一級圓錐齒輪減速器課程設計---帶式運輸機傳動裝置的設計

1、<p>　　機 械 設 計</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目： 帶式運輸機傳動裝置的設計</p><p>　　課程名稱： 一級圓錐齒輪減速器</p><p>　　院 系： 機電工程學院</p><p>　　專業(yè)班級： 機械制造

2、及其自動化（高分子方向） </p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　目錄</b></p>&l

3、t;p><b>　　任務書4</b></p><p>　　一、電動機的選擇4</p><p>　　二、計算總傳動比和分配各級傳動比6</p><p>　　三、運動參數及動力參數計算6</p><p>　　四、傳動零件的設計計算8</p><p>　　五、軸的設計計算及軸承的設計1

4、4</p><p>　　六、減速器結構設計26</p><p>　　七、鍵聯接的選擇及校核計算30</p><p>　　八、聯軸器的設計31</p><p>　　九、密封和潤滑的設計33</p><p><b>　　十、設計小結34</b></p><p><

5、;b>　　參考資料34</b></p><p><b>　　設計任務：</b></p><p>　　設計用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器：已知運輸帶工作拉力F=6.5KN，運輸帶工作速度V=1.2m/s，卷筒直徑D=400mm。（工作條件：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，室內工作，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35 0C使用折舊期8年，大修期4年，中修

6、期2年，小修期半年，一般機械廠制造，?。ù螅┡可a，運輸帶速度允許誤差5%）。</p><p>　　傳動方案（已給定）： </p><p><b>　　計算過程及計算說明</b></p><p><b>　　一、電動機選擇</b></p><p>　　電動機類型的選擇： 選擇Y系列三相異步交流電動

7、機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。 </p><p><b>　　電動機功率</b></p><p><b>　　傳動裝置的總效率：</b></p><p>　　由電動機至運輸帶的轉動總功率為</p>

8、<p>　　式中：，，，，分別為開式齒輪，閉式齒輪，聯軸器，軸承,軸承和卷筒效率。</p><p>　　取 =0.96則 </p><p>　　電機所需的工作功率：</p><p><b>　　確定電動機的轉速</b></p><p><b>　　計算滾筒工作轉速：</b

9、></p><p>　　按書2表1-8錐齒輪單級傳動比i1不大于3，開式圓柱齒輪傳動比不大于8；且由書2 p196得圓錐-圓柱齒輪減速器傳動比 i1=0.25i2。總傳動比最大值ia小于16。故電動機轉速的可選范圍為小于nd′=ia′×n滾筒=16×57.3=916.8r/min。</p><p>　　符合這一范圍的同步轉速有750r/min。根據容量和轉速，由有

10、關手冊查適用的電動機型號。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選擇型號為Y180L-8的電動機，其主要性能如表一：</p><p>　　電動機外形和安裝尺寸如下：</p><p><b>　　分配各級傳動比 </b></p><p><b>　　總傳動比：</b></p><

11、;p>　　i總=i開×i閉 i閉=i開×0.25 </p><p>　　i總=i開×i閉=12.74</p><p>　　(1) 錐齒輪，取齒輪i閉=1.8</p><p>　　(2) ∵i總=i開×i閉</p><p><b>　　∴ </b&g

12、t;</p><p>　　運動參數及動力參數計算</p><p>　　計算各軸轉速（r/min）</p><p><b>　?、蜉S：</b></p><p><b>　　卷筒軸：</b></p><p>　　2、計算各軸的輸入功率（KW）</p><p&g

13、t;<b>　　Ⅰ軸： </b></p><p><b>　?、蜉S：</b></p><p><b>　?、筝S:</b></p><p><b>　　卷筒軸：</b></p><p>　　3、各軸輸入轉矩（N·m）</p><

14、p>　　電動機軸輸出轉矩為：</p><p>　?、褫S： </p><p><b>　　軸：</b></p><p>　?、筝S：T Ш= TⅡ=205.48×0.99×0.99=201.39N·m</p><p>　　滾筒軸輸入軸轉矩：=201.39&#

