链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器设计任务书.doc

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-N，带链速v=0.33m/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7-8级精度齿轮及涡轮；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选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，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)电动机输出功率求传动装置的总效率 由机械设计课程设计指导书P14页查得：链传动=0.96；滚动轴承=0.99，共有5对；齿轮传动（开式）=0.97；圆柱齿轮传动=0.98；圆锥齿轮传动=0.97；弹性联轴器=0.99；则故 3)电动机转速的确定驱动卷筒的转速推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导书表1查得，单级圆柱齿轮传动比范围；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P12设计计算及说明结果，则电动机转速可选范围为： 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2.24kw，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y132S-6，其主要性能数据如下：电动机满载转速，额定功率。电机型号额定功率PM满载转速额定电压VY132S-63KW960r/min380v三、计算传动装置的运动和动力参数1）传动装置总传动比 2） 分配各级传动比开式齿轮传动比；减速箱传动比设圆锥圆柱齿轮减速器中圆锥齿轮传动比为，圆柱齿轮传动比为， 圆柱齿轮传动比 3） 各轴转速（轴号见图一） 设计计算及说明结果4） 各轴输入功率 按电动机所需功率计算各轴输入功率，即 5） 各轴转矩 运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名功率P（kw）转矩T（）转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电动机轴3.0029.8496010.99轴12.21762.19022.0621.849602.1820.99轴22.1302.10846.2345.77439.964.000.96轴32.0662.045179.38177.59109.9910.94轴42.0252.005175.82174.06109.9950.91轴51.9561.936844.82836.3721.998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2.2176kw，小齿轮转速960r/min，齿数比u=2.135，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。1.选齿轮材料、热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3050HBS，具体选择如下： 小圆锥齿轮：40Cr，调质处理 大圆锥齿轮：45钢，正火处理 因此取小圆锥齿轮的硬度为280HBS，大圆锥齿轮的硬度为240HBS。2） 确定许用应力 由“机械设计书”中的图1021（P209)，按齿面硬 度查得 ，。 由“机械设计书”中的图1020（P208)，按齿面硬度 查得 ，。 计算应力循环次数，确定寿命系数KFN和KHN。 设计计算及说明再根据“机械设计书”中图1018和图1019，分别查得 KFN1=0.90 KFN2=0.95，KHN1=KHN2=1.0 计算大小锥齿轮的各项许用应力：由“机械设计书”（P206）查得 SH1=SH2=1 , SF1=SF2= 1.4 （ 1.251.5 ） 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 T1=22060Nmm 选择齿轮的传动精度 根据“机械设计书”（P210）中图1022（b）和已知条件小齿轮硬度为280HBS大齿轮硬度为240HBSN2=2.534109结果KFN1=0.90KFN2= 0.95KHN1=KHN2=1.0SH1=SH2=1 , SF1=SF2=1.4 T1=22060Nmm 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 Z1=22，Z2=Z1 X i4=22 x 2.182=48X1=X2=0 Kt=1.2 (根据“课程指导书”（P35）中，小圆锥齿轮齿数取值范围：Z1=1725) 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（P224），由式（1025） 式中 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）V3.0”，可得 查“机械设计书”中表106（P201）， 而， 传动精度：7级Z1=22Z2=48Kt=1.2 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： （先假设Z=25）计算圆锥齿轮的分度圆锥角： 由公式 和 （i=2.135）解得 计算小圆锥齿轮平均分度圆处的速度： 根据“机械设计书”中图10-8查得 KV=1.1（P194）再根据已知工作条件及环境以及“机械设计书”中（P193）表10-2查得 KA=1.25 齿向载荷分布系数可按下式计算 其中据已知条件大小圆锥齿轮的支承方式 和“机械设计书”表10-9查得 而齿间载荷分配系数可取 故载荷系数：设计计算及说明结果K=2.58与Kt=1.2相差较大须进行修正 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 分度圆直径： 计算小圆锥齿轮平均分度圆处的速度： 根据“机械设计书”中图10-8查得 KV=1.1（P194） 总载荷系数 K: 第一系列K=2.58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（P226），由式（1023） 式中 按和查“机械设计书”中表10-5（P200） ， ， 而 , K=2.578，以及T1=22.06Nm 设计计算及说明结果校核安全3）齿轮主要参数及几何尺寸计算 Z1=22，Z2=48， 圆整下，b=24 4） 结构设计 大圆锥齿轮的大端直径大于160mm,因此采用腹板式大齿轮：腹板式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2.130kw，小齿轮转速439.96r/min，转矩：T2=46230Nmm，齿数比u=4.00，由电动机驱动，工作寿命20年（每年工作300天），二班制，工作有轻震，不反转。