减速器设计案例

1、设计任务书设计题目:带式输送机传动装置设计传动机构示意图注：高速轴低速轴卷筒轴 原始数据项目输送带工作拉力F/N输送带工作速度W（m/s）滚筒直径D/mm每日工作时数h-Jday传动工作 年限a参数2300400245i=r注：传动不逆转载荷平稳，启动载荷为名义载荷的倍 ，输送带速度允许误差为土 5%机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。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。考虑到设计要求 输出功率较小，要求不是很高，而带传动成本低廉，制造，安装，维护方便，在传递相 同扭矩时，结构尺寸较

2、其他形式简单，传动平稳，能缓冲吸振，噪声小，应用广泛。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，采用带传动。第一章总体方案设计电动机的选型设计电动机功率的计算电动机的选型计算是依据工作机，即滚筒的功率所确定的，在计算中，要考虑各传动级的传 动效率，诸如滚筒的效率、联轴器的效率、轴承的效率、齿轮传动效率、齿轮搅油效率和 带传动效率然后用反推法，最终计算得电动机的功率。按工作要求和条件，选用Y型全封 闭笼型三相异步电动机：1,2， 3， 4， 5分别为V带，轴承，齿轮，联轴器，卷筒的效率，即为整个系统总的设计效率。根据相关手册查的效率分别为、1。

3、 3 1234530.96 0.980.95 0.99 10.85pPwd 1000F V 1000 0.85 4.1KW 60 1000 V nw D71.6r/min 带的传动比i1 24,齿轮传动比i2 35,总传动比i 620 ,则 ' nd i nw(6 20) 71.6(429.6 1432)r/min符合这一范围的同步转速有 750 r/min、1000 r/min ,再根据计算出的容量，由机械设计 基础(附录G电动机)查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情 况见下表。表1-1三种适用电动机技术参数及传动比方案电动机 型号额定功率/KW电动机转速r/min

4、传动装置传动比同步转速满载转速总传动比带减速器1Y132M2-610009602Y160M2-8750720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 Y132M2-6 ,所选电动机白额定功率Ped = 5.5kw ,满 载转速nm = 960 r/min ，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示表1-2所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸中心高H外形尺寸LX (AC/2+AD) X HD底脚安装尺寸AX B地脚螺栓 孔直径K轴伸尺寸DX E装键部位尺寸 F x GD132515 345 31

5、5216 1781238 8010 43传动比的分配和各轴运动及动力参数计算 (1)分配传动比，由nm 960r/min y ,1a 13.4nw 71.6r/min取ii 3.2 i2 4.19(注ii为带传动比，i2为齿轮传动比)(2)计算传动装置和动力参数ni nm/ii 960 3.2 300r/min n2 n/i2 300 4.19 71.6r/min(3)各轴功率分配1轴2轴3轴(4)各轴转矩分配pdTd 9550 d nw9550 5.5/ 96057.71N m1轴2轴3轴(卷筒轴)PiPd 15.5 0.965.28kwPIpd1235.5 0.96 0.98 0.954.

6、92kwPIIIpd 12 3 45.5 0.96 0.982 0.95 0.994.77kwTi Td i1154.71 3.2 0.96168.01N mTii工 i2 2 3168.01 4.19 0.98 0.95659.39N mT T 21 III 1 II 245655.39 0.98 0.99 1635.86 N m各轴的转速，功率及转矩如下表 表1-3各轴的转速，功率及转矩参数轴名电机轴I轴n轴田轴转速r/min960300功率KW转矩第二章V带传动设计V带传动设计计算V带传动设计计算设计步骤如下表表2-1 V带传动设计计算计算项目计算内容计算结果轴的确定计 算功率由式 p带