15、215;0.95×7.1×0.99=1344.83N·m</p><p>　　4、計算各軸的輸出功率：</p><p>　　由Ⅰ～Ⅲ軸的輸出功率分別為其輸入功率乘以軸承效率：</p><p><b>　　故： </b></p><p>　　5、計算各軸的輸出轉矩：</p&g

16、t;<p>　　由于Ⅰ～Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：</p><p>　　綜合以上數據，得表三如下：</p><p>　　四、傳動零件的設計計算</p><p>　　1、閉式齒輪傳動的設計計算</p><p>　　(1)選擇齒輪材料及精度等級</p><p>　　機器為一般工作機，速度不

17、高，故選用8級精度（GB10098-88）考慮減速器傳遞功率不大，所以錐齒輪采用軟齒面，選用45鋼調質，齒面硬度為250HBS。 直齒輪因存在磨粒磨損選用45鋼表面淬火，齒面硬度450HBS。</p><p>　　錐齒輪：根據書1表6.2可得： ，根據P145可得 ，；</p><p>　　由教材P135圖6.12查得節(jié)點區(qū)域系數ZH，P136表6.3得材料系數ZE，各數據如下： ,

18、,書3 p35</p><p>　　(2)因為是閉式軟齒面齒輪傳動，故按齒面接觸疲勞強度設計</p><p>　　查圖P138 6.14b可知： ；</p><p><b>　　則應力循環(huán)次數：</b></p><p>　　又查圖可知：，由表6.5知SHmin=1.3 則：</p><p>　　

19、（3）、計算小齒輪最小直徑.</p><p>　　(4)、由書3 p35得</p><p>　　，其中c=14，d2=i1d1取45</p><p>　　那么z1=25。m=5.5，d1=137.5，d2=247.5</p><p>　?。?）、校核齒輪彎曲疲勞強度</p><p><b>　　查表可知：&l

20、t;/b></p><p><b>　　； </b></p><p>　　根據、查表?。?，，，，，</p><p><b>　　又</b></p><p>　　所以兩齒輪齒根彎曲疲勞強度滿足要求，此種設計合理。</p><p><b>　?。?）、數據整理

21、 </b></p><p><b>　　2、開式齒輪的設計</b></p><p>　?。?）開式齒輪傳遞功率較大，所以齒輪采用硬齒面。大，小齒輪均選用45鋼淬火，齒面硬度為58~62HRC。用圓柱直齒輪。 </p><p>　　查取書1表6.2可得： ， ， ，；</p><p><b>　　。

22、</b></p><p>　?。?）按齒根彎曲疲勞強度設計</p><p>　　查表得，YFa1=2.8, Ysa1=1.55,Ysa2=,取Yε=0.7，</p><p>　　考慮齒面磨損模數加大10%：m=2.99 取m=3</p><p><b>　　五、軸的設計計算</b></p>&l

23、t;p>　　《一》輸入軸的設計計算</p><p><b>　　1、按扭矩初算軸徑</b></p><p>　　選用45#調質，硬度250HBS</p><p>　　根據教材P232表11.3，取C=110</p><p><b>　　由式（11.2）</b></p><p

24、>　　考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則</p><p>　　選d=27.04mm</p><p>　　2、確定軸各段直徑和長度</p><p>　?。?）從聯軸器開始左起第一段，聯軸器的計算轉矩Tca=KAT1,查表取KA=1.3 則</p><p>　　Tca=1.3×121400=157820 N·mm<

25、/p><p>　　選用彈性柱銷聯軸器，型號為LX2，其公稱轉矩為560000 N·mm</p><p>　　半聯軸器的孔徑=28mm，故取=Φ28mm，查表得聯軸器軸孔長度選用</p><p>　　L=62， =44mm。</p><p>　　（2）左起第二段取=34mm。 根據軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端

