机械设计课程盘磨机传动装置

机械设计基础课程设计说明书设计题目：盘磨机传动装置。：据数原始电动机额定功率 P=5.5kw,同步转速1500r/min, 满载转速1440r/min, 圆锥齿轮传动比i=2～４，主动轴转速 n(主)＝50r/min.工作要求：每日两班制工作，工作年限为 10年，传动不逆转，有轻微的振动，主动轴转速的允许误差为±5%。传动方案：如图（1）指导老师:姓名 ::班级图（１）圆柱斜齿减速器联轴器3.２4.１．电动机7.盘磨 6.5.开式圆锥齿轮传动主轴).电动机的选择。一 )=1500r/minn(同型号：Y132M1-4 P（额）=5.5kw 题中已给出： )=2～４i(锥)=50r/minn(主结果计算及说明n/=ii(1)=n=28.81440/50=28.8总主满总/(2)iii==28.8/3=9.6总锥减ii=取3.23低锥=(3)×2iiii==i21.5高低高减低ii=取1.5低高i减iii===3×1.53.2=4.8锥高低5.1．整理得:电动机额定电动机转速传动装置的传动比型号功率(r/min)(kw)同步满载总传锥齿低速高速转速转速动比轮级级Y132M15.51500144028.833.24.8-4二).传动装置运动及动力参数的计算 :计算及说明

结果/ninn

===(1)

1440r/min1440/4.8=300r/min

1满2高/

inn

=(2)=300/3.2=93.75r/minn2=300r/min

低32/

in

=(3)

=nn3=93.75r/min93.75/2=46.875r/min 锥34,,,nnn n分别是轴，n4=46.875r/min=n3，1，242满31，的转速c4(4)确定各部件效率：查设计指导书表得：2-3=轴承效率：=ηη联轴器效率：0.980.9921η=齿轮传动效率：0.973ηη=P.=P=P.5.336kw0.98kw=5.336kw0.995.5××ηη=.1121P=P.0.98kw=5.072kwP2=5.072kw0.97ηη×5.336×2231==P..P0.98kw=4.822kwP3=4.822kw×5.072×0.9723322=ηη..=PP.kw=4.447kw×0.990.97××4.822=298.034312P4.447kw4求各轴输入转矩。）5（．=×T=N.m=36.476N.m95509550电1440n满5.5PT=T=iηηT=T..36.476N.m电1=.0.98N.m=166.434N.m×4.8×iηηT=T.0.9736.476×2高213=..166.434×3.2×0.97×0.98N.m=506.279N.mηiη2N.m23低232=506.279...T=T.××0.99×0.97×3980.313锥42=1400.78N.m由以上数据列如下表格：轴类和电动机1轴2轴3轴4轴参数转速1440144030093.7546.875输入功率输入转矩传动比

5.5 5.336 5.072 4.822 4.44736.476 36.4764 166.434 506.279 1400.783.2 4.8 2（三） 设计开式锥齿轮传动，轴角∑ =90°，传动功率Pn=93.75r/min,i=2 小齿轮转速，由电动机驱动， =4.822kw,不逆转。解：1）选择材料，热处理方式及精度等级

33锥1）齿轮材料，热处理方式由书中表6-7和表6-8综合考虑因为是开式锥齿轮，因此硬度较大，小齿轮选用40Cr,，调45，大齿轮选用286HBS～241调质处理，齿面硬度．。质处理，217～255HBS，初6-5精度等级，估计圆周速度不大于6m/s，根据表（2）级精度。选7按齿面接触疲劳强度设计。2）i=84Z=.Z选齿数①小齿轮齿数Z=28，112锥k=1.2取：k查表6-10②确定载荷系数T计算小齿轮传递的转矩③18224.P=T=663N.mm=491201.0667N.mm109.55×10×9.55×7593.n=0.3④齿宽系数13R=2.5节点区域系数⑤ZH=188.9Mpa6-11查得：确定材料系数,由表⑥ZZEE计算3）d1d2KTZ.47Z1EHmm132i10.5 HRR24.7 mm 3268030.310.5.03=127.134mm计算齿轮的主要尺寸。①模数m m=/Z=127.134/28 ≈4.54 取整：m=5 d11②实际大端分度圆直径：=mZ=5×28mm=140mm d11=mZ84mm=420mm×=5d22．mm=156.525mmR R=0.5锥距= ③2221 0.5140id11156.525mm=46.957mm ×齿宽b b=R=0.3④ R 和⑤分度圆锥角 212i=cos=0.894 == 5056'2611221i12=-= 5043'639012cos=cos =31.30528/ 当量齿数 =Z/⑥Z'502656111Vcoscos=187.830=84/ =Z/Z'50637134'54322V 由以上数据可知：名称 代号 小齿轮 大齿轮分度圆锥角