7、Ka Pd1.3 5.5 7.15kw 由表 6-6 取 KA 1.3P带 7.15kw选V型 带型号根据%和nw查图6-9选B型带B型带确定带 轮直径由表6-8取小带车&直径dd1 140mm传动比i1 3.2大带轮直径 dd2 i1 dd1 140 3.2 448mm 取 dd2450mmdd1140mmdd2450mm验算带速由式vdd nm/(60 1000)v140 960 / 60 1000得到7.0m/ svmin v vmax所以合适v 13.6m/s初定带 中心距由(dd1 dd2) a02(dd1 dd2) 413mm a0 1180mm初定中心距a0 960 mm

8、a0 960mm确定带基准长度Ld0 2a ( /2)(d& dd?) & dd12/4a01920 926.7 25.03 2871mm查表 6-2 取 Ld 2870mmLd 2870mm小带轮包角实际中心距a a0 (Ld0 Ld)/2 960 (2800 2871) 924mm1 180 (dd2 ddj/a 57.3 160.81 120合适a 924mm 1 160.80确定带 的根数由 zp带 /( PiPi) K KI由 dd1 140mm v 7.0m/s由表 6-3、6-4 得 pi2.096kwpi 0.303kw由表 6-8、6-2 得 K0.95 Kl

9、1.05故 z 7.15/(2.0960.303) 0.95 1.05 2.988 3z 3计算初 拉力由公式：F0 500 (2.5 K ) p> /(k z v) q v2查表 6-1 q 0.17 kg / m_ _、_2F0 500 (2.5 0.95) 7.15/(0.95 3 7) 0.17 7286.13NF0286.13 N计算对 轴压力由式 Q 2 z F0sin( 0 /2)2 3 286.13 sin(160.8/ 2) 1691NQ 1691NV带结构设计(略)第三章齿轮传动设计齿轮传动设计计算齿轮传动设计计算齿轮传动是依靠两轮齿之间直接接触的啮合传动，用以传动空

10、间任意两轴间的运动和动力，其传递速度可达300m/s,传递的功率可以从一瓦到十几万千瓦，广泛应用与矿山， 冶金，建筑，化工，起重运输等机械中，是现代机械中用的最广泛的一种传动。与其它传动相比，齿轮传动具有一下特点。(1)传动准确可靠。(2)传动效率搞，工作寿命长。(3)结构紧凑，适用的功率和速度范围广。(4)成本较高，不适宜两轴中心距较大的传动。根据设计要求，小齿轮选用 45号钢 调质250HBs大齿轮选用45号钢 正火210HBs卜面将对齿轮进行强度校核的计算计算项目计算内容计算结果轴的按齿面疲劳 强度设计取小齿轮z120则大齿轮z2 20 i2 20 4.19 83.8实际传动比i0 z2

11、/z1 84/20 4.2传动比误差i 任 i0)/i2 (4.2 4.19)/4.19 0.24% 2.5%u i0 4.194 20z2 84确定 d由表7-16选 d 1.1d 1.1转矩T刖回已经计算出转矩 168.01N.m 168N.m确定载荷 系数由表7-11取K=由表7-11取K=许用接触 应力由式h 由图7-23由表7-15故h1H 2H Lim ZH /SH查得 610Mpa HLim2 570Mpa知Sh 1.25 (取较高可靠性)HLim2 570MpaHLim1 / SH 610/1.25 488MpaHLim2/SH570/1.25 456MpaHLim2 570M

12、paHLim2 570MpaH1 488Mpah2 456Mpa 3 j分度圆直d1763KT (1)7_1.1 168.01 (1 4.19) 1000径d h2276 V1.1 4.19 456276.02mm76.02mm几何尺寸 计算m d1 / z176.02/20 3.8 由表 7-1 取 m 4mmd1mZ|4 20 80mmd2mz24 84 336mmb1dd11.1 80 88mm取 b188mmb280mma (d1 d2)/2 208mmd1 80mm d2 336 mm b 88mm 2 80mm a 208mm校核齿根 弯曲疲劳强 度由式F FLim1 / SF疲劳

