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二级齿轮减速器课程设计【F=2100，V=0.459，D=284】【2张图纸】

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二级齿轮减速器课程设计说明书【F=2100，V=0.459，D=284】.doc---(点击预览)

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关键词：: 二级齿轮减速器课程设计二级齿轮图纸

资源描述：

二级齿轮减速器课程设计

17页 6100字数 +说明书+装配图+涡轮零件图

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分析和拟定传动方案：

机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。

满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。

众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我将一一进行选择。

选择电动机与传动比的分配

第一节选择电动机

电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。

（1）选择电动机的类型：

按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。

选择电动机与传动比的分配

　　第一节选择电动机

　　（1）选择电动机的类型：

　　按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。

　　（2）选择电动机的容量：

　　工作所需的功率：

　　 Pw=FV/1000 KW=2100×0.459/1000=0.9639KW

　　 Pr=Pw/η

　　由电动机至工作机之间传动装置的总效率为：

　　 η=η1×η23×η3×η4×η5×η6

　　式中η1 η2 η3 η4 η5 η6分别为联轴器、轴承、链条、V带、蜗杆、滚筒的效率

　　取η1=0.99、η2=0.99、η3=0.96、η4=0.95、η5 =0.73、η6=0.96则：

　　η=0.99×0.993×0.96×0.95×0.73×0.96=0.6139

　　所以：Pr=Pw/η=0.9639÷0.6139=1.57KW

　　由查表得电动机的额定功率Pw=2.2KW

　　（3）确定电动机的转速

　　卷筒轴的工作转速为：

　　 nw=60V/πD=60×0.459/3.14×0.284=30.88r/min

　　按推荐的合理传动比范围，取减速器内传动的传动比i1= 10∽40，链传动比i2= 2∽4

　　则合理总传动比的范围为: i = 20∽160

　　故电动机的转速范围为：

　　 no= i nw= (20∽160)×30.88 r/min = （617.6 ∽ 4940.8 ）r/min

　　配合计算出的容量，由表查出有两种适用的电动机型号，其技术参数比较情况见下表：

方案

电动机型号

额定功率电动机转速

r/min

kw同步

转速满载

转速

1Y112M-6 2.2 1000 940

2Y100L1-4 2.2 15001420　

　　方案1 i=no/nw=940÷30.88=30.44

　　方案2 i=no/nw=1420÷30.88=45.98

　　同步转速越高越便宜，但传动比越小结构越紧凑

　　综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y112M-6,所选电动机的额定功率P = 2.2kw，满载转速n= 940r/min 。

