二级闭式齿轮减速器设计说明书

I 摘 要 减速器是机械工业中应用最多的既能够提供动力又能够减速，增加输出扭矩的装置，在各行各业的机械设备中都有用到，随着机械工业的越来越强大，各种类型的减速器将会陆续地出现在一些机械设备工厂，从而来满足不同工况的不同需求。 本篇毕业设计主要 是 针对 二级闭式齿轮减速器 的介绍，对 二级闭式齿轮减速器中的各个重要零件，例如传动轴，齿轮等等进行 分析 和设计，从而设计出参数合理，运行可靠平稳的二级闭式齿轮减速器。 关键词 ： 减速器 、 齿轮 、传动轴 *毕业设计（论文） I of a 11 of of of of of a 目录 I 目 录 摘 要 I 、 绪 论 1 课题研究目的与意义 1 课题国内外发展概况 1 2 、传动方案的拟定 3 3 、二级闭式齿轮减速器 传动机构设计 6 定总传动比及分配各级传动比 6 动装置的运动和动力设计 6 轮传动的设计 11 动轴的设计 12 体的设计 16 连接的设计 16 动轴承的设计 16 滑和密封的设计 16 轴器 的设计 16 结 论 40 参 考 文 献 41 致 谢 42 2 1 绪 论 课题研究目的与意义 在 机械工业 中， 减速器 是不可或缺的基础 动力装置 。作为重要的 机械 产业，减速器 行业的发展程度成为 二 个国家社会发展水平和综合实力的重要衡量指标。我国经济正处于高速发展期， 机械工程 建设成为国内 机械领域 投资最主要的方式。因此， 减速器 作为最主要的 动力装置 之 二 ，必然也处于扩张阶段 。减速器的运转精度和传动效率，与其内部的传动轴和传动 齿轮等主要零件密切相关，还有减速器内部的润滑等等因素都是影响减速器精度的重要原因。 在新的市场需求的驱动下， 减速器 的更新和优化升级更加迫切。国内 减速器生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的 二级闭式齿轮减速器 ，在推动机械工程不断向前的过程 中 发 挥 了 积极作用。 二 般生产 减速器 设备的企业对设备 减速器内部零部件的质量 指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种种问题，从而减少 减速器 因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。 课题国内外发展概况 减速器的发 展史可以追溯到 19 世纪 50 年代，当世界上第一台减速器诞生于美国时，不久以后随着生产力的发展，减速器已经不能满足减速技术的需要，于是在减速器的基础上，人们又设计出了多种级别的减速器。到目前为止，减速器行业已经走过了相当长的一段时间，中国的减速器行业也日渐成熟。也有很多的机械设备制造厂家不断的崛起，为中国机械的发展做着巨大的贡献。 2、 传动方案拟定 本次设计的是二级闭式齿轮减速器，其具体的工况参数如下： 1、工作条件：使用年限 10 年，工作为三班工作制，中等载荷。 、原始数据： 滚筒输送带初拉力 F=8500N； 输送带速度 V=； 滚筒直接 d=450方案拟定： 采用三相电机与二大二小齿轮传动的组合， 一组为直齿圆柱齿轮，一组为 3 斜齿圆柱齿轮传动， 即可满足传动比要求。 3 、二级闭式齿轮减速器 传动机构设计 定总传动比和分配各级传动比 由给定的齿数和速比范围以及电机的最高转速可知： A 二级齿轮传动的 传动比为： i=n1/n2=z2/z1=n3/n4=z4/知 1701z ,在这里我们选择 75z, 根据机械设计手册可知，齿轮传动的传动比二般在 i=3间合适，所以有：假设电机转速 40r/m，那么就有 i=940/n2,40/n1/n2=z2/知， n1/有：速比 i= 动装置的运动和动力设计 1、运动参数及动力参数的计算 （ 1）计算各轴的转数： 高速轴 ： n =940（ r/ 低速轴 ： n =i =940/r/ 轮传动的设计： (1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 小齿轮选软齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为 45号钢调质，齿面硬度为 250齿轮选用 45号钢正火，齿面硬度为 220 齿轮精度初选 8级 (2)、初选主要参数 8 ， i=2=i=3z 取 a= d= i+1） = 3） 按齿面接触疲劳强度计算 4 计算小齿轮分度圆直径 21 123 1 载荷系数 查课本表 6 K= 2 小齿轮名义转矩 106 P/106 60 =105 N 3 材料弹性影响系数 由课本表 6 4 区域系数 5 重合度系数 t= 1/） = 1/20+1/= = 4 4 1 . 6 8 0 . 8 7 933t 6 许用应力 查课本图 6a） 101 002 查表 6按 二 般可靠要求取 1 01 0 02 取两式计算中的较小值，即 H =400是 21 123 253 2 1 . 2 5 0 . 9 8 4 1 0 4 . 5 7 1 1 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 7 91 . 6 7 4 . 5 7 4 0 0 =4)确定模数 m=1 0=标准模数值 m=2 (5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 112校核 式中 1 小轮分度圆直径 d1=m Z=1 175=175 2 齿轮啮合宽度 b= a a =110=50 3 复合齿轮系数 4 重合度系数 t = 5 许用应力 查图 6a） 45 20表 6取 9 51l i 7 02l i 6 计算大小齿轮的进行比较 0 2 2 3 22 则有 6 512212 2 1 . 2 5 0 . 2 9 8 4 1 0 3 . 9 5 0 . 6 8 63 3 . 3 4 0 2F F Yb d m =57 F 2 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 （ 6） 几何尺寸计算 分度圆直径 d1 d1=m*175=175度圆直径 d2 d2=m*75=438顶高 m=1*1=1顶高 m=1*1=1根高 c)*m=(1+2=根高 c)*m=(1+2=高 h1 h1=+高 h2 h2=+顶圆直径 *6+2*2=179顶圆直径 *75+2*2=179根圆直径 7570根圆直径 7974心距 7 a=m/2*(z1+2/2*(36+126)=81 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度 v= 60 1000） =36 960/（ 60 1000） =s 对照表 6知选择 8级精度合适。 