传送设备的一级锥齿轮减速器(包括链传动、带传动)

1、 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： 132121010037 132124010003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10年，输送链速度允许误差为5%，输送链效率=0.9。3） 原始数据输送链拉力F（N）2.4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（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

2、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5%，输送链效率=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4（1）传动装置的总效率： a12345式中：1、2、3、4、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1=0.95，2=0.98，3=0.97，4=0.99，5=0.9，则a=0.95×0.98×0.97×0.99×0.9 =0.76（2）电机所需的功率：

3、=FV/1000=2400*0.8/(1000*0.9)=2.13kw= =2.803、确定电动机转速计算链轮工作转速：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Y-6。其主要参数：额定功率KW；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带传动外廓尺寸不致过大，取ij=3。（2） id=ia/ij=2.62四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速n=nm/i1=960/2.62=366.41r/min

4、n=n/ij=366.41/3=122.14r/minnIII=122.29r/min2、计算各轴的输入功率PI=Pd×1=2.80×0.95=2.66KWPII=PI×2×3=2.66×0.98×0.97=2.53KWPIII=PII×2×4=2.53×0.99×0.98=2.45KW3、计算各轴扭矩电动机输出轴转矩:Td=9.55×106Pd/nd=9.55×106×2.80/960=27.85 N·m各轴输入转矩TI=Td×1=27.85*

5、0.95=26.46 N·mTII= TI2×3=26.460.980.97=25.15 N·mTIII=9550×PIII/nIII=95502.45/122.29=191.33N·m五、传动零件的设计计算Ø 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Pca=KAP=1.2×3=3.6KW根据Pca n(d)由图8-11选用A型V带2、确定带轮基准直径，并验算带速初选小带轮的基准直径dd1由表8-7和表8-9选dd1=100mm>dmin=75 mm 根据式（8-15a）大带轮直

6、径 dd2=i*dd1=2.62*100=262mm经查表8-9，取dd2=280mm带速V：V=dd1nd/60×1000=×100×960/60×1000=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(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)得：0.7(100+280)a02(100+280) 所以有：489mma0563mm，取a0=500mm由公式Ld0=2a0+(/2)*(dd1+dd2)+ (dd2-dd1)2/4a0得：Ld0=2×500+(/2) *(100+280)

7、+(280-100)2/4×500=1613mm根据表8-2取Ld=1640mm根据式（8-24）得：aa0+（Ld-L0）/2=500+（1640-1613）/2=514mm4、验算小带轮包角1=1800-(dd2-dd1)×57.30/a =1800-（280-100）×57.30/514=1800-160=1600>12005、确定带的根数根据教材表查得：P0=0.95KW根据教材表查得：P0=0.11KW根据教材表查得：Ka=0.95根据教材查得：Kl=0.99由教材公式得：Z=Pca/(P0+P0)KaKl= 3.6/(0.95+0.11)

8、5;0.95×0.99=3.6取Z=4Ø 6、计算轴上压力Ø 由教材表查得q=0.105kg/m，由教材公式单根V带的初拉力：Ø F0=500Pca（2.5-Ka）/ZV Ka+qV2Ø =500×(2.5-0.95)×3.6/45.0240.95+0.105×5.0242=149NØ 则作用在轴承的压力Fp，由教材公式得：Ø Fp=2ZF0sin1/2=2×4×149×sin1600/2=1174NØ 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

9、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。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Ra1.63.2m2、按齿面接触疲劳强度设计根据教材公式：进行计算确定有关参数如下： 传动比i齿=3取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3×20=60实际传动比i0=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R=0.3 转矩T1T1=69.33N·m 载荷系数k 取k=1.3 许用接触应力H H=HlimkHN/S

10、由教材查得： HlimZ1=560Mpa HlimZ2=500Mpa由教材公式计算应力循环次数NN1=60njLh=60×366.14×0.8×(16×365×10)=1.03×109N2=N1/i=1.03×109/3=3.4×108由教材查得接触疲劳的寿命系数：KHN1=0.87 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=1.0H1=Hlim1 KHN1/SH=560×0.87/1.0Mpa=487.2MpaH2=Hlim2 KHN2/SH=350×0.9

11、0/1.0Mpa=315Mpa弹性影响系数ZE 由教材查得ZE=189.8MPa1/2故得：=74.4mm计算平均分度圆处的圆周速度vm分锥角1=arctan(Z1/Z2)=18.43当量齿数 Zv1= Z1/cos1=21.08 Zv2= Z2/cos1=63.24平均分度圆处的圆周速度：3.3m/s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KV=1.08 由教材查得: 使用系数KA=1由教材查得: 齿间啮合系数Ka=1由教材查得： 轴承系数KHbe=1.10 故载荷系数K=KAKVKHaKH=2.475按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径根据公式100.64

12、mm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10-23：确定有关参数和系数 分度圆直径：d1=mZ1=5×20=100mm d2=mZ2=5×52=260mm齿宽： 139mm故得 取b=46 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据教材查表得：YFa1=2.72 YSa1=1.57 YFa2=2.14 YSa2=1.83许用弯曲应力F 根据公式：F= FLim2/SF根据教材FLim1=420Mpa FLim2 =330Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F1=FLim1 /SF

