传送设备的一级锥齿轮减速器(包括链传动、带传动)课程设计

1、贵州师范大学娜si備谢獅书学院：职业技术师范学院专 业：机械设计制造及其自动化（职教师资方向）姓名：韦云金郑全文学 号：132121010037132124010003指导教师：李荣设计题目12输送设备一锥齿轮减速器1)系统简图2) 工作条件单向运转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍，每天工作16小时，使 用期限1()年，输送链速度允许误差为±5%,输送链效率n=0.9。3) 原始数据输送链拉力f (n)2.4103输送链速度v (ms)0.8输送链链轮直径d (mm)125(4)设计工作量(1) 设计说明书(2) 减速器转配图(3) 减速器零件图计算过程及计算说明一、传动方

2、案拟定工作条件单向运转，载荷平稔，启动载荷为名义载荷的1.25倍，每天工作16小时，使用期限10年，输送链速度允许误差为±5%,输送链效率n=0.9。二、电动机的选择1、电动机类型的选择按工作要求和条件选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v, y 型。2、电动机功率选择(1)传动装置的总效率：a.* 心 n3. n4* n5式中：1、n2、n3、n4、分别是带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和 输送链的传动效率。取 n 1=0. 95, n2=0. 98, n 3=0. 97，114=0.99, n 5=0. 9，则na=o. 95x0. 984 xo. 97x0. 99x0.

3、9 =0.76(2)电机所需的功率：n =fv/1000 n =2400*0.8/(1000*0.9)=2.13kwx wpd=2.803、确定电动机转速计算链轮工作转速:60xl000v7rd60x1000x0.8;rxl25=122.29r/min3确定电动机型号根据jb/t8680. 1-2-1998,查得所需的额定功率及同步转速，选定电动机 型号为y1 3 2 s -6。其主要参数：额定功率3kw;满载转速960r/min;额定转矩2. 0。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比ia=nm/n=960/122. 29=7. 852、分配各级传动比(1) 据指导书，为使v带传动外

4、廓尺寸不致过大，取i.f3。(2) id=ijij=2.62u!运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速n i =nm/i1=960/2. 62=366. 41r/mi nnll=n i /i j=366. 41/3=122. 14r/min niii=122. 29r/min2、计算各轴的输入功率pi=p<tx n,=2. 80x0. 95=2. 66kwpn=pix n2x n 3=2. 66x0. 98x0. 97=2. 53kwpin=px n2x n 4=2. 53x0. 99x0. 98=2. 45kw3、计算各轴扭矩电动机输出轴转矩：td=9. 55x106pd/nd=9.

5、55x106x2. 80/960=27. 85 n m 各轴输入转矩t,=tdx q 1=27. 85*0. 95=26. 46 n mt= l n2x n 3=26. 46x0. 98x0. 97=25. 15 n mti=9550xpin/ni=9550x2. 45/122. 29=191. 33n - m五、传动零件的设计计算> v带传动的设计计算1、选择普通v带截型通过查表取工作情况系数ka=l. 2计算功率 pca=kap=1.2x 3=3. 6kw根据pea n (d)由图8-11选用a型v带2、确定带轮基准直径，并验算带速mm初选小带轮的基准直径ddl由表8-7和表8-9选

6、ddfl00mmdmin=75根据式（8-15a）大带轮直径 dd2=iddi=2. 62*100=262mm 经查表 8-9，取 dd2=280mm带速 v： v=ji ddlnd/60 x 1000= n x 100 x 960/60 x 1000=5. 024m/s在525m/s范围内，带速合适3、确定中心距a，并选择v带的基准长度ld根据教材公式0. 7 (ddl+dd2)彡a。彡2 (ddl+dd2)得:0. 7 (100+280)彡a。彡2 (100+280)所以有：489mma0563mm,取 a()=500mm 由公式 ldo=2ao+ ( h /2) * (ddi+dd2)

7、+ (dd2-ddi) 2/4a。得:ld0二2 x 500+(h/2) * (100+280) + (280-100) 74 x 500=1613mm根据表8-2取ld=l640mm 根据式(8-24)得：aa0+ (ld-l0) /2=500+ (1640-1613) /2=514mm4、验算小带轮包角a fl80°-(dd2-ddl) x57. 3°/a=180°- (280-100) x57. 3°/514=18o°-16°=16o°12o05、确定带的根数根据教材表查得：po-0. 95kw 根据教材表查得：ape

