荷系数按vz1/100=0.928923/100=0.2136查图3-11b得=1.02 （4）校正 （5）计算法向模数圆整取mn=3mm （6）计算中心距圆整取a=150mm （7）按圆整后的中心距修正螺旋角 （8）修正。 （9）计算分度圆直径 （10）计算齿轮宽度圆整取（11）计算其接触疲劳强度 2.3校核齿根弯曲疲劳强度（1）重合度系数=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.572=0.73（2）螺旋角系数=1-=（3）计算当量齿数（4）查取齿形系数由图3-21查得查取应力修正系数由图3-22查得 （5）计算弯曲疲劳极限应力及寿命系数由图3-28c和图3-28b寿命系数按，分别查图3-26得=1 （7）计算弯曲疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数SH=1 （8）计算弯曲应力 合适轴的设计和计算及校核四轴的设计和计算及校核 4.1轴的初步设计 1.初算轴径，选取轴的材料为45，实际工作功率不是太大，考虑到轴的弯矩不是太大，取C=112，轴上开有单键槽增大轴径3%则有实际的轴的结构根据电机的外伸轴直径，润滑方式等要求拟定，轴的最小直径应大于上述三个最小直径1轴的初步设计初步选用角接触球轴承。根据电机轴的直径和联轴器的尺寸，选择轴的最左端的直径。轴承为标准件，根据轴承尺寸和最左端轴的直径选择轴颈的直径。因为轴的右端直径不是太大，并且锥齿轮大端直径大于套杯最小直径，所以设计的形式为组合式。 轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（38）mm，而非定位轴肩可取（13）mm轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒或挡油板接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面处（13）mm2轴的初步设计 轴肩的左端装大锥齿轮，轴肩的右端装小斜齿轮。轴的两端分别装挡油板，对齿轮定位，再装角接触轴承。3轴的初步设计轴肩的左端装轴承，轴承的右端端用挡油板定位。轴肩的右端装大斜齿轮，齿轮右端用挡油板定位。最右端装轴承。注意：安装齿轮的轴端应该比齿轮轮毂稍短一些，以便用轴肩，轴套定位； 选用一对角接触轴承，承受一定的轴向力和径向力轴的校核 求作用在齿轮上的力，轴上的弯距、扭距，并作图，齿轮上的作用力：转矩=175.13Nm=175130Nmm圆周力径向力轴向力受力图如下：计算轴承支反力水平面垂直面N水平受力图水平弯矩图垂直受力图 垂直弯矩图 合成弯矩图转矩图安装大斜齿轮的轴头中间平面有较大的弯矩和应力集中为危险截面，对此截面进行校核轴的材料选用45钢调质，由表7-5所列公式可求的疲劳极限由于在煤场工作，转矩应为脉动，由式得0.11，求截面的应力中 当量弯矩=188488.6Nmm， 截面上开有键槽，由查附录表2得，求表面状态系数及尺寸系数由附录表5查得0.92由表7-4得由附录表6查得求安全系数因此轴的强度满足要求五轴承的选择校核选择轴承7208C 02系列校核由手册可得 基本额定动载荷 C =36800N 基本额定动载荷 C0=25800N 脂润滑 极限转速 n=7500r/min1.计算轴承的寿命， (1)由表8-4得e=0.4,内部轴向力S=0.4Fr，（2）计算单个轴承的轴向载荷轴承I被压紧，轴承II被放松 （3）计算当量动载荷 由表8-7得 由表8-6 ， （4）计算寿命，取中较大的值代入寿命计算公式满足要求 （5）静载荷验算 由表8-10查的 （6）极限转速验算由图8-5查得结论：选用7208c型轴承符合要求。 六.箱体的结构说明 减速器箱体是用以支撑和固定轴系零件并保证传动件的正确啮合和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件。采用铸铁铸造而成，为了检查传动零件的啮合情况，改善传动件的及轴承的润滑条件，注油，排油，指示油面，通气及装拆调运等，箱体上设置了各种附件。七.键的选择及校核普通平键对中良好，结构简单，装拆方便，靠侧面传递扭矩。此减速器选择普通平键即可满足要求。键的具体尺寸根据轴颈及长度确定。1. 输入轴与联轴器联接采用平键联接选择A型普通平键联接根据轴径d =30mm ，L =60mm，查手册得，选用GB1096-2003系列的键840，键高h=7。