13、强度由图 7-2 查得 FLim1 450Mpa FLim2 430Mpa由表7-15查得SF1.25（取较局可靠性）FLim1 450 MpaFLim2 430 MpaSf 1.25许用弯曲 应力fiF 2FLim1/SF 450/1.25 360 MpaFLim2/SF 430/1.25 344 Mpa360 Mpa344 Mpa齿形系数 和应力集中 系数Yfi 2.54 YS1 1.63 Yf22.20 % 1.88弯曲疲劳 强度校核2KgTgTF1Kl2 1.1 1.68 105 2.54 1.63F122bgYi2083 2.52 3098.3Mpa f1F1gfF2%298.3 2

14、.2 1.88 OQ 加r 1f 298.3Mpa f 】2YF1Kl2.54 1.63满足强度要求齿轮圆周速度33vgd1gn /(6 10 )75 300/(60 10 ) 1.18m/s1.18m/s由表7-10可知，选9级精度合适。齿轮结构设计计算ft*m4m艘Z34岫*20*闻峭棘h*1晒藏c*025希度鞭9IGB 蝌S 2C8moi中域而圉役向蛔除立Fr根据齿轮传动的强度计算，可以得到齿轮的主要参数和尺寸。而齿轮的结构形式和齿轮 的轮毂、轮辐、轮缘等部分的尺寸，则由齿轮的结构来确定。小齿轮我们将在第五章， 高速轴的结构设计给予详细的介绍。技术要求L娜45#机成频工未注明虬孤1。人清

15、除毛刺H釉大也费审糕图3-1低速轴齿轮结构的示意图表3-2齿轮传动的主要参数和尺寸名 称代号计算公式（依据）结果模数m由齿轮强度定5mm齿数Zi齿数的确定跟传动比有关20Z284压力角_020c020分度圆直径did1 mz1d2 mz280mmcb336mm齿顶圆直径daldai m(Zi 2) da2 m(Z22)88mmda2344mm四根圆直径d f 1df1 m亿 2.5)df2m(z2 2.5)70mmdf 2326mm标准中心距ad1d2a -22208mm齿宽b2一般比 b1 88mm 小 5 : 1080mm大齿轮采用腹板式结构（见图，此种齿轮常用锻钢制造，也可采用铸造毛坯，

16、其结构尺 寸计算如下表表3-3大齿轮结构尺寸代号结构尺寸计算公式结果dada 500mmda 344mmd140.5(d° dg)' d1 206mmdkdk 0.25(d。dg)dk 50mmd0d0 da 10mad0 304mmdgdg 1.6dhda 106mm gcc 0.3bc 20mmLL 1.3 dhL 84mm第四章 低速轴的设计计算低速轴的结构设计低速轴的结构设计设计要求和条件，前面已经计算给出具体为p2 4.92kw, n2 71.6r/min d2 336 mm 2045号钢，正火处理。查表 11-5取A=113,查表11-1和11-9得(1)选材：选

17、用b 600Mpa5%, d 50mm1b 55Mpa(2)估算最小值:由于轴头有一个键槽的存在，故放大 （3）轴的结构设计1）确定轴上零件的布置和固定方式。为了满足轴向零件的定位，应将轴设计成为阶梯轴, 按转矩T 655.62N m,从手册查用TL8型弹性套柱销联轴器，半联轴器的孔径为50mm,半联轴器长L 112mm。要满足半联轴器的轴向定位要求，在外伸轴头左端 需制出一轴肩，故取靠近右端轴头的轴身直径为 57mm,右端有轴端挡圈定位，按轴端 直径取挡圈直径为60mm,因为半联轴器的长度为L 112mm,而半联轴器与轴头配 合部分的长度为84mm,由于是单级齿轮联轴器，因此可将齿轮布置在箱

