关 键 词：

减速器 设计

资源描述：

双齿减速器设计,减速器,设计

内容简介：

一、传动方案拟定设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限8年，每年按280天计算，两班制工作，载荷平稳。（2） 原始数据：滚筒圆周力 F=3KN；带速 V=1.4m/s；滚筒直径D=350mm。二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：总=0.960.990.970.990.94=0.85（2）电机所需的工作功率：= =4.94KW3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：N= = =76.4r/min按表1中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=24，一级圆柱齿轮减速器传动比范围Ic=36，则合理总传动比i的范围为i=624，故电动机转速的可选范围为=inw=（624）76.4=4581834r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min和1500r/min。由【2】表12-1查出有三种适用的电动机型号、如下表方案电动机型号额定功率KW电动机转速（r/min）传动装置的传动比同转满转总传动比V带传动减速器1Y132S-45.5150014409.423.53.772Y132M2-65.5100096012.562.84.493Y160M2-85.575072018.842.55.38综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y132M2-6。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min三、计算总传动比1、总传动比:= /=960/76.4=12.562、分配各级传动比（1） 取 =2.8（2）=/=12.57/2.8=4.49四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）I轴 nI=nm/=960/2.8=342.86r/minII轴 nII=nI/=342.86/4.49=76.36r/min滚筒轴 nw=nII=76.36r/min2、计算各轴的输入功率（KW） I轴 PI=4.940.96=4.74KWII轴 PII=PI=4.740.990.97=4.55KW 滚筒轴 PIII=PII=4.550.970.99=4.37KW3、I-II轴的输出功率则分别为输入功率乘轴效率0.98 I轴 PI=PI0.98=4.740.99=4.69KW II轴 PII=PII0.98=4.690.99=4.64KW 滚筒轴 PIII=PIII0.98=4.640.99=4.59KW4、 计算各轴输入转矩=9550=48.7Nm I轴 TI=48.72.80.96=130.9Nm II轴 TII =TI=130.94.490.980.97=564.41Nm滚筒轴 TIII=TII=564.410.990.99=553.18Nm5、 计算各轴输出扭矩I轴 TI=TI=130.90.99=129.59 NmII轴 TII= TII=564.410.99=558.77 Nm滚筒轴 TIII= TIII=553.180.94=519.99 Nm轴名功率P KW转距 T Nm转速 n r/min 传动比 i效率 输入输出输入输出电动机轴4.9448.79602.8I轴4.744.96130.9129.59342.86II轴4.554.64564.41558.7776.364.49滚筒轴4.374.59553.18519.9976.36五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由课本1P189表8-8得：kA=1.1 P=4.94KWPC=KAP=1.14.94=5.43KW据PC=5.43KW和n1=76.4r/min由课本1P169图10-12得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由1课本 表8-9，查得主动带轮允许的最小基准直径dmin=75mm，再从表8-10带轮的基准直径系列中，取=100mm计算从动带轮基准直径的=i=2.8100=280mm由课本表8-10，取=280带速V：V=n1/601000=100960/601000 =5.02m/s在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0=2500+3.14(100+280)+(280-100)/4500=1612.8mm根据课本1表（8-3）选取相近的Ld=1800mm确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1800-1612.8)/2=593.6mm (4) 验算主轮上的包角1=180（1 （dd2-dd1）/a）=180（1(280-100) /593.6）=162120（适用） （5） 计算v带的根数Z根据A型V带、n1=960r/min和=100mm，查课本图8-5得 P0=0.97KW根据A型V带、n1=960r/min和i=2.8， 查表8-7得 P0=0.11KW根据a1=162查表8-6，得K=0.95；根据Ld=1800mm，查表8-3得 KL=1.01Z= PC/(P0+P0)KKL=5.43/(0.97+0.11) 0.951.01=5.2 (取6根)（6） 计算初拉力F0根据A型V带，查表8-11的V带每米长度质量q=0.1kg /m，代入式有 F0=500 (2.5 /Ka1)qv =500（5.43 /5.02）（2.5 /0.95-1）+0.15.02 =125N (6) 计算轴上压力FQ=2ZF0sin(1/2)=26125sin(162/2)=1485N2、齿轮传动的设计计算2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅课本1图10-38、图10-39 ，选用价格便宜便于制造的材料，大小齿轮材料都为40Cr，调质，小齿轮齿面硬度280HBS；大齿齿面硬度为250HBS；Hlim1=750Mpa, Hlim2=700MpaFlim1=300Mpa, Flim2=289MpaH1=0.9Hlim1=0.9750=675MpaH2=0.9Hlim2=0.9700=630MpaF1=1.4Flim1=420MpaF2=1.4Flim2=405Mpa确定有关参数如下：传动比i齿=4.49取小齿轮齿数Z1=20 。