[模具]免费盘磨机传动装置

1、模具免费盘磨机传动装置原始数据：主轴转速 n 主/(r/min)圆锥齿轮传动比 i 电动机功率 P/kw 电机转速 n 电/(r/min)每日工作时间/h 传动工作年限 /a504 5.5150088注：传动不逆转，有轻微震动，起动载荷为名义载荷的 1.5 倍，主轴转速允许误差为5%。设计工作量：设计说明书一份；见速器装配图一张（A0 或 A1）；减速器工作图 13 张。一 . 总体设计：(一).电动机的选择1.根据动力源和工作条件运用 Y 系列三相异步电动机；2.由给定的电动机功率 5.5KW，电动机转速为 1500r/min，选取电动机型号为Y132S-4；由电动机技术数据可查得电动机机座

2、中心高为 132mm，外伸轴径为38mm，外伸轴长度为 80mm；3.工作机主轴转速 n 主=50r/min，总传动比 i=，其中 n 为电动机满载转速，其满载转速为 1440r/min，故 i=28.8，为了计算各轴的功率 P，需确定传动装置的总效率。(二).传动比的分配现总传动比 i=28.8，圆锥齿轮的传动比 i=4，减速器传动 i=7.2,考虑两极齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相应的进油深度，两齿轮减速器高速级传动比 i与底速级传动比 i 的比值取为 1.3,即 i=1.3i,则 i=3.06i=2.35(三).传动装置的运动和动力参数计算1.各轴转速的计算n=n=1440r/minn=

3、n/i=1440/3.06=470.59r/minn=n/(ii)=1440/7.2=200r/minn=n=50r/min2.各轴输入功率计算P=5.5KWP= P=5.50.99=5.445KWP= P=5.4450.970.98=5.17KWP= P=5.170.970.98=4.914KWP=P=4.9140.940.990.98=4.768KW3.各轴的输入转矩计算T=9550 P/ n=95505.5/1440=36.48NmT= T=36.48NmT=9550 P/ n=95505.17/470.59=104.92 NmT=9550 P/ n=95504.914/200=914.

4、126 NmT=9550 P/ n=95504.768/50=914.126 Nm将各轴的运动和运动力参数列表如下表各轴的运动和运动力参数:二传动零件的设计算注：本计算示例采用机械工业正版 张文成主编在机械设计基础第二版讲述的计算方法，有关设计计算工式图表数据引自此书.（一）圆锥齿轮传动的设计1.选定圆锥齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照传动方案选用直齿圆锥齿轮传动交错=90由于直齿圆锥齿轮的小齿轮数走为 200r/min ,转速不高,初选 8 级精度;材料选择由直齿锥齿轮加工多为直齿，不宜采用硬齿面，由引用教材表 13-1和表 13-2 并考虑 HBW=HBW+(30-50) 的要求，小齿轮

5、选用 42siMn 钢，调质处理，齿面硬度取 200HBW;选取小齿轮点数为 20，则 Z=iZ=420=80,齿数比 u=i=4.2.按齿面接角疲劳强度设计=确定许用应由所引用的教材表 13-11C，图 13-14C 查得=680MPa =560MPa=230MPa =190Mpa由此引用教材表 13-5，查得 ， 故：=计算由传动有冲击，取载荷系数为 K=1.6，小齿轮转矩T=9.5510P/ n=9.5510=234643.5Nmm 取齿宽西数=0.3，故有锥距Re=235.99mm确定基本参数计算齿轮的主要尺寸取 Z=20 则 Z2=Iz1=420=80确定大端模数，由公式所引用教材表

6、 5-2 取 me=5.5mm确定锥距 ReRe=分度圆直径：分度圆锥角：齿宽 b:b=最大齿宽为 mm，小齿轮宽 mm当量齿数 ZVZV1=ZV2=.验算齿根弯曲疲劳强度由引用教材 13-13 得 YF1=2.85 YF2=2.18将各数据代入下式故安全3.验算圆周速度齿宽中点的分度圆直径：dm1=d1-bsin=110-72sin=92.64mmVm=由引用教材表 13-3 知 选 8 级精度合适。=90 标准直齿锥齿轮的几何尺寸计算如下：名称符号计算公式及参数选择大端模数 5.5传动比 4分度圆锥角=142436=753524分度圆直径=110mm =440mm齿顶高 5.5齿根高全齿高