　　第二节计算总传动比并分配各级传动比

　　电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。

　　（1）计算总传动比：

　　 i=no/nw=940÷30.88=30.44

　　（2）分配各级传动比：=12.18，=2.5

　　（3）计算各轴转速：

　　==940 r/min

　　= /= 940/12.18= 77.18r/min

　　= / =77.18/3.14= 30.87r/min

（4）各轴的功率和转矩：

　　电动机轴输出功率和转矩

　　 Pr=1.57 KW

　　 Td=9550Pr/ nw=9550×1.57÷940=15.95 N·m

　　蜗轮的输出功率和转矩：

　　 P1=Pr·η1·η2 ·η5 =1.57×0.99×0.99×0.73=1.11233 KW

　　 T1=9550P1/n2=9550×1.112÷77.18=138.99 N·m

　　链传动的输出功率和转矩（平均值）：

　　 P2=P1·η2·η3=1.11233×0.99×0.96=1.05716 KW

　　 T2=9550P2/n3=9550×1.05716÷30.87=327.04448 N·m

　　卷筒轴的输出功率和转矩：

　　 Pt=p2·η2 ·η6=1.05716×0.99×0.96=1.0047233 KW

　　 Tt=9550Pt/nw=9550×1.0047233×30.88=310.722 N·m

　　第三节各轴的转速，功率及转矩，列成表格

内容简介：: 前言分析和拟定传动方案：机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我将一一进行选择。第1章选择电动机与传动比的分配第一节选择电动机电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。（1）选择电动机的类型：按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。（2）选择电动机的容量：工作所需的功率： Pw=FV/1000 KW=21000.459/1000=0.9639KW Pr=Pw/由电动机至工作机之间传动装置的总效率为： =1233456式中1 2 3 4 5 6分别为联轴器、轴承、链条、V带、蜗杆、滚筒的效率取1=0.99、2=0.99、3=0.96、4=0.95、5 =0.73、6=0.96则：=0.990.9930.960.950.730.96=0.6139所以：Pr=Pw/=0.96390.6139=1.57KW由查表得电动机的额定功率Pw=2.2KW（3）确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为： nw=60V/D=600.459/3.140.284=30.88r/min按推荐的合理传动比范围，取减速器内传动的传动比i1= 1040，链传动比i2= 24则合理总传动比的范围为: i = 20160故电动机的转速范围为： no= i nw= (20160)30.88 r/min = （617.6 4940.8 ）r/min 配合计算出的容量，由表查出有两种适用的电动机型号，其技术参数比较情况见下表：方案电动机型号额定功率电动机转速r/minkw同步转速满载转速 1Y112M-6 2.2 1000 940 2Y100L1-4 2.2 15001420 方案1 i=no/nw=94030.88=30.44方案2 i=no/nw=142030.88=45.98同步转速越高越便宜，但传动比越小结构越紧凑综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y112M-6,所选电动机的额定功率P = 2.2kw，满载转速n= 940r/min 。第二节计算总传动比并分配各级传动比电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。（1）计算总传动比： i=no/nw=94030.88=30.44（2）分配各级传动比：=12.18，=2.5（3）计算各轴转速：=940 r/min = /= 940/12.18= 77.18r/min = / =77.18/3.14= 30.87r/min（4）各轴的功率和转矩：电动机轴输出功率和转矩 Pr=1.57 KW Td=9550Pr/ nw=95501.57940=15.95 Nm 蜗轮的输出功率和转矩： P1=Pr12 5 =1.570.990.990.73=1.11233 KW T1=9550P1/n2=95501.11277.18=138.99 Nm 链传动的输出功率和转矩（平均值）： P2=P123=1.112330.990.96=1.05716 KW T2=9550P2/n3=95501.0571630.87=327.04448 Nm 卷筒轴的输出功率和转矩： Pt=p22 6=1.057160.990.96=1.0047233 