26、蓋的外端面與聯軸器左端面間的距離為30mm，則取第二段的長度=50mm</p><p>　?。?）左起第三段，該段裝有滾動軸承，選用圓錐滾子軸承，（軸承有相當的軸向力），選用30207型軸承，其尺寸為d×D×B=35×72×17，那么該段的直徑為=Φ35mm，長度為=16mm。</p><p>　?、茏笃鸬谒亩芜x用軸肩定位da=42，即=42mm,

27、由書上公式要求得：,取，根據齒輪與內壁的距離要求，取 ，取軸段長度為=60mm。</p><p>　?、葑笃鸬谖宥瓮谌?Φ35mm 長度為=17mm。</p><p>　　⑥左起第六段取=Φ34mm，長度取=16mm。</p><p>　　左起第七段為齒輪軸段，齒輪寬為L=1.1d=30.8mm取31mm，為了保證定位的可靠性，=28mm,取軸段長度為m

28、m </p><p><b>　　3、鍵、倒角</b></p><p>　　為了保證聯軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯軸器輪轂與軸配合H7/k6。齒輪與軸的聯接處的平鍵截面 書2表4-1，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為l’1=32mm,l’2=25 書2表4-2。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡

29、配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。由各標準件及軸尺寸得：取軸端倒角為2×45°軸肩處的圓角半徑R=1</p><p>　　4、求軸上的載荷及其校核</p><p>　　根據軸的結構圖，做出軸的計算簡圖：</p><p>　　（齒輪取齒寬中點處的分度圓直徑作為力的作用點，軸承在寬度中點為作用點）。</p><p>

30、　　軸承1和軸承2之間的距離為78mm，軸承2和錐齒輪間的距離為54mm</p><p>　?。?）計算作用在齒輪上的力</p><p><b>　　圓錐小齒輪</b></p><p><b>　　圓錐大齒輪</b></p><p>　　（2）求作用在軸上的支反力</p><p&

31、gt;<b>　　,</b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　?。?）、校核軸承壽命：</p><p>　　查書2表6-7

32、得30207型圓錐滾子軸承參數</p><p><b>　　查書1表8.6得</b></p><p>　　(4)、計算軸承所承受的軸向載荷</p><p>　　因為軸承1固定，軸承2游離，結合受力分析圖可知，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。由表8.7得S=R/2y 、 ，由此可得</p><p><b>

33、　　,</b></p><p><b>　　1）計算當量動負荷</b></p><p>　　軸承1：由表6-7，用線性插值法可求得：</p><p>　　由查書2表6-7：，由此可得</p><p><b>　　軸承2： </b></p><p><b&g

34、t;　　2）軸承壽命計算</b></p><p>　　因為,所以按軸承2計算軸承的壽命</p><p>　　所選軸承20207圓錐滾子軸承合格</p><p><b>　?。?）做彎矩</b></p><p>　　根據上述的圖，求出總的彎矩和做出彎矩圖由圖可知彎矩最大在軸承2點</p><

35、p><b>　?。?）扭矩</b></p><p>　　扭矩圖如圖11.2（機械設計課本）所示，為了使扭矩圖符合下述強度計算公式，圖中已把T這算成的含義見前面，并且取</p><p>　　(7)作出計算彎矩圖</p><p>　　根據以作的總彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩圖，的計算公式為</p><p>　　(8)、

36、校核軸的強度</p><p>　　只需校核軸上最大彎矩截面的強度：</p><p><b>　　，故安全。</b></p><p>　　《二》、減速器低速軸II的計算</p><p>　　1.求輸出軸上的功率，轉速和轉矩</p><p><b>　　由前面的計算可得</b>&

37、lt;/p><p>　　2.初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45鋼，調質處理。取于是得</p><p>　　同時選取聯軸器型號，聯軸器的計算轉矩：</p><p><b>　　取K=1.3,</b></p><p>　　選用彈性柱銷聯軸器，型號為LX2，其公稱轉矩為560000

38、 N·mm</p><p>　　半聯軸器的孔徑=32mm，查表得聯軸器軸孔長度選用</p><p>　　L=82， =60mm。</p><p>　　3、根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，如下圖：</p><p>　　（1）由聯軸器尺寸確定</p><p>　　由聯軸器的轂孔長度L 和直徑d及相關要求