轴与小齿轮能用平键连接根据轴径d =32mm ，L =48mm，查手册得，选用GB1096-2003系列的键1036，键高h=8。 2. 2轴分别与大锥齿轮和小斜齿轮用键连接 与大锥齿轮配合的轴的轴径d=32mm，选择A型平键，查手册得选用1025的普通平键，键高h=8mm 与小斜齿轮配合的轴的轴径d=32mm,L=78mm.选择1056的普通平键。键高h=8mm3. 3轴与大斜齿轮、联轴器联接采用普通平键联接与大齿轮的连接：选择A型平键联接根据轴径d =42mm ，L =72mm，查手册得，选用A型平键，选用GB1096-2003系列的键1256，则键高h=8。与联轴器的联接：选择A型平键联接根据轴径d =32mm ，L =50mm，选用GB1096-2003系列的键1040，则键高h=8。4. 校核大斜齿轮与轴联接的平键键的尺寸为1263，键高h=8，键的接触长度 。由表12-1取联接的许用挤压应力（中等冲击）。有式（12-1）计算联接所能传递转矩合适八润滑和密封的选择润滑说明 齿轮的最大搅油速度V=2m/s。因此选择脂润滑 密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂密封选择用耐油橡胶制成的有骨架的J型骨架式橡胶油封，这种密封结构简单，便于安装，密封可靠。橡胶油封应注意按图纸所示位置安装。九.减速器附件的选择说明1.窥视孔及窥视孔盖为了检查传动件的啮合情况，并向箱体内注入润滑油，在箱盖上部开足够大的窥视孔，由于此机器为小批量，窥视孔盖为焊接件并用螺栓固定在箱体上。2.排油螺塞为了排出污油及清洗剂，在油池的最低处，并且不与其他部件靠近的一侧开放油孔。放油孔用螺塞堵住，并加封油圈以加强密封。3.油标尺采用杆式油标，安置在低速级传动件附近油标尺常放置在便于观测减速器油面级油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4.通气器为保证箱体内外压力均衡，提高箱体内有缝隙处的密封性能，在窥视孔盖上安装通气器，使箱体内热膨胀气体自由益处防止对减 速器的密封造成不利影响5.启盖螺栓 为加强密封效果，在装配时箱体剖分面上涂有密封胶，致使拆卸时因胶结紧密而难于开盖，因此在箱盖凸缘上装有启盖螺栓，以便启盖。6.定位销。 为保证箱体的轴承座孔的加工精度及装配精度，在箱体凸缘上，长度方向上各置一个圆锥定位销，直径取d=(0.7-0.8)d1,d1为箱体连接螺栓的直径。两销尽量离得远一些，长度大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以利于拆装。7.吊环 为了拆卸和搬运方便，在箱盖上安装吊环，在箱座上铸出吊钩。8.套杯为保证圆锥齿轮的啮合精度，装配时需调整圆锥齿轮的轴向位置，使两轮的锥顶重合，因此小圆锥齿轮放在套杯内，用套杯凸缘端面和轴承座端面之间的一组垫片调整小圆锥齿轮的轴向位置。9.调整垫片调整垫片组的作用是调整轴承游隙及支承的轴向位置。垫片组材。料为08F十拆装和调整的说明1.装配前，所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机体内不许有任何杂质存在，内壁涂上不被机油侵蚀的涂料两次；2.用途色法检验斑点。斜齿轮接触斑点不小于35%，锥齿轮按齿高接触斑点40%-70%；按齿长接触斑点为35%-65%。必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况；3.轴承端盖应与轴承外端面留有0.04-0.07轴承间隙；4.检查减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油。剖分面允许涂密封油漆或水玻璃，不允许使用任何额填料；5.机座内装HJ-50润滑油至规定高度;6.表面涂灰色油漆。十一设计小结此次的机械设计课程令人难忘，经过此次锻炼，从中收获很多，将所学的知识用于实践的时候，才体会到运用知识的快乐。同时也体会到作为一个工程设计人员所应该具备的素质和能力，为我们指明了努力的方向。在课程设计的过程中，才发现自己知识的不足，不断的学习，不断的改正，投入自己的全部精力在这次课程设计过程之后，最后，你才会体会到收获的喜悦。在设计的过程中，会遇到各种各样的困难，运用自己掌握的知识克服它，同时你也会发现也在不断的进步。理论学习和实践总是有很大的不同，理论的最终目的就是要服务于实践。在画图的过程中，每一笔都应该有自己的想法，应该有坚实的依据。严谨是一个工程人员应该必备的素质，细节决定成败让我们有了深深的体会，它有可能是成功