7、顶隙 c齿顶圆直径齿根圆直径外锥距 226.77齿宽齿顶角=齿根角=根锥角顶锥角锥齿结构设计：宜采用实心式锥齿轮结构，而大齿轮直径大，宜采用加强肋的腹板式锥齿轮结构，结构尺寸按验算公式和后续设计的中间轴配合段直径计算，其尺寸如下图：小锥齿轮结构图大锥齿轮结构图大齿轮结构尺寸名称结构尺寸经验计算公式结果/mm毂孔直径由中间轴设计而定 d=d60轮毂直径 dh=1.6d96轮毂宽度=1.590板孔分布圆直径按结构取定 100板孔直径按结构取定 20腹板厚度 C=(0.20.3)b21.6强肋板厚度 S=0.8c17.28(二).高速级齿轮传动设计1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案

8、选用斜齿圆柱齿轮传动；由于转速不高，初选 8 级精度；材料选择，由所引用教材表 13-1 确定两齿轮都选用 20CrMnTi，渗碳淬火，其硬度小齿取 59HRC，大齿轮 56HRC。确定许用应力，由所引用教材 13-11d，图 13-14d，查得：由所引用教材表 13-5 查得 S1=1.3 和 SF=1.6 故因属硬齿面，故按齿根弯曲疲劳强度进行设计2齿根弯曲疲劳强度设计小齿轮转距 T1=36480Nmm取齿宽系数，载荷系数 k=1.6初选螺旋角取齿数 Z1=20,因减速传动比 i=3.06。Z2=uz1=3.0620=61.2当量齿数由引用教材 13-13 查得=2.80=2.34（6）比

9、较/，与/=2.80/161.9=0.0173=2.34/157.5=0.0148的数值较小，将大值与上述各数值代入式中得：=1.67mm由引用教材 5-2 取=2 mm3确定基本参数（1）初算中心距=84.89 mm 取=85 mm修正螺旋角=arcos=arcos=齿宽b= mm取=40 m mm分度圆直径=m=2 mm= mm其余尺寸见后表4验算齿面接触疲劳强度（1）由式=验算齿面接触疲劳强度= MPa 安全（2）验算圆周速度由表 13-3 知，选 8 级精度合适（三）.低速级齿轮传动设计（具体步骤同高速级的，这里从略）高速级齿轮传动的尺寸名称计算公式结果/mm法面模数 2法面压力角 2

10、0螺旋角14.86齿数传动比 3.06分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距 85齿宽低速级齿轮传动尺寸名称计算公式结果/mm法面模数 2.25法面压力角 20螺旋角 16.85齿数2456传动比 2.35分度圆直径56.42131.65齿顶圆直径60.92136.15齿根圆直径50.795126.025中心距 94齿宽4238大齿轮结构尺寸名称结构尺寸验算计算公式结果/mm毂孔直径 d 由中间轴设计而定 40轮毂直径 DD=1.6d64轮毂宽度 D0L=(1.2-1.5)d=486050腹板最大直径 CD0da-(1014)mn104.5腹板厚度 LC=(0.20.3)B10.55齿轮结构设计

11、小齿轮由于直径小，采用齿轮轴结构，大齿轮 2 采用实心式齿轮结构，结构尺寸按经验公式和后续设计的中间轴配合段直径计算，图如下：三 . 轴的设计（一） 轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为 45 钢，调质处理，按扭转强度法进行最小值估算。即：d=C。初算轴径时，若最小值径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响，当该轴段截面上有一个键槽时 d 增大 3%，两个键槽时 d 增大 7%，然后圆整到标准值。C 值由所引用教材表 16-3 取得，高速轴 C=118;中间轴 C=110;低速轴 C=118.高速轴：d= =118=18.39mm 因高速轴最小直径安装联轴器，设有一个键槽则

