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1、1 / 33 1 绪论通过查阅一些文献我们可以了解到带式传动装置的设计情况，为我所要做的课题确定研究的方向和设计的内容。1.1 带传动带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。1.2 圆锥- 圆柱齿轮传动减速器YK系列圆锥 -圆柱齿轮传动减速器适用的工作条件：环境温度为-4040度；输入轴转速不得大于1500r/min, 齿轮啮合线速度不大于 25m/s，电机启动转矩为减速器额定转矩的两倍。YK系列的特点：采用一级圆弧
2、锥齿轮和一、二、三级圆柱齿轮组合，把锥齿轮作为高速级 四级减速器时作为第二级），以减小锥齿轮的尺寸；齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火、精加工而成，圆柱齿轮精度达到GB/T10095中的 6 级，圆锥齿轮精度达到GB/T11365中的 7 级；中心距、公称传动比等主要参数均采用R20优先数系；结构上采用模精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 33 页2 / 33 块式设计方法，主要零件可以互换；除底座式实心输出轴的基本型外，还派生出输出轴为空心轴的有底座悬挂结构；有多中润滑、冷却、装配型式。所以有较大的覆盖面，可以满足较多工业部门的
3、使用要求。减速器的选用原则：1）按机械强度确定减速器的规格。减速器的额定功率P1N 是按载荷平稳、每天工作小于等于10h、每小时启动 5 次、允许启动转矩为工作转矩的两倍、单向运转、单对齿轮的接触强度安全系数为1、失效概率小于等于1% 等条件算确定 . 当载荷性质不同，每天工作小时数不同时，应根据工作机载荷分类按各种系数进行修正 .减速器双向运转时，需视情况将P1N乘上 0.7 1.0 的系数，当反向载荷大、换向频繁、选用的可靠度KR较低时取小值，反之取大值。功率按下式计算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 为工作功率； KA 为使用系数； KS 为启动系数； KR 为可靠系数。2）
4、热功率效核 . 减速器的许用热功率PG适用于环境温度20，每小时 100% 连续运转和功率利用律指P2/P1N100% ）为 100% 的情况，不符合上述情况时，应进行修正。3）校核轴伸部位承受的径向载荷。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 33 页3 / 33 2 结构设计2.1V 带传动带传动设计时，应检查带轮的尺寸与其相关零部件尺寸是否协调。例如对于安装在减速器或电动机轴上的带轮外径应与减速器、电动机中心高相协调，避免与机座或其它零、部件发生碰撞。2.2 减速器内部的传动零件减速器外部传动件设计完成后，可进行减速器内部
5、传动零件的设计计算。1）齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时，应选铸刚或铸铁材料。各级大、小齿轮应该可能减少材料品种。2）蜗轮材料的选者与相对滑动速度有关。因此，设计时可按初估的滑速度选择材料。在传动尺寸确定后，校核起滑动速度是否在初估值的范围内，检查所选材料是否合适。3）传动件的尺寸和参数取值要正确、合理。齿轮和蜗轮的模数必须符合标准。圆柱齿轮和蜗杆传动的中心距应尽量圆整。对斜齿轮圆柱齿轮传动还可通过改变螺旋角的大小来进行调整。根据设计计算结果，将传动零件的有关数据和尺寸整理列表，并画出其结构简图，以备在装配图设计和轴、轴承、键联结等校核精选学习资料
6、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 33 页4 / 33 计算时应用。联轴器的选择减速器的类型应该根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器，由于轴的转速高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴=Pd 3.1.3 选择电动机的转速同步转速 1500r/min 。3.1.4 确定电动机型号选择 Y160M-4 额定功率 11kw 转速 1460r/min 3.2 传动装置的总传动比及其分配i=18.1 带传动 i=2 圆锥 i= 2.5 圆柱 i= 4 3.3 计算传动装置的运动和动力装置
7、参数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 33 页6 / 33 各轴转速 : 电动机轴=1460r/min 减速箱输入轴=486.7 r/min 高速轴=235.1 r/min 低速轴=58.8 r/min 各轴输入功率 : =11kw =*0.95=10.45kw =*0.98*0.97*0.98=9.73KW =*0.98*0.97*0.98=9.07KW 各轴转矩 :T0=9550*/=72.0N*m T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m
8、 3.4 带传动设计3.4.1 定v带型号和带轮直径工作情况系数=1.1 计算功率=1.1*11=12.1kw 选带型号 A型小带轮直径=100mm 大带轮直径=(1-0.01*100*3=297mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 33 页7 / 33 大带轮转速= =481.8r/min 3.4.2 计算带长求= (+/2 =198.5mm 求=(-/2=98.5mm 2(+=a=0.7*(+ 初取中心距 a=600mm 带长 L=Dm+2*a+=1839.5 基准长度=2000mm 求中心距和包角中心距 a= +
9、=344.18+337.06=681.24*60 =180-(297-100*60 /681.24 =162.6120数求带根 v=3.14*/(60*1000=7.64m/s 传动比 i=/=2 带根数=1.32kw =0.95 =1.03 P=0.17kw z=/(+*=12.1/(1.32+0.17*0.95*1.03=8.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 33 页8 / 33 取9根求轴上载荷张紧力=500*/v*z(2.5-/+qv*v=500*12.1/(7.64*9*(2.5-0.95/0.95+0.10
