传送设备的一级锥齿轮减速器

贵州师范大学机械设计课程设计说明书学院：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：指导教师：设计题目12输送设备一锥齿轮减速器系统简图工作条件单向运转，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10年，输送链速度允许误差为土5%，输送链效率n=0.9。原始数据输送链拉力F(N)2.4103输送链速度v(m|s)0.8输送链链轮直径D(mm)125(4)设计工作量设计说明书减速器转配图减速器零件图计算过程及计算说明一、传动方案拟定工作条件单向运转，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10年，输送链速度允许误差为土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、电动机功率选择传动装置的总效率：n邛］・邛42.邛3・邛4・邛5式中：七、邛2、邛3、邛4、邛5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nj0.95,n2=0.98,n3=0.97,n4=0.99,n5=0.9，则n=0.95X0.984X0.97X0.99X0.9=0.76电机所需的功率：p=FV/1000n=2400*0.8/(1000*0.9)=2.13kwP=——w=2.80d门a3、确定电动机转速计算链轮工作转速：〃_60x1000v_60x1000x0.8_12229,/min冗D兀x125.3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Y132S-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、分配各级传动比据指导书，为使V带传动外廓尺寸不致过大，取ij=3。id=ia/ij=2.62四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速nI=nm/i1=960/2.62=366.41r/minnil二nl/ij=366.41/3=122.14r/minnIII=122.29r/min2、计算各轴的输入功率PjPdXn1=2.80X0.95=2.66KWPii=PiXq2Xn3=2.66X0.98X0.97=2.53KWP=PXnX^=2.53X0.99X0.98=2.45KWIIIII243、计算各轴扭矩电动机输出轴转矩：T=9.55X106P/n=9.55X106X2.80/960=27.85N・mddd各轴输入转矩T=TdXn1=27.85*0.95=26.46N・mITII=Tin2Xn3=26.46X0.98x0.97=25.15N・mTiii=9550XPiii/niii=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=1.2计算功率P=KaP=1.2X3=3.6KW根据Pcan(d)由图8-11选用A型V带2、确定带轮基准直径，并验算带速初选小带轮的基准直径dd1由表8-7和表8-9选ddj100mm〉dmin=75mm根据式(8-15a)大带轮直径dd2=i*dd1=2.62*100=262mm经查表8-9,取dd2=280mm带速V：V=n人气/60X1000=nX100X960/60X1000=5.024m/s在5~25m/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(d+d)WaW2(d+d)得：dld20dld20.7(100+280)WaW2(100+280)0所以有：489mmWa0W563mm，取a°=500mm由公式L=2a+(n/2)*(d+d)+(d-d)?/4a得：

d00d1d2d2d10Ld0=2X500+(n/2)*(100+280)+(280-100)2/4X500=1613mm根据表8-2取L=1640mmd根据式(8-24)得：a^a+(L-L)/2=500+(1640-1613)/2=514mm4、躁算小轮包角a1=1800-(dd2-dd1)X57.30/a=1800-(280T00)X57.30/514=1800T60=1600〉120。5、确定带的根数根据教材表查得：P=0.95KW0根据教材表查得：△PT.UKW0根据教材表查得：K=0.95a根据教材查得：K=0.99l由教材公式得：Z=P/[(P0+AP0)KK1]=3.6/[(0.95+0.11)X0.95X0.99]=3.6取Z=46、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：F=500P(2.5-K)/ZVK+qV20caaa=500X(2.5-0.95)X3.6/4乂5.024乂0.95+0.105X5.0242=149N

