带式输送机传动用的双级圆柱齿轮展开式减速器设计书

1、带式输送机传动用的双级圆柱齿轮展开式减速器设计书、传动方案的拟定及说明： 传动方案简图已给定如下图1 -输送机带轮2-4联轴器 3-减速器 5 -电动机 说明：1. 外传动为联轴器传动。2. 减速器为两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，且该工作机属于小功率、载荷变化不大的情况，价格便宜， 标准化程度高，大幅降低了成本。减速器采用两级展开式斜齿圆柱齿轮减速，这是两级 减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级 齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均 现象。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求

2、，适应工作条件、工作可靠，此外该 结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高计算结果设计计算与说明二、选择电动机(1)选择电动机类型按已知工作条件及要求，选择Y系列笼型三相异步电动 机，全封闭自扇冷式结构，工作电压 380V。选择电动机容量工作机的输出功率Pw0= Fv =2200 0.9 KW 1.98kW1000 1000从电动机到工作机输送带间的总效率2421234式中，n 1, n 2,n 3,n 4，分别为联轴器，轴承，齿轮传 动和卷筒的传动效率，查表 2-3取n 1=0.99，n 2=0.99，n 3=0.97，n 4=0.96。贝U2420.990.990.970.960.85故电动

3、机输出功率PdPwo 1.98 KW 2.33KW0.85(3)确定电动机转速按表2 2推荐的传动比，两级展开式齿轮减速器的传 动比i 840。而工作机卷筒轴的转速为60 1000v60 1000 0.9nw 57.3r /mind3.14 300所以电动机转速可选范围是：nd inw (840) 57.3(458.4 2292)r/min符合这一范围的电动机的同步转速有1000r /min 1500r / min， 3000r / min，综合考虑电动机和传 动装置的尺寸、重量及价格因素，决定采用同步转速为 1000r/min的电动机，型号为Y112M6。由表20 1可知该电动机额定功率为2

4、.2KW，满载转速nm 940r/min。Pw0 1.98kW0.85nw57 .3r / minY112M6nm 940r / min计算结果设计计算与说明计算传动装置的总传动比并分配传动比(1)总传动比为nmi =nw94057.316.40i 16.40分配传动比考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取'1.4j 则有2， i14.79,i23.42ii 1.4i1.4 16.40 4.79i216.404.793.42四、计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速nin m940r/ mi nni940nil196r/ mini14.79n”196n川57r/mini23.4

5、2各轴的输入功率p1 Pd 1 Pi 2 32.31* 0.99* 0972.22kwP2 2 32.13kwp 1 2(3)各轴的输入转矩：T。Ti95502.33940iiin95509550955095502.319402.221962.13572.095723.67 N m23.47 N m108.17N m356.87 N m350.17 N m将计算结果汇总于表A 2，以备查用轴名功率P/kW转矩 T/(N m)电机轴2.3323.67I2.3123.47n2.22108.17出2.13356.87卷筒轴2.09350.17转速 n/(r -min-1)传动比i效率n94010.9

6、99404.790.991963.420.975710.9657五、齿轮的设计(一)高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮精度8级，因传递功率不大，转速不高，故采用软齿 面齿轮传动。参考表13-1，小齿轮：45钢(调质)，硬度为 230HW轮:45钢(正火)，硬度为190HW传动平稳性，取z,22，则Z2 Z1 4.79 105.38，圆整为 z 105。软齿面齿轮传动,故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿根弯曲疲劳强度2按齿面接触疲劳强度设计转矩2.347 104 N m(1)初选载荷系数K=1.1，由表10-8.选齿宽系数d 1(2)初选螺旋角15

7、oZv1Z12224.43 coscos315°Z2105Zv233丄-0116.5coscos 15由图10-1查得 Hlim1 570MPaHlim 2390MPa由表10-3查得Sh 1(4)接触应力循环次数为N160n 1jLh 60 9401 300 58 6.768 108N16.768 1088N21.413 10由图114.7910-3查得接触疲劳寿叩糸数Z NT10.93 ZNT2(3)计算当量齿数0.96(5)许用接触应力为齿轮精度8级小齿轮：45钢（调质）230HWB大齿轮：45钢（正火）190HWBZ122,z2105K=1.1d 1Zv1 24.4Zv2 1

