带式传送机减速器的高级齿轮传动设计

1、目录摘要2带式传送机减速器的高级齿轮传动设计的优点2第1章传动方案拟定31.1工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。31.2原始数据:滚筒圆周力f=1000n；带速v=2. om/s；滚筒直径d二500mm；滚筒长度l二500mm。 3第2章电动机选择32电动机类型的选择： y系列三相异步电动机32.2电动机功率选择：32.3确定电动机转速： 324确定电动机型号3第3章 计算总传动比及分配各级的传动比33总传动比：i总二n电动/n萨960/76. 4二12.5733.2分配各级传动比3第4章 齿轮传动失效形式和设计准则44.1轮齿折断44.2齿面磨损44.3齿面点蚀4

2、4.4齿面胶合545齿面塑性变形5笫5章 运动参数及动力参数计算65.1 计算各作由转速 (r/min) 65.2计算各轴的功率(kw) 65.3计算各车由扭矢巨(n-mm) 6第6章 传动零件和齿轮的设计计算76.1皮带轮传动的设计计算76.2齿轮传动的设计计算8v= ji dg/60x 1000二3. 14x50x458. 2/60x 100010=1. 2m/ s10第7章轴的设计计算117.1按扭矩初算轴径117.2轴的结构设计11fr=ft tern a =1000. 436x tan20°=364. in12第8章 滚动轴承的选择及校核计算138计算输入轴承138.2计算

3、输出轴承13fsi=fs2=0. 63fr二0. 63x903. 35=569. in14第9章 键联接的选择及校核计算159.1输入轴与齿轮联接采用平键联接159.2输出轴与齿轮2联接用平键联接15参考文献16摘要齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用來在空间的任意 轴之间传递运动和动力，日前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性 和便齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以 上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%）,传递功率范围广（可以从仪表屮齿轮微小功率 的传动到大型动力机械儿万千瓦功率的传动）速度范i韦i广（齿轮的

4、圆周速度可以从0. lm/s 到200m/s或更高，转速可以从lr/min glj 20000r/min或更高），结构紧凑,维护方便等优 点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表。带式传送机减速器的高级齿轮传动设计的优点1. 承载能力高，尺寸紧凑。2. 传动效率高，一对润滑加工良好的圆柱齿轮传动，效率可达99%。3使用寿命长，可靠性高。4. 理论上可以保持瞬时传动比恒定。5. 适用范围广，传递功率和圆周速度范围很大。关键词：键 轴啮合 直齿圆柱齿轮 减速器abstractgear is the cippl ication of a wi de range of important and spec

5、ial form of a mechanical transmission, which can be used to the arbitrary axis in the space between the movement and power transmission, gear device is gradually to the small, high-speed, 1 ow noise, high reliability hardened and technical direction of transmission gear is smooth and reliable, high

6、transmission efficiency (generally above 94% can be achieved, the higher the accuracy of cylindrical gear can be achieved 99%), a wide range of power transmission (gear can be instrument micro power transmission to large-seale power pl ant tens of thousands of ki1owatts of power transmission) wide s

7、peed range (the circumferential speed gear from 0. 1 m / s to 200 m / s or higher, speed can be an r / min to 20000 r / min or higher ), compact structure, the adva nt ages of easy mai ntenance. therefore, i n the mach in ery and equipment and instrumentalion.key word： key shaft smesh spur gear redu

8、cer第1章传动方案拟定1-1工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。12原始数据：滚筒圆周力f=1000n；带速v=2.0m/s；滚筒直径d二500mm；滚 筒长度l二500mm。第2章电动机选择2. 1电动机类型的选择：y系列三相界步电动机2. 2电动机功率选择：1.传动装置的总功率：耳总二几带x轴承x n齿轮x n联轴器x n滾筒=0 . 96 x 0 . 982 x 0. 97 x 0. 99 x 0. 96二0. 852.电机所需的工作功率:p 工作二fv/1 oooq 总= 1000x2/1000x0. 8412=2. 4kw2. 3确定电动机转速：计算滚筒工