KW Tt=9550Pt/nw=95501.004723330.88=310.722 Nm第三节各轴的转速，功率及转矩，列成表格参数轴名蜗杆蜗轮链传动（平均值）卷筒轴转速94077.1830.8730.88功率1.571.112331.057161.0047233转矩15.95138.99327.04448310.722第二章联轴器的设计轴的初步计算：轴选用45钢，由轴的设计公式得：d1C=110=13.05mmd2C=110=26.77mmd3C=110=35.72mmd4C=110=35.12mm由于在轴1的最输入和输出端开键槽，连接联轴器，故该端要加大3%5%，故轴1的最小直径为14.8mm因为滚筒的载荷变化稍有波动,选用TL型弹性套柱销联轴器。1.联轴器的计算转矩。由工作要求，查表后取K=1.5。则计算转矩 Te=1.59550=33.5266 Nm 2.由联轴器的计算与轴的计算选用钢TL4型弹性套柱销联轴器。采用其许用最大扭矩为63Nm，许用最高转速为4200r/min，考虑到电动机与此轴用联轴器相连，而电动机的芯轴直径为24，故选联轴器轴孔直径为24mm。第三章链传动的设计（1）选择链轮齿数链传动速比：i=2.5选小链轮齿数z1=25。大链轮齿数z2=iz1=2.525=62.5，z2120，合适。Z2确定为62（2）确定计算功率已知链传动工作平稳，涡轮拖动，由表选KA=1.3，计算功率为Pc=KAP=1.31.11233kW=1.446029 kW（3）初定中心距a0，取定链节数Lp初定中心距a0=(3050)p，取a0=40p。 =160.58取Lp =160节(取偶数)。（4）确定链节距p因为所需传递的额定功率为p2=1.05716 KW选择滚子链型号为40A，链节距p=63.5mm，滚子外经d1=39.68mm，内链板高度h2=60.33mm（5）确定链长和中心距链长L=Lpp/1000=16063.5/1000=10.16m中心距 =803.35mm（6）确定链轮分度圆直径分度圆直径d=p/sin90o=63.51=63.5mm，取64mm齿顶圆直径damax=d+1.25p-d1 =63.5+1.25 63.5-39.68 =103.195mm齿顶圆直径damin=d+（1-1.6/Z）p-d1 =63.5+（1-1.625）63.5-39.68 =83.256mm故齿顶圆直径damin取96mm分度圆齿高ha=0.27p=0.2763.5=17.145mm，取18mm齿根圆直径df=d-d1=63.5-39.68=23.82mm，取24mm最大齿根距离Lx=df齿侧凸缘（排间距）dgpcot（1800/25）-1.04h2-2.76 =63.57.9158-1.0460.33-2.76 =43.72mm，取4mm大齿轮分度圆直径d=id=2.563.5=158.75，取160mm（7）求作用在轴上的力链速V3=n3z1p/60000=30.872563.560000=0.8167m/s工作拉力F3=1000P1/v=10001.11233/0.8167=1361.98N工作平稳，取压轴力系数KQ=1.2轴上的压力FQ=KQ F3=1.21361.98N=2723.96N（8）选择润滑方式根据链速v=0.8167m/s，链节距p=63.5，按链传动选择油浴或飞溅润滑方式。设计结果：滚子链型号40A，链轮齿数z1=25，z2=63，中心a=803.35mm，压轴力FQ=2723.96N。第四章蜗轮蜗杆的传动设计（1）选取材料及确定应力蜗杆用45钢，蜗杆螺旋部分表面淬火，齿面硬度4555HRC。涡轮用铸锡铅青铜ZCuSn10Pb1，金属模铸造查表蜗杆材料的许用应力【H】=268MPa，许用弯曲应力【F】=56MPa（2）选择蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2根据传动比i=12.18,查表取Z1=4，Z2=iZ1=412.18=48.72，取50（3）按蜗轮齿面接触疲劳强度设计蜗杆转矩T杆=9550Pr/ n1=95501.57940=15.95 Nm取传动效率为0.73蜗轮转矩T轮=9550P1/n2=95501.11277.18=138.99 Nm载荷稍有波动，取KA=1.15，Kv=1.3，K=1.1，则载荷系数K=KAKvK=1.151.31.1=1.6445应力循环系数工作时间：360-124-17=300应力循环系数N=60jn2Lh=60277.6103008=1.728108【H】=【H】=268=187.73MPa【F】=【F】=56=31.59MPa青铜与钢配对，材料的弹性系数ZE2=1602MPa按公式计算M2d19.64KT轮（ZE【H】Z2）2=9.641.6445138990（160187.7349）2=666.53（mm）3查表取m=4mm，d1=50mmd2=mZ2=450=200mm传动中心距a=0.5（d1+d2）=0.5（50+200）=125mm蜗杆导程角=arctan（Z1md1）=arctan（2450）=arctan0.16=9.090蜗轮圆周速度V2=d2n2601000=3.1420094012.18601000=0.8078m/s列成表格分度圆直径d齿数Z模数M中心距a蜗杆5044125涡轮20050（4）验算蜗轮齿根弯曲疲劳强度按Z2=50，查表得涡轮齿形齿数YFA2=2.19按设计公式进行校核计算F =YFA2 =2.19 =18.898MPa【F】=31.59MPa故安全（5）主要几何尺寸计算分度圆直径d齿数Z模数M中心距a蜗杆5044125蜗轮20050齿顶圆直径da1=d1+2m=50+24=58mmDa2=d2+2m=200+24=208mm齿根圆直径Df1=d1-2.4m=50-2.44=45.2mmDf2=d2-2.4m=200-2.44=195.2mm齿距Px1=pt2=m=3.141594=12.566mm分度圆上的齿厚St1=St2=0.5m=0.53.141594=6.283mm蜗轮最大外圆直径De2Df2+1.5m=195.2+1.54=201.2mm取De2=201mm蜗轮齿顶圆弧半径Rz20.5d1-m=0.550-10=15mm蜗轮齿宽b0.75da1=0.7558=43.5，取b=43mm蜗轮齿宽角=2arcsin（b/d1）=2arcsin（4350）=118.640蜗杆螺旋部分长度L=（12+0.1Z2）m+35（磨削加长量）=52mm（6）热平衡计算滑动速度V1=d1n1601000=3.141550940601000=2.46m/sVs=V1/cos=2.46cos9.090=2.49m/s当Vs=2.49m/s，查表的当量摩擦角v=1o43由计算公式计算传动效率=0.955=0.955=0.804取油的允许温度t=80，环境空气温度t0=20。按自然通风条件取散热系数Kd=16W/（m2），按公式计算所需的散热面积A =0.3205m2（7）精度及齿面粗糙都选择查表，按V2=0.80778选精度为8级，标记为8CGB10088988蜗杆齿面粗糙度Rz1=3.2um蜗轮齿面粗糙度Rz2=3.2um（8）润滑油选择力速度因子=0.000757（Nmin/m2）由线图查得40运动粘度260mm2/s，再查表选G-N320W蜗轮蜗杆油第五章：轴和轮毂的设计选择轴的材料，确定许用应力，选45钢，正火处理。根据许用切应力强度极限估计轴的最小直径，在前面设计选择联轴器的时候进行过初步计算。列表得轴直径联轴器蜗轮链轮滚筒最小值13.0526.7735.7235.12取值244036/4048对蜗轮采用腹板式，其余选用实心式。对轴进行初步的设计。对输入轴应该有如下基本的零件，轴承端盖两个，调整环一个，轴承一对，齿轮一个，联轴器一个。对中间轴应该有如下基本的零件，轴承端盖两个，轴承一对，套桶两个，齿轮两个。输出轴与输入轴类似。第6章轴承的选取根据轴的初选，轴承d需略大于轴直径，列表得轴承型号dDBrminr1mindaminDamaxramax蜗杆轴620630621610.536561蜗轮轴62074080181.147731滚筒轴62094585191.152781第七章轴系零件的设计轴的结构设计主要有三项内容：（各轴段径向尺寸的确定；各轴段轴向长度的确定；其它尺寸（如键槽、圆角、到角，退刀槽等）的确定(1) 蜗杆轴的设计1、初步确定轴的尺寸考虑到电动机与此轴用联轴器相连，而电动机的芯轴直径为24，故选联轴器轴孔直径为24mm，符合轴的初选结果。联轴器L=38mm 2、轴的结构设计根据轴向定位要求和选取的轴承，查表确定轴的各段长度和直径列表得1223344556677824263548454835L302016121601216（2）蜗轮轴的设计根据轴向定位要求和选取的轴承，查表确定轴的各段长度和直径列表得1223344556677836384044484038L3826324343210（3）滚筒轴的设计根据轴向定位要求和选取的轴承，查表确定轴的各段长度和直径列表得1223344556677840434548504543L43302330051925第八章轴系的校核画出轴的空间受力简图将齿轮上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，周的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心O作用于轴上，轴的受力简图如图。画出水平面受力图,计算支点反力,画水平面弯矩图,考虑到C和D处为可能的危险面，计算出C和D处的弯矩。（1）蜗杆轴的校核1、按弯曲许用应力计算将齿轮上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，周的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心O作用于轴上，轴的受力简图如图。