1.选齿轮材料、热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3050HBS，具体选择如下： 小斜齿轮：45钢，调质处理，硬度为230255HBS 大斜齿轮：45钢，正火处理，硬度为190217HBS 因此取小斜齿轮的硬度为210HBS，大斜齿轮的硬度为180HBS。 2) 确定许用应力 由“机械设计书”中的图1021（P209)，按齿面硬度查得 ，。 由“机械设计书”中的图1021（P209)，按齿面硬度 查得 ，。 计算应力循环次数，确定寿命系数KFN和KHN。 ，N1=2.53x109N2=0.6325x109设计计算及说明结果 再根据“机械设计书”中图1018和图1019，分别查得 KFN1=0.90 KFN2=0.95，KHN1=KHN2=1.0 计算大小斜齿轮的各项许用应力： 由“机械设计书”（P206）查得 SH1=SH2=1 , SF1=SF2= 1.4 （ 1.251.5 ） 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 T2=46230Nmm 选择齿轮的传动精度 根据“机械设计书”（P210）中图1022（b）和已知条件，初步选定斜齿轮的传动精度为8级。KFN1=0.90KFN2=0.95KHN1=KHN2=1.0SH1=SH2=1 , SF1=SF2= 1.4 T2=46230Nmm传动精度：8级设计计算及说明结果 初选参数根据“课程指导书”（P35）中，小斜齿轮齿数取值范围： Z1= 1730。螺旋角Z1=22，Z2= Z1 X i4=22x 4.00=88 X1=X2=0 Kt=1.6 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（P218），由式（1021） 式中 根据“机械设计书”中图10-30选定 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） V3.0”，可得 查“机械设计书”中表106（P201）， 而0， Z1=22，Z2=88Kt=1.6 设计计算及说明结果的选择，根据已知条件Z1=22、Z2=88以及，查 “机械设计书”中图10-26（P215），可得： （22），（88）代入上式 小斜齿轮的模数以及齿宽： 计算小斜齿轮分度圆处的速度： 根据“机械设计书”中图10-8查得 KV=1.1（P194） 再根据已知工作条件及环境以及“机械设计书”中 （P193）表10-2查得 KA=1.25 根据“机械设计书”中表10-4（P196）查得 齿向载荷分布系数： （22）（88） 设计计算及说明结果 其中根据“机械设计书”图10-13查得 (利用插值法) 根据“机械设计书”中表10-3（P195）查得 齿间载荷分配系数可取故载荷系数： K=2.56与 Kt=1.6相差较大须进行修正 计算齿宽以及纵向重合度： 2） 按根弯曲疲劳强度设计 根据“机械设计书”中（P216），由式（1016） 式中，T2=46230Nmm 根据“机械设计书”中图10-28（P217）查得 计算当量齿数设计计算及说明结果 根据当量齿数查“机械设计书”中表10-5（P200）查得 ，比较大小齿轮的 由上可知小齿轮的数值比较大 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 已满足弯曲疲劳强度，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 取Z1=21，则Z2=Z1 X i3=27 x 4.00=84。 Z1=21Z2=Z1 X i3=84设计计算及说明结果计算中心距： 将中心距圆整为135.27mm。 按圆整后的中心距修正螺旋角 因螺旋角改变不多，故上述参数不必修正。3）计算几何参数 将齿宽圆整后取，。 4） 结构设计 由于大斜齿轮直径大于200mm，因此采用腹板式。a=135.27 大齿轮结构：腹板式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2.025kw，小齿轮转速109.99r/min，输出转矩175.82。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。1.选齿轮材料、热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10-1选择大小齿轮材料均为45钢（调质），小齿轮齿面硬度为230HBS，大齿轮齿面硬度为210HBS。 2）确定许用应力。 由“机械设计书”中的图1021（P209)，按齿面硬度 查得 ，。 由“机械设计书”中的图1021（P209)，按齿面硬度 查得 ，。 计算应力循环次数，确定寿命系数KFN和KHN。 再根据“机械设计书”中图1018和图1019（P206），分别查得：，N1=6.34x108N2=1.27x108设计计算及说明结果 KFN1=0.88 KFN2=0.95，KHN1= 0.88 KHN2=0.95 计算大小齿轮的各项许用应力： 由“机械设计书”（P206）查得 SH1=SH2=1 , SF1=SF2= 1.4 （ 1.251.5 ） 2.分析失效形式，确定设计准则 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 3.初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 根据前面计算可知齿轮的名义转矩： T4=175820 Nmm 选择齿轮的传动精度 根据“机械设计书”（P210）中图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 X1=X2=0 Kt=1.4 KFN1=0.88 KFN2=0.95，KHN1=0.88 KHN2=0.95SH1=SH2=1 SF1=SF2= 1.4T4=168190 Nmm传动精度为8级 Kt=1.4 设计计算及说明结果 Z1=18，Z2=Z1 X i3=18 x5=90( 根据“机械设计书”（P205）中，小齿轮齿数取值范围：Z1= 1730) 初算齿轮的