9、作转速：n 筒二60x1000v/nd=60x1000x2.0/71 x50=76. 43r/min按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i'尸36。 取v带传动比i'严24,则总传动比理时范围为r产624。故电动机转速的可选范围为 n, d二i' axnn 筒二（624） x76. 43=459"1834r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/mino 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案: 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，则选 n=10

10、00r/min 。2. 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y132s-6on,其主要性能：额定功率：3kw,满载转速960r/min,额定转矩2.0。质量63kg。1!第3章计算总传动比及分配各级的传动比3.1总传动比：i 总二n 电动/n 筒二960/76. 4=12. 573. 2分配各级传动比据指导书p7表1,取齿轮i齿轮二6 （单级减速器i二36合理）* i总二i齿轮xi带/ i ?iv=i 总/i 齿轮=12.57/6=2.095第4章 齿轮传动失效形式和设计准则齿轮传动的失效主耍是轮齿的失效，而轮齿的失效形式乂多种多样，较为常见的是

11、 下面叙述的五种失效形式。齿轮的其它部分（如齿圈、轮辐、轮毂等），除了对齿轮的质 量大小需加严格限制外，通常只需按经验设计，所定的尺寸对强度及刚度均较富裕，实践 中也极少失效。4. 1轮齿折断轮齿折断有多种形式，在正常情况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为在轮齿受载时, 齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集 中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折 断。此外，在轮齿受到突然过载时，也可能出现过载折断或剪断；在轮齿受到严重磨损 后齿厚过分减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断。在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一

12、斜线（参看图例），轮齿受载后, 如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造或安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部 受载过大时，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。为了提高齿轮的抗折断能力，可采取下列措施：1）用增加齿根过渡圆角半径及消 除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中；2）增人轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载 较为均匀；3）采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等 工艺措施对齿根表层进行强化处理。4. 2齿面磨损在齿轮传动中，齿面随着工作条件的不同会出现不同的磨损形式。例如当啮合齿面 间落入磨料性物质（如砂粒、铁屑等）时，齿面即被逐渐磨损而至报废。这种磨损称为磨

13、粒磨损。它是开式齿轮传动的主要形式z-o改用闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损最有 效的方法。4. 3齿面点蚀点蚀是齿面疲劳损伤的现象z-o在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的齿面失效形 式多为点蚀。所谓点蚀就是齿面材料变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状 损伤现象。齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，如工作条件未加改善，麻点就会 逐渐扩人，甚至数点连成一片，最后形成了明显的齿面损伤。齿轮在啮合过程中，齿面 间的相对滑动起着形成润滑油膜的作用，而口相对滑动速度愈高，愈易在齿面间形成油膜, 润滑也就愈好。当轮齿在靠近节线处啮合时，由丁相对滑动速度低，形成油膜的条件差， 润滑不良，摩擦力较

14、大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大, 因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其它部位扩展。从相对意义上 说，也就是靠近节线处的齿根面抵抗点蚀的能力最差（即接触疲劳强度最低）。提高齿 轮材料的硬度，可以增强齿轮抗点蚀的能力。在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦， 减缓点蚀，延长齿轮的工作寿命。并且在合理的限度内，润滑油的粘度越高，上述效果也 愈好。因为当齿面上岀现疲劳裂纹后，润滑油就会侵入裂纹，而口粘度愈低的油，愈易侵 入裂纹。润滑油侵入裂纹后，在轮齿啮合时，就有可能在裂纹内受到挤胀，从而加快裂纹 的扩展，这是不利z处。所以对速度不高的齿轮传动，以用粘度高

15、一点的油来润滑为宜； 对速度较高的齿轮传动（如圆周速度v>12m/s）,要用喷油润滑（同时还起散热的作用）， 此时只宜用粘度低的油。开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。4. 4齿面胶合对于高速重载的齿轮传动（如航空发动机减速器的主传动齿轮），齿面间的压力大， 瞬间温度高，润滑效果差，当瞬时温度过高时，相啮合的两齿面就会发生粘在一起的现象, 由于此时两齿面乂在作相对滑动，相粘结的部位即被撕破，于是在齿面上沿相对滑动的方 向形成伤痕，称为胶合。传动时齿面瞬时温度愈高、相对滑动速度愈大的地方，愈易发生 胶合。有些低速重载的重型齿轮传动，由于齿面间的油膜遭到破坏，也会产生胶合失效。 此