'565026 504263'齿顶高ha3.5齿根高hf4.2分度圆直径d140420齿顶圆直径da105296齿根圆直径df90292锥距R154.952齿顶角Qa023.0齿根角Qf0027.分度圆齿厚b5顶隙c0.7当量齿数ZV．29.514265.673顶锥角18.020272.a齿宽b46.975率功:传递传动.已知斜速级闭式标准齿圆柱齿轮计四． 设高p使用寿命=4.8,i高=5.336KW,小齿轮转速=1440r/min,传动比n11.单向运转有轻微震动,6·300·10=4800h,=1lh. 热处理方法及精度等级选择材料, 解:1. (1). 选择齿轮材料,热处理方式;为了使传3动结构紧凑,选用硬齿面的齿轮传动 ,小齿轮用2045钢.调质处理,齿面硬度229—286HBS,大齿轮用45钢,正火处理,齿面硬度169—217HBS.(2).选定精度等级.由于普通减速器用齿轮 ,其速度不大于10m/s.查表选8级精度.齿根弯曲疲劳强度设计TK2 又式:MnYYYY1 3 SF2 Z1bbd1).确定有关参数与系数(1).齿数Z1,,取小齿轮齿数Z1=20,则Z2=i·Z1=60,i=3(2).各系数的确定=b/由表选取=0.5dZ1=0.937<1=0.318:纵向重合度=0.6821dBd0.75重合度系数:=0.75+YEan:K=1.1由表取K.载荷系数(4).轮小齿255HBS,查得图,按齿面硬用(5).确定许应力:度.由bbvim 550mpa.按齿面硬度值,查得大齿轮=600mpa.2bbvimbbvim1N,确定寿命系数Zn应力循环系数916=4.147×101440×10×300×V1=60ant=60×1×99/3=1.382×=N/i=4.147×1010N122).确定许用应力F=1SH6-9查得由lim =600MPa]=[/SHlimlim1HH=550MPa/SH[]=lim2lim2HHK=1.210查得，按原动机和工作机特性选 K,由6—载荷系数4675.6=36256.84N/min5×转矩:=9.510T11440=2.5Z节点区域系数H=189.8MPaZ—11查得 确定材料系数Z，由表6EEVd和计算1小齿轮分度圆直径d(i1) 2zhze12KT3=40.1591di[h]V=周速度圆dn=3.028级精度合适601000模数=2.01=m1d 1zn圆整取值:=2.5mn3).主要几何尺寸的计算:(1).分度圆直径d:dmm50mz11=150mmd2mz2(2).传动中心矩a=0.5（d+d）=100(3)21齿宽b=(3)d～10=66mmmm601dbbb561mm122(4)验算齿轮弯曲疲劳强度1）确定极限应力由表6—34，按齿面硬度中间值255HBSlimbb查得小齿轮=225MPa，查得大齿轮=215MPa2bblim1limbb（2）确定寿命系数，由图 6—35查得Y和Y由题意可知Y=Y=1n2n2n1n1（3）确定最小安全系数 S由表6—9得S=S=1.4Fmin2FminFmin1确定许用应力[]bb[]==160.7MPabbbblimYnSFmin[]==153.6MPabbbbYn2lim22SFmin2确定复合齿形系数Y和Y查表6—12得Fs2Fs1Y=Ysa=4.34Y1Fa1Fs1Y=Ysa=3.944Y2Fa2Fs2计算齿根弯曲应力==39.79MPa bb]bb[1KT11YFs21 bd1m==36.159MPa Yfs2bbbb]bb2 [12 yfs1所以齿轮弯曲强度足够6)几何尺寸计算及结构设计 .(1).几何尺寸:名称 符号端面模数 mt端面压力角 at分度圆直径 dd,12齿根高 hf全齿高 h顶隙 c齿顶圆直径 dd,2a1a名称符号齿根圆直径 dd,f1f2h 齿顶高 a