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= 4.4920=89.8取z2=90 齿数比（即传动比）为 U=Z2/Z1=90/20=4.5由于传动比相对误差 (u-i)/i100% =(4.5-4.49) /4.49100%=0.2%=0.0096所以取=计算齿轮弯曲强度按照式（10-40）轮齿弯曲强度条件所需要的模数为MnAM=12.4=2.2mm它小于设计结果Mn=4mm,满足轮齿弯曲强度条件六、轴的设计计算 主动轴的设计(1) 选用45号刚，调制处理圆周力Ft=2T1/d1=2131.7910/65.71=4011.87N径向力：Fr=Fttan20=4011.87tan20=1460.20N由表14-1查得其抗拉强度极限=637MPa,许用弯曲应力-1=59Mpa(2） 按钮转强度估算最小直径，按钮转强度估算输出端直径由表14-2取C=110，则由式（14-2）得d=C=110mm=25.89mm 此段轴的直径和长度应和联轴器相符，选取HLZ型弹性柱销联轴器其轴孔直径为28mm，与轴配合部分长度为44mm，故轴输出端直径d=28mm。（3） 轴的结构设计A.单极减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，两轴承轴相对称分布，轴的外伸端安装联轴器。齿轮用轴环，套筒实现轴向定位和固定，周向固定依靠平键和过盈配合，联轴器用轴肩，平键和过盈配合实现轴向定位和周向定位，轴通过两端轴承端盖实现周向定位。B.确定轴各段直径1) 段（即外伸端）：轴头直径取最小值d1=28mm2) 段直径：取联轴器定位轴肩高度h1为3.5mm，故d2=d1+2h1=35mm3) 段轴颈直径查滚动轴承标准得d3=40mm，初选6208型深球轴承。故7）段轴颈直径d7=40mm4) 段直径：按表14-3取d4=42mm5) 段直径：由齿轮定位轴环高度5mm,得高度d5=52mm6) 段直径:由6208型轴承安装尺寸查得d6=47mm，轴肩圆角取1mmC.确定轴各段长度1） 段长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些，取L1=50mm4） 段安装齿轮段长度应比轮毂宽度略小，取L4=60-2=58mm7） 段长度为轴承宽度，查滚动轴承标准得L7=18mm考虑齿轮断面和箱体内壁，轴承内侧与箱体内壁应有一定距离，取套筒长为20mm，其中轴承内侧与箱体内壁的距离取决于轴承的润滑方式。设轴承为油润滑，取该距离为5mm（脂润滑则为10-15mm），故轴承支点距离L=116mm根据箱体结构和轴承盖尺寸，右轴承外侧与右轴承盖外端面间的距离为22mm，考虑装拆方便，右轴承的结构设计草图。如下：（4） 按弯曲合成强度校核轴的强度1） 绘制轴受力图 图a P2332） 绘制水平面内的弯矩图 图b轴承支反力：FHA=FHB=Ft/2=4011.87/2=2005.94N截面C处的弯矩:MHc=FHA =141.42N.m3) 绘制垂直平面内的弯矩图，见图C轴承支反力:由=0 得FVA=Fr2/2-Fa2d2/2l=730.1-0=730.1N FVB=Fr2-FVA=730.1N计算弯矩截面C左侧弯矩 Mvc1=FvA.L/2=51.47N.m截面C右侧弯矩 Mvc2=Fvb.L/2=51.47N.m4) 绘制合成弯矩图（d)截面C左侧的合成弯矩Mc1=150.5N.m截面C右侧的合成弯矩 Mc2=150.5N.m5) 绘制转矩图T=9550p/n=132.03N.m6) 绘制当量弯矩图因减速器单向转动，转矩产生的扭转剪应力按脉动循环变化，取=0.6，危险截面C处的当量弯矩为：Mec=170.08N.m7) 计算危险截面C处的直径由式（14-4），有d=30.66mm因为截面C处有一个键槽，应将直径增大5%，d为30.661.05=32.19mm结构设计草图中初定此处直径为42mm,所以强度足够。 七、键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由1中表12-6高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键836 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 1445 GB1096-79轴与联轴器的键为：键1040 GB1096-792键的强度校核 大齿轮与轴上的键 ：键1445 GB1096-79bh=149,L=45,则Ls=L-b=31mm圆周力：Fr=2TII/d=2198580/50=7943.2N挤压强度： =56.93125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度： =36.60120MPa= 因此剪切强度足够键836 GB1096-79和键1040 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算1、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M181.5根据机械设计基础课程设计表5.3选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱体的主要尺寸： (1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1= 4.0625 取z=8 (2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8 (3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.58=12 (4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.58=12 (5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.58=20 (6)地脚螺钉直径df =0.036a+12= 0.036122.5+12=16.41(取18) (7)地脚螺钉数目n=4 (因为a250) (8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.7518= 13.5 (取14) (9)盖与座连接螺栓直径d2=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取10) (10)连接螺栓d2的间距L=150-200 (11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4 (取6) (13)定位销直径d=(0.7-0.8)d2=0.810=8 (14)df.d1.d2至外箱壁距离C1 (15) Df.d2 (16)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。