二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1、二级直齿圆柱齿轮减速器课程 设计说明书一、 设计题目： 二级直齿圆柱齿轮减速器1. 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。2. 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差 5%3. 知条件：运输带卷筒转速19r/min ,减速箱输曲轴功率P = 4.25马力，二传动装置总体设计：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 V带设 置在高速级。其传动方案如下：三、选择电机1 .计算电机所需功率P

2、d :查手册第3页表1-7 :7带传动效率：0.96%每对轴承传动效率：0.99飞一圆柱齿轮的传动效率：0.96联轴器的传动效率：0.9931一卷筒的传动效率：0.96说明：刈一电机至工作机之间的传动装置的总效率：=1 4 3 4 5PwPw = P 4 5Pd = =3.67KWn2确定电机转速：查指导书第 7页表1:取V带传动比i=2 II 4二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：rw机-怵筒 i总=19 (2 4(8 40)=304 3040/min符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种

3、适用的电动机型号，因此有 4种传动比方案如下：方案电动机型号额定功率同步转道r/min额定转速r/min重量总传动比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.534Y160M1-84KW750720118Kg37.89综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下：额定功率kW满载转速同步转速质量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280四 确

4、定传动装置的总传动比和分配传动比：一 , n 960-人总传动比：1总=丁 = 50.53 n卷筒19分配传动比：取 i带=3.05则 Mi2= 50.53/3.0516.49ii=(1.3l.52取ii = i.&经计算 i2= 3.56卜=4.56注：i带为带轮传动比，i1为高速级传动比，i2为低速级传动比。五计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴”1尸122334依次为电机与轴 1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之 间的传动效率。1 .各轴转速：口产;吃=314.86n2ni11nmi带 *ii9603 4.63= 68r / minn

5、2 _ nmi2 i带*i29603 4.63 3.56=19.1r /min2 各轴输入功率：p1 =pd 力01 =3.67 父 0.96 =3.52kW p2 二 p1 12 = pd 01 12 =3.67 0.96 0.99 0.96 =3.21kWP3 = P2 23 = Pd 01 12 23 -3.67 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 =3.05kWp4 = P3 34 = pd 01 12 23 34 =3.67 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 0.99 0.993 = 3kW3各轴输入转矩：Td =9550也=9550父生7 =36.5N

6、.m nw960T1 =Td ,i带，1 =36.5父3.05父0.96 =106.9N.mT2 =T1 *i1 12 =Td 由带*n01 *n12 =36.5 m 3.05 父 4.63 父0.96 Mo.99 Mo.96=470.3N.mT3 =T2 ，i2，23 =Td *i带31，01 12 . 23= 36.5 3.05 4.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 = 1591.5N.mT4 =T3 * 34 =Td *i0 *i1 *i2 01 12 * 23 * 34=36.5 3.05 4.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.

7、96 0.99 0.993 = 1575.6N.m运动和动力参数结果如下表:轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输由输入输由电动机轴3.6736.59601轴3.523.48106.9105.8314.862轴3.213.18470.3465.6683轴3.053.021591.51559.619.14轴32.971575.61512.619.1六设计V带和带轮:1.设计V带确定V带型号查课本 P205 表 13-6 得：Ka =1.2 则 Pc = Ka * =1.2M3.67=4.4kW根据Pc=4.4,n0=960r/min,由课本P205图13-5 ,选择 A型 V带，取d1

8、 =125。d2=Hxd1X(1-8)=3.05黑125父0.98=373.63 查课本第 206 页表 13-7 取 d2 = 375。 n2名为带传动的滑动率 W=0.01|_ 0.02。验算带速：V=-dn = 125M960 =6.28m/s带速在5L25m/s范围内， 60 100060 1000合适。取V带基准长度Ld和中心距a：初步选取中心距 a： a0=1.5(d+d2 ) = 1.5(125 + 375)=750,取 a。= 750。2由课本第 195 页式(13-2 )得：L0 = 2a0+E(d1 +d2)+(dd1)=2305.8查课 24a本第202页表13-2取Ld