16、时，齿面的瞬时温度并无明显增高，故称为冷胶合。加强润滑措施，采用抗胶合能力 强的润滑油（如硫化油），在润滑油屮加入极压添加剂等，均可防止或减轻齿面的胶合。4. 5齿面塑性变形塑性变形属于轮齿永久变形一大类的失效形式，它是由于在过大的应力作用下，轮齿 材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。塑性变形一般发生在駛度低的 齿轮上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。塑性变形乂分为滚压塑变和锤击 塑变。滚压塑变是由于啮合轮齿的相互滚压与滑动而引起的材料塑性流动所形成的。由于 材料的塑性流动方向和齿面上所受的摩擦力方向一致，所以在主动轮的轮齿上沿相对滑动 速度为零的节线处被碾出沟槽，而在

17、从动轮的轮齿上则在节线处被挤出脊棱。这种现象称 为滚压塑变形。锤击塑变则是伴有过大的冲击而产生的塑性变形，它的特征是在齿面上出 现浅的沟槽，且沟槽的取向与啮合轮齿的接触线相一致。提高轮齿齿面硬度，采用高粘 度的或加有极圧添加剂的润滑油均有助于减缓或防止轮齿产生.第5章运动参数及动力参数计算5. 1计算各轴转速(r/min)rh二n 电机=960r/min, nn=nt/i >=960/2. 095=458. 2 (r/min) niii=nn/i 齿轮二458. 2/6=76. 4 (r/min)5. 2计算各轴的功率(kw)pt=p 工作二2. 4kw, ph二pi x n 萨2. 4

18、 x 0. 96=2. 304kwpiii=pit 八轴承 x n 仮轮二2. 304 x 0. 98 x 0. 96=2. 168kw5. 3计算各轴扭矩(n mm)tt=9. 55 x 10p/m二9 55 x io6 x 2. 4/960二238757 mmtn=9. 55x10pi/g=9. 55x10fix2. 304/45& 2=48020. 9n mmtth=9 . 55x 106ptit/nin=9. 55x10fix2. 168/76. 4=271000n mm第6章传动零件和齿轮的设计计算6.1皮带轮传动的设计计算1. 选择普通v带截型总二 1.2, pc二kap二

19、1.2x3二3.9kw选用a型v带2. 确定带轮基准直径，并验算带速推荐的小带轮基准直径为：75100mm则取ddl=100mm>dmin=75 dd2=ni/n2 cu二960/458. 2x 100=209. 5mm取 dd2=200mni实际从动轮转速丘'=n.ddl/dd2=960x 100/200=480r/min转速误差为:n2-n2f /n2=458. 2-480/458.2=-0. 048<0.05(允许)带速 v： v二 jiddg/60x1000二兀 x 100x960/60x1000=5.03m/s在525m/s范围内,带速合适。3确定带长和屮心炬0.

20、7 (ddi+d(i2)w2 (ddi+d<i2)0.7(100+200) waow2x (100+200)所以有：210mmwa()w600ninil°二2a()+l. 57 (ddi+dq + (dfi2d(n) /4a，o=2 x 500+1. 57(100+200) + (200-100) 74 x 500=1476mm取 l<i二 1400mm得：aa°+ld-lo/2 二500+1400-1476/2=500-38=462mm4.验算小带轮包角a i二 180°-42-41/3x57. 3°= 180°-200-100/

21、462x57. 3°=180°-12.4°=167.6°>120° (适用)5 确定带的根数pfo. 95kwapfo. 11kwk ci 二0. 96kl=0. 96得z二ppp'二pc/(p|+apjkqkl二3.9/(0.95+0. 11) xo. 96x0.96=3.996. 计算轴上压力查得q=0. lkg/m,由式(5-18)单根v带的初拉力:fo=5oopc/zv (2. 5/ka-l) +qv2二500x3. 9/4x5.03x (2. 5/0. 96-1)+0. 1 x5. 032n=158. 01n则作用在轴承