39、，可確定</p><p>　?。?）左起第二段取=38mm。 根據軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與聯軸器左端面間的距離為30mm，則取第二段的長度=50mm</p><p>　?。?）初步選擇滾動軸承。</p><p>　　軸承同時承載徑向力和軸向力，選用圓錐滾子軸承，（軸承有相當的軸向力），選用30208型軸承，其尺寸為d&#

40、215;D×B=40×80×18。</p><p>　　套筒的長取8+12=20mm，為了利于固定，一般取比（b+20）小1mm（如圖3所示），故可確定。</p><p><b>　?。?）取</b></p><p><b>　　取mm</b></p><p><

41、b>　?。?）軸肩定位，則</b></p><p><b>　　取 。</b></p><p><b>　　（6）取。</b></p><p>　　至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度</p><p>　　4、軸上的零件的周向定位</p><p>　　齒輪、

42、聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接。按手冊查得，半聯軸器與軸的聯接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為45mm（標準鍵長見）。</p><p>　　為了保證聯軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇聯軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯接處的平鍵截面 ()， 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為36mm（標準鍵長見）。為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H7/n6。滾動軸承與軸 的周向定位是借過

43、渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。</p><p>　　5、確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　取軸端倒角為，除下圖標注外，各軸肩處的圓角半徑，均為R1，如圖：</p><p><b>　　6、求軸上的載荷</b></p><p>　　根據軸的結構圖（圖3）作出軸的計算簡圖</p>&l

44、t;p>　?。X輪取齒寬中點處的分度圓直徑作為力的作用點，軸承在寬度中點為作用點）。</p><p>　　軸承1和軸承2之間的距離為210mm，軸承2和錐齒輪間的距離為153mm</p><p><b>　　大錐齒輪：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><

45、b>　　所以</b></p><p><b>　　7、校核軸承壽命：</b></p><p>　　查書2表6-7得30208型圓錐滾子軸承參數</p><p><b>　　查書1表8.6得</b></p><p>　　因為軸承1固定，軸承2游離，結合受力分析圖可知，軸承1被“壓緊”

46、，軸承2被“放松”。由表8.7得S=R/2y 、 ，由此可得</p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　計算當量動負荷</b></p><p>　　軸承1： 由表6-7，用線性插值法可求得：</p><p>　　由查書2表6-7：，由此可得</p><

47、;p><b>　　軸承2： </b></p><p><b>　?。?）軸承壽命計算</b></p><p>　　因為,所以按軸承1計算軸承的壽命</p><p>　　所選軸承20208圓錐滾子軸承合格</p><p><b>　　8、做彎矩圖</b></p>

48、;<p>　　根據上述的圖，求出總的彎矩和做出彎矩圖由圖可知彎矩最大在齒輪點</p><p><b>　　9、扭矩</b></p><p>　　扭矩圖如圖11.2（機械設計課本）所示，為了使扭矩圖符合下述強度計算公式，圖中已把T這算成的含義見前面，并且取</p><p>　　10、作出計算彎矩圖</p><p&

49、gt;　　根據以作的總彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩圖，的計算公式為</p><p><b>　　11、校核軸的強度</b></p><p>　　只需校核軸上最大彎矩截面的強度：</p><p><b>　　，故安全</b></p><p>　　減速器結構設計 </p><

50、p>　　窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔， 以便檢查齒面接觸斑點和赤側間隙，了解嚙合情況。</p><p>　　潤滑油也由此注入機體內。窺視孔上有蓋板，以防止污物進入機體內和潤滑油飛濺出來。</p><p>　　2、 放油螺塞減速器底部設有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。 </p><p>　　3、

51、 油標油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標有各種結構類型，有的已定為國家標準件。</p><p>　　4、 通氣器減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內熱漲氣自由逸出，達到集體內外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。</p><p>　　5、 啟蓋螺釘機蓋與機座結合面上常涂有