9、 =2500。由课本第206页式13-6计算实际中心距：Ld -L0_ _.a 2+=847.1 。2验算小带轮包角a ：由课本第195页式13-1 得：d2 -d 1口 =180 -父57.3 =163 120。a求V带根数Z:由课本第 204页式13-15得：z=PP0 P0 K:Kl查课本第203页表13-3由内插值法得P0 =1.38 AP = 0.108。24EFAFEF AFBC - ACEF=0.08查课本第202页表13-2 得 Kl = 1.09 o查课本第204页表13-5由内插值法得30.959。：1=163.0 BCEF AFEF=0.009 ACK =0.95+0.0

10、09=0.959贝UZ二Pc4.4kWP0 P0 KK 1.38 0.1080.959 1.09= 2.84取Z =3根。求作用在带轮轴上的压力Fq :查课本201页表13-1得 q=0.10kg/m ,故由课本第 197页式 13-7 得单根 V的初拉力：匚 500PC 2.5 八 2F0 -(- -1) qvzv K:=190.9 N士Zr .1；：Hlim1 550Mpa故 Ichi = =- = 500MpaSh 1.1厂二 hm _ 540Mpa1.1二 490Mpa 。500 4.4 2.52(-1) 0.10 6.2823 6.28 0.959作用在轴上压力：163Fc =2ZF

11、0sin =2m3父190.9父sin =1132.8N 。22七齿轮的设计：1高速级大小齿轮的设计：材料：高速级小齿轮选用45道冈调质，齿面硬度为250HBs高速级大齿轮选用45呻冈正火，齿面硬度为 220HBs查课本第 166 页表 11-7 得：th g 1 = 550Mpagum 2 =540Mpa。查课本第165页表11-4得：SH=1.16=1.3查课本第 168 页表 11-10C 图得：b lm1 = 200Mpa仃 f 皿 2 = 150Mpa o切 I 1 C-Flim1 200MpaFlim2 150Mpa取！ctfi=J=154Mpa -=J =115Mpa 。Sf 1

12、.3Sf 1.3按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第 164页表11-3得：载荷系数K=1.2,取齿宽系数 0=0.4计算中心距：由课本第165 页式 11-5 得：a 以 U1+1“|j|5弋KT1可= (4.63+1)3 | 二飞1490 J3335 121.21.069100.4 4.635= 179.4考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a = 210m = 2.52a则 Z1+Z2 = 2_=1681XZ1 = 29Z2=139m实际传动比：=4.7929传动比误差：”二”3 M100% =3.5% 5%。4.63齿宽：b =0a =0.4父210 =84取 b?=84 b

13、 = 90高速级大齿轮：b2=84 Z2 =139高速级小齿轮：b=90Z-29验算轮齿弯曲强度: 查课本第167页表11-9得：丫口=2.6 Yf2=2.2按最小齿宽b2=84计算:= 43.5Mpa_ 2KT Yfi2 1.2 106.9 2.6 103 f i = 2 =2bm Z184 2.52962 =mtf1 =36.8Mpa所以安全。 丫1齿轮的圆周速度:二 dn60 1000二 29 2.5 314.860 1000=1.19m/s查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的2低速级大小齿轮的设计:材料：低速级小齿轮选用45斤钢调质，齿面硬度为250HBs低速级大齿轮选

14、用45淬冈正火，齿面硬度为220HBS查课本第 166 页表 11-7 得：仃H lim 3 = 550Mpacth lim 4= 540Mpa。查课本第165页表11-4得：SH=1.1SF=1.3。Hiim 3550 MpaHiim4 540Mpa蚊 kjH3=500MpabH4=490Mpa oSh1.141.1查课本第 168 页表 11-10C 图得：ciim3 = 200Mpa仃Fiim4=150Mpa。Fiim 3 200MpaFiim4 150Mpa ,“一改 乐3 J=154MpalF4 i=115Mpa oSf1.3&1.3按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第 164

