机械设计课程设计设计一带式运输机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器外传动件为开式齿轮文档格式.docx
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总体计算和传动件参数计算
2、第二阶段：
轴与轴系零件的设计
3、第三阶段：
轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、第四阶段：
装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
滚筒转速
60000V600000.71
nw：
—D=3.14520
=26.1r/min
选用同步转速为1500r/min的电动机，则总传动比约为60。
外传动为开式齿轮传动，由于润滑条件较差和工作环境恶劣，磨损快、寿命短，故将其布置在低速级。
由于无特殊要求，双级圆柱齿轮减速器内部采用展开式，结构简单实用，节约成本。
传动方案简图如下：
.传动方案
二、传动方案的拟定及说明
三、电动机的选择
1电动机类型和结构的选择
因为本传动的工作状况是：
载荷有冲击、单向旋转。
所以选用常用的
封闭式Y系列三相异步电机。
2.电动机功率的选择
1）工作机所需有效功率Pw
Pw=FV/1000=（11000订/1000）kw=7.81kw
Pw=7.81kw
为计算电动机的所需功率Pd,先要确定从电动机到工作机之间的总效率
n。
设n1、n2、n3、n4、n5分别为弹性联轴器、闭式圆柱齿轮传动（设
齿轮精度为8级）、滚动轴承、开式圆柱齿轮、滚筒的效率，由【1】表2-2
查得，n1=0.99、n2=0.97、n3=0.98、n4=0.94、n5=0.96.
225
n=0.7522
耳=冲1—口3冲4冲5=0.7522
电动机的输出功率
Pd=10.383kw
Pd=Pw/F=7.81/0.7522=10.383kw
取电动机额定功率为11KW
3.电动机转速的选择初选为同步转速为1500r/min的电动机
4.电动机型号的确定
由【1】表16-1查出电动机型号为Y160M-4,其额定功率为11kW满载转速
nm=1460r/min,轴中心高H=160mm轴外伸轴径D=42mm轴外伸长度
E=110mm基本符合题目所需的要求。
四、计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的总传动比及其分
1.计算总传动比
内外传动总传动比i'
=nm/nw=1440/26•仁55.94
系统总传动比
取开式圆柱齿轮传动比i3=4.7
i'
=55.94
则减速器总传动比i=i'
/i3=55.949/4.7=11.902
2.合理分配各级传动比
双级圆柱齿轮减速器咼速级传动比取
i1=』.3「=』.3咒11.902=3.934。
低速级i2=i/i1=11.902/3.934=3.025
3.传动装置的运动和动力参数计算
（1）各轴的转速计算：
ni=nm=1460r/min
nii=ni/i1=（1460/3.934）r/min=371.1r/min
niii=nii/i2=（371.1/3.025）r/min=122.7r/min
niv=niii=122.7r/min
（2）各轴的输入功率：
Pi=PdF=（10.383X0.99）kw=10.279kw
Pii=Pih2h3=（10.279X0.98X0.97）kw=9.771kw
Piii=Pi"
2^3=（9.871X0.98X0.97）kw=9.289kw
Piv=Piii%"
=（9.289X0.98X0.99）kw=9.011kw
（3）各轴的输入转矩：
Pi
Ti=9549—=（9549X10.279/1460）N•m=67.229N•m
ni
Pii
Tii—9549=（9549X9.771/371.1）N•m=251.424N•m
nii
Piii
Tin=9549=（9549X9.289/122.7）N•m=722.829N•m
n川
Piv
Tiv=9549—=（9549X9.011/122.7）N•m=701.272N•m
niv
初算各轴的运动及动力参数
轴号
转速
n/（r/min）
功率P/kw
转矩
T/（N•m）
传动比i