12、d=(1+3%)d=18.94mm,取整数 d=20mm.中间轴：d=C=110=24.46mm 因中间轴最小直径处安装滚动轴承，取为标准值d=30mm低速轴：d=C=118=34.31mm 因低速轴最小直径处安装联轴器，设有一个键槽则 d=(1+3%) dl=35.34,取标准值 d3 lmin=38mm(二)减速器装配草图设计根据轴上零件的结构、定位、装配关系轴向宽度及零件间的相对位置等要求，初步设计减速器装配草图如下。（三）轴的结构设计1、高速轴的结构设计高速轴轴系结构如装配草图所示（1）各轴段直径的确定d:最小直径安装联轴器段，d= d=20mmd:密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求

13、、定位高度 h=(0.070.1) d 以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），d=26mmd:滚动轴承处轴段，d=30mm 滚动轴承选取 30206GB/T297-94 其尺寸dDTBC=30mm62mm17.25mm16mm14mm.d:过渡轴段，滚动承采用脂润滑，考虑挡油盘的轴向定位 d=34mm，齿轮处轴段，由于小齿轮直径较小采用齿轮轴结构，所以轴和齿轮的材料、热处理方式需一样，均为 20Cr 渗碳淬火。d:滚动轴承处轴段，d= d=30mm.（2）各轴段长度的确定l:由联轴器的长度 L=38 确定 l=38mml:由箱体、轴承端盖、装配关系等确定 l=41mml:由滚动轴承、挡油盘及装配

14、关系等确定 l=32.25mml:由装配关系、箱体结构等确定 l=52mml:由高速级小齿轮宽度 B=40mm 确定 l=40mml:由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定 l=32.25mm(3)细部结构参见中间轴2、中间轴的结构设计中间轴轴系的结构图如下中间轴轴系的结构图（1）各轴段直径的确定d:最小直径，滚动轴承处轴段 d= d=30mm 滚动轴承选取 30206GB/T297-94 其尺寸为 dDTBC=30mm62mm17.25mm16mm14mm.低速齿轮段：由于小齿轮直径较小采用齿轮结构，所以轴的材料和热处理方式均为 20Cr 渗碳淬火。d:轴环 根据齿轮的轴向定位要求确定 d=46

15、.81mmd:高速级大齿轮轴 d=40mmd:滚动轴承处轴段 d= d=30mm.(2) 各轴长度的确定l:由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 l=32.25mml:由低速级小齿轮齿宽确定 l=B=42mml:轴环宽度 l=10mml:由高速级大齿轮的毂孔宽度确定 l=B=37mml:由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定 l=32.25mm(3) 细部结构设计由机械设计手册查出高速级大齿轮处键 bhL=12mm8mm36mm(t=5.0mmr=0.250.40mm)齿轮轮毂与轴的配合选为40;滚动轴承与轴的配合采用过渡配合。此轴段的直径公差选 为40m6;各轴肩处的过渡圆角半径见下图，各倒角为 C

16、2，各表面粗糙度见下图中间轴结构图3、低速轴的结构设计（低速轴轴系结构见草图）各轴段直径的确定d31 :滚动轴承处轴 d31=45mm 滚动轴承选取 30209 GB/T297-94 其尺寸为dDTBC=45mm85mm20.75mm19mm16mmd32:低速级大齿轮轴段 d32=48mmd33：轴环 根据齿轮的轴向定位要求 d33=54 mmd34：过渡轴段;考虑挡油盘的轴向定位 d34=d32=48mmd35：滚动轴承处轴段 d35= d31=45mmd36：密封处轴段 根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟用毡圈密封）d36=42 mmd37：最小直径 安装联轴器的外伸轴段 d

17、37=d3lmin=38mm各轴段长度的确定L31:由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定。l31=34 mmL32:由低速级大齿轮的毂孔宽 B=38mm 确定，l32=38mmL33：轴环宽度 l33=10mmL34：由装配关系、箱体结构等确定，l34=42.5mmL35：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，l35=30mmL36：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，l36=29mmL37:由联轴器的毂孔宽 l1=82mm 确定 L37=82mm（3）.细部结构设计略图参见中间轴四、轴的校核这里以中间轴为例轴的力学模型的建立轴上力的作用点位置和支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点位置按简化原则应在

