单级圆锥齿轮减速器.doc

设计计算及说明 电动机的选择二电动机类型选择按工作要求及条件，选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。（1） 电动机功率的选择 Pw=3.5KW按常用机械传动效率简表确定各部分效率为V带传动效率1=0.96，滚动轴承效率2=0.99，圆锥齿轮传动效率3=0.95，弹性联轴器效率4=0.99，卷筒轴滑动效率5=0.96，卷筒效率6=0.95。传动装置总效率为 =1223456 =0.960. 9920.950.990.960.95=0.807得出电动机输出功率Pd=Pw/ =4.34KW（2）确定电动机的转速输送机卷筒转速nw=150r/min一般可选用同步转速1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机。通常，V带传动常用的传动比范围i1=24, 单级缘锥齿轮的传动比范围i2=23，则电动机转速可选范围为nd=nw i1 i2=150(2243)=6001800r/min符合这一同步转速范围的有750r/min,1000r/min,1500r/min。从重量、价格及传动比等方面考虑，选用Y132M2-6型电动机。其相关参数如下：型号额定功率满载转速质量5.5KW9602.02.284 Pw=3.5KW3 计算行动装置总传动比及分配各级传动比 1.i总=6.42.取i齿轮=2 i带=3.2 =0.807Pd=4.34KWnw=150r/minNd=960r/min电动机型号Y132M2-6Ped=5.5kwi总=6.42. 计算运动装置的运动和动力参数0轴电动机轴 P0=Pd=5.5KWn0=nm=960r/minT0=9550=9550=54.71Nm1轴高速轴 P1=P0带=5.28KWn1=300r/minT1=9550=168.08Nm2轴低速轴 P2=P1轴承齿轮=5.230.990.95=4.97KWn2=150r/minT2=316.42Nm3轴卷筒轴 P3=P2联轴器=4.1820.99=4.92KWn3= nw=150r/minT3=313.24NmV带传动设计1.确定计算功率查表得KA=1.1，则PCa=KAP=1.15.5=6.05KW2.确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据PCa=6.05KW及n1=960r/min，查图确定选用A型普通V带。3.确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为125140mm，选择dd1=140mm。PCa=6.05KW选用A型普通V带dd1=140mm（2）验算带速v =7.03m/s5m/sv25m/s,带速合适。（3）计算大带轮直径dd2= i带 dd1=3。2140=448mm根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2=450mm4.确定带长及中心距（1）初取中心距a0得413a01180， 根据总体布局，取ao=800 mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得=2556mm根据标准手册，取Ld =2500mm。 (3)计算实际中心距=772mm5.验算包角：=15790，包角合适。6.确定V带根数Z根据dd1=140mm及n1=960r/min，查表得P0=1.621KW,P0=0.11KW查设计手册得 查设计手册得 v =7.03m/s,带速合适dd2=450mm取ao=800 mm取Ld =2500mma0=772mm=157 则Z =3.465，取Z=47.确定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.11/m,则F0=188N8.计算带轮轴所受压力FpFp=2ZF0sin=24188sin=1473.8N(二)直齿圆锥齿轮传动设计1.齿轮得材料及热处理方法小齿轮选用40Cr，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度220HBS，HBS1-HBS2=260-220=40,合适。查得Flim1=240Mpa, Flim2=195Mpa,SF=1.3故F1= =129MpaF2= =105Mpa粗选8级精度取小齿轮齿数Z1=30，则大齿轮Z2=60，实际传动比i =22.计算模数（1）小齿轮上的转矩T1=1.6808105NmmZ=4粗拉力F0=188N带轮轴所受压力Q=2439.76N粗选8级精度小齿轮齿数Z1=17大齿轮齿数Z2=46（1）计算分度圆锥角1=arctan= 26.62=90-1=63.4（2）计算当量齿数Zv1=33.55Zv2=134（3）计算模数NL1=60njLh=600X300X1X8=3.456X108NL2=N1/i=1.728X107查书得ZNT1=1.2，ZNT2=1.25取失效概率0.01，安全系数SH =1.0720MPa712.5查表取载荷系数Kt=1.1取齿宽系数R=0.3确定弹性影响系数由表得=189.8MPa确定区域载荷系数.接触疲劳强度计算小齿轮分度圆直径.（5）计算分度圆直径d1=mZ1=.5=.50mmd2=mZ2=mm(6)计算外锥距(6) 计算齿宽取b1=b2=mm查表得.查手册.取安全系数.校核弯曲强度.(7)计算齿轮的圆周速度齿宽中点处直径dm1=d1(1-R)=76.50(1-0.50.3)=65.025mm分度圆锥角1=69.722=20.28当量齿数Zv1=18.12Zv2=132.71模数mm=3.大端模数m=4.5分度圆直径d1=76.50mmd2=207.00mm（） 计算齿轮的圆周速度（） （）则圆周速度 v =m/s(四)轴的结构设计1高速轴最小轴径的设计1.选材、热处理选45钢 调质170HBS217HBS 2.初算轴径低速轴的最小直径 单键槽增大5%-7% 28.16（1+6%）=33.40mm此轴承受的转矩为 T1=168.08N.M与之相联的联轴器需满足此转矩。综上 取=40mm(3)确定轴各段直径和长度 左起第一段，由于安装带轮，属于基孔制配合，因开有键槽，增大7%并圆整，取轴径40mm，长度70mm，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取44mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度70mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径60mm，长度为28mm。左起第四段，仅为轴段的过渡,其直径略小于第三段轴，取68mm，长度取66mm。齿轮的圆周速度v =1.10m/s8级精度合适轮齿弯曲疲劳强度F1F1，安全估算轴的最小直径dmin=27.57mm左起第五段为滚动轴承段，则此段的直径为60mm。由于还装有挡油环，长度取28mm。左起第六段，对轴承右端进行定位，取轴径44mm。长度取44mm。2.