展开式二级圆柱齿轮减速器设计说明书

1、课程设计报告二级展开式圆柱齿轮减速器姓名：学院：系别：专业：机械设计制造及其自动化年级：学号：指导教师：年 月曰一.设计题目设计一用于卷扬机传动装置中地两级圆柱齿轮减速器 .轻微震动，单向运转，在室 内常温下长期连续工作.卷筒直径D=500mm,运输带地有效拉力F=10000N,卷筒效率 =0.96,运输带速度v=0.3m/s,电源380V,三相交流.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，要求轴有较大地 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：三选择电动

2、机1. 选择电动机类型：按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结果，电压380V.Y型.2. 选择电动机地容量电动机所需地功率为:Pd但a KWPW 比 KW1000所以由电动机到运输带地传动总功率为PdFV1000 S KWa"、1 带传动效率：0.962每对轴承地传动效率:0.99?圆柱齿轮地传动效率:0.96“4联轴器地传动效率:0.99、一卷筒地传动效率：0.96 则：宀 :* , = 0.96 0.994 0.962 0.99 0.96 =0.79所以 pd946 5 ° 总.8<W1 0 0取1 00 0 0.8 13.确定电动机转速 卷筒地工作

3、转速为6010V0n =Dx6 0 10 0 01 0，46500r/min查指导书第7页表1:取V带传动地传动比i带二2、；二级圆柱齿轮减速器传动比i减速器=8 40,所以总传动比合理范围为i总二16 "60 ,故电动机转速地可选n电机二f卷筒总范围是:= (16 - 1 601 1 .4 6 = 1 8.3 -18 3 4 'fr/minABF符合这一范围地同步转速有 750、1000和1500r/mi n.根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用地电动机型号，因此有四种传动比方 案如下：万案电动机型 号额定功率KW同步转速r/mi n额定转速r/mi n重量N总传动比1

4、Y112M-2415001440470125.652Y132M1-64100096073083.773Y160M1-84750720118062.83综合考虑电动机和传动装置地尺寸、重量和带传动、减速器地传动比，可见第二方案比较适合.因此选定电动机型号为 Y132M1-6,其主要参数如下；中心高H外形尺寸 L* (AC/2+AD) +HD底脚安装 尺寸地脚螺栓 亢宜径K拉伸尺寸 D+E装键習 位尺P F*GD3132515+345*315216*1781238*8010+41四. 确定传动装置地总传动比和分配传动比：i总二輕,3.77总传动比：n总11.46分配传动比：取 i 带=2.8,则

5、i1 i2 = 8377 =29.92,i1 =i2，取 i 6.95 ,经计2.8算 i2 =4.47注：i带为带传动比,i1为高速级传动比,i2为低速级传动比.五. 计算传动装置地运动和动力参数：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；5 ,H“书一依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间地传 动效率.1.各轴转速：m = 2.8 = 342.86/min2i1342.866.95= 49.33 r/minn厂匹二3 =11.45r/mini24.31n4 = n3 = 11.45 r/min2.各轴输入功率：R=Pd1=3.80.96 =3.65 KW

6、01P2 = P1 1 23.6 50.9 80.9 7 KV3.4 7 12-:"n =r Yp3 二 P2233.4 70.980.9 7KW . 3 0 23-:P4 = P3343.3 00.9 80.9 9<W3.234-P3 803. 各轴输入转矩：Td =9550-955037.80N *mnw960TTd *i带=37.80 2.8 0.96 =101.61N *mT2 =T1 :=101.61 6.95 0.98 0.9 671.30 N *mT3 =T2 i2 飞=671.30 4.31 0.98 0.97 =2750.37 N mTTg - - =2750

7、 0.98 0.99 =2668.41N m1-3轴地输出功率、输出转矩分别为各轴地输入功率、输入转矩乘轴承传动效率0.99.运动和动力参数结果如下表：轴名功率F KW转钜T N.m转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.837.809601轴3.653.58101.6199.58342.862轴3.473.40671.30657.8749.333轴3.303.232750.372695.36r 11.45:4轴3.203.142668.412615.0411.45六. 设V计带和带轮:1.设计V带 确定V带型号查机械设计基础课本表 P205 13-6得：Ka=1.3，则Pc=KaR=1.3

8、 3.52=4.6 KW,又nm =960r/mi n,由图 13-15 确定选取 A 型普通 V 带,取0朋二血取名=0.02,标准化得D2 =375VD1125 960 - 6.28 ： 25验算带速：60 100060 1000m/sD1=125,D2"带 D11-;= ' 工、确定带地基准长度：0.7(D1 D2 "a。：2(D1 DJ取 a°=1.2（ D1 + D2）=1.2（ 125+375）=600L =2a。 （D1 D2） Dd2011 mm,由表 13-2选取 Ld =2000 24a。 确定实际中心距aa»600 202

9、2= 595 mm 验算小带轮包角-1r。 D2 -Dt00$5 =18021 57.3 =160 120a 计算V带地根数Z:由表13-3查得F0 ： 1.4 KW,由表13-5查得 2=0.95,由表13-2查得Kl=1.03由表13-4查得：F0=0.11KW,则V带地根数Pc(FoPo)K：KL4.4(1.38 0.108)0.959 1.09= 2.84因此取Z=3 计算作用在带轮轴上地载荷Fz 由表13-1查得A型V带单位长度质量 q=0.1Kg/m,所以单根 V带张紧力F0 =500(兰 -1)邑 qv2K zv= 500(- -1) 4.560.1 6.282 =190.5N0