18、齿轮宽度的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置，轴上安装 30206 轴承，从机械手册中查得它的负荷作用中心到轴承外端面的跨距 a=13.8mm，故可计算出支点跨距和轴上各力作用点互位置尺寸，支点跨距 L124mm（实际 123.85mm），低速级小齿轮的力作用点 C 到支点 A 距离L138.5mm（实际 38.51 mm），两齿轮的力作用点之间的距离 L249.5mm（实际 49.41 mm），高速级大齿轮的力作用点 D 到右支点 B 距离 L336mm（实际35.93mm）1、绘制轴的力学模型图初步选定高速级小齿轮为右旋，高速级大齿轮为左旋，根据中间轴所受轴向力最小要求，低速级小

19、齿轮为左旋，低速级大齿轮为右旋。根据要求的传动速度方向，绘制的轴力学模型图如图 1-a(二)计算轴上的作用力大齿轮：Ft2=1760.19N 图 1 轴的力学模型及转矩、弯矩图a)力学模型图 b)V 模型图 c)V 面弯矩d) H 面力学模型图 e)H 面弯矩图f)合成弯矩图 g)转矩图h)当量弯矩图Fr2= Ft2=1760.19=662.85NFa2= Ft2tan=1760.19tan14.86=467.04N小齿轮：Ft3=3719.25NFr3= Ft3=3719.25=1414.49NFa3= Ft3tan=3719.25tan16.85=1126.45N(三) 计算支反力1、垂直

20、面支反力（XZ 平面）图 1- b由绕支点 B 的力矩和=0 有：FRAV（L1+L2+L3）-Fr3(L2+L3)+Fa3+Fa2+Fr2L3=0FRAV（L1+L2+L3）-1414.49(49.5+36)+1126.45+467.04+662.8536=0FRAV（L1+L2+L3 ）=35291.82NFRAV =284.61N 方向向下同理，由绕支点 A 的力矩和=0 得：-FRBV(L1+L2+L3)-Fr2(L1+L2)+Fa2+Fa3Fr3L1=0-FRBV(L1+L2+L3)-662.85(38.5+49.5)+467.0)+1126.45+1414.4938.5=0-FRB

21、V(L1+L2+L3)=-57911.54NFRBV =467.03N由轴上的合力=0 校核：FRBV+ FRAV+ Fr2- Fr3=0467.03+284.61+662.85-1414.49=0计算无误。水平面支反力（XY 平面）参看图 1-d由绕支点 B 的力矩和=0 得：FRAH(L1+L2+L3)-Ft3(L2+L3)-Ft2L3=0FRAH(L1+L2+L3)-3719.25(49.5+36)-1760.1936=0FRAH=3075.51N 方向向下同理，由绕支点 A 的力矩和=0 得：-FRBH(L1+L2+L3)+Ft3L1+Ft2(L1+L2)=0-FRBH(L1+L2+L

22、3)+3719.2538.5+1760.19(38.5+49.5)=0FRBH=2403.93N 方向向下由轴上的合力=0 校核：FRBH-Ft3-Ft2+FRBH=3075.51-3719.25-1760.19+2403.93=0计算无误。A 点总支反力 FRAFRA=B 点部支反力 FRBFRB=（四） 绘制转矩、弯矩图1、垂直面内的弯矩图参看图 1-CC 处弯矩：MCV 左=-FRAV其中低速轴校核过程同上中温度系数（轴承工作温度小于 120）。轴承具有足够寿命。C 处弯矩:M 左=-FL=-284.6138.5=-10957.49N.mmM 右=-F-=-284.6138.5-1126

23、.45=-42734.64N.mmD 处弯矩:M 左=-F-F=-467.0336-467.04128.5/2=-46820.4N.mm2. 水平面内的弯矩图 1-eC 处；Mc=-F =-3075.5138.5=-118407.13N.mmD 处：M=-F=-24039.9336=-86541.48N.mm3.合成弯矩图 1-fC 处；Mc 左=118913.05N.mmMc 右=125882.87N.mmD 处； M=98395.01N.mmM=88159.56N.mm4.转矩图，图 1- gT=T=104920N.mm5.当量弯矩图，参看图 f-19h因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为