输出轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式(如图)(2)按扭转强度估算轴的最小直径dmin查表取A0=120，于是得dmin=38.54mm 单键槽增大5%-7% 38.54X（1+6%）=40.85取50mm(3)确定轴各段直径和长度 左起第一段，由于安装联轴器，因开有键槽，轴径扩大7%并圆整，取轴径50mm，长度820mm，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取60mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度70mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径70mm，长度为32mm。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用,其直径大于第三段轴，取72mm。根据整体布局，长度取170mm。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的直径取65mm，长度取40mm。左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径60mm。长度取50mm。轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。1.作轴的受力简图（a）2.作轴的垂直面受力图（d）3.绘制弯矩图（e）4.作轴水平面受力简图（b）5.绘制弯矩图（c）6.绘制合成弯矩图（f）7.绘制扭矩当量弯矩图（g）8.绘制总当量弯矩图（h）9.校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理，-1=60Mpa.从总当量弯矩图可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，dC=54mm，则bC=22.856Mpa-1，轴的强度足够。六轴承的选择及校核主动轴32309轴承两对，从动轴32310轴承两对。七键的选择及校核高速轴与带轮连接选用键12X63 GB1096-97输出轴与大齿轮连接选用键12X63 GB1096-97输出轴与联轴器连接选用键14X70 GB1096-97八箱体计算d1=82mm d2=192mm a= =137mm箱体座壁厚箱体盖壁厚箱体凸缘厚度箱座箱盖 箱底座加强肋厚度 箱座 箱盖 地脚螺钉直径 取 地脚螺钉数目 轴承旁连接螺栓直径 箱盖、箱座联结螺栓直径 取 螺栓间距 观察孔盖螺钉直径 取 至箱外壁距离 至凸缘的距离 轴承旁凸台半径 箱体外壁至轴承座端面距离 九联轴器的选择计算转矩Tca=KAT根据工作情况，查表得KA=1.6，则Tca=KAT=1.5316=505.6Nm所以考虑选用弹性柱销联轴器HL4GB/T 5014-1985。其主要参数如下：公称转矩：1250 Nm 轴孔直径：40mm质量：22Kg 转动惯量：3.4Kg/m2十减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M121.25油面指示器选用油标尺M12起吊装置箱盖采用M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。放油螺塞选用外六角油塞及垫片M141.511 润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.10m/s，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。2.滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小，选用L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。轴承的选择及校核主动轴32309轴承两对，从动轴32310轴承两对。根据要求对从动轴上的轴承进行强度校核。查相关手册，32310轴承的判断系数e=0.35，当e时，Pr=Fr；当e时，Pr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。轴承基本额定动载荷Cr=168KN，轴承采用正装，要求寿命为105120小时。1.绘制轴承计算简图2.计算各轴承所受总径向力由轴的计算知：B、D处水平支反力RH1= RH2=2261.045N，B、D处垂直面支反力Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1=2487.43NFr2=2299.47N3.计算各轴承内部派生轴向力FS1=eFr1=0.352487.43=807.60NFS2=eFr2=0.352299.47=804.81N4.判断放松、压紧端FS1+Fa=807.60+1543.86=2414.46NFS2故，轴承2压紧，轴承1放松。则 Fa1=FS1=807.60N , Fa2=FS1+Fa=2414.46N5.计算当量动载荷对轴承1 =0.3499e, P1=Fr1=2487.43N对轴承2 =1.05e, P2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37N因P2P1，故按轴承2的当量动载荷计算寿命，即取P=P1=5024.37N6.轴承寿命校核计算Lh=8.99105h105120h故，所选轴承符合要求。键的选择及校核高速轴与带轮连接选用键A10870p=41.18MPap=100MPa故，该键满足强度要求。输出轴与大齿轮连接选用键A161050p=94.74MPap=100MPa故，该键满足强度要求。输出轴与联轴器连接选用键A12870p=93.72MPap=100MPa故，该键满足强度要求。联轴器的选择计算转矩Tca=KAT根据工作情况，查表得KA=1.5，则Tca=KAT=1.5434.87=652.305Nm所以考虑选用弹性柱销联轴器HL4GB/T 5014-1985。其主要参数如下：公称转矩：1250 Nm 轴孔直径：40mm质量：22Kg 转动惯量：3.4Kg/m2减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M121.25油面指示器选用油标尺M12起吊装置箱盖采用M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。放油螺塞轴承寿命Lh=8.99105hLhLh，轴承可用选用键A10870满足强度要求选用键A161050满足强度要求选用键A12870满足强度要求选用弹性柱销联轴器HL4GB/T 5014-1985选M121.25通气器选用油标尺M12箱盖采用M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。选用外六角油塞及垫片M141.5润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.10m/s，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。2.滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于初次设计，没有设计经验，且时间紧迫，所以设计存在许多缺