8、16.5Hlim1 57°MPaHlim2 390MPaSh 18N16.768 108N2= 1.413 10H1 530.1MPaH1H lim 1Z NT1ShH lim 2Z NT 2Sh570 O'93530.1MPa390 0.96374.4MPaH2 374.4MPa(6) 计算小齿轮分度圆直径KTi1 3.17Ze42.6(7) 确定模数d1 =42.6 =1.94z122mn1=2mn1 =m1 cos =1.88查表取标准值为mn1=2d145.55mm(8)计算分度圆直径d2217.41mmd1 mn1 z1 /cos=45.55mmd2 mn1 z2

9、/cos=217.41mm(9)计算传动中心距112 = =mn12(z1 z2)/cos15131.4 8mm12=131mmo15圆整为12 =131mm (10)确定螺旋角=arccos mn1 Z11502(11)计算齿宽b= dd1 =1 45.55=45.55mm圆整后取b150 mmb2 45mm(12)计算齿轮的圆周速度b1b2V150 mm45mm=2.24m/sV12.24m/s60 1000由表10-4可知，选用8级精度较为合适YFa12.723、校核弯曲疲劳强度(1)齿形系数YFa和应力修正系数Ysa由图由表由图(3)F1F2YFa22.18Ysa21.79YFa2 2

10、.18(2)10-210-3许用弯曲应力查得 Flim1 220MPaFlim 2 160MPaYSa21.79查得SF1.310-4查得弯曲疲劳寿命系数Ynt10.89 Ynt2 0.92许用弯曲应力为fMstYnt1 =220 2 0.89 =300.89MPaSF1.3fMstYnt2 =160 2 0.92 =226.46MPa Sf1.3f1 = 1,6KTicos YFa1YSa1 =37.85MPa 300.89MPa_YFa2Yaa2F2 = F1、YFa1YSa12181 79=37.89=34.62 226.46MPa2.72 1.57满足齿根弯曲疲劳强度要求Flim 1

11、220MPaFlim 2 160MPaSF 1.3Ynt1 0.89Ynt 20.92f 1 =300.89MPaF2 =226.46MPa齿轮精度8级 小齿轮45钢(调质)硬度230HBW大齿轮45钢(正火)硬度190HBWK=1.1(3)计算当量齿数zZ1Zv33cos2426.63cos315°Z28291Zv43coscos315°由图 10-1 查得 Hiim3 570MPaZv3 26.63Zv4 91Hlim 439°MPaHlim 3570MPaHlim 4390MPa(二)低速级圆柱齿轮传动设计1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮

12、精度8级，因传递功率不大，转速不高，故采用软齿 面齿轮传动。参考表13-1，小齿轮：45钢(调质)，硬度为 230HBV大齿轮：45钢(正火)硬度为19OHB0考虑传动平稳 性，取，Z324则Z424 3.4282，因选用软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿 根弯曲疲劳强度。2、按齿面接触疲劳强度设计转矩5Tii 1.08 105 N mm(1) 初选载荷系数K=1.1，由表10-8.选齿宽系数d 1(2) 初选螺旋角15oSh由表10-3查得SH1(4) 接触应力循环次数为8N31.4112 10N360nJL h 60 196 1 300 5 81.411

13、2 108N4N1111.4112 1083.424.13 107N4 = 4.13 107由图10-3查得接触疲劳寿命系数Znt3 0.96Znt4 1.02(5) 许用接触应力为H 3H lim 3Z NT 3570 0.96547.2MPaSh1H 4H lim 4ZNT4390 1.02413.4MPaSh1H3 =547.2MPaH4 =413.4MPa(6) 计算小齿轮分度圆直径3 KTii1 3.17Zed3 3：68mm3 i dH(7) 确定模数d3 =68 =2.834Z324mn2 = m2cos =2.74查表取标准值为m n2 =3mn2=3d375.54mmd425

14、4.68mm(8) 计算分度圆直径d3 mn2 Z3/COS=74.54mmd4 mn2 z4/cos =254.68mm计算传动中心距123= m n1(z1 z2) / cos164.6mm223 =165mm圆整为23=165mm确定螺旋角=arccosmn2 Z3Z42 2317.34=17.34d375.4mmd4254.67mmb3 80mmb4 75mm计算分度圆直径d3mn2 Z3/COS=75.4mmd4 mn2 z4/cos =254.67mm计算齿宽b= dd3 =1 75.4=75.4mm圆整后取b3 80mmb4 75mm计算齿轮的圆周速度v3=0.22m/sv3 0