10、*=149.3N 轴上载荷=2*sin(/2=2*9*149.3*sin(162.6/2=2656.5N 3.5 齿轮传动设计直齿锥齿 : 轴交角 =90传递功率 P=10.45kw 小齿轮转速=486.7r/m 传动比 i=2.07 载荷平稳 , 直齿为刨齿 , 小齿轮 40Cr, 调质处理,241HB286HB 平均260HB,大齿轮用 45号钢,217HB255HB 平均230HB 齿面接触疲劳强度计算齿数和精度等级取=24 =i*=48选八级精度使用系数=1.0 动载荷系数=1.15 齿间载荷分配系数估计*Ft/b+1/(2*cos=1.85 =0.85 =1.4 齿向载荷分布函数=1
11、.9 载荷系数=1*1.5*1.4*1.9=3.99 转矩=9.55*=9.55*10.45/486.7=20505N.mm 弹性系数=189.8节点区域系数=2.5 接触疲劳强度=710Mpa =680Mpa 接触最小安全系数=1.5 接触寿命系数=1.0 许用接触应力 = */=710*/1.05=676Mpa = */=680*/1.05=648Mpa 小轮大端分度圆直径=0.3 =70mm 验算圆周速度及 Ka*Ft/b 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 33 页10 / 33 =(1-0.5R =(1-0.5R7
12、0=59.5mm =3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s =b=*R=*d/(2*sin=*/(2*=20.4mm */b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm100N/mm 确定传动尺寸大端模数 m=/=70/24=2.9mm 实际大端分度圆直径 d =m =3*24=84 =m =3*48=144 b=*R=0.3*80.5=24.15mm 齿根弯曲疲劳强度计算齿面系数=2.72 =2.38 应力修正系数=1.66 =1.78 重合度系数=0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66 齿间载荷分配系数*/b100N/mm =1/=1/0.66=
13、1.56 载荷系数=1*1.15*1.56*1.9=3.4 弯曲疲劳极限=600MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 33 页11 / 33 =570MPa 弯曲最小安全系数=1.25 弯曲寿命系数=1.0 尺寸系数=1.0 许用弯曲应力 = lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa =570*1.0*1.0/1.25=456MPa 验算=152 =142.6MPa 标准斜齿圆柱齿轮小齿轮用 40Cr调质处理 , 硬度241HB286HB 平均260MPa 大齿轮用 45号钢, 调质处理 , 硬度22
14、9HB286HB 平均241MPa 初步计算转矩=9.55*9.73/235.1=39524N.mm 齿数系数=1.0 值取=85 初步计算的许用接触应力H1=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 33 页12 / 33 H2=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa 初步计算的小齿轮直径=Ad=85*=48.1mm 取 d1=50mm 初步尺宽 b=d*=1*50=50mm 校核计算圆周速度 v=0.62m/s 精度等级选九级精度齿数z和模数 m 初步齿数=19。=i
15、*19=4*19=76 和螺旋角=/=50/19=2.63158 =2.5mm =arcos=arccos2.5/2.63158=18.2使用系数=1.10 动载系数=1.5 齿间载荷分配系数=2*39524/50=1581N =1.1*1.581/50=34N/mmcos18.2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 33 页13 / 33 =1.59 =2.0 =1.59+2.0=3.59 = arctan=arctan=20.9cos =cos18.2 20cos/20.9cos =0.95 齿向载荷分布系数=A+B1+
16、0.6*+c*b/1000=1.36 =* * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76 弹性系数=189.8节点区域系数=2.5 重合度系数取螺旋角系数=许用接触应力验算=189.8*2.38*0.97=647MPa690MPa 齿根弯曲疲劳强度验算齿行系数 YFa=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 33 页14 / 33 Y=2.72 Y=2.2 应力修正系数=1.56 =1.79 重合度系数 =1.61 螺旋角系数齿向载荷分配系数 =1.76=8.9 =1.27 载荷系数 K=*许用弯曲应力验算精选学习资
17、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 33 页15 / 33 3.6 轴的设计输入轴选用45钢调质取 d=35mm 计算齿轮受力=84mm =(1-0.5=689.2N =tan=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 33 页16 / 33 计算支反力水平面反力=1102.7N =-413.5N 垂直面反力=-1235.7N =4115.5N 水平面受力图垂直面受力图水平面弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