I
146Q
1Q.279
67.229
3.934
II
371.1
9.771
251.424
3.Q25
III
122.7
9.289
722.829
1
IV
9.Q11
7Q1.272
五、传动零件的设计计算
一、开式齿轮设计
1.齿轮材料和热处理
由于开式齿轮磨损较严重且处于多灰尘环境，加上有冲击载荷，故选用QT500-5作为材料，并正火处理。
2.确定弯曲许用应力
查【2】图3-8得弯曲疲劳极限（TFlim1=140MPa（TFlim2=140MPa
应力循环次数N1=60anit=60X1X122.7X5X300X16=1.8X1Q8
N2=60a
n2t=6QX1X26.1X5X3QQX16=3.8X1Q7
开式齿轮参数:
z1=17
z2=8Q
m=8mm
d1=136mm
d2=64Qmm
查【2】图3-9，表3-2得YN1=YN2=1,Sfmin=1.6由【2】式3-2得
TFlim1YSTYN1
许用应力Tfp1fp2==（14QX2X1/1.6）MPa=175MPa
SFmin
3.初步确定齿轮参数
小齿轮名义转矩Tiv=7Q1349N-mm
估计齿轮周速度v<
3m/s，采用直齿圆柱齿轮，9级精度。
初选参数：
z1=17,z2=z1•i3=17X4.7=8Q,x1=x2=Q。
取1=0.4,K=1.2
查【2】图3-8和3-9得YFa=2.98,Ysa=1.54，则由式【2]3-11得
、/2KTIVYFaYsaJ^<
1.^7Q134^2.9^1.54
m走3=32=7.25mm
■,-i:
'
dZ|FP1
增大1Q%并取标准值后选8mm
分度圆直径d仁m・z仁8X17=136mm
d2=m•z2=8X8Q=64Qmm
出、口匚+d2136+640
中心距a--一388mm>
（520/2+50）mm
22
故小齿轮的轴与滚筒不会发生干涉。
传动比i3=z2/z仁80/17=4.706
圆周速度
nwnd226.1^3,14x（540
v==（）m/s=0.874m/s<
3m/s
60000（50000
齿宽b2=b=申d•d仁0.4x136=54.4mm^55mm
b仁b2+（5~10）mm=60mm
二、减速器内传动设计
（1）高速级
已疋参数：
n仁1460r/min,n2=371.1r/min,T1=67229N•mn,
i=3.934
选用软齿面齿轮，材料为45钢。
小齿轮：
调质处理，硬度为217〜255HBS取为230HBS
大齿轮：
正火处理，硬度为169〜217HBS取为200HBS
2.确定许用应力
查【2】图3-6和3-8得
O-Hlim1=580MPabHlim2=550MPa
▽Flim1=220MPaaFlim2=210MPa
应力循环次数
N1=60an11=60x1x1460x5X300x16=2.1x109
N2=60an2t=60x1x371.1x5x300x16=5.3x108
查【2】图3-7和3-9得
Zn1=Zn2=1,Yn1=Yn2=1
取Shmin=1.1,Sfmin=1.4,
由【2】式3-1得
CTHlim1ZN1
▽HP1二=580x1/1.1=527MPa
SHmin
CTHlim2ZN2▽hp2二=550x1/1.1=500MPa
Shmin
由【2】式3-2得
CTFlim1YSTYN1
aFP1==220x2x1/1.4=314MPa
Sfmin
口Flim2YStYn2
ctfp2==210x2x1/1.4=300MPa
a=388mm
i3=4.706
3=14°
z仁27,z2=z1•i1=27X3.934=106,x仁x2=0。
取d=0.9,u=106/27~3.9,K=1.4
查【2】图3-15得Zh=2.45，查【2】表3-5得Ze=1898MPa,
取Z=0.8,Z,COS：
=•、COS]：
=0.985，二HP=；
：
-hp2=500MPa
由【2】式3-14得
取标准值mn=2mm则
圆整后取a=140mm
“2鳥2乙八2cos14
（27106）mm=137mm
mn（z1z2）2（27106）
调整p=arccos=arccos=1811'
42"
2a2勺40
分度圆直径
d1=2a—z—=（2汇140汉—27—）mm=56.842mm
z1z227106
z2106
d2=2a2=（2140：