8、o. 11kw 根据教材表查得：k;=0. 95 根据教材查得：kf0.99由教材公式得：z=pea/(po+apo) kakj 3. 6/ (0. 95+0. 11) x0. 95x0. 99二3. 6取zm>6、计算轴上压力>由教材表查得q=0. 105kg/m,由教材公式单根v带的初拉力：> fo=5oopca (2. 5-ka) /zv ka+qv2> =500x (2. 5-0. 95) x3. 6/4x5. 024x0. 95+0. 105x5. 0242=149n则作用在轴承的压力fp，由教材公式得： f,=2zf0sina ,/2=2x4x 149x s

9、inl60°/2=l 174n齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 40cr调质，齿面硬度为240260hbs。人齿轮选用45钢调质，齿面硬度220i1bs;根据教材查表选7级精度。齿面粗糙度ra1.63.2um2、按齿面接触疲劳强度设计什j 4入了、择)根据教材公式：进行计算确定有关参数如下： 传动比i齿二3取小齿轮齿数zf20。则大齿轮齿数：z2=izf3x 20=60实际传动比io=52/2o=2. 6传动比误差：i-iq/i=2. 6-2. 6/2. 6=0%2. 5% 可用齿数比：u=i(f2. 6 取h=0.3

10、 转矩t1t,=69. 33n m 载荷系数k取k=l. 3 许用接触应力o = o hnmkhn/s w由教材査得：° niimzi=560mpa o iiiimz2=500mpa由教材公式计算应力循环次数nn,=60njlh=60x366. 14x0. 8x (16x365x 10) =1.03x109n2=n!/i=l. 03x 109/3=3. 4x108 巾教材查得接触疲劳的寿命系数:khxfo. 87 khn2-0. 90通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系数sh=1.0-o ni= o hliml khni/sh=560x0. 87/1. 0mpa=48

11、7. 2mpao h 2= ° hiim2 khn2/sh=350x0. 90/1. 0mpa=315mpa 弹性影响系数zk由教材查得zh-189. 8mpa1/2故得：jv (* ()-5允)“ o*m 74. 4mm计算平均分度圆处的圆周速度vm分锥角 5 i=arctan (zi/z2) =18. 43当量齿数zvl= z,/cos 6 ,=21.08 zv2= z2/cos 6 f63. 24平均分度圆处的圆周速度：vm=xl = 3. 3m/scos(60x100计算载荷系数根据v=5. 024m/s锥齿轮为7级精度由教材查将：动载系数kv=1.08由教材查得：使用系数1

12、=1由教材查得：齿间啮合系数ka=l由教材查得：轴承系数k11pb=l. 10 故载荷系数 k=kakvkilkp=2. 475按实际的载荷系数校正所得的分度阙直径根据公式100.64mm模数：m=d1/z1=100. 64/20=5. 03mm取标准模数：m=53、校核齿根弯曲疲劳强度根据教材式 io-23： g = if /?z77(1-0.50j _l fj确定宥关参数和系数 分度圆直径：di=mzi=5 x 20=100mm d2=mz2=5 x 52=260mm 齿宽：<r/3 r = mylz'2 + z2 =139腿故得 b<46 取b=46 齿形系数yei,

13、和应力修正系数ysa根据教材查表得：y,：af2. 72 ysal=l. 57yi；a2=2. 14 ysa2=l. 83 许用弯曲应力op根据公式：op= o fli/sp根掘教材。fli«i=420mpa o flir2 =330mpa按一般可靠度选取安全系数s.-1. 25计算w轮的许用弯曲应力° f i= ° fli.i /sf=420/1. 25=336mpao p 2- 0 fli/sf=330/l. 25=264mpa 将求得的各参数代入式,kftyfaiysai z?m(l 0.50)53.1mp/<420mpz=crji=77(1-0.50

14、)= 30. 4mp “ <33af248.68mp, < 33qmpa =<tf9 sf1kf,y,(l2ysa2/?zz?(l-0.5oj43. 8mpw <26故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够5计算齿轮的圆周速度vv= n d.nyeox 1000=1. 57m/s六、轴的设计计算>输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255hbs根据教材公式，并杳表取aq=115d彡 115 (1. 83/401. 67) l/3mm= 19. 06mm考虑有键槽，将直径增大5%,则:d=19. 06x (l+5%)mm=20.01ram .选 d=20mm