15、.22m/s60 1000由表10-4可知，选用8级精度较为合适3、校核弯曲疲劳强度齿形系数YFa和应力修正系数Ysa由表10-7查得YFa32.65Ysa31.58YFa 42.22Ysa41.77(2)许用弯曲应力由图10-2 查得 Flim3 220MPaf lim 4 160MPa由表10-3 查得 SF 1.3由图10-4查得弯曲疲劳寿命系数Ynt3 0.92 Ynt40.94(3)许用弯曲应力为F3壮Ml220 2 0.92=311-385MPa1.3YFa32.65YSa31.58YFa42.22YSa41.77F lim 3220MPaF lim 4160MPaSf 1.3Yn

16、T30.92YNT40.941.3F4 覽曲460 2 0.94 =231-4MPa1.6 KT” cosF3 = b3mn2Z3YFa3YSa3 =42.4MPa 311.385MPaF3 =311.385MPaF4 =231.4MPaF4= F3 YFa4YSa4 =42.42.22 1.77 =39.8 231.4MPaYFa3YSa32.65 1.58(4)满足齿根弯曲疲劳强度要求小结：高速级，低速级齿轮传动数据总结如下：o ' "17o20'24"高速级齿轮传动数据：齿数： z1 22， z2o105模数：mn 2 齿宽：b150mmb245mm螺

17、旋角： 15o分度圆直径：d1 45.55mmd2217.41mm中心距： a12 =131mm低速级齿轮传动数据：齿数： z3 24 ， z482模数：mn 3 齿宽：b380mmb475mm螺旋角：分度圆直径： d3 75.4mmd4 254.67 mm中心距： a 23 =165mm计算结果1b 59MPad 30mml1 58mmd2 35设计计算与说明六、轴的结构设计(一)高速轴的设计1选择轴的材料，确定许用应力选择轴的材料为 45钢，调质处理。由表14-1查得，1b 59MPa2 初估轴的最小直径，选取联轴器安装联轴器处轴的直径 d 图A 2为轴的最小直径，根据表 14-2，A 1

18、07118，按公式(14-2)得P3 2.306d, A3 -(107118)3 14.315.8mm1 n,960考虑到轴上键槽削弱，轴径须加大3°05°0，但该轴外伸与电动机轴通过联轴器联结，因电动机轴轴径为38mm，外伸距离为60mm选取联轴器：按扭矩 T 31.50 103 N?mm查手册，选用 LX 3型弹性 柱销联轴器，其半联轴器的孔径d 30mm，半联轴器长L1 60mm，故取 d 30mm3 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 段：由第三步已确定 d 30mm，半联轴器与轴配合部分长度J 60mm，为保证轴承挡圈压紧联轴器，I应比L1

19、小，故取 l1 58mm。 段：联轴器右端用轴肩定位，轴肩高度h (0.07 0.1)d ，取h 2.5mm，则d?35，为方便轴12d313丨4怙dvlv d可 丨可 d皿 l皿67 mm40 mm117mm50mm42mm90mm53.73mm48mm42mm15.5mm35mm17mm承端盖固定螺钉的装拆及轴承加注润滑剂，取轴承端盖至联轴器左端端面长度为10mm由于该段与轴承配合，初选角接触球 轴承7207AC尺寸为d D B 35 72 17，则有d2 35mm，轴 承左端由轴肩定位，轴承右端由轴承端盖压紧，综合调整后取丨2 67mm。 段：为保证轴承左端面的定位，轴承左端由轴肩固定，

20、轴肩高度 h= (0.07 0.1 ) d,则取 h=2.5mm 则 d340mnt根据中间轴小齿轮宽B=50mm综合调整后取丨3117mm。 段：由于该段齿轮与轴一体制造，则df 40.55mm，l4 50mm。 段：考虑段齿轮和箱体径向尺寸且与段协调，取d5 40mm，取 15 23mm。 段：该段安装轴承，因选用 7207AC型号轴承，则d635 mm丨6 17mm。轴上零件的轴向固定半联轴器与轴的轴向固定采用平键联接，配合为H7/k6，滚动轴承与轴的配合为H7/k6。轴端倒角取1 45，见图A 2(4)根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。(二)中间轴的设计1选择轴的材料，确定许用