18、-第 16 页，共 33 页17 / 33 垂直弯矩图合成弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 33 页18 / 33 转矩图许用应力许用应力值应力校正系数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 33 页19 / 33 当量弯矩图轴径高速轴轴材料选用 45 钢调质 ,取 d=40mm 计算螺旋角齿轮直径小轮=大轮小齿轮受力转矩=9.55*圆周力 =2*/=2*39524/50=1581N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
19、- - - - - - -第 19 页，共 33 页20 / 33 径向力画小齿轮轴受力图水平反力=1358.1N =912.1N 垂直反力=594.7N =103.3N 水平受力图垂直受力图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 33 页21 / 33 水平弯矩图垂直弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 33 页22 / 33 合成弯矩图画转矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共
20、 33 页23 / 33 应力校正系数画当量弯矩图=50220N.mm 校核轴径=20.340mm 低速轴材料同前两轴画大齿轮受力图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 33 页24 / 33 计算支反力水平反力=1185.8 =395.2N 垂直反力=21.2N =584.6N 垂直受力图水平弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 33 页25 / 33 垂直弯矩图合成弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
21、- - - -第 25 页，共 33 页26 / 33 转矩图当量弯矩校核轴径=26=368N =/(2*Y=1342.8N =1228.4N =1342.8N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 33 页27 / 33 /=1.0e /=0.3=1.0*(0.4*1177.7+1.6*1228.4=2436.5N =*(*+*= 4297.0N 轴承寿命 =同样, 高速轴承和低速轴承分别用选用圆锥滚子轴承30210和30213。3.8 键的选择输入轴 L=20 (mm 高速轴 L=20 低速轴 L=30 T=3.9 减速
22、机箱体的设计名称符号尺寸关系结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 33 页28 / 33 箱座壁厚=0.025*a+38 箱盖壁厚=0.02*a+38 a=箱体凸缘厚度, b=1.5=15。=1.5=15。=2.5=25 加强肋厚度, m=0.85=8.5 。=0.85=8.5 地脚螺栓直径 14 地脚螺栓数目 n 4 轴承旁连接螺栓直径 0.75箱盖, 箱座连接螺栓直径。螺栓间 L轴承盖螺钉直径数目,n =8 n=4 轴承盖外径=s(两连接螺栓间的距离 观察孔螺钉直径轴承旁凸台高度和直径 h, h由结构决定 , =箱体
23、外壁至轴承座端面距离+3.10 减速器附件设计3.10.1 窥视孔和视孔盖精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 33 页29 / 33 窥视孔应该在箱盖顶部,以便观察 , 应在凸台上以便加工。3.10.2 通气器在箱盖顶部 , 要适合环境 , 其尺寸要与减速器大小相合适。3.10.3 油面指示器应该设在油面比较稳定的地方, 如低速轴附近。用圆形油标 , 有标尺的位置不能太高和太低, 以免溢出油标尺孔座。3.10.4 放油孔和螺塞放在油的最低处 , 平时用螺塞塞住 , 放油孔不能低于油池面, 以免排油不净。3.10.5 起吊装
24、置吊环可按起重重量选择,箱盖安装吊环螺钉处设置凸台, 以使吊环螺钉有足够的深度。3.10.6 定位销用圆锥销作定位销 ,两定位销的距离越远越可靠, 常设在箱体连接凸缘处的对角处 , 对称布置。直径 d=0.8d2。3.10.7 起盖螺钉装在箱盖连接凸缘上 , 其螺纹长度大于箱体凸缘厚度, 直径可与连接螺钉相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 33 页30 / 33 3.11 密封与润滑轴承采用接触式密封。传动采用浸油润滑 ,尽量使各传动浸油深度相同。轴承润滑采用刮油润滑。4 设计小结通过这次设计让我了解到机械设计是从使
25、用要求等出发，对机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 33 页31 / 33 械的工作原理、结构、运动形式、力和能量的传递方式，以及各个零件的材料和形状尺寸等问题进行构思、分析和决策的工作过程，这种过程的结果要表达成设计图纸、说明书及各种技术文件。通过带式输送机传动装置的设计, 了解了带式输送机传动装置的原理以及其结构。从带式输送机传动装置的设计，我学到了机械设计的思想 - 以最少的成本达到最好的目的, 以最简单的结构达到所需的功能。设计思想中最突出得的是-合理二字。整个设计过程使我受益非浅。精选学习资料 - - - -
26、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 33 页32 / 33 5 参考文献1 王昆等主编 , 机械设计课程设计 , 武汉: 高等教育出版社 ,1995。2 邱宣怀主编 , 机械设计 . 第四版 , 北京: 高等教育出版社 ,1997 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 33 页33 / 33 3 濮良贵主编 , 机械设计 . 第七版 , 西安: 高等教育出版社 ,2000 。4 任金泉主编 , 机械设计课程设计 , 西安: 西安交通大学出版社,2002 。5 许镇宁主编 , 机械零件 , 北京: 人民教育出版社 ,1959。6 Tragfahigkeitsberechnung Von Stirn-und Kegelradern (DIN 3990, 1970 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 33 页