）mm=223.158mm
z,z227106
m二d11460「IJ’：
：
；
J
v（）m/s=4.34m/s<
5m/s
60000
齿宽b2=b=d•d1=0.9X56.842mm^52mm
mn=2mm
a=140mm
J1811'
d1=56.842mm
d2二223.158mm
v=4.34m/s
b1=58mm
b2=52mm
b1=b2+（5~10）mm=58mm
亠一.z1106
咼速级传动比h=—==3.926
Z27
准确传动比
i仁3.926
4.校核弯曲疲劳强度
当里齿数：
z127一L
zv1==3=31.5
cos33cos318F1'
Zv2-3Q-3-123.6
cosBcos18°
11'
查【2】图3-18和图3-19得，
YFa1=2.54,YFa2=2.2
丫$十1.63匕2=1.80
取Y^=0.7,Y目=0.88
由【2】3-15式验算弯曲应力：
2KT1
GF^YFa1YSa1YY'
p
bd1mn
20.4X67229
=X2.54x1.63>
<
0.7x0.88MPa=81.2MPa
52x56.842^2
<
JFp1
YFa2Ysa2»
c2.2<
l,80
jF2一°
>
1一81.2天MPa—77MPavcrFp2
YFa2Ysa12.54心.63
故以上所算得参数和尺寸满足功能要求和强度要求。
（2）低速级
n1=371.1r/min,n2=122.7r/min,T仁251424N•mm
为减少传动误差，低速级齿轮传动比应重新计算
55.94
i2-一_-3.032
hi3久92馭4.706
1.齿轮材料和热处理
2.确定许用应力
crHiim1=580MPacrHlim2=550MPa
ctfiimi=220MPaafim2=210MPa应力循环次数
N1=60anit=60X1X371.1X5X300X16=5.4X108
N2=60an2t=60X1X122.7X5X300X16=1.7X108
Zn1=Zn2=1,YN11=Yn2=1
取9min=1.1,Sfmin=1.4,
CHlim1ZN1
二hp1二=580X1/1.1=527MPa
Sdmin
CHlim2ZN2
二hp2二=550X1/1.1=500MPa
:
一Flim1YSTYN1
二fp1二=220X2X1/1.4=314MPa
匚Flim2YstYN2
-FP2==210X2X1/1.4=300MPa
3.初步确定齿轮参数
小齿轮名义转矩T1=251424N-mm
4m/s，采用斜齿圆柱齿轮，9级精度。
z仁31,z2=z1•i2=31X3.032=94,x1=x2=0。
取-:
d=1,u=94/31~3,K=1.4
查【2】图3-15得Zh=2.45，查【2】表3-5得Ze=189.8MPa,
取Z=0.8,Z:
二、.、COS：
二\COS1-二0.985,-HP-;
「HP2=500MPa
JfZHZEZjZpj7KT1u+1
2.45U:
沁.
il'
d1
CHP
500
dU
】m3i一mm
3
【2】式3-14得
二79.6mm
mn
796边一=2.49mm
Z1
31
取标准值mn=2.5mm,则
amn0+z2）-—25—x（31+94）mm-161.03mm
2cosP2XCOS14。
圆整后取a=165mm
调整B=arccos叫⑺+6）=arccos2I（31+94）=18<
44'
35"
2a2065
z31
a=2a——1—=（2疋165工）mm=81.840mm
z1+z231+94
z294
d2=2a=（2x165汇）mm=248.160mm
W+z231+94
n1兀d1371.1x3,14xS1,840,“，
v==（）m/s=1.59m/s<
4m/s
6000060000
齿宽b2=b=%•d1=1x81.84mm^82mm
b仁b2+（5~10）mm=88mm
低速级传动比i2=兰=兰=3.032
z231
z^/l_3Q—3—36.5
cos30cos318"
zv2—3Q-3口—110.7
cosPcos1824'
YFa1=2.484=2.2
Ysa1=1.65,Ysa2=1.78
低速级齿轮
mn=2.5mm
a=165mm
0=18玄4'
d=81.840mm
d2=248.160mm
v=1.59m/s
b仁82mm
b2=88mm