18、体的中央，轴承对称布置在两侧。齿轮以轴环和套筒实现轴向定位和固定，以平键联接和优先选用的 过盈配合H7/p6实现轴向固定，齿轮轴头有装配锥度。两端轴承分别轴肩和套筒实现 轴向定位，以过度配合k6实现轴向固定。整个轴系（包括轴承）以两端轴承盖实现轴 向固定。联轴器以轴肩、平键联接和优先选用的过度配合H7/p6实现轴向固定和周向固定。轴的结构草图如图4-12）确定轴的各段直径，外伸端直径 50mm,联轴器定位轴肩高，通过轴承端盖的轴身直径d 57mm,按题意，这里选用6212型轴承，轴颈直径为 60mm,查国家标准 GB/T276,轴肩高hmin 4.5mm；所以轴肩和套筒外径为69mm,圆角r

19、1mm；取 齿轮轴头直径为66mm；定位轴环高度h 5mm,于是轴环直径为75mm；其余圆角均 为 r 1.5mm。3)确定轴的各段长度。轮毂长为 84mm,因此取轴头直径长度为82mm,轴承对称地 置于齿轮两侧，查手册轴承的宽度为22mm,轴径长度与轴承宽度相等为22mm。齿轮两 端与箱体内壁间的距离各取21mm,以便容纳轴环和套筒，这样就可以定出跨距为 144mmo按箱体结构需要，轴身伸出端的长度为33mm,为安装联轴器预留空间位置。半联轴器与轴头配合部分的长度为84mm,但为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而 不是压在轴的端面上，轴头长度应比半联轴器的配合长度略段， 取75mm为联轴器的

20、轴 头长度。图4-1 低速轴的低速轴的校核传动轴的强度校 险截面上最大扭 用切应力在计算结构示意图计算核，主要依据是危转切应力不大于许 中 按 照 式计算项目绘轴的空间受力图从动齿轮上的转矩轴上作用的转矩从动齿轮上的受力：周向力计算结果参见图4-1T 659NgmFt2 4094NFr2 1490N初步估算轴的直径。此外轴的直径可凭设计者的经验取。例如，在一般减速器中高速输入轴的直径可按与其相连的电动机的轴的直径D估算；低速轴输出直径可按中心距a估算d (0.3: 0.4)a(1)列表计算计算内容参见图T 659N m故作用在轴上的转矩为 T T 659N mFt2 2T /d2 2 655/

21、0.336 4094 NFr2 Ft2 tanan 4094 tan 201490N径向力H平曲(Axy平卸)RhaRHB Ft2/2 4094 / 2 2047NRHA2047 N支座反力RHB2047NV平面(Axz平面) 支座反力Rva R/b Fr2/2 1490/2 745NRA745N计算H平面内的弯绘出H平面内的弯矩图。由图中看出最大弯矩发生在C所在截面上，其值为Mhc Rha L/2 147NR/B745N矩绘出V平面内的弯矩图。由图中看出最大弯矩也发生在 C所在截面上，其值为M HC147 N计算V平面内的弯 矩Mvc Rvb l/254N绘制合成弯矩图绘制合成弯矩图如图所示

22、由于在H平面和V平面内的弯£!图均在 C所在截面上到 达最大，所以将 C截面左右两侧的弯矩进行合成得到M VC54 N计算合成弯矩22 1/2Mc (Mvc) (M hc ) 157 N绘制当量弯矩图绘制当量弯矩图的方法与绘制合成弯矩图的方法相似，省略由绘制的当量弯矩图可知，危险截面处于中点C ,因此，必须对C截面进行验算。由于要求减速器能正常反转，因而可认为转矩是对称循环变化的转矩，所以1。由此得到Mc157N计算当量弯矩Meqc (Mc)2 ( T)21/2402Ngm由式(11-43)算得MeqC402 N gmIM eqc 1000(402 1000d JJ42mm0 0.1