24、脉动循环变应力，折算系数 a=0.6。aT=0.6104920=62952NmmC 处：左=左=118913.05Nmm右=140746.05NmmD 处：=116809.81Nmm=mm.弯扭合成强度校核进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和转矩的截面（即危险截面 C）的强度根据选定的轴的材料 20 渗碳淬火，由所引用教材 16-2 查得，因.故强度足够。五.键的选择与校核1.低速级轴选定低速级联轴器处键为 B632 GB/T1096-79 尺寸 bh-L=66-32mm.键的工作长度,键的接触高度传递的转矩；接引用教材表 15-3 查出键静联接时的挤压许用应力（键材料为 45 钢调质）键联接

25、强度足够2中间轴键的选择校核由于小齿轮为齿轮轴式结构不存在键，大齿轮处键为，标记：键1236GB/T1096-79 齿轮轴段 d=40mm.的工作长度.传递的转矩,按所引用教材表 15-3 查出键静联接时的挤压许应力(键材料为 45 钢调质)3低速轴键的选择与校核选定齿轮处键 1 为标记:键 1432GB/T1096-79 联轴器处键 2 为,标记键.由于是同一根轴上的键传递的转矩相同,所以只需校核短的键 1 即可,齿轮轴的接触段 d=48mm;键的工作长度键的接触高度.传递的转矩=234.64,按所引用教材表15-3 查出键静联接时的挤压许用应力150(键材料为 45 钢调质).键联接强度足

26、够.六.滚动轴承的选择与校核1.滚动轴承的选择根据载荷及速度情况,拟定选用圆锥滚子轴承.根据轴的结构设计此减速箱只用两种型号的滚动轴承分别是 30206.30209 其基本参数由机械手册查出参数表如下:Y3020643.250.50.371.60.93020967.883.50.41.50.82滚动轴承的校核轴承受力图如右所示高速级与中间的校核，因为中间轴为高速轴采用同一型号的滚动轴承，而中间轴受力较大，所以只需校核中间轴滚动轴承。 轴承受力图.径向载荷根据轴的分析，可知：A 点总支反力，B 点总支反力.轴向载荷外部轴向力。从最不利受力情况考虑，指向 A 出 1 轴承（方向向左）；轴承派生轴向

27、力由圆锥滚子轴承的计算公式 求出：（方向向右）；因为，所以 A 处1 轴承被放松，B 处 2 轴承被压紧。故根据工作情况（无冲击或轻微冲击）由所引用教材表 18-6 查得载荷系数：1 轴承：=1.2(0.43085.541.6964.24)= 3332.4N2 轴承:=1.2(0.42448.881.61424.69)=3910.87N.验算轴承寿命因,故只需验算 2 轴承.轴承预期寿命与整机寿命相同为 8(年)360(天)8(小时)=19200 h七联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴选用弹性凸缘联轴器，考虑到转矩变化很小，去 TIV=1.3，则 T=T=1.

28、3 N按照计算转矩 T 小于联轴器公称转矩的条件选手册选用 TL7 途缘联轴器，其公称转矩为 500 N，孔径 d=45 mm,L=112 mm,L=84 mm许用转速为 2800 r/min, 故适用。标记为：TL7 联轴器 432384同理输入轴也选用弹性凸缘联轴器T=1.3 N 按照计算转矩 T 小于联轴器公称转矩 m 条件查手册选用 YL5 凸缘联轴器，其公称转矩为 6.3 N，孔径 d=20 mm, L=108 mm, L=38 mm标记 YL5 联轴器八箱体及其附件设计箱体及其附件尺寸的确定，可由本书指导部分提供的有关数据、装配图设计步骤及其要领和有关标准进行设计计算。设计过程略。九润滑、密封的设计润滑、密封的设计，可由本书指导部分提供的有关数据、装配图设计步骤及其要领和有关标准进行设计计算。设计过程略。十、总结通过这次课程设计，全面地温习了以前所学过的知识，用理论联系实际并结合机械设计课程和生产实际分析和解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关机械设计方面的知识。尤其重要的是让我们养成了科学的习惯。在设计过程中一定要注意掌握设计进度，按预定计划完成阶