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文档简介

1 二级圆柱斜齿轮减速器设计书 一 . 设计书 设计数据 : 圆周力 F 带速 V 滚筒直径 D 物料 载荷 工作班数 使用年限 建议 2200 2 300 石头 轻微冲击 三班 5 双斜 二 . 设计要求 轮零件图各一张 ( 三 . 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 设计 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和 传动轴的设计 8. 键联接设计 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 置总体设计 方案 : 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, 要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将 其传动方案如下: 2 传动装置总体设计图 初步确定传动系统总体方案如 :传动装置总体设计图所示。 选择 V 带传动和二级圆柱斜齿轮减速器 (展开式)。 传动装置的总效率a5423321 a 式中 1 、 2 、3、 4 、5分别为 带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。 取 1 =2 =动轴承 ),3=轮精度为 8 级,不包括轴承效率) , 4 =轮联轴器) ,5=电动机所需工作功率为: P P / 2200 2/1000 执行机构的曲柄转速为 nD60 = 经查表按推荐的传动比合理范围, V 带传动的传动比 i 2 4,二级圆柱斜齿轮减速器传动比 i 8 40, 则总传动比合理范围为 i 16 160,电动机转速的可选范围为 n i n( 16 160) 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带 传动、减速器的传动比, 选定型号为 4 的三相异步电动机,额定功率为 定电流 载转速 r/步转速 1500r/ 3 额定功率 满载转速 A D E F G H L 440 43 216 80 10 33 132 475 280 ( 1) 总传动比 由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n,可得传动装置总传动比为n /n 1440/ 2) 分配 传动装置传动比 i i 式中10, 为使 V 带传动外廓尺寸不致过大,初步取0i 减速器传动比为 i 0/案 电动机型号 额定功率 动机转速 电动机重量 N 参考价格 元 传动装置的传动比 同步转速 满载转速 总传动比 V 带传动 减速器 1 500 1440 430 230 4 根据各原则,查图得高速级传动比为 1i 2i 1/ ( 1) 各轴转速 n 0/1440/n1/ n n/ 2i r/n=n= 2) 各轴输入功率 P1 Pp 23 PP 23 PP 2 4=各轴的输出功率: P P P P P P P P 3) 各轴输入转矩 1T =i 1 Nm 电动机轴的输出转矩550550 440= 所以 : Ti 1 =m TT 1i 1 2 =m TT 2i 2 3=m T=T3 4 =m 输出转矩: TT m T T m T T m T T m 运动和动力参数结果如下表 轴名 功率 P 矩 T 速 r/5 输入 输出 输入 输出 电动机轴 440 1轴 轴 轴 轴 确定计算功率 查课本156K ,式中 为工作情况系数, p 为传递的额定功率 ,既电机的额定功率 . 验算带速 v 35/40090100060 1 在 5 25m/s 范围内,带充分发挥。 确定中心距 a 和带的基准长度 由于 , 所以 初 步 选 取 中 心 距 a : 8)(10 dd 初定中心距 200 ,所以带长 , )(22 0220 121 查课本 146P 表 8取基准长度d 1400 得实际中心距 取 40 验算小带轮包角1 1 671 801 80 121 a dd 角合适。 确定 v 带根数 z 因 01 ,带速 440 ,传动比 i, 查课本152 8由内插值法得 查课本153K = 6 查课本157由内插值法得 K=158 1 3 =7 根带。 计算作用在轴上的压轴力p i i 0 (一)高速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料,热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 ( 1) 齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮 选用 45 钢调质,齿面硬度为 小齿轮 250速级大齿轮选用 45 钢正火,齿面硬度为 大齿轮 220 齿轮精度 按 10095 1998,选择 7级,齿根喷丸强化。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131 )(12 确定各参数的值 : 试选课本2170选取区域系数 由课本2150则 6 0 由课本2060算应力循环次数 60n1 0 1440 1( 3 8 300 15) =109 h =109 h 查课本207 得: = =齿轮的疲劳强度极 限 7 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用2020 H 1 =550=540 H 2 =450= 许用接触应力 M P 12/) 25 4 0(2/)( 21 查课本由2010=0 d=1 T=105 11/105 440 =104 算 小齿轮的分度圆直径 (12 = 43 计算圆周速度 100060 11nd t 计算齿宽 b b=td =算摸数 =10 t 计算齿宽与高之比 齿高 h= =计算纵向重合度 =d 10t a a n =计算载荷系数 K 8 使用系数 据 ,7级精度 , 查课本由2100动载系数 查课本由1960H: KH=课本由1980 KF=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =3 =计算模数4. 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 )(c 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩 m 确定齿数 z 计算当量齿数 z z / 20/ 0 z z / 初选齿宽系数 按对称布置,由表查得 1 初选螺旋角 初定螺旋角 10 9 载荷系数 K K K K K K = 查取 齿形系数 Y 和应力校正系数 Y 查课本由200 齿形系数 Y Y 应力校正系数 Y 重合度系数 Y 端面重合度近似为 2111 ) 1/20 1/50) 螺旋角系数 Y 轴向重合度 o 1 计算大小齿轮的 安全系数由表查得 S 课本由2090 小齿轮大齿轮查课本由2060 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1 = F 2 = 111 Y 222 Y 大齿轮的数值大 设计计算 计算模数 10 n o 243 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 计算应有的齿数 z1= 取 24 那么 24=50 几何尺寸计算 计算中心距 a=( 21 = 10)5024( =将中心距圆整为 80按圆整后的中心距修正螺旋角 =)5024(a r c c o ( 21 因 值改变不多 ,故参数,k, 计算大 度圆直径 24s 281co 计算齿轮宽度 B= 圆整的 452 B 501 B (二) 低速级齿轮传动的设计计算 材料:低速级小齿轮选用 45 钢调质,齿面硬度为 小齿轮 250取小齿齿数 1Z =20 速级大齿轮选用 45 钢正火,齿面硬度为 大齿轮 220 整取 40. 