(17)外箱壁至轴承座端面的距离C1C2（510）(18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 mm (19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm (20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)轴承端盖外径D（555）d3 D轴承外径(22)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉为准，一般取SD2.九、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。9目 录设计计划任务书 1传动方案说明2电动机的选择3传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算6轴的设计计算8 联轴器的选择10 滚动轴承的选择及计算13 键联接的选择及校核计算14 减速器附件的选择15 润滑与密封16 设计小结16 参考资料161.拟定传动方案为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即v=1.1m/s;D=350mm; nw=60*1000*v/(*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) 一般常选用同步转速为r/min或r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为7或25。2.选择电动机）电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件，选用一般用途的（）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。）电动机容量（）卷筒轴的输出功率F=2800r/min; Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 (2)电动机输出功率PdPd=Pw/t传动装置的总效率t=t1*t22*t3*t4*t5式中，t1,t2,为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表查得：弹性联轴器 1个t4=0.99; 滚动轴承2对t2=0.99; 圆柱齿轮闭式1对t3=0.97; V带开式传动1幅t1=0.95; 卷筒轴滑动轴承润滑良好1对t5=0.98; 则t=t1*t22*t3*t4*t5=0.95*0.992*0.97*0.99*0.980.8762 故Pd=Pw/t=3.08/0.8762 （）电动机额定功率Ped由第二十章表选取电动机额定功率ped=4KW。3）电动机的转速为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表查得V带传动常用传动比范围24，单级圆柱齿轮传动比范围36，可选电动机的最小转速Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min 可选电动机的最大转速Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min同步转速为960r/min选定电动机型号为321。）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表、表查出321型电动机的方根技术数据和外形、安装尺寸，并列表刻录备用。电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径mmY132M1-64Kw10009607328大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 计算传动装置总传动比和分配各级传动比）传动装置总传动比nm=960r/min; i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 ）分配各级传动比取V带传动比为i1=3; 则单级圆柱齿轮减速器比为i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。计算传动装置的运动和动力参数）各轴转速电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为n0=nm; n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min ）各轴输入功率按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率，即P0=Ped=4kw 轴I 的功率P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw 轴II功率P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw ）各轴转矩T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm 二、设计带轮1、计算功率P=Ped=4Kw 一班制，工作小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机查课本表，得KA=1.1; 计算功率Pc=KA*P=1.1*44.4kw 2选择普通带型号n0 =960r/min 根据Pc=4.4Kw，n0=960r/min,由图13-15（205页）查得坐标点位于A型d1=80100、确定带轮基准直径表及推荐标准值小轮直径d1=100mm; 大轮直径d2=d1*3.5=100*3.5=350mm 取标准件d2=355mm; 4、验算带速验算带速v=*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s 在525m/s范围内从动轮转速n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857=-0.0141 