i2=3.032
YFalYsal丫丫：
21.4251424
8281.842.5
2.481.650.70.88MPa=102MPa
”-'
Fp1
YFa2YSa2
二二F1
YFa2YSa1
-102
2.2<
1,78
2.481.65
MPa=97.9MPa：
；
「Fp2
t/（n•m
1460
10.279
3.926
371.9
250.883
3.032
722.907
9.011
701.272
得到修正后的动力参数
修正后的动力参数
六、初算轴径及初选联轴器和滚动轴承
所有轴初选材料为45钢，调质处理。
轴1
轴1转速较高，查【2】表6-3取C=117，
由【2】式6-2得轴1最小直径
小IpJ10.279
dimin>
C31-1173-22.4mm
Y1460
假设最小轴径在外伸段，假设有一个键槽，增大5%,则
dimin=25mm
d|min=23.5mm
由此选择联轴器，型号为
LM5型联轴器丫A42"
12MT5aGB/T52722002
YA25x50
故轴I外伸段轴径d|min=25mm
估计轴承处直径为35mm，故选用
30207轴承
轴II
查【2】表6-3取C=113，
由【2】式6-2得轴II最小直径
diimin-11斗-33.59mm
dumin=40mm
考虑到该轴受力复杂，根据轴承内径型号取dIImin=40mm
轴承选用30208
轴III
查【2】表6-3取C=109，
由【2】式6-2得轴III最小直径
dmmin王-=109*9.011=45.6mm
Vn川Y122.7
假设最小轴径在外伸段，假设有一个键槽，增大5%，则
dmmin=47.9mm
LM6型联轴器YA48112MT6bGB/T5272-2002
dmmin=48mm
YA4852
故轴1外伸段轴径dmmin=48mm
估计轴承处直径为55mm,故选用
30211轴承
轴IV
dIVmin=dmmin=48mm
估计轴承内径为55mm，选取轴承6211
轴V
查【2】表6-3取C=106,
由【2】式6-2得轴V最小直径
/P7[8.301
dVmin—=106；
|=72.3mm
也\26.1
dmmin=75.9mm
取dmmin=80mm
估计轴承内径为90mm，选取轴承6218
divmin=48mm
dmmin=80mm
七、轴的设计计算及键连接的选择
轴I
1•轴尺寸
由联轴器尺寸可定
d1=dimin=25mm丄1=50-2=48mm
轴段1、2之间有4mm的定位轴肩故d2=33mm
轴段2、3之间有1mm的非定位轴肩且由轴承内径可定d3=35mm，
L3=17mm
轴段1、2之间有3.5mm的定位轴肩故d4=42mm
d6=d4，d7=d3
2•齿轮轴的讨论
若将该轴上齿轮与轴分开制造，则因齿轮分度圆直径为56.842mm，法
向模数mn=2mm,齿底圆半径为25.921mm。
假设齿轮所在轴段直径为37mm，查得齿轮上需开3.3mm的键槽，槽顶离轴心21.8mm。
则齿底
圆距离槽顶4.121mm<
2.5mn。
所以该轴不能与齿轮分开制造，须做成齿轮轴。
3.键的选择
由轴段1轴径及长度可选该处键为
键C8X45GB/T1096-2003
1.轴尺寸
由轴承内径可定
d1=d5=40mm,L1=18mm
轴段4、5之间有1.5mm的非定位轴肩，d4=43mm
轴段3、4之间有4mm的定位轴肩故d3=51mm，轴段3为轴环，宽度
为L3=6mm
轴段1、2之间有3.5mm的定位轴肩故d2=47mm
若将该轴上小齿轮与轴分开制造，则因齿轮分度圆直径为81.840mm,
法向模数mn=2.5mm,齿底圆半径为37.795mm。
齿轮所在轴段直径为
43mm，查得齿轮上需开3.3mm的键槽，槽顶离轴心24.8mm。
圆距离槽顶12.995mm>
故小齿轮可与轴分开制造。
由轴段4轴径、长度及齿轮宽度可选该处键为
高速级大齿轮：
键12X45GB/T1096-2003
低速级小齿轮：
键12X80GB/T1096-2003
d7=dmmin=48mm,L1=112-2=110mm
轴段6、7之间有2.5mm的定位轴肩故d6=53mm
轴段5、6之间有1mm的非定位轴肩且由轴承内径可定d5=55mm,
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