小齿轮 大齿轮2.52150 1501.8753.3750.37537小齿轮大 115齿轮3022 108中心距ah齿跟圆f1002.52.5齿顶高ha全齿高H1.54.54.5齿宽b齿厚se齿663.143.1460槽宽3.143.14(2).由上可知:＜200mm ＜200mmdd115372aa1则:对于小齿轮,采用齿轮轴对于大齿轮,采用实心式齿轮五. 闭式低速级标准直齿圆柱齿轮减速器的齿轮传动 .已知传递功率p,主动轮转速,,单向运转,预期寿命10nikw.3025min300r/2.32低1年,两班制,原动机为电动机.解:1.选择材料,热处理方式及精度等级.热处理方式,选择材料(1).选用硬齿面的齿轮传动,小齿轮用3045钢调质处理,HBS=255MPa,大齿轮用45钢正火处理,HBS=200MPa(2).选精度等级由于是普通减速器,其速度不大于5m/s,查表初选8级精度.按齿面接触疲劳强度设计(1).选择齿数,小齿轮齿数izzz3096112低.查得(2).确定极限应力limHmpa6001Hlimmpa5502Hlim(3).应力循环次数N,确当寿命系数zN810NaL60648.h21nN810N172.i2低查表得zz112N1N(4)许用应力，由表查得S1.1=：Hmin[]=z/=1/1=600MpaS×600limHminN11H1H=z/==550MpaS1/1][550×limHminN22HH2(5)载荷系数 K，查表6-10得：K=1计算小齿轮传递的转矩p 2 T== 66×109.55×109.55×

1n2

=1.2

取

6-13(7)选择齿宽系数，由表

d =

：2.5

节点区域系数

(8)Z

H．=189.8MpaZZ，由表6-11查得：(9)确定材料系数EEvd和2>计算(1)≥d）(()：11iZZ21KT231i=50.77mmv==0.79m/s<5m/s(2)圆周速度1000/60dn21故8级精度合适3>模数：m=d/z=50.77/30=1.6911圆整取m=2计算齿轮的主要尺寸⑴分度圆直径：d=mz=230mm=60mm11 d=mz=296mm=192mm221=126mm a=(2) 中心距：)d(d 21260mm=72mm=1.2(3)齿宽：b= d1d10)mm=77mmb=30mmb=b+(5取2124验算齿轮弯曲疲劳强度:1）确定极限应力由图6-34查得，按齿面硬度600Mpa,查得小,limbb齿轮=600Mpa。大齿轮=550Mpabblim2bblim1 （2）确定寿命系数。查图 6-35得Y=1,Y=1N1N2 （3）确定最小安全系数,查表6-9得：=1.4SSminFFmin（4）确定许用应力[]bb YNbblim]= [ bbSminF Y1600N1limbb1]=[ Mpa Mpa160 1bbS41.minF．Y5501.12Nbblim2 []= Mpa.6Mpa1532bb1.S4minF(5) 确定复合齿形系数，查表 6-12得：Y=Y1saFa1Fs1YYY2.281.733.94421Fs2saFa(6)计算齿根弯曲应力2KTY21.1105487.714.0951Fs1][Mpa100Mpa11bbbbbdm272601Y3.9442Fs]Mpa95Mpa[1001bb2bb2bb095Y4.1Fs所以齿轮的弯曲强度足够2.56P 基圆齿距2.56 b0.5 顶隙0.5cd19260 分度圆直径齿顶圆直径 64d196 a齿跟圆直径d55125 f中心距126a126b齿宽7277250.,c*,20h*1由上面的数据可知d=64<200;d=196<200a2a1则对于大齿轮采用实心轴，小齿轮采用齿轮轴。如图所示：六．轴的设计（一）轴的材料选择和最小直径估算按扭转强度估算 20crMnTi.根据工作条件，初选轴的材料为P，若最小直径轴段有键槽，还要考虑键槽对轴最小直径 Cd30minn。两个键强度的影响，当轴段截面上有一个键槽时， d增大5%～7%中间轴C值查表9-4确定：高速轴 C=112,槽时d增大10%～15%，010=100低速轴CC=106,0302P336.5高速轴：1mmCdmm17.2911233min011440n1=20mm取d1min6893.P中间轴：2mmC.mm2463106d33min0n293.9382P5.072低速轴：'3 mmCd100mm37.8233min0375.n933因为低速轴最小直径处安装联轴器， 设有一个键槽。则：

d=(1+7%)=40mm

取d=40mm'dmin33min3min(二)轴的结构设计中间轴的结构设计① d: 最小直径，球轴承处轴段， d=d=30mm.2min2121球轴承选取 6406型，其尺寸为 233090dDBd:低速级小齿轮轴段；d=40mm2222d:轴环根据齿轮的轴向定位要求

d=55mm2323d:

高速级大齿轮轴段，d=40mm2424d:球轴承处轴段，

d=d=30mm

212525②各轴段长度的确定由球轴承，挡油盘及装配关系确定，L=38mm2121．由低速级小齿轮的宽度确定L=36mm2222L:轴环宽度；L=10mm2323L:由高速级大齿轮的宽度确定， L=17mm2424L：由球轴承，挡油盘及装配关系确定，L=40.5mm2525③ 局部结构设计齿轮轮毂与轴的配合选为；球轴承与轴的6nH7/40配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为；6m30各轴肩处的过渡圆角半径见图,查表得，各倒角为C，各轴段表面粗糙度见图：2图（中间轴）．高速轴的结构设计 2 ．① 各轴段直径的确定最小直径，安装电动机的外伸轴段==20mmdddmin111111密封处轴段，d22mmd12=12球轴承处轴段，=25mm球.轴承选取6305，其尺寸dd1313为mm1762B 25dD:过渡轴段，由于各级齿轮传动的线速度小于 2m/s.d14球轴承用脂润滑，考虑挡油盘的轴向定位 =29mmd14齿轮处轴段：由于小齿轮直径较小，采用齿轮轴结构:球轴承处轴承,==25mmddd131515②各轴段长度直径的确定（由中间轴和各齿轮的宽度确定）:联接电动机，选取联轴器TL4型。=38mmLL1111:由箱体结构,轴承端盖，装配关系确定=70mmLL1212:由球轴承，档油盘及装配关系确定=32mmLL1313:由中间轴的关系得，=43.5mmLL1414LL1515

: 由高速级小齿轮的宽度确定， =22mm: 由球轴承，挡油板及装配关系强度， =32mmLL16163低速级的设计① 轴段直径的确定: 最小直径==33mmdddmin31313 : 密封处轴段。根据联轴器的轴向定位要求。一级密d32封圈的标准=43mmd32 : 球轴承处轴段型，其 6409球轴承选取=45mm,dd3333．尺寸为2912045dDB:过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，=60mmdd:轴环，根据齿轮的轴向定位3434要求，=70mmdd:低速级大齿轮轴段，=60mm3535dd3636:球轴承处轴段，=45mmdd3737②轴段长度的确定（由中间轴和齿轮来确定）:由联轴器确定，选用TL5，=60mmLL3131:由箱体结构，轴承段盖，装配关系等确定，L32=70mmL32:由球轴承，挡油盘及装配关系确定，=44mmLL3333:由装配关系，箱体结构确定=22.5mmLL3434：轴环宽度，=10mmLL3535:由低速级齿轮宽度=30mmLL3636:由球轴承，挡油盘及装配关 L37系确定=47mmL37．减速器装配图草图 轴的校核七．（一）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1齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽度的中点。因此可轴承，其确定中间轴上两齿轮力的作用点位置。轴上安装的6406故可计算出支点跨距和轴上各力作负荷作用中心为轴承的中心点，高速级大齿轮的力作用点120mm,≈用点相互位置尺寸。支点跨距L≈L38mm,低速级小齿轮的作用点到支点的距离L到支点跨距≈37mm.≈L45mm，两齿轮的力作用点之间的距离

．绘制轴的力学模型图2初步选定高速级小齿轮为右旋，高速级大齿轮为左旋；根据间低速级大齿轮为旋。低速级小齿轮为左旋，轴所受轴向力最小的要求，根据要求的传动速度方向，绘制力学模型见图：轴的力学模型及转矩a. 力学模型图 b.vd.H面力学模型图

,弯矩图面力学模型图e.H 面弯矩图

f.

c.v

面弯矩图合成弯矩图g. 转矩图

h. 当量弯矩图（二）计算轴上的作用力：低速级小齿轮 1齿轮310 123.542T2

2N4118 NF

1t

60d1N

83.1498tan20FFtanN4118n1tr1

齿轮

2：高速级大齿轮310 .54T212322N

07.2206NF

2t112d2

tan20tannN

42831.N2206.07

FF

2r2tcos04cos15.

N.77N59207tan15.04FFtan

2206.2t2

(

三)计算支反力垂直面支反力（XZ平面）由绕支点B的力矩和∑M=0得：BVd2F(LL)LL)FLFF(L3r23322arRAV1122N0332466.方向向上N5545)N270.38F32466.03/(37RAV得同理，由绕支点的力矩和∑=0d2FLF)LLF(LL)LF(22ra3211r21RBV12N47623.17方向向上N86396.L17F47623./(LL)3RBV21由轴上的合力矩∑=0，校核：=396.86+270.55+831.42-1498.83=0+F-F+FFr1RAVr2RBV计算无误，符合要求。 2水平面支反力（XY平面）的力矩和∑由绕支点BM，得：=0BH．)+L+F(L)=FF(L+L+L×L3t2t1RAH31223=366207.74N方向向下+L)=3051.73NF=366207.74/(L+L32RAH1，得：M=0同理，由绕支点的力矩和∑)(L+L+L+L）=F×L+FAH22t131RBH1t21=392680.66NF（L)=3272.34N方向向下F=392680.66/(L+L+L312RBH，校核： 由轴上的合力∑F=0H=4118+2206.07-3051.73-3272.34=0-FF+F-FRBHt1RAHt2计算无误，符合要求。点总支反力：3．A2222N7332F3296270.55.3051.FFRAHRAVRA