齿轮精度 按 10095 1998,选择 7级,齿根喷丸强化。 按齿面接触强度设计 1. 确定 公式内的各计算数值 11 试选 查课本由2150H =试选 ,查课本由21501= 2=力循环次数 60 j 0 1 (3 8 300 15) =109 109 由课本2030得接触疲劳寿命系数 查课本由2070齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 001 , 大齿轮的接触疲劳强度极限 501 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,则接触疲劳许用应 力 H 1 = 5701 H 2 =550/1=534 2 )( 2552查课本由1980E =d3 242131 )(12 =2. 计算圆周速度 1 0 0060 0060 21 nd 3. 计算齿宽 b=d 4. 计算齿宽与齿高之比 模数 t 齿高 h= 12 =. 计算纵向重合度 1 1 6. 计算载荷系数 K 使用系数 1 同高速齿轮的设计 ,查表选取各数值 KF= KH=KF=载荷系数 K=. 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径 计算模数 3. 按齿根弯曲强度设计 mc 确定公式内各计算数值 ( 1) 计算小齿轮传递的转矩 m ( 2) 确定齿数 z 因为是硬齿面,故取 z 20, z 44 ( 3) 初选齿宽系数 按对称布置,由表查得 1 ( 4) 初选螺旋角 初定螺旋角 10 ( 5) 载荷系数 K K K K K K = 6) 当量齿数 z z / z z / 课本1970 和应力修正系数 Y 1 Y 1 Y 13 ( 7) 螺旋角系数 Y 轴向重合度 1 8) 计算大小齿轮的 查课本由2040查课本由2020 S= F 1 = F 2 =计算大小齿轮的 并加以比较 0 1 4 1 3 111 Y 0 1 6 9 8 222 Y 大齿轮的数值大 ,选用大齿轮的尺寸设计计算 . 计算模数 n o 253 对比计算结果,由齿面接触疲劳 强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 66计算应有的齿数 . z1= 10取 22 20= 取 44 初算主要尺寸 计算中心距 a= 21 = 10)4422( =将中心距圆整为 100 14 修正螺旋角 =)4422(a r c c ( 21 因 值改变不多 ,故参数,k,分度圆直径 10227104434 计算齿轮宽度 d 676711 圆整后取 01 52 15 6低速级大齿轮如上图: V 带齿轮各设计参数附表 16 高速级齿轮 低速级齿轮 . 各轴转速 n (r/(r/(r/n(r/. 各轴输入功率 P ( ( ( P ( . 各轴输入转矩 T (kNm) (kNm) (kNm) T(kNm) . 带轮主要参数 小 轮 直 径( 大轮直径( 中心距 a( 基准长度( 带的根数 z 90 189 400 7 从动轴的设计: 求输出轴上的功率 P 转速 n 转矩 T 电P= 440 若取每级齿轮传动的效率 = 7 23 17 4 5 5 79 5 5 0 0 0 033 作用在齿轮上的力 4 t 9 8143 4 5 5 722 2 3 7 58co 9 8co st a 9 8t a n 初步确定轴的小直径 初估轴最小直径 选材料为 45钢 调质 12 33 33m i n 3 7 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 21d 取 照计算转矩 选用 公称转矩为 630000 半联轴器的孔径 8 21d =48长度 L=112,半联轴器与轴配合的毂孔长度 4轴的结构设计 18 度 1 故取38端直径挡圈直径 D=60 11略短些 现取 4用单列圆锥滚子轴承 8 由轴承产品目录中初选 0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30211,其尺寸 70 端滚动轴承 肩进行轴向定位。由手册上查的 30211型轴承的定位轴肩高度 H=5 0 直径 6 齿轮的左端宇左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度 80 4轮的右端采用轴肩定位,轴肩高 HH=62环宽度 b 20据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求,取端盖的外端面与半联轴器 右端面间的距离 L=3020a=163+s+a+(806+a+s+2目 d L 18 82 28 50 19 32 6 74 52 12 60 82 74 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按 6查平键截面 B*H=20*12,长为 时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为67样,半联轴器与轴的连接。选用平键 16*10*63,半联轴器与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的此处选轴的直径尺寸公差 确定轴上圆角和倒角尺寸 中 轴的设计 : 初步确定轴的小直径 初估轴最小直径 选材料为 45钢 调质 12 3333m i n 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 21d 取 照计算转矩 选用 公称转矩为 630000 半联轴器的孔径 820 故 21d =48长度 L=112,半联轴器与轴配合的毂孔长度 4轴的结构设计 1 故取38端直径挡圈直径 D=60 11略短些 现取 8用单列圆锥滚子轴承 8 由轴承产品目录中初选 0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206,其尺寸 70 端滚动轴承 肩进行轴向定位。由手册上查的 30211型轴承的定位轴肩高度 H=5 0 直径 6 齿轮的左端宇左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度 80 4轮的右端采用轴肩定位,轴肩高 HH=62环宽度 b 20据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要 21 求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 L=3028a=163+s+a+(8041目 d L 18 40 28 68 32 41 46 43 52 40 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按 1查平键截面 B*H=12*8,长为 时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为67样,半联轴器与轴的连接。