高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)

高速級齒輪傳動設(shè)計(jì),高速,齒輪,傳動,設(shè)計(jì) 目 錄一、傳動方案的擬定及電動機(jī)的選擇2二、V帶選擇 4三高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)6四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9五、滾動軸承的選擇及計(jì)算13六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算14七、聯(lián)軸器的選擇14八、減速器附件的選擇14九、潤滑與密封15十、設(shè)計(jì)小結(jié)16十一、參考資料目錄16數(shù)據(jù)如下:已知帶式輸送滾筒直徑320mm，轉(zhuǎn)矩T=130 Nm，帶速 V=1.6m/s，傳動裝置總效率為=82%。一、擬定傳動方案由已知條件計(jì)算驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速n,即r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min 的電動機(jī)作為原動機(jī)，因此傳動裝置傳動比約為10或15。根據(jù)總傳動比數(shù)值，初步擬定出以二級傳動為主的多種傳動方案。2.選擇電動機(jī)1）電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動機(jī)容量（1）滾筒輸出功率Pw （2）電動機(jī)輸出功率P 根據(jù)傳動裝置總效率及查表2-4得：V帶傳動1=0.945；滾動軸承2 =0.98；圓柱齒輪傳動 3 =0.97；彈性聯(lián)軸器4 =0.99；滾筒軸滑動軸承5 =0.94。（3）電動機(jī)額定功率Ped 由表20-1選取電動機(jī)額定功率Ped =2.2kw。3）電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速，先推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍i1 =24,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2 =36，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= ni1i2 =5732292r/min方案電動機(jī)型號額定功率（kw）電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動機(jī)質(zhì)量（kg）傳動裝置的傳動比同步滿載總傳動比V帶傳動單級減速器1Y100L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，方案1相對價(jià)格便宜，但方案2的傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)更緊湊，價(jià)格也可下調(diào)，因此采用方案2，選定電動機(jī)的型號為Y112M-6。4）電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表20-1，20-2查出Y112M-6 型電動機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用（略）。3.計(jì)算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置傳動比2）分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比i1 =2.5，則單級圓柱齒輪減速器傳動比為所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動和單級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。4.計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=940r/min nI=n0/i1=940/2.5376nII=nI/i2=376/3.9495.5r/min2）各軸輸入功率按電動機(jī)額定功率Ped 計(jì)算各軸輸入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/940=22.35NmTI=9550x PI/nI=9550x2.079/376=52.80NmTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=197.6Nm二、V帶選擇1 選擇V帶的型號根據(jù)任務(wù)書說明，每天工作8小時(shí)，載荷平穩(wěn)，由精密機(jī)械設(shè)計(jì)的表7-5查得KA =1.0。則Pd=PIKA =1.02.2=2.2kW 根據(jù)Pd=2.2和n1=940r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)圖7-17確定選取A型普通V帶。2 確定帶輪直徑D1，D2。由圖7-17可知，A型V帶推薦小帶輪直徑D1=125140mm?？紤]到帶速不宜過低，否則帶的根數(shù)將要增多，對傳動不利。因此確定小帶輪直徑D1=125mm。大帶輪直徑，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-1，取 D2=315mm。3 檢驗(yàn)帶速v v=1.6m/s25m/s4 確定帶的基準(zhǔn)長度根據(jù)公式729：0.7（D1+D2）a2（D1+D2）初定中心距500mm依據(jù)式（7-12）計(jì)算帶的近似長度L= 1708.9mm由表7-3選取Ld=1800mm，KL=1.015 確定實(shí)際中心距a=545.6mm6 驗(yàn)算小帶包角1 =16007 計(jì)算V帶的根數(shù)z。由表7-8查得P01.40，由表7-9查得Ka=0.95，由表7-10查得P0=0.11，則V帶的根數(shù) =1.52根 取z=28 計(jì)算帶寬BB=（z-1）e+2f由表7-4得：B=35mm三高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)1） 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HB1 =240大齒輪：45鋼，正火，HB2 =190模數(shù)：m=2齒數(shù)：z1=24 z2=96齒數(shù)比： u=z2/z1=96/24=4精度等級：選8級（GB10095-88）齒寬系數(shù)d: d =0.83 （推薦取值：0.81.4）齒輪直徑：d1=mz1=48mm d2=mz2=192mm壓力角：a=200齒頂高：ha=m=2mm齒根高：hf=1.25m2.5mm全齒高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齒輪寬：b1=dd1=0.8348=39.84mm大齒輪寬：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P24,為保證全齒寬接觸，通常使小齒輪較大齒輪寬，因此得：b2=40mm1 計(jì)算齒輪上的作用力設(shè)高速軸為1，低速軸為2圓周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N徑向力：Fr1=F1ttana=800.7N Fr2=F2ttana=749.2N軸向力為幾乎為零 2）齒輪許用應(yīng)力H F 及校驗(yàn)ZH節(jié)點(diǎn)齒合系數(shù)。對于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，an=20,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù)，。當(dāng)兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時(shí)，ZE=271；Z重合系數(shù)，。對于直齒輪，Z=1。.K載荷集中系數(shù)，由精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-38選取，k =1.08Kv動載荷系數(shù)，精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-39，kv=1.02計(jì)算得 H=465.00 Nmm-2對應(yīng)于NHO的齒面接觸極限應(yīng)力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理?xiàng)l件，精密機(jī)械設(shè)計(jì)表8-10；=2HBS+69=240x2+69=549Nmm-2。SH安全系數(shù)。對于正火、調(diào)質(zhì)、整體淬火的齒輪，去SH=1.1；KHL壽命系數(shù)。式中NHO：循環(huán)基數(shù)，查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-41，NHO=1.5x107；NH：齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 Nmm-2H=465.00 Nmm-2=529.04 Nmm-2因此接觸強(qiáng)度足夠B齒寬，=0.83x48=39.84；許用彎曲應(yīng)力；查表8-11得=1.8x240=432 Nmm-2，=1.8，=1 （齒輪雙面受載時(shí)的影響系數(shù)，單面取1，雙面區(qū)0.70.8），（壽命系數(shù)）循環(huán)基數(shù)取4x106 ,循環(huán)次數(shù)=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齒形系數(shù)。