带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器(斜齿)设计

IV转速/(r/min)96032067.9467.94功率/KW5.104.904.664.52转矩/(N.m)50.73146.23655.03635.35传动比3.004.71１效率η0.960.950.974.V带的设计和带轮设计(1)确定V带型号，由书上表得kA=1.2,Pc=Pd×KA=1.25.10=6.12kw又960r/min由书上图确定选取B型普通V带。小带轮D不小于125。小带轮现取=125mm，标准化取=375验算带速：带速在5—25m/s范围内，合适(3)确定V带的基准长度和中心距a初取中心距符合由书上表13-2，确定B型带长=2500mm确定实际中心距(5)验算小带轮的包角(6)计算V带的根数:Z＝960r/min,=125mm由书上表13-3得，额定功率：=1.64kw由书上表13-5得，功率增量：=0.30kw(i>2)由书上表13-7得，包角系数：由书上表13-2得，带长系数由因结果只比3小一点，可取Z=3,即需3根Z型V带(7)计算初拉力及作用在轴上的力①由书上表13-1得V带每米长质量为q=0.17kg/m根据书上计算公式得：②压轴力，根据书上公式得：5.齿轮的设计1.选择齿轮材料、热处理、精度等级、许用应力及齿数材料：所设计齿轮传动属于闭式传动，为使结构紧凑，小齿轮选用20CrMnTi合金钢,该对齿轮为硬齿面齿轮，热处理工艺：渗碳淬火,齿面硬度56-62HRC，=1500，=850。大齿轮选用20CrMnTi合金钢,该对齿轮为硬齿面齿轮，热处理工艺：渗碳淬火,齿面硬度56-62HRC，=1500，=850。运输机一般工作机器，速度不高，因此由表可选择齿轮精度为7级。２、按轮齿弯曲强度设计计算及计算传动的几何尺寸取齿轮按7级精度制造。查表１１－３和表１１－６，由于硬齿面齿轮取载荷系数Ｋ＝1.3，齿宽系数小齿轮上的转矩：初选螺旋角：取齿数=30，u=i=4.71，=4.71×=141.3，取=142实际传动比=/=142/30=4.73传动比相对误差为，齿数选择满足要求齿形系数：，查图１１－８，得，查图１１－９，得，因为：所以，应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数：查表４－１，得取标准模数中心距：取确定螺旋角：与初选螺旋角相近。齿轮分度圆直径：齿宽：取，验算齿面接触强度由于故接触疲劳强度足够。４、齿轮的圆周速度：6.传动轴承和传动轴的设计1.传动轴的设计⑴.求输出轴上的功率P，转速，转矩P=4.66KW=4.57KW=67.94r/min=655.03N．m=641.93N.m⑵.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为=184.93而F==6942.41NF=FNF=Ftan=6942.41×tan=2030.10N⑶.初步确定轴的最小直径先按课本14-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本表14-2取mm=44.74mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本表17-1选取因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查《机械设计手册》表12-1选取LH4型弹性套柱销联轴器其公称转矩为1250Nm,半联轴器的孔径，故取，半联轴器的长度L=112mm，半联轴器与轴配合的长度为。⑷.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需要制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与.为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上,故Ⅰ-Ⅱ的长度应比L1略短一些,现取.初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组标准精度级的单列角接触球轴承7011C型.DB轴承代号55901865.479.77011C55901965.579.77011AC551002268.986.17211C551002168.986.17211AC551002172.483.47211B551202980.596.37211B对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的,故;而.右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得7011C型轴承定位轴肩高度③取安装齿轮处的轴段;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为42mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取.齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,取.轴环宽度,取b=8mm.④轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定).根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离,故取.⑤取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=18,至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.2.求轴上的载荷首先根据结构图作出轴的计算简图,确定顶轴承的支点位置时,查《机械设计手册》表.对于7011C型的角接触球轴承,a=18.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.从动轴的载荷分析图:6.按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据==前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得[]=60MP〈[]此轴合理安全7.精确校核轴的疲劳强度.⑴.判断危险截面截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以AⅡⅢB无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ处的配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面Ⅳ和Ⅴ显然更加不必要做强度校核.由第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面Ⅶ左右两侧需验证即可.⑵.截面Ⅶ左侧。抗弯系数W=0.1=0.1=12500抗扭系数=0.2=0.2=25000截面Ⅶ的右侧的弯矩M为截面Ⅳ上的扭矩为=486.07截面上的弯曲应力截面上的扭转应力==轴的材料为45钢。调质处理。由课本表查得：因经插入后得2.0=1.31轴性系数为=0.85K=1+=1.82K=1+（-1）=1.26所以综合系数为：K=2.8K=1.62碳钢的特性系数取0.1取0.05安全系数S=25.13S13.71≥S=1.5所以它是安全的截面Ⅳ右侧同理，也是安全的。7.键的设计和计算1.选择键联接的类型和尺寸一般7级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用普通平键A型根据=48mm=65mm查机械设计手册，取：2.联轴器和带轮键的选择=48mm=29mm查机械设计手册，取：联轴器b=14h=9L=74带轮b=8h=7L=383.主动轴键的校核由普通平键连接的挤压强度校核查课本表10-1[]=110MP则其工作长度h≈2k，TⅢ=143.2Nm由式（6-1）得：两者都合适.8.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.5~0.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.4~0.5）10视孔盖螺钉直径=（0.3~0.4）8定位销直径=（0.7~0.8）8，，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=++（8~12）50大齿轮顶圆与内机壁距离>1.215齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚98.5轴承端盖外径+（5~5.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）9.润滑密封设计（1）对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+H=30=34所以H+=30+34=64油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大。并匀均布置，保证部分面处的密封性。(2)滚动轴承的润滑目的：（1）降低摩擦和磨损；（2）散热；（3）缓冲、吸振、降低噪音；（4）防锈和密封。润滑方式1、脂润滑——承载大，不易流失，结构简单，密封和维护方便，但Ff大，易于发热。适合于不便经常维护，转速不太高的场合。一般润滑剂的填充量<1/3~1/2轴承空间。常用钙基脂（T<65℃），钠基脂、钙钠基脂（T较高），n2、油润滑润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。润滑方式有；油浴或飞溅润滑、滴油~、喷油~、油零~等润滑油粘度的选择：12~20cst。1）载荷大，n低，工作温度高时用粘度大的润滑油；2）载荷小，dn大，用粘度低的润滑油，搅油损失小，冷却效果好。3、固体润滑——高温真空条件下（二硫化钼）四、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用