链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器设计任务书

1 链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器设计任务书 结果 一、 设计任务书 设计一用于链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器，已知链式运输机链条总拉力F=5600链速 v=s，链条节数 P=150，链轮齿数 Z=6,开式齿轮传动比 i=5；工作条件：二班制，连续单向运动，有轻微振动，室内工作，无灰尘；使用年限：二十年、大修期一年；生产批量： 40 台；生产条件：中等规模机械厂，可加工 7精度齿轮及涡轮；动力来源：电力、三相交流、电压 380/220 伏；运输链速度允许误差： +5%。 二、 传动方案的拟订 计算驱动卷筒的 转速 m 21506 vn w 选用同步转速为 1000r/ 1500r/电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为 70 左右。根据总传动比数值，可拟定以下传动方案： 图一 2 rn w 2 设计计算及说明 结果 三、选择电动机 1）电动机类型和结构型式 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机。 2）电动 机容量 (1)卷筒的输出功率(2)电动机输出功率 d 求传动装置的总效率a由机械设计课程设计指导书 查得：链传动 1 =动轴承 2 =有5 对；齿轮传动（开式）3=柱齿轮传动 4 =锥齿轮传动5=性联轴器6= a 故 3)电动机转速的确定m 21506 vn w 推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导书7表 1 查得， 1i 单级圆柱齿轮传动比范围 731 i ；二级（圆锥圆柱齿轮减速器）传动比范围 各运动副效率的选择参考机械设计课程设计指导书 25.0a 62543251 3 设计计算及说明 结果 25102 i ，则电动机转速可选范围为： m i n/)3850660(22)17530(21 根据工作条件：室内常温、二班制、连续单向运行，有轻微振动，电压为 380V 的三相交流电源，电动机输出功率为 用 Y 系列三相异步电动机，型号为 主要性能数据如下： 电动机满载转速 60 ，额定功率 。 电机型号 额定功率 载转速 额定电压 V 60r/80v 三、计算传动装置的运动和动力参数 1）传动装置总传动比 69 分配各级传动比 开式齿轮传动比 51i ；减速箱传动比 圆柱齿轮减速器中圆锥齿轮传动比为 3i，圆柱齿轮传动比为 4i ， 1 8 23 24 各轴转速（轴号见图一） m i n/i n/i n/i n/06914542343121m 38 50660(2109 rn m i 51i i i i m 695421 4 设计计算及说明 结果 4） 各轴输入功率 按电动机所需功率 算各轴输入功率，即 5） 各轴转矩 轴名 功率 P（ 转矩 T（ ） 转速 n r/动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 60 1 1 60 2 3 4 5 设计计算及说明 结果 五、传动件的设计计算 一 、圆锥直齿轮设计 已知输入功率 齿轮转速 960r/数比 u=电动机驱动，工作寿命 20 年（设每年工作 300 天），二班制，工作有轻震，不反转。 处理方式及计算许用应力 1） 材料及热处理 按使用条件，属中速、轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。可选用软齿面齿轮，且小齿轮的硬度比大齿轮大 3050体选择如下： 小圆锥齿轮： 40质处理 大圆锥齿轮： 45 钢，正火处理 因此取小圆锥齿轮的硬度为 280圆锥齿轮的硬度为240 2） 确定许用应力 由“机械设计书”中的图 10 21（ 按齿面硬 度查得 801 ， 502 。 由“机械设计书”中的图 10 20（ 按齿面硬度 查得 201 ， 102 。 计算应力循环次数 ， 确定寿命系数 911 105 2 9 0822006916060 05 3 05 2 9 轮 硬 度 为280 齿 轮 硬 度 为240801502201 102 91 109 6 设计计算及说明 再根据“机械设计书”中图 10 18 和图 10 19，分别查得 计算大小锥齿轮的各项许用应力： 由 “机械设计书 ”（ 得 , （ 5 8 0 M P 1 . 11l i K M P 0/ 222l i M P 4 1 . 4 0/ 111l i M P 4 2 . 222l i 2. 分析失效形式，确定设计原则 由于设计的减速器属于闭式的，而此对锥齿 轮采用的是软 齿面啮合，其主要失效形式是疲劳点蚀，但若模数过小也可能 会造成轮齿的疲劳折断。