15、2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将输入轴的圆锥齿轮做成悬臂结构，安排在箱体一侧，w轴承 安排在齿轮的右侧，齿轮左面由套筒定位，右面用挡圈固定，周向用平键连接。 两轴承分别以套杯和套简定位。（2）确定轴各段直径和长度123456i 段：di=20inin 度取 li=60ininh=2c c=l. 5mma 型、k键：键k; 50mm b=h=6mmii 段:d2=d1+2h=20+2 x2 x 1. 5=26mm d2=26mm 长度取 l 2 =30mmiii段：参照工作要求并根据d2=26mm，有轴承产品h录中初少选取0基本游隙 组、标准精度等级的争列圆锥滚子

16、轴承30206其内径为30mm,宽度为18mm。故 名=4=30mm。l3=18酬。v段轴承右端宥套筒定位，为使套筒端面可靠地压 紧轴承，此轴段应略短于轴承宽度，故取l3 = 16mmvi段：取安装锥齿轮处的轴段vi的直径为26mm取锥齿轮的宽度为43mm，取套筒 的长度为 20酮，则 16=43+20+（18-16） =65mm iv段：取 d,=28mm l 4 =42mm在iv轴段加一套简对轴承进行定位。套简的外径为d=50imnv段:d5=30mm 长度为l5=26mm用來和轴承进行过度配合，初选用30206型岡锥滚子轴承。至此，已初步确定了轴的各段直径和趾离。轴上零件的周向定位锥齿轮

17、、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按轴的直径d5,由表6-1查的平键截而/?x/7 = 16xlo。键槽用铣刀加工，长45mm, |hj样半联轴器与轴的连接选用平键12mmx8mmx70mm，滚动轴承与轴的周向定 位是有过渡配合来保证的。求轴上载荷根据轴的结构图做出计算简图。在确定轴承的支点位置时兑取 33210 型，查的 a=23.2mmoz/zzx(mm) 0mm *loodsload diagiain200.8265.6heciionsock aiea lo« moie detais2,599.97-383.88383.88-632.68x(mm)-632.68ock o

18、n erealot more dslaib0.00载荷p水平面p垂直面pa=-383.98# 一fbi.=-632.68.vpf42=-839.03af5z =-2600.v弯矩pmcz=16mll.s5n-mj/n =-77083.64.v-wmr:=40997.87y-w扭矩pt-26. 082n.脱aca -0.w3 综上，安全。2.81mpa<a_i = 60mpa按弯扭合成应力校核轴的强度(3)轴强度校核齿轮之间的力：对小锥齿轮受力分析：fd=2ti/dnd=2*18. 24/=2. 145kn（外） p,=f/itan20°sinl8. 43° =0. 2

19、468kn（左）frl=f tan20° cos 18. 43' =0. 7406kn （下）带轮处：ff=2zfflsin三=2*5*125. 77*0. 174=218. 8n（卜） 2对输入轴进行受力分析得轴 1 段:fh=1.342kn （上）fd=1.465kn （外） 轴 2 段:fr2=0. 206kn（下）f,2=2. 305kn（里）轴3段位置为危险截面这里只校核危险截面3的强度。轴笮向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数6z =0. 59首先计算截而3的抗弯截而系数wmh=13.286nmmv=49.41nmm=51.165n m7id；32=26

20、50.719mm3轴的计算应力=扣_ + ）-_ = 20.755mpa该轴材料为45号钢，调质处理，奔得其许用应力5 = 60mpa因此，< <?, 故满足耍求。输出轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢最为轴的材料min9550000p-=20.577m考虑联轴器的尺、1，选人轴最小径d=23mm2、输出轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配12345 e(2) 确定轴各段直径和长度i段:debrnm、长度取lfsomm，与联轴器相连。a型平键:键长23mm b,*h=5*,5lwibd2=17mm 松度取 l，=32mm。/®：d3=21rnm长度収