>则作用在轴承的压力Fp，由教材公式得：>F=2ZF0sina1/2=2X4X149Xsin16Oo/2=1174N>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240~260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材查表选7级精度。齿面粗糙度RaW1.6~3.2um2、按齿面接触疲劳强度设计>：!I—-(-F-"根据教材公式：一I[E]进行计算确定有关参数如下：传动比i=3齿取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3X20=60实际传动比i「52/20=2.6传动比误差：i-i0/I=2.6-2.6/2.6=0%<2.5%可用齿数比：u=i0=2.6取巾r=0.3转矩T1T=69.33N・m1④载荷系数k取k=1.3④载荷系数k取k=1.3⑤许用接触应力[。』[0H]=0H11mkHN/SH°HlimZ2=500Mpa由教材查得：。HiimZ1=560Mpa由教材公式计算应力循环次数NN=60njL=60X366.14X0.8X°HlimZ2=500Mpa1hN=N/i=1.03X10"9/3=3.4X10821由教材查得接触疲劳的寿命系数:KHn「0.87性=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S「1.0[oh"=。Hiim1KHN1/SH=560X0.87/1.0Mpa=487.2Mpa[。「2=。Hiim2KHN2/SH=350X0.90/1.0Mpa=315Mpa⑥弹性影响系数zE由教材查得Ze=189.8MP「/2故得：-•」.一一】-「.—一■-.=74.4mm计算平均分度圆处的圆周速度vm分锥角6]=arctan(Z]/Z2)=18.43当量齿数Z1=Z1/cos6「21.08Z2=Z2/cos6「63.24平均分度圆处的圆周速度：v=M_xnix2兀=3.3m/smcos560x100计算载荷系数根据v=5.024m/s锥齿轮为7级精度由教材查得：动载系数K=1.08V由教材查得：使用系数K=1A由教材查得：齿间啮合系数K=1a由教材查得：轴承系数=1.10故载荷系数K=KKKK=2.475AVHaHB按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径根据公式d1=dJ—=100.64mm■t模数：m=d/Z=100.64/20=5.03mm11取标准模数：m=53、校核齿根弯曲疲劳强度根据教材式10-23：°=皿七<[a]fbm(1-0.5①)f确定有关参数和系数"分度圆直径：d=mZ=5X20=100mmd=mZ=5X52=260mm1122im'Z2+Z2齿宽：b<R3R=—-—2—=139mm故得b<46取b=46齿形系数Y和应力修正系数YFaSa根据教材查表得：Y=2.72Y=1.57Y=2.14Y=1.83蜀许用弯曲应力Fa2根据公式：当叩二°fl.2/sf根据教材。=420Mpa。=330Mpa「FLim2「一，一…FLim1FLim2按一般可靠度选取安全系数S=1.25计算两轮的许用弯曲应力F[。fL=。fl.]/S=420/1.25=336Mpa[。丁二。FLim1/S与30/1.25=264Mpa④将求得的蓉参数代入式KFYYKFYY°=1Fa1Sal=53.1MP<420MP=[°]6=1Fa1Sal=30.4MP<33F1bm(1-0.5①)aaF1F1bm(1-0.5①)a6MPaKFYYKFYY°=——tFa2Sa2=48.68MP<330MP=[°]6=t峨七箜2=43.8MP<26F2bm(1-0.5①)aaf2F2bm(1-0.5①R)a4MPa故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够5计算齿轮的圆周速度VV=nd1n1/60X1000=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217~255HBS根据教材公式，并查表取A0=115dN115(1.83/401.67)1/3mm=19.06mm考虑有键槽，将直径增大5%,则：d=19.06X(1+5%)mm=20.01mm.••选d=20mm

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，两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筒定位。（2）确定轴各段直径和长度TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"23456段：d「20mm长度取Lj60mmVh=2cc=1.5mmA型平键：键长50mmb=h=6mm段：d=d+2h=20+2X2X1.5=26mm1d2=26mm长度取L=30mmIII段：参照工作要求并根据d=26mm，有轴承产品目录中初步选取0基本游隙.2…、、-.-组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承30206其内径为30mm，宽度为18mm。故d3=d5=30mm。L3=18mmoV段轴承右端有套筒定位，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】3=16mm丑段：取安装锥齿轮处的轴段丑的直径为26mm取锥齿轮的宽度为43mm，取套筒的长度为20mm，则l6=43+20+（18-16）=65mmW段：取d4=28mmL=42mm在W轴段加一套筒对轴承进行定位。套筒的外径为d=50mmV段:d5=30mm一长度为L5=26mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。至此，己初步确定了轴的各段直径和距离。轴上零件的周向定位