21、应力1b 59MPad1 35mm11 44mmd2 40mm12 43mmd3 48mm13 15mm14 80mmd5 48mm15 25mmd6 35mm选择轴的材料为45钢，调质处理。由表14-1查得山 59MPa2 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 段：安装滚动轴承处轴的直径di 图A 3(a)为轴的最小直径，根据表14-2 , A 107118，按公式(14-2)得d I A3 ：虫 (107 118)3J221523.7 26.2mm1n II ' 203为和轴承配合，则此段轴径应与轴承内径符合，选轴承7207AC 尺寸为dX DX B=35X

22、72X 17。故d1 35mm。为防止轴承端面与箱体内壁干涉，取距离为2 5mm，为防止齿轮与箱体内壁干涉，取套筒长25mm则l117+25+2=44mm 段：为使齿轮装拆方便，设置过渡轴肩，取过渡轴肩高度h 2.5mm ，则d2 40mm ，齿轮左端由套筒定位，取 丨245 2 43mm。 段：为保证大齿轮左端固定，轴肩高 h (0.07 0.1 d2，取h 0.1d2 4mm， d3 d2 2h 402 4 48mm，轴肩长度取 l3 15mm 段：由于该段齿轮与轴一体制造，df 67.9mm，长度丨4 80mm 段：考虑段和该段径向尺寸协调，取，d5 48mm15 25mm©段

23、：轴右端与轴承7207AC配合，d6 35mm丨6 17mm轴上零件的轴向固定滚动轴承与轴的配合为H7/k6，齿轮和轴的配合为H7/r6(3)轴端倒角取1 45，见图A 3(4根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。(三)低速轴的设计1选择轴的材料，确定许用应力选择轴的材料为45钢，调质处理。由表14-1查得1b 59MPa2 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 段：安装联轴器轴的直径d1为轴的最小直径，根据表14-2，A 107118，按公式(14-2)得jpip 127di A3 111(107 118)335.15 38.76mm,mi,60考虑该段轴上键槽的影

24、响，将轴径增大300 500，取，d1 38mml1 58mm 段：此处安装7209AC轴承和轴承端盖，其参数为：dx DXB=45X 85X 19故d2 45mm 0 l2的长度由轴承端盖的宽度和固定螺钉的装拆空间要求决定，取l2 70mm o 段：为保证轴承右端的固定，轴肩高h (0.07 0.1) d，取h=7mm则d3 52mm ；由于齿轮要与中间轴上小齿轮啮合故取，丨3 78mm。 段：考 虑齿轮 右端定位和固 定，为 轴肩取d4 60mm，丨4 10mm o丨6 17mm1b 59MPad1 40mm11 58mmd2 45mm12 70mmd3 52mm13 78mmd4 60m

25、m14 10mm 段：为保证齿轮装拆方便，考虑该段和 段径向尺寸协调，取d5 50 m m,为保证齿轮压紧，则*应比齿轮宽度略小，取|5 =75-2=73mm 段：轴左端与轴承7209AC配合，则d6 45mm，轴承左端面 至箱体内壁间距为5mm箱体内壁距离齿轮右端面的距离为20mm且套筒要压紧齿轮，故取l 48mm。轴上零件的轴向固定，滚动轴承与轴的配合为H 7/ k6，齿轮和轴的配合为H7/r6，链轮与轴的配合为 H7/k6(3)轴端倒角取1 45 ，d5 50mm l5=73mmd6 45mml 48mm(4根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。(a)(b)(c)(e)(f)七、轴、

26、轴承及键联接的校核计算(一)轴强度的校核计算由各轴传递的扭矩可知低速轴扭矩最大，故只对低速轴校核强度即可, 若低速轴满足强度要求，则其他轴均满足强度要求。下面对低速轴进行强度校核：1.计算轴的载荷轴所传递的扭矩为：T川 3.385 105N mm作用在齿轮上的力为:Ft2Tmd33.385 105 2254.572660NFr匚 tan n 卜tcostan 202660'”1014Ncos17 20 24FaFt tan 2660 tan 17 2004" 830 N2.画轴的计算简图，计算支反力由轴的结构简图，可确定轴承支点跨距L1 58.8mm ,L2 119.8mm，