21、l3=22mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。iv 段:d4=18mm 一长度为 l4=72mni。v段:d 5=20mm长度为l5=28mm,与大/£轮配合。a型平键:键长23mm b*h=5'*5 vi段:d6 = 18mm 长度为l6=36 mm,和轴承进行过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。(3) 轴强度校核齿轮之问的力:fd=0.379kn ; fr2=0.126knf/2=fz1=1 .098kn大齿轮上的动力参数:转速 n2=133.89r/minp2=l .74kwt2=17.34n«m危险面2处的弯矩：mh=17.11

22、2nmmv=43.958n.mm=7a/x =47.171n.m t2=17.34n-m= 4972.65 mm3c 32由于轴单向转动，扭矩可以认为按脉动循习变化，故取折合系数 = 0.59=s=15.63262mpa前已选定轴的材料为45号钢，正火处理，查得 = 60mpa,因此， s故满足要求。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命：16x365x 10=58400小吋1、计算输入轴轴承(1)两轴承径向反力:=v+z=3702.8；v 二74 +枝二i丽初选两轴承为圆锥滚子轴承30206型根据教材得轴承内部轴向力巧査棚手脑 y=1.6，e=0.37fda =- = 115

23、7.1得 二 1157.17v far = faa - fa = 9qs.3nf(ib= = 53l.25n(2)求系数x、y faa/fr«=0. 36fab/frb=o. 53根据教材得e=0. 37 xa=1xr=0. 4y,'=0y,f1. 6(3) 计算当量载荷p，、p2 根据教材取f,>=l. 2根据教材得pfpcxaf.a+yafjsn p2=fp (xbfrb+ybfaa) = 2560n(4) 轴承寿命计算/ pa > pb 故取 1)=4443. 4n e =10/3根据手册得30206型的cr=63000n由教材得lh=106/60n(cr/

24、p) e =16670/458. 2 x (1x63000/4443. 4)10/3=347322h>58400h /.预期寿命足够pra= 922.667v匕二 v4+砧二 26752v2、计算输出轴轴承1）两轴承径向反力:初选w轴承为圆锥滚子轴承33210型根据教材得轴承内部轴叫力巧查机械手册知y=l. 5, e=0. 41。i?307.6wif得/ 二 891.7；v么=&+&= 1540.52v(2)求系数x、yfa,'/fr，l. 67>e fab/frb0. 336xa=0.4 xb=1ya=1.5yb=0(3) 计算当量载荷p:、p2 根据教材

25、取f,>=l. 2根据教材得pi=fi> (x,'fra+y,'faa) =3215. 8n p2=fp (xbfrb+ybfaa) = 32 ion(4) 轴承寿命计算y a > a 故取 p=3215.8n e =10/3根据手册得33210型的cr=112000n由教材得lh=106/60n(cr/p) e =16670/458. 2 x (1 x 112000/3215. 8)10/3 二18059903h58400h八、键连接的选择及校核计算1、大带轮与轴连接釆用平键连接 轴径 d,=28mm, l,=60mm查手册选用c型平键，得：b=8 h=7

26、l=50 即：键 c8 x 40gb/t1096-2003l=l-b=50-8=42mmt2=173. 4n - m根据教材式6-1得o p=4t2/dhl=4x 173400/28x7x42=84. 26mpa<op (llompa) 2、输入轴与齿轮连接采用平键连接轴径 d3=35mm l3=38mm t=260. 82n m查手册选a型平键，得：b=10 h=8 l=50 即：键 a10x50 gb/t1096-20031 =u-b=38-l0二28mmh=8mmo p=4t/dhl=4x260820/35x8x40=93. 15mpa<op (llompa)3、输出轴与齿轮

27、2连接用平键连接 轴径 d2=32mml2=33mmt=116. 3n. ml=23查手册选用a型平键，得：b=16 h=7 即：键 a16x36gb/t1096-2003l=l2-b=33-16=17mm h=7mm根据教材6-1式得o p=4t/dhl=4x 116300/32x7x20=103. 84mpa< o p (llompa)九、联轴器的选择减速器的输出轴与工作机之间用联轴器连接，由于轴的转速较低，传递转 矩较大，综合考虑选用弹性套柱销联轴器，联轴器_1的扭矩为93.901胸，选. 用型号为lt5十、润滑及密封齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1. 57m/s，为锥齿轮传动，浸油高度 应没过人锥齿轮齿宽，至少应没过1/2齿宽，齿顶距筘底至少30mm，这.