22、的圧力f°,由课本p87式(5-19)fq=2zf0sin a 】/2二2x4x158. 01sinl67. 6/2二1256.7n6. 2齿轮传动的设计计算1. 选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40cr调质，齿面硬 度为240260hbs。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220hbs；选7级精度。齿面精糙度 rwl.63.2uni2. 按齿面接触疲劳强度设计由 d!76. 43(kt,(u+1)/ d)du o h2)1/3 ,由式(6-15)确定有关参数如下：传动比i齿二6取小齿轮齿数z尸20。则大齿轮齿数：z2=iz!=6x20=12

23、0,实际传动比 to=12o/2=6o,传动比误差:i-io/i=6-6/6=0%<2. 5% 可 用齿数比：u=i0=6,取4二0.93. 转矩t1t严9. 55 x 1()6 x p/m二9. 55 x 10" x 2. 4/458. 2=50021. 8n mm4. 载荷系数k由课木p128表6-7取k二15许用接触应力。0 | = ° 111 imzr/sh查得：° hlimzl=570mpa o hlimz2=350mpa计算应力循环次数nnll=60nlrth=60x458. 2x 1 x (16x365x8)二 1.28x10°ni2

24、=nl1/i=l. 28x1076=2. 14x108查得接触疲劳的寿命系数：zyri=o. 92zm二0. 98通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数s,.= l. 0° h i ° niimizvri/sh-570 x 0. 92/1. ompa=524. 4mpa0 二 0 hlim2zvr2/sm-350 x 0. 98/1. omps=343mpa故得：山 n76. 43 (ktj (u+1) / 4)du o j2)1/3=76. 43ix50021. 8x (6+l)/0. 9x6x3432 1/3mm=48.97mm模数：m二d/z严48. 9

25、7/20=2. 45mm取标准模数：m=2. 5mm6. 校核齿根弯曲疲劳强度。f=(2kt1/bm2z1)yfaysao确定有关参数和系数分度圆直径：di=mzi=2. 5x20mm二50mm, d2=mz2-2. 5x 120mm=300mm齿宽：b= ddi=o. 9 x 50mm=45mm,取 b=45mmb二50mm7. 齿形系数yf“和应力修正系数ysa根据齿数z尸20, z2二120由表6-9相得丫时二2. 80ysa严 1 55二2. 14丫悶二 1 838 许用弯曲应力of根据课木p136 (6-53)式：° f -° flim ystynt/sf查得：&

26、#176; fiimi-29ompa o fim2 =210mpa查得：ym二0.88yw2=0. 9试验齿轮的应力修正系数缶二2 按一般可靠度选取安全系数sf二125计算两轮的许用弯曲应力0 fi- 0 f】imi ystynu/sf二290x2x0. 88/1. 25mpa=408. 32mpao f2二 o fiim2 丫站2$ =210x2x0. 9/1. 25mpa=302. 4mpa将求得的各参数代入式(6-49)of1=(2kt1/bm2z1)yfalysal= (2x1x50021. 8/45x2. 52x20) x2. 80x1. 55mpa=77. 2mpa< ofl

27、af2-(2kt1/bm2z2)yfalysal二(2x 1 x50021. 8/45x2. 52x120) x2. 14x 1. 83mpa =11. 6mpa< o f】2故轮齿齿根弯1山疲劳强度足够9. 计算齿轮传动的中心矩aa=m/2 (z1+z2) =2. 5/2 (20+120)二 175mm10. 计算齿轮的圆周速度vv= n dg/60x 1000=3. 14x50x45& 2/60x1000=1. 2m/s第7章轴的设计计算7.1按扭矩初算轴径选用 45#调质,硬度 217255hbs,查表,取 c=115, d2115 (2. 304/458. 2) ,/3m