选用平键 12*8*33,半联轴器与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的此处选轴的直径尺寸 公差 确定轴上圆角和倒角尺寸 高速轴的设计: 求输出轴上的功率 P 转速 n 转矩 T 电P= 440 若取每级齿轮传动的效率 = 7 23 22 3 5 39 5 5 0 0 0 033 作用在齿轮上的力 61821 t 0 836 3 5 322 1 1 0 8co st n 初步确定轴的小直径 初估轴最小直径 选材料为 45钢 调质 12 333m i n 1d 取 照计算转矩 选用 公称转矩为 630000 半联轴器的孔径 8 21d =48长度 L=154,半联轴器与轴配合的毂孔长度 34轴的结构设计 23 1 故取38端直径挡圈直径 D=30 11略短些 现取 34用单列圆锥滚子轴承 8 由轴承产品目录中初选 0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206,其尺寸 70 2 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查的 30206 型轴承的定位轴肩高度 H=5 2 直径 6 齿轮的左端宇左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度 80 8轮的右端采用轴肩定位,轴肩高 HH=65环宽度 b 20据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 L=3020a=163+s+a+(80406+a+s+2目 d L 18 134 28 50 24 30 40 42 48 55 12 62 82 70 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按 8查平键截面 B*H=12*8,长为 40时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为67样,半联轴器与轴的连接。选用平键 16*10*63,半联轴器与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过度 配合来保证的此处选轴的直径尺寸公差 确定轴上圆角和倒角尺寸 高速轴的校核: 25 高速轴校核数据 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 弯矩 M *507661 总弯矩 0 8 6 6 5 8 85 0 7 6 6 1 221 M 5 0 8 9 1 0 25 0 7 6 6 1 222 M 扭矩 T T 26 选择键联接的类型和尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键 . 根据 55 5 查表 6 键宽 16 10 2L =36 0 2 3L=50 校和键联接的强度 查表 6 p=110 222 60 333 00 键与轮毂键槽的接触高度 .5 5 .5 由式( 6: 222322102 p 3333331022 p 两者都合适 取键标记为: 键 2: 16 36 A 1096 3: 20 50 A 1096减速器的箱体采用铸造( 成,采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量, 大端盖分机体采用67 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 因其传动件速度小于 12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离 H 为 40保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 27 3. 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 10,圆角半径为 R=3。机体外型简单,拔模方便 . 4. 对附件设计 A 视孔盖 和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用 B 油螺塞: 放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 C 油标: 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出 . D 通气孔: 由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡 . E 盖螺钉: 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹 . F 位销: 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度 . G 吊钩: 28 在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体 . 减速器机体结构尺寸如下: 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 a 10 箱盖壁厚 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 ad f 脚螺钉数目 n 查手册 6 轴承旁联接螺栓直径 1d 盖与机座联接螺栓直径 2d 2d=( .6)承端盖螺钉直径 3 .5)孔盖螺钉直径 4d 4d =( 8 定位销直径 d d =( 2d 8 1d , 2d 至外机壁距离 1C 查机械课程设计指导书表 4 34 22 18 2d 至凸缘边2C 查机械课程设 计指导 28 29 缘距离 书表 4 16 外机壁至轴承座端面距离 1l 1l = 1C + 2C +( 812) 50 大齿轮顶圆与内机壁距离 1 1 15 齿轮端面与内机壁距离 2 2 10 机盖,机座肋厚 1 1m 9 m 承端盖外径 2D 2 +( 53d 120( 1轴) 125( 2 轴) 150( 3轴) 轴承旁联结螺栓距离 S 2 120( 1轴) 125( 2 轴) 150( 3轴) 10. 润滑密封设计 对于二级圆柱齿轮减速器, 因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于 5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ,所以采用脂润滑,箱体内选用 至规定高度 . 油的深度为 H+1h H=30 1h =34 所以 H+1h =30+34=64 其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 大,国

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