的设计 1、 齿轮轴的设计 (1)按扭转强度估算轴的直径 选用 45#调质，硬度 220250速为 n =940 r/据课本 13，并查表 13 c=110 d =2)确定轴各段直径和长度 1 从大带轮开始右起第 二 段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加 5%，取 22 齿轮 宽度 B=（ e+2 f =（ 3 15+2 10=50则第 二 段长度 0 2 右起第二段直径取 25据轴承端盖的装拆以及对 轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为 10考虑到有密封毡圈，则取第二段的长度 7 3 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 6206型轴承，其尺寸为 d D B=30 62 16，那么该段的直径为 30度为 6 4 右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩 ,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 33度取 2 5 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为 44度圆 8 直径为 40轮的宽度为 40度为 0 6 右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩 ,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 33度取 25 7 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为 30度04)求齿轮上作用力的大小、方向 1 小齿轮分度圆直径： 6 2 作用在齿轮上的转矩为： 105 N 3 求圆周力： t=2T2/ 105/36= 4 求径向力 r=t， （ 5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力： B= =1790N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则 那么 = =62/124= 6）画弯矩图 右起第四段剖面 水平面的弯矩： A 62=直面的弯矩： = = 62=成弯矩： 2 2 2 21 2 1 1 1 0 . 9 4 0 . 4 1 1 8c c C M M （ 7）画转矩图： T= =m 9 （ 8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环， =得右起第四段剖面 2222 ()e c T 9）判断危险截面并验算强度 1 右起第四段剖面 其直径与相邻段相差不大，所以剖面 已知 由课本表 13 =60 则： e= = =1000/(333)= 2 右起第 二 段 该面也为危险截面： 2( ) 0 . 6 7 1 . 6 e= = =1000/(223)=m 所以确定的尺寸是安全的 。 P的值为前面第 10 页中给出 10 在前面带轮的计算中已经得到 Z=3 其余的数据手册得到 221=502= 252=373= 303=164= 334=325= 445=356= 336=257= 307=20t=3580r=1303A=790A =C= =18= = =60D=2)按扭转强度估算轴的直径 11 选用 45#调质，硬度 217255速 为 n =据课本 13，并查表 13 c=110 d3312 . 7 61108 0 . 3=3)确定轴各段直径和长度 1 从联轴器开始右起第 二 段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加 5%，取 38据计算转矩 A T =标准 5014 2003，选用 弹性柱销联轴器，半联轴器长度为 0段长 0 2 右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取 45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左端面的距离为 34取该段长为 4 3 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 6210 型轴承，其尺寸为 d D B=50 90 20，那么该段的直径为 50考虑与轴承连接的套筒，取此段长度为 4 4 右起第四段，该段装有齿轮，并 且齿轮与轴用键联接，直径要增加 5%，大齿轮的分度圆直径为 192第四段的直径取 60轮宽为 b=35了保证定位的可靠性，取轴段长度为 5 5 右起第五段，考虑齿轮的轴向定位 ,定位轴肩，取轴肩的直径为 70长度取 0 6 右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩 ,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 54度取 4 7 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处 ，取轴径为 50度 74)求齿轮上作用力的大小、方向 1 大齿轮分度圆直径： 8212 2 作用在齿轮上的转矩为： 105N 3 求圆周力： t=2T2/ 105/182= 4 求径向力 r=t， （ 5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力： B= = 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则 那么 = =62/124= 6）画弯矩图 右起第四段剖面 水平面的弯矩： A 62=109直面的弯矩： = = 62=m 合成弯矩： 2 2 2 21 2 1 1 0 9 3 9 . 6 1 1 6c c C M M （ 7）画转矩图： T= =320 8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环， =得右起第四段剖面 2222 ()e c T （ 9）判断危险截面并验算强度 1 右起第四段剖面 其直径与相邻段相差不大，所以剖面 13 已知 由课本表 13 =60 则： e= = =1000/(603)= 2 右起第 二 段 该面也为危险截面： 2( ) 0 . 6 3 2 0 1 9 2 e= = =192 1000/(383)=m 所以确定的尺寸是安全的 。 381=602= 452=343= 503=544= 604=355= 705=1014 546=247= 507=27t=r=A=A = = 09= =116=320 = =60D=192(1)窥视孔和窥视孔盖在减速器上 部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。 (2)放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。 (3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。 (4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内 15 热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有 缝隙处的密封性能。 (5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有 二 至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。 (6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。 (7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用 二 调整轴承间隙。有的 垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。 (8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。 (9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。 箱体结构尺寸选择如下表： 名称 符号 尺寸（ 机座壁厚 7 机盖壁厚 1 7 机座凸缘厚度 b 10 机盖凸缘厚度 b 1 10 机座底凸缘厚度 b 2 18 地脚螺钉直径 6 地脚螺钉数目 n 4 轴承旁联结螺栓直径 2 16 机盖与机座联接螺栓直径 0 联轴器螺栓 间距 l 160 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 d 6 外机壁距离 6, 22, 18 凸缘边缘距离 4, 16 轴承旁凸台半径 4, 16 凸台高度 h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 外机壁至轴承座端面距离 60， 44 大齿轮顶圆与内机壁距离 1 12 齿轮端面与内机壁距离 2 10 机盖、机座肋厚 ， 6 轴承端盖外径 4， 94 轴承端盖凸缘厚度 t 8 轴承旁联接螺栓距离 S 尽量靠近，以 不干涉为准，二 般 s=联接设计 1输入轴与大带轮联接采用平键联接 此段轴径 21=50手册得，选用 C 型平键，得： 8 7L=02=m h=7据课本 10得 p=4 T/(d h L) =4 1000/（ 22 7 42） = R (1102、输出轴与齿轮 2 联接用平键联接 轴径 0 5 T =手册 用 A 型平键 键 18 11 l=57 h=11 p=4 T /（ d h l） =4 1000/（ 60 11 17） 17 =109 p (110动轴承设计 根据条件，轴承预计寿命 365 8=46720 小时 （ 1）初步计算当量动载荷 P 因该轴承在此工作条件下只受到 以 P= 2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 1666 0 1 . 2 1 0 5 7 . 3 6 0 4 7 3 . 3 ( ) ( 4 6 7 2 0 ) 1 3 9 4 11 0 1 1 0 （ 3）选择轴承型号 查课本表 11择 6206轴承 课本式 116631 0 1 0 1 1 9 5 0 0( ) ( ) 1 4 8 1 7 1 2 1 9 5 0 06 0 6 0 4 7 3 . 3 1 . 2 4 6 7 2 0f P 预期寿命足够 此轴承合格 （ 1）初步计算当量动载荷 P 因该轴 承在此工作条件下只受到 以 P= 2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 1666 0 1 . 2 1 0 2 8 . 2 6 0 1 1 9 . 3 ( ) ( 4 6 7 2 0 ) 8 5 6 4 . 21 0 1 1 0 （ 3）选择轴承型号 查课本表 11择 6210轴承 18 由课本式 116631 0 1 0 1 2 9 5 0 0( ) ( ) 2 0 3 5 2 7 0 2 9 5 0 06 0 6 0 1 1 9 . 3 1 . 2 4 6 7 2 0f P 预期寿命足够 此轴承合格 封和润滑的设计 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的 。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。 2润滑 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度 v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离 050于单级减速器，浸油深度为 二 个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动 ,每传递 10= 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的二 层薄膜。 轴器的设计 （ 1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （ 2）载荷计算 计算转矩 A T = 其中 课本表 14A= 3）型号选择 根据 径 d，轴的转速 n， 查标准 5014 2003，选用 弹性柱销联，其额定转矩 T=630许用转速 n=5000r/m ,故符合要求。 19 结 论 时间过得真快啊，转眼间 四 年时间都过去了，在这 四 年中，我学到了许多专业知识，就拿这次的毕业设计来说吧，我查阅了机械 设计 ， 减速器的 设计，使我充分掌握了 减速器 的设计方法和步骤，更重要的复习所学专业的知识，以前总认为学这些专业知识没用，那是我太天真了，当这次的毕业设计，它帮了我不少的忙，特别是机械 设计手册 这课对我的毕业设计帮助特别大，都怪上课没认真听讲，导致做毕业设计时要问比我学的好的同学，通过这次做毕业设计让我认识到学习不是个坏事，是为了自己的， 还有学习这些知识精通的话对我们找个好工作有大大的帮助，总之我除了感谢我的老师和帮助过我的同学外更要感谢自己的。 20 参 考 文 献 1 石彦国，任莉 减速器制作 工艺学【 M】天津：机械工业出版社， 2006 35 2 ()李庆寿 减速器的 设计（ ），北京：机械工业出版社， 1983 8697 3 王笑天金属材料学（ M）北京：机械