故此，该齿轮的参数按接触疲劳强度 设计，按弯曲疲劳强度较核。 3. 初步确定锥齿轮的基本参数和主要尺寸 由前面的计算可知小锥齿轮的名义转矩 2060N 选择齿轮的传动精度 根据 “机械设计书 ”（ 图 1022（ b）和已知条件 结果 , 801 052 2060N 7 设计计算及说明 结果 ，初步选定锥齿轮的传动精度为 7级 。 初选参数 2， 1 X 2 x 8 2=0 20 (根据 “课程指导书 ”（ ，小圆锥齿轮齿数取值范围： 725) 初算锥齿轮的主要尺寸 1） 按齿面接触疲劳强度设计 根据 “机械设计书 ”中（ 由式（ 1025） 32211) 式中 i ss i 的选择，根据已知条件，可知小锥齿轮的支承方式 为悬臂布置，查 “机械设计手册（软件版） 可得 R 查 “机械设计书 ”中表 106（ 而 i ， M 052 . 5 32232211 传动精度： 7 级 2 8 20 t 8 设计计算及说明 结果 小圆锥齿轮的模数以及平均分度圆半径： 111 （先假设 Z=25） 4 1(1 计算圆锥齿轮的分度圆锥角： 由公式 11 /1i 和 12i （ i=解得 1 51525 2 95464 计算小圆锥齿轮平均分度圆处的速度： 11 根据 “机械设计书 ”中图 10 再根据已知工作 条件及环境以及 “机械设计书 ”中（ 表 10 向载荷分布系数可按下式计算 其中已知条件大小圆锥齿轮的支承方式 和 “机械设计书 ” 表 105.1而齿间载荷分配系数可取 1 51525 2 95464 9 设计计算及说明 结果 K= 差较大须进行修正 311 311 根据 “机械设计手册软件版 ”中，并且考虑到弯曲疲 劳强度，选择标准模数系列中的 1 分度圆直径： 6223111 41483222 1(441)2 222211 1(66)1 计算小圆锥齿轮平均分度圆处的速度： 11 根据 “机械设计书 ”中图 10 总载荷系数 K: 5 7 第一系列 61 412 K=10 设计计算及说明 结果 圆锥齿轮的接触疲劳应力： 校核 安全 2） 按齿根弯曲疲劳强度进行 较核： 根据 “机械设计书 ”中（ 由式（ 1023） T 21 1 4 . 2 9251525co s/22co s/ 111 s/48co s/ 222 和2械设计书”中表 10 61 , K=1 以及 m 85 Z Z 11 设计计算及说明 结果 M P 6 51 . 5 82 . 1 81 . 7 校核安全 3）齿轮主要参数及几何尺寸计算 2， 8， i， 1 6223111 4 4483222 222211 1111 695464co 2222 b 圆整下， b=24 4） 结构设计 大圆锥齿轮的大端直径大于 160此采用 腹板式 1 61 412 2 大齿轮：腹板式 12 设计计算及说明 结果 （二）低速级齿轮的传动设计 二、圆柱斜齿轮设计 已知输入功率 齿轮转速 转矩：6230N 数比 u=电动机驱动，工作寿命 20 年（每年工作 300 天），二班制，工作有轻震，不反转。 处理方式及计算许用应力 1) 材料及热处理 按使用条件，属中速、轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。可选用软齿面齿轮，且小齿轮的硬度比大齿轮大3050体选择如下： 小斜齿轮： 45 钢，调质 处理，硬度为 230255 斜 齿轮： 45 钢，正火处理，硬度为 190217此取小 斜 齿轮的硬度为 210 斜 齿轮的硬度为180 2) 确定许用应力 由“机械设计书”中的图 10 21（ 按齿面硬度查得 801 ， 502 。 由“机械设计书”中的 图 10 21（ 按齿面硬度 查得 201 ， 102 。 计 算 应 力 循 环 次 数 ， 确 定 寿 命 系 数 911 916060 99412 106 3 2 801 ，502 201 ，102 2=13 设计计算及说明 结果 再根据“机械设计书”中图 10 18 和图 10 19，分别查得 计算大小 斜 齿轮的各项许用应力： 由 “机械设计书 ”（ 得 , （ 5 8 0 M P 1 . 11l i K M P 5 0/ 222l i M P 0/ 111l i M P 2. 分析失效形式，确定设计原则 由于设计的减速器属于闭式的，而此对 斜 齿轮采用的是软 齿面啮合，其主要失效形式是疲劳点蚀，但若模数过小也可能 会造成轮齿的疲劳折断。故此，该齿轮的参数按接触疲劳强度 设计，按弯曲疲劳强度较核。 3. 初步确定 斜 齿轮的基本参数和主要尺寸 由前面的计算可知小 斜 齿轮的名义转矩以及转速 6230N 选择齿轮的传动精度 根据 “机械设计书 ”（ 图 1022（ b）和已知条件 ，初步选定 斜 齿轮的传动精度为 8级。 , 801 502 6230N 动精度： 8 级 14 设计计算及说明 结果 初选参数 根据 “课程指导书 ”（ ，小斜齿轮齿数取值范围： 1730。螺旋角 。 