52、水玻璃或密封膠，聯結后結合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調整。</p><p>　　6、 定位銷為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座用螺栓聯結后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠些。如機體結構是對的，銷孔位置不應該對稱布置。</p&

53、gt;<p>　　7、 調整墊片調整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調整軸承間隙。有的墊片還要起調整傳動零件軸向位置的作用。</p><p>　　8、 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機蓋。</p><p>　　9、 密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進入機體內。密封件多為標準件，其密封

54、效果相差很大，應根據具體情況選用。 </p><p>　　七、鍵聯接的選擇及校核計算</p><p>　　1、聯軸器與I（輸入）軸的聯接</p><p>　　軸徑d1=28mm,L1=32mm</p><p>　　查手冊P53選用A型平鍵，得：</p><p>　　GB/T 1096 鍵 8×7×3

55、2 (A型）</p><p>　　根據教材P77（3.1）式得</p><p>　　2、輸入軸與齒輪1聯接采用平鍵聯接</p><p>　　軸徑d2=28mm, L2=25mm </p><p>　　GB/T 1096 鍵 8×7×25 (A型）</p><p>　　根據教材P77（3.1）式得

56、</p><p>　　3、（1）輸出軸與懸臂平鍵聯接</p><p>　　軸徑d3=32mm , L3=45mm </p><p>　　查手冊P53 選用兩個單圓頭普通平鍵（A型），對稱布置，得：</p><p>　　GB/T 1096 鍵 10×8×45</p><p>　　根據教材1P7

57、7（3.1）式得</p><p>　　（2）輸出軸與齒輪2之間的聯接</p><p>　　軸徑d4=42mm , L4=36mm </p><p>　　查手冊P53 選用A型平鍵，得：</p><p>　　GB/T 1096 鍵 10×8×36(A型）</p><p>　　根據教材P77（3

58、.1）式得</p><p><b>　　八、聯軸器的設計</b></p><p><b>　　1、類型選擇</b></p><p>　　由于兩軸相對位移很小，運轉平穩(wěn)，且結構簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯軸器。</p><p><b>　　2、載荷計算</b></

59、p><p>　　計算轉矩查表取KA=1.3，則：</p><p>　　TCa1=KA×T1 =157.82</p><p><b>　　3、型號選擇</b></p><p>　　按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件， 查標準GB/T 5014—2003：軸1選用LX2型梅花型彈性聯軸器，其額定轉矩[T]=560N

60、.m, 許用轉速[n]=6300r/min ,半聯軸器的孔徑d1=28mm，軸孔長度為L=44mm,半聯軸器與軸配合的轂孔長度為42mm，故符合要求。</p><p>　　軸2選用LX2型梅花型彈性聯軸器，其額定轉矩[T]=560N.m, 許用轉速[n]=6300r/min ,半聯軸器的孔徑d1=32mm，軸孔長度為L=60mm,半聯軸器與軸配合的轂孔長度為58mm，故符合要求。</p><p

61、>　　九、密封和潤滑的設計</p><p><b>　　1. 密封</b></p><p>　　由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。</p><p&g

62、t;<b>　　2. 潤滑</b></p><p>　?。?）對于閉式齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機體內需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂到油池底面的距離H不應小于30~50mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量=0.35~0.7m3。</p>

63、;<p>　?。?）對于開式齒輪來說，由于齒輪的的圓周速度v=0.89m/s,可以采用油脂潤滑或者粘度相對較高的油。因為其傳動件圓周線速度很小，不會將油脂或高粘度油甩出，從而造成齒輪的氧化和磨損。</p><p>　　（3）對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。 </p>&l

64、t;p><b>　　設計總結</b></p><p>　　機械設計課程設計是我們機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械設計和機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性環(huán)節(jié)；通過這次機械設計課程的設計，綜合運用了機械設計課程和其他有關先修課程的理論，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展；學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件

65、、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程；進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經驗數據，進行經驗估算和數據處理等。 </p><p><b>　　十一、參考資料</b></p><p>　　機械設計（武漢理工大學出版社）—手冊1；</p><p>　　機械設計課程設計指導書（第二版）