13、=420/1.25=336MpaF2=FLim2/SF=330/1.25=264Mpa 将求得的各参数代入式30.4MP336MP43.8MP264MP故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够5计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/60×1000=1.57m/s六、轴的设计计算Ø 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，并查表取A=115d115 (1.83/401.67)1/3mm=19.06mm考虑有键槽，将直径增大5%，则：d=19.06×(1+5%)mm=20.01mm选d=20mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配

14、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I段：d1=20mm 长度取L1=60mmh=2c c=1.5mm A型平键：键长50mm b=h=6mmII段：d2=d1+2h=20+2×2×1.5=26mmd2=26mm 长度取L=30mmIII段：参照工作要求并根据d2=26mm，有轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、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。L=18mm。段轴承右端有套筒

15、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l=16mm段：取安装锥齿轮处的轴段的直径为26mm取锥齿轮的宽度为43mm，取套筒的长度为20mm，则l6=43+20+(18-16)=65mm段：取d4=28mm L=42mm 在轴段加一套筒对轴承进行定位。套筒的外径为d=50mmV段:d=30mm一长度为L=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，已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。键槽用铣刀加工，长45mm，同样半联轴器与轴的连接选用平键，滚动轴

16、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。按弯扭合成应力校核轴的强度 综上，安全。(3)轴强度校核 齿轮之间的力: 对小锥齿轮受力分析: F=2T/d=2*18.24/=2.145KN(外) F=Ftan20sin18.43=0.2468KN(左)F=Ftan20cos18.43=0.7406KN(下)带轮处:F=2zFsin=2*5*125.77*0.174=218.8N(下)对输入轴进行受力分析得轴1段:F=1.342KN(上)F=1.465KN(外)轴2段:F=0.206KN(下)F=2.3

17、05KN(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=0.59首先计算截面3的抗弯截面系数WM=13.286Nm M=49.41NmM=51.165Nmmm轴的计算应力20.755MPa该轴材料为45号钢，调质处理，查得其许用应力60MPa因此，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d=20.577m考虑联轴器的尺寸，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(2)确定轴各段直径和长度I段:d=15mm、长度取L=30mm，与联轴器相连。 A型平键:键长23m

18、m b'*h=5*'5I I段:d=17mm 长度取L=32mm。段:d=21rnm长度取L=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:d=18mm一长度为L=72mm。 V段:d=20mm长度为L=28mm，与大齿轮配合。 A型平键:键长23mm b*h=5'*5 VI段:d=18mm一长度为L=36 mm，和轴承进行过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。(3)轴强度校核齿轮之间的力:F=0.379KN ; F=0.126KNF=F=1 .098KN大齿轮上的动力参数:转速n=133.89r/minP=1 .74kwT=17.34N

19、m危险面2处的弯矩:M=17.112Nm M=43.958NmM=47.171Nm T=17.34Nmmm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= 0.5915.63262MPa前已选定轴的材料为45号钢，正火处理，查得60MPa，因此，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：16×365×10=58400小时1、计算输入轴轴承（1）两轴承径向反力：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查机械手册知Y=1.6,e=0.37。得 （2）求系数x、yFaA/Fra=0.36Fab/Frb=0.53根据教材得e=

20、0.37 XA=1 XB=0.4 YA=0 YB=1.6（3）计算当量载荷P1、P2根据教材取fP=1.2根据教材得P1=fP(xAFrA+yAFaA)=4443.4NP2=fp(xBFrB+yBFaA)= 2560N（4）轴承寿命计算故取P=4443.4N=10/3根据手册得30206型的Cr=63000N由教材得Lh=106/60n(Cr/P)=16670/458.2×(1×63000/4443.4)10/3=347322h>58400h预期寿命足够2、计算输出轴轴承1）两轴承径向反力：初选两轴承为圆锥滚子轴承33210型根据教材得轴承内部轴向力查机械手册知Y=1

21、.5,e=0.41。得 （2）求系数x、yFaA/Fra=1.67>eFab/Frb=0.33>e XA=0.4 XB=1 YA=1.5 YB=0（3）计算当量载荷P1、P2根据教材取fP=1.2根据教材得P1=fP(xAFrA+yAFaA)=3215.8NP2=fp(xBFrB+yBFaA)= 3210N（4）轴承寿命计算故取P=3215.8N=10/3根据手册得33210型的Cr=112000N由教材得Lh=106/60n(Cr/P)=16670/458.2×(1×112000/3215.8)10/3=18059903h>58400h八、键连接的选择及

22、校核计算1、大带轮与轴连接采用平键连接轴径d1=28mm，L1=60mm查手册 选用C型平键，得：b=8 h=7 L=50即：键C8×40GB/T1096-2003 l=L1-b=50-8=42mm T2=173.4N·m 根据教材式6-1得p=4T2/dhl=4×173400/28×7×42=84.26Mpa<p(110Mpa)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A10×50 GB/T1096-2003l=L3

23、-b=38-10=28mm h=8mmp=4T/dhl=4×260820/35×8×40=93.15Mpa<p(110Mpa)3、输出轴与齿轮2连接用平键连接轴径d2=32mm L2=33mm T=116.3N.m查手册选用A型平键，得：b=16 h=7 L=23即：键A16×36GB/T1096-2003l=L2-b=33-16=17mm h=7mm根据教材6-1式得p=4T/dhl=4×116300/32×7×20=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93.901 Nm，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/s，齿轮不能有效的把油飞溅到箱壁上，因此选用脂润滑方式。脂润滑具有形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一次加脂