208 2， 2x 8 2=0 )208(14 初算锥齿轮的主要尺寸 1） 按齿面接触疲劳强度设计 根据 “机械设计书 ”中（ 由式（ 1021） 3221 12 式中 c 根据 “机械设计书 ”中图 10Z d的选择，根据已知条件，可知小斜齿轮的支承方式 为悬臂布置，不对称布置，查 “机械设计手册（软件版） 可得 ).0d查 “机械设计书 ”中表 106（ 而 i 0， M P 652 5805502 12 2， 8 14 15 设计计算及说明 结果 的选择，根据已知条件 2、 8以及 41 ，查 “机械设计书 ”中图 10可得： （ 22）， （ 88） 代入上式 小 斜齿轮的模数以及齿宽： . 0 222/14c o 7 84/c o s 11 6 484 5 1 8 . 0 5 85 4 . 6 2 43/ 计算小 斜齿轮 分度圆处的速度： t /1. 05 4100060 439 . 9645. 7 8100060 21 根据 “机械设计书 ”中图 10 再根据已知工作条件及环境以及 “机械设计书 ”中 （ 10 据 “机械设计书 ”中表 10得 齿向载荷分布系数： （ 22） （ 88） t 3 6 4 16 设计计算及说明 结果 其中机械设计书 ”图 10用 插值法 ) 根据 “机械设计书 ”中表 10得 齿间载荷分配系数可取 2 . 5 62 . 5 6 4 3 . 5 43 . 5 4 4 5 65 . 7 84 3311 562. 02 33 计算 齿宽以及纵向重合度： 2 23 a a 按根弯曲疲劳强度设计 根据 “机械设计书 ”中（ 由式（ 1016） 3 2121 co 式中 ， 6230N 2 . 4 4 根据“机械设计书”中图 10得 17 设计计算及说明 结果 s 3311 o s 88c o s 3322 机械设计书 ”中表 10查得 比较大小齿轮的 2 9 1 4 1 F Y 8 6 2 F Y 由上 可知小齿轮的数值比较大 o o 对比计算结果，由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数小于 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数，因此选取 满足弯曲疲劳强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按 接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的 齿数，于是由 n 4c o c o s11 取 1，则 1 X 7 x 4。 222111 1 1 X 84 18 设计计算及说明 结果 计算中心距： o o 1 将中心距圆整为 按圆整后的中心距修正螺旋角 2 r c c r c c 1 a n因螺旋角改变不多，故上述参数不必修正。 3）计算几何参数 s/s/11 s/s/22 将齿宽圆整后取 31 ， 32 。 4） 结构设计 由于大斜齿轮直径大于 200此采用腹板式。 a=121914 1121 31 32 大齿轮结构： 腹板式 19 设计计算及说明 结果 （三）开式齿轮传动设计 三、开式齿轮传动设计 已知输入功率 齿轮转速 出转矩 。齿数比 i=5，由电动机驱动，工作寿命 20 年（设每年工作 300 天），二班制，工作有轻震，不反转。 处理方式及计算许用应力 1）材料及热处理 按使用条件，属低速、轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。 由机械设计（第八版）表 10择大小齿轮材料均为 45 钢（调质），小齿轮齿面硬度为 230齿轮齿面硬度为 210 2）确定许用应力。 由“机械设计书”中的图 10 21（ 按齿面硬度 查得 801 ， 502 。 由“机械设计书”中的图 10 21（ 按齿面硬度 查得 201 ， 102 。 计算应力循环次数， 确定寿命系数 811 916060 88412 再根据“机械设计书”中图 10 18 和图 10 19（ 分别查得： 801 ，502 201 ，102 2=20 设计计算及说明 结果 计算大小齿轮的各项许用应力： 由 “机械设计书 ”（ 得 , （ 0 M P 1 . 11l i K M P 0/ 222l i M P 0/ 111l i M P 0/ 222l i 定设计准则 由于设计的是软齿面开式齿轮传动，其主要失效形式是齿 面磨损和轮齿折断。因此，该齿轮传动主要按弯曲疲劳强 度设计 根据前面计算可知齿轮的名义转矩： 75820 N 选择齿轮的传动精度 根据 “机械设计书 ”（ 图 1022（ b）和已知条件 ，初步选定齿轮的传动精度为 8级。 初选参数 2=0 20 101 68190 N动精度为 8 级 21 20 设计计算及说明 结果 8， 1 X 8 0 ( 根据“机械设计书”（ ，小齿轮齿数取值范围： 1730) 初算齿轮的主要