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-44，YF=3.73計(jì)算得=240 Nmm-2F=113.45 Nmm-2F因此彎曲強(qiáng)度足夠四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 軸的材料選用45鋼2 估算軸的直徑根據(jù)精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257式(10-2)，查表10-2軸的最小直徑取C=110或=30計(jì)算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm3 軸的各段軸徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P26，當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時(shí)，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動軸承內(nèi)圈定位時(shí)，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時(shí)兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。按照這些原則高速軸的軸徑由小到大分別為：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速軸的軸徑由小到大分別為：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 軸的各段長度設(shè)計(jì)1) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表3-1，表4-1以及圖4-1，得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離（軸承用油潤滑時(shí)）：3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的距離：L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋凸緣厚度：e=10mm 2) 帶輪寬：35mm 聯(lián)軸器端：60mm1) 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可以確定各段軸長，由小端到大端依次為：高速軸：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm低速軸：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm5 軸的校核計(jì)算（精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257P262，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊）對于高速軸校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點(diǎn)反力：La:28.5帶輪中徑到軸承距離，Lb：67.5mm兩軸承間距離。校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N類似方法求水平面內(nèi)支點(diǎn)反力：V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定： ； F0單根V帶的張緊力（N）Pd計(jì)算功率Pd=2.079Kw ;ZV帶的根數(shù)；=6.2 ms-1（為帶速）Ka包角修正系數(shù)Ka=0.95qV帶單位長度質(zhì)量q=0.10（kgm-1）精密機(jī)械設(shè)計(jì)表7-11計(jì)算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中軸到軸承距離）N,MA=FrLa=21352.2NmmMB=0同理求得： M=A=FtLa=58662.4 NmmM=B=FzLc=38190 NmmNmmNmm已知T=52800Nmm，選用軸的材料為45鋼，并經(jīng)正火處理。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1，其強(qiáng)度極限=600Nmm-2 ，并查表10-3與其對應(yīng)的=55N mm-2，=95 Nmm-2故可求出Nmm同理得MvB=31098.7 Nmmmm在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑dA=25mm,故強(qiáng)度足夠。同理對高速軸的校核中： d=33.2mm, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑d=35mm,故強(qiáng)度足夠。五、滾動軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)任務(wù)書上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7選擇輕窄（2）系列，其尺寸分別為：內(nèi)徑：d1=25mm,d2=35mm外徑：D1=52mm. D2=72mm寬度：B1=15mm，B2=17mm滾動軸承的當(dāng)量載荷為：0，X=1；Y=0；則C額定動載荷，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7而題目要求的軸承壽命為，故軸承的壽命完全符合要求六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1根據(jù)軸徑的尺寸，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表14-1高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵C8X30 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 12X32 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C8X50 GB1096-792鍵的強(qiáng)度校核 齒輪與軸上的鍵 ：鍵C1232 GB1096-79bh=128,L=32,則Ls=L-b=20mm圓周力：Fr=2TII/d=2197600/40=9880N擠壓強(qiáng)度：=123.5125150MPa=p因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度：=82.3120MPa=因此剪切強(qiáng)度足夠鍵C830 GB1096-79和鍵C856 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。七、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸徑的和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表17-1選擇聯(lián)軸器的型號：GB3852-83 J1一對組合軸孔直徑：d=30mm,長度：L=60mm 八、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M161.5油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘放油螺塞選用外六角油塞及墊片M141.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表13-7選擇適當(dāng)型號：起蓋螺釘型號：GB578386 M620,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M620,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M620,材料Q235螺栓：GB578286 M1080，材料Q235九、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度12m/s，當(dāng)m20 時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。2.滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。十、設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)體會這次課程設(shè)計(jì)是繼上次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的一次延續(xù)，雖然不同科目，但是他們都需要刻苦耐勞，努力鉆研的精神。對于每一個(gè)事物都會有第一次的吧，而沒一個(gè)第一次似乎都必須經(jīng)歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續(xù)幾個(gè)小時(shí)、十幾個(gè)小時(shí)不停的工作進(jìn)行攻關(guān)；最后出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題幾乎都是過去所學(xué)的知識不牢固，許多計(jì)算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書，和同學(xué)們相互探討。雖然過程很辛苦，有時(shí)還會有放棄的念頭，但始終堅(jiān)持下來，完成了設(shè)計(jì)，而且學(xué)到了，應(yīng)該是補(bǔ)回了許多以前沒學(xué)好的知識，同時(shí)鞏固了這些知識，提高了運(yùn)用所學(xué)知識的能力。十一、參考資料目錄1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編，1995年12月第一版；2精密機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社 龐振基，黃其圣主編 2005年1月第一版3機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社 成大先主編 1994年4月第三版16