15、页表11-3得：载荷系数K=1.2,取齿宽系数中=0.5=3.56 1取 a =250 m =4贝U计算中心距： 由课本第165页式11-5得：= 241.3Jl335 : 1.2 父 470.3父 103; 4900.4 3.56 2aZ3 +Z4 = =125 取 Z3 = 27 Z，= 98 m计算传动比误差:98 , 3.56273.56乂100% = 1.9%M5% 合适齿宽：b=中a=0.5M250 =125贝U取 b，= 125 b3 =b4+ (5l_ 10 )=130b，=125Z，=98低速级大齿轮：低速级小齿轮：&=130Z3=27验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11

16、-9得：Yf3 =2.65Yf4 =2.253按最小齿宽b4=125计算：53=生萼=立！立竺空空卫=47.9MpabF3bm Z3125 427ctf2 =YxjF3 = 40.7Mpa 810箱盖厚度仃1仃 1 =0.02a +3 之89箱盖凸缘厚度b1b1 =1.5仃112箱座凸缘厚度bb = 1.5。15箱座底凸缘厚度b2b2 =2.5仃25地脚螺钉直径dfdf = 0.036a +12M24地脚螺钉数目n查手册6轴承旁联结螺栓直径did1 =0.72dfM12盖与座联结螺栓直径d2d2= (0.5 l 0.6 )dfM10轴承端盖螺钊亘径d3d3 = (0.4 L 0.5 ) df1

17、0视孔盖螺钉直径d4d4 = ( 0.3 l 0.4 )df8定位销直径dd = (0.7 1 0.8 ) d28d f , di , d2至外箱壁的距离Ci查手册表11 2342218df , d2至凸缘边缘距离C2查手册表11 22816外箱壁至轴承端面距离lli1=c + C2+(5 一 10)50大齿轮顶圆 与内箱壁距 离l41.2 仃15齿轮端面与内箱壁距离5仃10箱盖，箱座m1, mm1 % 0.85b1,m 球 0.85仃9肋厚8.5轴承端盖外径D2d2 =d + （5 5.5 ）da120 （1 轴）125 （2 轴）150 （3 轴）轴承旁联结螺栓距离SS血120 （ 1 轴

18、）125 （2 轴）150 （3 轴）九轴的设计：1高速轴设计:材料：选用 45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取h】=35Mpa C=100。各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得：d min之C3P =100也52_ =22.4又因为装小带轮的电动机轴径d = 38,又因为高速. n1、314.8轴第一段轴径装配大带轮，且 d1=(0.8L1.2)x38所以查手册第9页表1-16取d1=36。L1=1.75d 1-3=60 od2 =40因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12 取 d2=40, L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。

19、d3段装配轴承且d3Ad2,所以查手册 62页表6-1取d3=45。选用6009轴承。L3=B+ 3+2=16+10+2=28。d4段主要是定位轴承，取d4=50。L4根据箱体内壁线确定后在确定。d5装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：e=TT (4450)所以取b h:14 9因为齿轮材料为 45钢。查课本155页表10-10得L=100L120L=128-18=110 取键长为 110. L=82-12=70 取键长为 70根据挤压强度条件，键的校核为： 生二4w3 103.82.9Mpab 1dhl 45 9 70-144T24 4 70.3 1 03一 , 1二b = -2 = =5

20、4Mpa ：”b Idhl 45 9 100-14所以所选键为：b h l:14 9 70 b h l :14 9 110从动轴的设计:确定各轴段直径计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式 14-2得：a陛=100父偿6 = 57.1mm考虑到该轴段上开有键槽，因此取 n3.19.1d1 =57.1父(1+5%) = 59.9mm查手册9页表1-16圆整成标准值, 取d1 = 63mm为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径d2 = 70mm o查手册85页表7-2 ,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取d2 = 70mm O设计轴段d3,为使轴承装拆方