锥齿轮、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查的平键截面bxh=16x10。键槽用铣刀加工，长45mm，同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=23.2mm。LomInrm|Lwii-jJFtofan?LomInrm|Lwii-jJFtofan?T|imijtiki也由Bill2.5Q9.Q72.5mm二「Lc*±TIR«ii=tK?nrtai\arr^H-dMSl!.d.DDT日m.目日-EAb日-632.6HN(mm)|nSJwwOkgrsH*JDj载荷，水平面日垂直面w如疽-38398N*乌.=-632.68」"Fsz=—2600齐弯4M度T6847Z85N•费Afn=-77083.64^-mAfr2=40997.扭知T^26.O82N.wp按弯扭合成应力校核轴的强度:M2+(aT)2b==12.87MPa<[b]=60MPaCa0.1d3-1综上，安全。轴强度校核齿轮之间的力：对小锥齿轮受力分析：F1=2T1/d1=2*18.24/=2.145KN（外）F1=F1tan20。sin18.43。=0.2468KN（左）F1=F1tan20。cos18.43。=0.7406KN（下）带轮处:F=2zFsin-=2*5*125.77*0.174=218.8N（下）r02对输入轴进行受力分析得轴1段:F1=1.342KN（上）F1=1.465KN（外）轴2段:F2=0.206KN（下）F2=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。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数a=0.59首先计算截面3的抗弯截面系数WMh=13.286N-mM^=49.41N-mM=i；M2+M2=51.165N-mW=业=2650.719mm3c32轴的计算应力Q\；M2+（aT）28=——"/=20.755MPac该轴材料为45号钢，调质处理，查得其许用应力ls]=60MPa因此，8^（修】，故满足要求。输出轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢最为轴的材料月-9550000Pd=公M2=20.577mmin30.2nkJV2考虑联轴器的尺寸，选人轴最小径d=23mm2、输出轴的结构设计轴上零件的定位，固定和装配确定轴各段直径和长度I段:d1=15mm、长度取L1=30mm，与联轴器相连。A型平键:键长23mmb'*h=5*'5II段:d2=17mm长度取L2=32mm。III段:d3=21rnm长度取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—长度为L4=72mm。V段:d5=20mm长度为L5=28mm，与大齿轮配合。A型平键:键长23mmb*h=5'*5VI段:d6=18mm—长度为L6=36mm，和轴承进行过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。轴强度校核齿轮之间的力:F2==0.379KN;F2=0.126KNF2=F1=1.098KN大齿轮上的动力参数:转速n=133.89r/minP=1.74kwT2=17.34N-m危险面2处的弯矩：Mh=17.112N-mM^=43.958N-mM=\M+M%=47.171N-mT2=17.34N-mW=四=4972.65mm3c32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a=0.59eJ’M2+(aT)25=——J]=15.63262MPac前已选定轴的材料为45号钢，正火处理，查得ls]=60MPa，因此，5q修],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：16X365X10=58400小时1、计算输入轴轴承⑴两轴承径向反力：七fF=\：'F2+F2=1700N初选两轴承为圆锥滚子轴承30206型BF根据教材得轴承内部轴向力F=苏查机械手册知Y=1.6,e=0.37。F…,F=f=1157.1NdA2Y得F=1157.1NF=F-F=908.3NFaAaBaAaF=2B=531.25N(2)求系数x、yFaA/F=0.36

F/F=0.53根据教材得e=0.37XA=1XB=0.4(3)计算当量载粉P、P12根据教材取f=1.2P根据教材得P=f(xF+yF)=4443.4N1P,ArAAaA、P=f(xF+yF)=2560N24$瑞善寿裕计算•/PA>与故取P=4443.4N•「8=10/3根据手册得30206型的Cr=63000N由教材得L=106/60n(Cr/P)e=16670/458.2X(1X63000/4443.4)10/3h=347322h>58400h・.・预期寿命足够=922.66N=2675N2、计算输出轴轴承1）两轴承径向反力：=922.66N=2675NF=*2+F2初选两轴承为圆锥滚子轴承33210型!ZF.根据教材得轴承内部轴向力F=2Y查机械手册知Y=1.5,e=0.41。F…,F=f=307.6NdA2YFF=-^yy=891.7N得Fb=891.7NFA=Fb+F=1540.5N求系数x、yFa^/F=1.67>eFA/Fra=0.33>eabXr=0.4X=1Y」1.5YB=0计算当量载清P、P根据教材取f=1.212P根据教材得P=f(xF+yF)=3215.8N1P,ArAAaA、P=f(xF+yF)=3210N24$瑞系寿裕计算「P>。故取P=3215.8N•「8=10/3根据手册得33210型的Cr=112000N由教材得L=106/60n(Cr/P)e=16670/458.2X(1X112000/3215.8)10/3h=18059903h>58400h八、键连接的选择及校核计算1、大带轮与轴连接采用平键连接轴径d=28mm,L=60mm查手册选用C型平键，得：b=8h=7L=50即：键C8X40GB/T1096-2003l=L-b=50-8=42mmT=173.4N-m根据教材式6-1得2。=4T/dhl=4X173400/28X7X42=84.26Mpa<[□](110Mpa)2、P输入轴与齿轮连接采用平键连接P轴径d3=35mmL3=38mmT=260.82N-m查手册选A型平键，得：b=10h=8L=50即：键A10X50GB/T1096-2003l=L-b=38-10=28mmh=8mm3。=4T/dhl=4X260820/35X8X40=93.15Mpa<[。](110Mpa)3、P输出轴与齿轮2连接用平键连接P轴径d=32mmL=33mmT=116.3N.m查手册选用A型平键，得：b=16h=7L=23即：键A16X36GB/T1096-2003l=L2-b=33-16=17mmh=7mm根据教材6-1式得。p=4T/dhl=4X116300/32X7X20=103.84Mpa<[。p](110Mpa)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_L的扭矩为93.901Nm，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，齿顶距箱底至少30mm，这.里为设计为45mm。选用CKC150润滑油。轴承的润滑由于浸油齿轮的圆周速度v<2m