2、画出水平面受力图,计算支点反力,画水平面弯矩图,考虑到C和D处为可能的危险面，计算出C和D处的弯矩支点反力FAH=HBH=C点弯矩MCH=FAHlD=664.5845=29906.25NmmD点弯矩MDH=FAHlC=664.5840=25783.332Nmm3、画出垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图Fa1=6949.5NFr1=Fa1tan200=2529.41NFAV=2222.214NFBV=FAV-Fr1=2222.214-2529.41=-307.20NC点弯矩Mcv=FAVlc=2222.21445=99999.63ND点弯矩Mcv=FAVld=2222.21440=88888.56N4、求合成弯矩图如图所示：C点合成弯矩Mc=104375.81NmmD点合成弯矩MD=92552.45Nmm5、画出转矩T图，如图。6、计算C、D处当量弯矩，画出当量弯矩图，如：MC=133599.66NmmMD=124581.36Nmm7、校核轴的强度根据弯矩大小及轴的直径选定C、D两面进行强度校核。由查表得：当40钢=66MPa。C面当量弯曲应力C=20.87MPaD面当量弯曲应力D=19.47C和D两面是安全的。（2）蜗轮轴的校核1、按弯曲许用应力计算将齿轮上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，周的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心O作用于轴上，轴的受力简图如图。2、画出水平面受力图,计算支点反力,画水平面弯矩图,考虑到C和D处为可能的危险面，计算出C和D处的弯矩支点反力FAH=HBH=3860.83NC点弯矩MCH=FAHlD=3860.8340=154433.33NmmD点弯矩MDH=FAHlC=3860.8344=169876.67Nmm3、画出垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图Fa1=18169.16NFr1=Fa1tan200=6611.94NFAV=4577.56NFBV=FAV-Fr1=4577.56-6611.94=-2034.38NC点弯矩Mcv=FAVlc=4577.5640=183102.24ND点弯矩Mcv=FAVld=4577.5644=201412.64N4、求合成弯矩图如图所示：C点合成弯矩Mc=239533NmmD点合成弯矩MD=263486Nmm5、画出转矩T图，如图。6、计算C、D处当量弯矩，画出当量弯矩图，如：MC=309647NmmMD=328527Nmm7、校核轴的强度根据弯矩大小及轴的直径选定C、D两面进行强度校核。由查表得：当40钢=66MPa。C面当量弯曲应力C=62.37MPaD面当量弯曲应力D=64.41C和D两面是安全的。第七章箱体的设计箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体选用HT-200，根据工作条件的要求，箱座壁厚：，所以箱体壁厚度选用8mm。铸造减速箱体主要结构尺寸表:名称符号尺寸关系取值箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱座底凸缘厚度20mm地脚螺钉直径18 mm地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径14mm盖与座联接螺栓直径10mm联接螺栓的间距170mm轴承端盖螺钉直径8mm视孔盖螺钉直径6mm定位销直径14mm至直外箱壁距离查手册14mm至凸缘边缘距离查手册12mm轴承旁凸台半径12mm凸台高度35mm外箱壁至轴承座端面距离32mm箱盖箱座肋厚8mm第八章键的选择和校核在工作轴中，键的选择大小由轴的大小确定，校核公式：（1）蜗杆的安装键型为A形键L=25,为，因为转动件的齿轮是经过淬火的，所以许用扭转应力：p=2.03MPa200MPa键符合扭转应力的要求（2）蜗轮的安装键型为A型键L=32,为，因为转动件的齿轮是经过淬火的，所以许用扭转应力：p=47.26MPa200MPa键符合扭转应力的要求（3）链轮的安装1键型为A型键L=38,为，因为转动件的齿轮是经过淬火的，所以许用扭转应力：p=88.44MPa200MPa键符合扭转应力的要求（4）滚筒轴的安装键为A型键L=50,为，因为转动件的齿轮是经过淬火的，所以许用扭转应力：p=10.04MPa200MPa键符合扭转应力的要求。第九章润滑、密封、公差及其他1、润滑齿轮采用浸油润滑，轴承采用飞溅润滑. 蜗杆圆周速度5m/s所以齿轮采用浸油润滑，轴承采用飞溅润滑;浸油润滑不但起到润滑作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度对于蜗杆一般为1个齿高，但不应小于10 ，保持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取齿顶圆到池底面的距离为60mm。箱座内壁高度=175，箱盖高=136。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、污染的程度。查手册选择 150号工业齿轮油润

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