21、便，查手册 62页，表6-1 ,取，采用挡油环给轴承定位。选轴承 6215： d =130,B = 25,da =84。d3 = 75设计轴段d4 ,考虑到挡油环轴向定位，故取d4=80设计另一端轴颈d7,取d7=d3=75mm,轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 轮装拆方便，设计轴头d6,取d6 Ad7,查手册9页表1-16取d6=80mm。设计轴环d5及宽度b使齿轮轴向定位，故取 d5 =d6 +2h =80 +2父(0.07 父80+3) = 97.2mm取 d5 = 100mmb=1.4h=1.4 (0.07 80 3)=12mm,确定各轴段长度。l1有联轴器的尺寸决定l

22、1 =L=107mm(后面将会讲到).12 =m e L 5 =50因为m = L2 -B -与=54 -25-10 = 19mm,所以 l2 = m+e + L + 5 = 19 +9+16 + 5= 50mm轴头长度l6 =lh-(2|_ 3)=1253=122因为止匕段要比止匕轮孑L的长度短2|_ 313 二B . 32L 3 )=38其它各轴段长度由结构决定。3=116(4) .校核该轴和轴承：Li=97.5 L 2=204.5 L求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力：二8119N2T32 1591.5 103R d498 4径向力：Fr =Fttg F =

23、8119 tg 20 =2955n2 1591.53F =F0 =0.25 10 =2947N270求垂直面的支反力：”.204.5 2955F1V = = = 2088N11 l297.5 204.5F2V 二 Fr -F1V =2955 -2088-867N计算垂直弯矩：3Mav =F2v12 =867 204.5 10 =180.8N.m 一_3_M av = FivIi = 2088 97.5 10 = 203.5 N.m求水平面的支承力。F1H庄l1 l2204.5 8119302二1038NF2H =Ft -F1H =5714 -3755 -1959N计算、绘制水平面弯矩图。_ _

24、3_ _M aH =F1Hli =3755 84.5 10 =317N.m_3MaH =F2Hl2 =1959 162 10=317N.m求F在支点产生的反力F1FFl3l1 l22497 116302二1158N26F2F = F1F F =1158 2947 =4105NMe =30.1 Jb】,考虑到键槽的影响，取d =1.05 57.5 = 60.3mm求F力产生的弯矩图M2F = Fl 3 =2947 116 10- =341NMmF =F1Fl1 =1158 97.5 102=100.1NF在a处产生的弯矩:M mF =F1Fl1 =1158 97.5 10- -100.1N求合成

25、弯矩图考虑最不利的情况，把MmF与师RMT直接相加。Mam = MmFM 1 M* =100.1 ,180.82 476.32 =628N.m求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：(取折合系数占=0.6)M e =皿 2m +(匹)2 = 76282 +(0.6X1591)2 =1142 N.m计算危险截面处轴的直径。因为材料选择45#调质，查课本225页表14-1得。B=650MPa ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 kb1 = 60MPa,则:142 10357.5mm0.1 60因为d5=80mmd ,所以该轴是安全的。(5) .轴承寿命校核。轴承寿命可

26、由式Lh我隹舟进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以P = Fr,查课本259页表16-9, 10取ft=1,fp=1.2,取名=3按最不利考虑，贝U 有： P=Fr= F12 , F1H F1f = 20882 57382 1158= 7264N则Lh =10660n3。、l 10 J 66.0 10、3(-)h()PfP 60 19.11.2 7264= 64.8y,该轴承寿命为64.8年，所以轴上的轴承是适合要求的(6 ) 弯矩及轴的受力分析图如下：(7)键的设计与校核:因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为bMh：18M11查课本155页表 10-10 得 kb = 100|_120因为L1 = 107初选键长为100,校核。嗫=13汽%15Mpa1所以所选键为：b h l :18 11 100d6 =80装齿轮查课本 153页表10-9选键为b：22M14查