28、m=19. 7mm, 考虑有键槽，将直径增大5%,则d=19. 7x (l+5%)mm=20. 69:选 d=22mm72轴的结构设计1. 轴上零件的定位，固定和装配单级减速器屮可将齿轮安排在箱体屮央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定 位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位， 则采用过渡配合固定2 确定轴各段直径和长度工段：di=22mm 长度取 li=50mnith二2cc=l. 5mmit 段:d2=d1+2h=22+2x2x 1. 5=28mmd2=28mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，

29、轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm, 通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而泄，为 此，取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故h段长：l2= (2+20+16+55) =93mmitt 段直径 d3=35mml3=li-l=50-2=48mmiv段直径 d.i=45min由手册得:c=l. 5h=2c=2x 1. 5=3mmd，i 二 d：+2h 二 35+2 x 3=4 lmm长度与右面的套筒相同，bp l4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得 安装尺寸h二3该段直径应取：(

30、30+3x2) =36mm,因此将iv段设计成阶梯形，左段直径为 36mm v段直径d尸30mm.长度二19mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距l= 100mm3. 按弯矩复合强度计算(1) 求分度圆直径：已知d尸50mm(2) 求转炬：已知 丁2二50021. 8n mm(3) 求圆周力：ft根据课本p127 (6-34)式得ft=2t2/d2=50021. 8/50=1000. 436n(4) 求径向力fr根据课本p127 (6-35)式得fr=ft tan a =1000. 436x tan20°=364. in(5) 因为该轴两轴承对称,所以:la二lb二50mma轴承支反

31、力：fay二fby二fr/2二 182. 05nf萨f沪ft/2二500. 2n由两边对称，知截面c的弯矩也对称。截面c在垂直面弯炬为mfl=fayl/2=182. 05x50=9. in m截面c在水平面上弯炬为：%二fd/2二500. 2x50二25n mncmd'+mcz2) ,/2=(9. 12+252) 1/2=26. 6n m转矩:t=9. 55 x (p2/n2) x 106=48n m转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取a二1,截面c处的当量弯炬:mec=mc2+(at)2,/2二26. 62+(lx48)21/2=54. 88n mg.校核危险截面c的强度由式(

32、6-3)o e=mec/0. ld33=99. 6/0. 1 x413=14. 5mpa< o -ib=60mpa该轴强度足够。第8章滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命 16x365x8=48720 小时8.1计算输入轴承1. 已知nii=458. 2r/min,两轴承径向反力：fr1=fr2=500. 2n,初先两轴承为角接触球轴 承 7206ac 型，根据课本 p265c11-12)得轴承内部轴向力,fs=0. 63fr, fs1=fs2=o. 63fr1=315. in2. v fsi+fa=fs2fa 二 0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端fai=fs1=3

33、15. in兀二fs2二315. in3. 求系数x、yfa1/fr1=315. 1n/500. 2n=0. 63fa2/fr2=315. 1n/500. 2n=0. 63根据课本p263表(11-8)得e二0.68fai/fricxi 二 1fa2/fr26x2 二 1二 0丫2二04计算当量载荷pl、p2根据课本p263表(11-9)取f p二1.5根据课本p262 (11-6)式得p尸fp(xifri+yrj =1. 5x (ix500. 2+0)=750. 3np2=fp(x2fr1+y2fa2)=l. 5x (ix500.2+0)二750. 3n5.轴承寿命计算vpp.故取 p=75

34、0. 3n角接触球轴承£二3根据手册得7206ac型的cr=23000n由课本p264 (11-loc)式得l=16670/n(ftcr/p) £= 16670/458. 2x (1 x23000/750. 3)3=1047500h>48720h预期寿命足够82计算输出轴承1.已知 nin=76. 4r/min fa二0fr=faz=903. 35n,试选 7207ac 型角接触球轴承，根据课本 p265 表(11-12)得 fs二0.063fr,则fsi=fs2=0. 63fr=0. 63x903. 35=569. in2 计算轴向载荷fa fa2tfsi+fa 二 fs2fa 二 0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷:fa严兀二f沪569. 1n3.求系数x、yf/fr严569. 1/903. 35=0. 63fa2/fr2-569. 1/930. 35=0. 63根据课本p263表(11-8)得：e二0.68fai/frigx-ly】二0* fa2/fr2 e x