27、悬臂L3 122.7mm，由此可画出轴的受力简图，如图A 5(a)垂直面支反力，如图 A 5(b)RevRL12660 588 875.7NL1 L2119.8 58.8Rav Ft Rev1784.3N水平面支反力，如图 A 5(d)rchFad/2 FLL1 L2830 254.57/2 1014 58.8178.6RahFr Rch1271.7N5Tm 3.385 10 N mmFt=2660NFr=1014NFa=830NL158.8mmL2119.8mmL3122.7 mmRCV = 875.7 NRav =1784.3NRch =257.7NRah =1271.7NM BV1049

28、16.8N mmM bh 174775.96N mmM BH230848.5N mmM B1 128837N mmM B2 109358N mmMe M2B1 ( Tiii )2240517.3N mm式中，1b 0.6°b由式(175)可得M eMeee319.24N mmW0.1d校核结果，e1 b59N/mm2，截面B的强度足够截面B的当量弯矩所以，轴的强度满足要求。Me240517.3N mme 1b3. 画弯矩图、扭矩图(1垂直面弯矩图Mv，如图A 5(c)截面 B处：M BV RAVL11784.3 58.8104916.8N mm水平面弯矩图M H，如图A 5(e)截面

29、 B 左边：MBH1 Rah L11271 58.874775.96N mm截面 B右边：MBH2 Rch L2 257.7 119.8 30848.5N mm(3) 合成弯矩图，如图 A 5(f)截面B左边：M B1 , M 2bh1 M 2bv 128837N mm截面B右边：M B2 M 2bh2 M 2bv 109358N mm(4) 扭矩图，如图A 5(g),4. 按弯扭合成强度条件校核轴的强度T川 3.385 105 N mm由图A 5(f)可见截面B处弯矩最大，校核该截面的强度。(二)轴承寿命的校核仅选择轴承2( 7207AQ进行校核计算(1确定轴承所受载荷，如图A 6所示高速级

30、：F“380N , Fai 270N , 已 1007N低速级：Fr2 1090N , Fa2 892.4N , Ft2 2858N水平面支反力Rah 420N , R°h 290N垂直面支反力 Rav 1724.2N , Rdv 2140.7N合成支反力 Fra.RahRav1748.4NFRa=1748.4NFRd 2181.5NFrd. RdhRdv2181.5N由7207AC查得可知其判别系数为e=0.68故其派生轴向力分别为Fsa 1748.4 0.681188.9NFsa 1188.9NFsd 2181.5 0.681483.4N由Fsd Fa2Fsa Fa1 ,故轴承左

31、端为紧端，FA1 892.4 1483.4 2702105.8NFA2 = 1483.4NP 0.41 1748.4 0.87 2105.8 2548.89NL10h=120921h由式12-2得16667 CL10h=120921h>12000hn P所以，轴承寿命满足要求。(三)键联接的校核计算(1联轴器与轴采用A型普通平键，键8X 36GB/T1096 2003(2)中间轴上齿轮采用 A型普通平键，键12X40GB/T1096 2003 (3低速轴上齿轮采用 A型普通平键，键14X 50GB/T1096 2003 卷筒与轴端采用A型普通平键，键10X 50GB/T1096 2003

32、b=14mm h=9mm L=50mmk =4.5mml =36mm现仅对低速轴上的键进行校核(17-13)可得查表可知键 14X 50， b=14mm h=9mm L=50mm校核其挤压强度，由式丑ppdklhk 4.5mm2p (100120)N/mm2，则查表17 7的许用应力2Tm_p dkl2p 55N / mm p挤压强度满足要求l L b 36mm2338500-83.6N/mm2卩50 4.5 36p校核结果：挤压强度满足要求八、减速器附件的选择为了保证减速器的正常工作，在减速器的箱体上通常设置 一些附件，以便于减速器润滑油池的注油、排油、检查油面高 度和拆装、维修等。减速器附

33、件的选择如下：1. 窥视孔及视孔盖，便于检查箱内传动零件的啮合情况、润滑 状态、接触斑点和齿侧间隙。2. 通气孔，在箱盖顶部或视孔盖上安装，使箱体内的热空气能 自由的逸出，以此达到箱体内外的气压平衡。3. 油面指示器，方便检查箱内油面高度，以确保箱内油量适中 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4. 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。5. 吊钩，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.九、润滑方法和密封形式因齿轮的圆周速度 12m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。这样不仅可以减小摩擦磨损、提高传动效率，还可以防止锈蚀、冷却散热及降低噪声。得