23、 1bV 0.1 55在C处有一个键槽，所以要将轴放大5% ,即 d 44.1mm,此处轴径为 66mm,强度足够强度足够表4-1低速轴的强度校核计算(2)绘制低速轴的受力图、水平面弯矩图、竖直面弯矩图、合成弯矩图，转矩图，当 量弯矩图低速轴的受力图水平方向受力图竖直方向受力图竖直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图转矩图T二6 5©N.m当量弯矩图第五章高速轴设计计算高速轴的结构设计高速轴的结构设计(1)轴的材料及热处理方法。选用45号钢，调质处理。查表得抗拉强度为b 650Mpa ;查表11-9得许用弯曲应力11b 60Mpa(2)按扭转强度估算最小直径。由前面已经算出高速轴齿轮的转矩

24、 T 168N m。P 4.92kw。查表取A 112,计算 得P24.92 1000d 3 r2 1123. 38.5mm n2 300考虑到轴外伸端和联轴器连接，故将轴径放大 5%,即d 40mm o由于轴头连接处为联 轴器，为了使所选轴的直径与联轴器的孔相适应，故同时选择联轴器。(3)轴的结构设计确定轴上零件的布置和固定方式。为了满足轴向零件的定位，应将轴设计成为阶梯轴。按转矩T 168N m。从手册查用 TL6型弹性套柱销联轴器，半径联轴器的孔径为 40mm,半联轴器长L 82mm。要 满足半联轴器的轴向定位要求，在外伸轴头左端应再制出一轴肩，并取轴头直径为40mm 0故取靠近右端轴头

25、轴身直径为 50mm 0因为半联轴器的长度为82mm,而半 联轴器与轴头配合部分的长度为 60mm,为了保证轴端两端只压在半联轴器上， 应将轴 头长度取短一些，现去该轴头长度为 55mm o由于是单级齿轮联轴器，因此，可将齿轮 布置在箱体中央，轴承对称布置在两侧。两端轴承以过度配合K6实现周向固定。确定各段轴的直径。外伸端直径为 40mm,联轴器定位轴肩高，靠近轴承端直径取 50mm o齿轮轴的最大直径即齿顶圆直径，为 88mm。(3)确定轴的各段长度。轮毂长为 88mm,因此取轴头直径长度为82mm,轴承对称 地置于齿轮两侧，查手册轴承的宽度为18mm,轴径长度与轴承宽度相等为18mm。齿轮

26、 两端与箱体内壁间的距离各取 14mm,以便容纳轴环和套筒，这样就可以定出跨距为 140mmo按箱体结构需要，轴身伸出端的长度为31mm,为安装联轴器预留空间位置。半联轴器与轴头配合部分的长度为 60mm,但为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上， 而不是压在轴的端面上，轴头长度应比半联轴器的配合长度略段， 取82mm为联轴器的轴头长度。图5-1 高速高速轴的 (略)轴的结构示意图 强度校核计算第6章箱体结构设计箱体设计的基本原则是：箱体要有足够的刚度 箱体要有可靠的密封和便于传动的润滑箱体要有良好的结构工艺型为了使结构紧凑，重量较轻，采用整体式箱体，材料为HL15Q表6-1铸铁箱体主要结构尺寸名

27、称符号尺寸关系箱座壁厚12mm箱盖壁厚112mm箱盖凸缘厚度灯10mm箱座凸缘厚度b10mm箱座底凸缘厚度b225mm地角螺钉直径df18mm地角螺钉数目n4盖与座连接螺栓直径d216mm连接螺栓d2间距l204mm检查孔盖螺钉直径ds3mm定位销直径d10mmdf、d2至箱壁距离Ci51mm 38mmdf、d2至突边缘距离C215mm 20mm轴承旁突台半径R150mm 140mm突台高度h10mm外箱壁至轴承座端面距离ll45mm齿顶圆与内箱壁距离18mm齿轮端面与箱壁距离221mm箱盖、箱座筋厚mi m10mm轴承端盖外径D2130mm 114mmk鞠V黑噪B特 需均WFT岸瞽HS一图的4L图6-3箱座 图6-4箱座图第7章 件设计 轴承端盖 轴承端吊耳及箱盖 吊钩结构示意其它零的设计盖的设计图7-1轴承端盖结构示意图轴承的选用考虑到减速器转