5、V带基准长度和中心距初定中心距中心距的范围amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm a0=350mm; 初算带长Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4/a0 Lc = 1461.2mm 选定基准长度表8-7,表8-8查得Ld=1600mm; 定中心距a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm a=420mm; amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm 6、验算小带轮包角验算包角180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a145.2107 120度 故合格7、求V带根数Z由式（13-15）得查得 n1=960r/min , d1=120mm查表13-3 P0=0.95由式13-9得传动比i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5查表（13-4）得由包角145.21度查表13-5得Ka=0.92KL=0.99z=4.4/(0.95+0.05)*0.92*0.99)=38、作用在带上的压力F查表13-1得q=0.10故由13-17得单根V带初拉力三、轴初做轴直径： 轴I和轴II选用45#钢 c=110d1=110*（3.8/320）(1/3)=25.096mm取d1=28mmd2=110*(3.65/60)（1/3）=43.262mm由于d2与联轴器联接，且联轴器为标准件，由轴II扭矩，查162页表取YL10YLd10联轴器Tn=630580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致取d2=45mm四、齿轮1、齿轮强度由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3采用软齿面，小齿轮40MnB调质，齿面硬度为260HBS，大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。因，SH1=1.1， SH2=1.1，因：，SF=1.3所以2、按齿面接触强度设计设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5，齿宽系数小齿轮上的转矩 按 计算中心距u=i=5.333mm齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m2.5 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm齿宽b=b1=70mm,b2=60mm3、验算弯曲强度齿形系数YF1=2.57，YF2=2.18按式（11-8）轮齿弯曲强度4、齿轮圆周速度按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。五、轴校核：圆周力Ft=2T/d1径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角d=mz=2.5*101=252.5mmFt=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5NFr=5852.5*tan20=2031.9N1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 由Fr2*L-Fr*L/2=0得Fr2=Fr/2=1015.9N2、求水平平面的支承力FH1=FH2=Ft/2=2791.2N3、画垂直面弯矩图L=40/2+40/2+9010=140mmMavFr2*L/21015.9*140/2=71.113Nm4、画水平面弯矩图MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm5、求合成弯矩图6、求轴传递转矩T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm7、求危险截面的当量弯矩从图可见a-a截面是最危险截面，其当量弯矩为轴的扭切应力是脉动循环应力取折合系数a=0.6代入上式可得8、计算危险截面处轴的直径轴的材料，用45#钢，调质处理，由表14-1查得由表13-3查得许用弯曲应力，所以考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径d加4%。故d=1.04*25.4=26.42mm由实际最小直径d=40mm,大于危险直径所以此轴选d=40mm,安全六、轴承的选择由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000系列径向载荷Fr=2031.9N，两个轴承支撑，Fr1=2031.9/21015.9N工作时间Lh3*365*8=8760（小时）因为大修期三年，可更换一次轴承所以取三年由公式式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高)（深沟球轴承系列）由附表选6207型轴承七、键的选择选普通平键A型由表10-9按最小直径计算，最薄的齿轮计算b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm由公式所以选变通平键，铸铁键所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。八、减速器附件的选择1、通气器：由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M181.52、油面指示器：选用油标尺，规格M163、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片M161.55、窥视孔及视孔盖选用板结构的视孔盖九、润滑与密封：1、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为：查课程设计P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为30mm。2、滚动轴承的润滑采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用L-AN15润滑油4、密封方式选取：选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决