10、.9593 汉 6.28故作用在轴上载荷Fz=2zF0sin 1 =2 3 190.5 si2 2七. 齿轮地设计：1.高速级大小齿轮地设计1）选择齿轮材料：大小齿轮都选用 45钢，小齿轮调质处理,硬度230,大齿轮正火 处理，硬度210.2）确定许用应力：码=三晋5a.许用接触应力：Sh查精密机械设计课本表11-7得対血1 =570 N / mm2,2-：iimb2 =550N /mm .故应按接触极限应力较低地计算，即只需求出6 2. 对于调质处理地齿轮，Sh=1.155022；h 2N / mm2 = 500N / mm21.1b.许用弯曲应力：»3KfcKflSf由表11-1

11、0知2:-Fiimb1 =190 N / mm二Flimb2 =180N / mm取 Sf=1.4,19022所以匚 FiN/mm =136N/mm1.4-180N/mm2 -129N / mm23）根据接触强度设计：9级精度制造,载荷系数K=1.2,取齿宽系数 a 0.5,测中心匚F2距a =(6.95 1)3 101600 1.20.5 6.95(335500)2=199.3mm选定 Z1 =30, z 二 uz1 = 6.95 30 二 209m= 1.67 mmz1a(z, z2) = 239mmb= =0.5X239 =119.5mm4）验算弯曲应力=Yf2T1K Kv2d1 dm由

12、图8-44查得,x=0Z1 =30,Yf1=2.60Z2=209,Yf2=2.146 1136YF12.606 2129YF22.146 1,.L-f2YF1Yf2= 60.3N / mm22=44.2N / mm，故应计算大齿轮地弯曲应力61 =44.2N/mm2 ：6】1,弯曲强度足够.2.低速级大小齿轮地设计： 齿轮材料地选择：小齿轮选用 35MnB调质，硬度260HBS, 大齿轮选用SiMn调质硬度225HBS.1.4 确定许用应力:码业 Khla.许用接触应力：Sh查表8-10得2 qiimbi =700 N / mm2c； iim b2 =540N / mm故应按接触极限应力较低地

13、计算，即只需求出6 2.对于调质处理地齿轮，SH=1.154022匚h L N / mm 二 491N /mm1.1b.许用弯曲应力：Flim b I:-fKfcKflSf由表8-11知2:-Flimb1 =240 N / mm2"limb2 =180N / mm取 Sf=1.324022所以二f1N /mm =185N/mm1.3-F2180 N/mm2 -138N/mm21.3 根据接触强度设计：TK” u+1取 K=1.2,齿宽 a = 0.5d(4.31 1)3 6713002 (335)2 = 296.5mmi耳 4.3228 0.5 4.31491取Z1 =28 , z2

14、 =uz, =121，故实际传动比模数 m 空 2X296.5 二 3.98ZLZ228 +121a(zi Z2)2=298mmB= ：a = 0.5X 298 = 149 mm取 b2 = 149mm,b = 154mm 验算弯曲应力:2TiK Kv由图8-44查得,x=0Yfi=2.63Yf2=2.16二F1 = 63.5N / mm :F1262 = 52.1N / mm < F2弯曲强度足够.八减速器机体结构尺寸如下:名称符号计算公式结果机座厚度d= 0.025a+ 3? 89机盖厚度did = 0.02a+ 3? 88机盖凸缘厚度b1b = 1.5d|12机座凸缘厚度bb= 1

15、.5d14机座底凸缘厚度b2b2 = 2.5d23地脚螺钉直径dfdf = 0.036a + 12M24地脚螺钉数目na > 250 500时，n=66轴承旁联结螺栓 直径d1d1 = 0.75dfM12盖与座联结螺栓 直径d2d2= (0.50.6) dfM10轴承端盖螺钉直径d3d3= (0.4 1 0.5) df10视孔盖螺钉直径d4d4= (0.3 0.4) df8定位销直径dd = (0.7 0.8) d28df ,d1, d2 至外箱壁地距离C1查手册表112342218df ,d2至凸缘边缘距离C2查手册表1122816外箱壁至轴承端 面距离11l1 =C1 + C2+（

16、510）50大齿轮顶圆与内 箱壁距离D1D1>1.2d15齿轮端面与内箱 壁距离D2D2>d10箱盖，箱座肋厚m1, mm1 换 0.85d1, m0.85dmi= 8m= 9轴承端盖外径D2轴承孔直径+（ 55.5）d3120（ I 轴）125 （II 轴）150（ III 轴）轴承旁联结螺栓 距离SS? d2120（ I 轴）125（ II 轴）150（ III 轴）九轴地设计:1 高速轴地设计： 材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取【= 35N/mm2,C=100 各轴段直径地确定：dCP由 -n ,p=3.65则d1003f 3.65 = 22.0mm ,因为装小带轮

17、地电动机轴径d =38,又因为高速轴第342.86一段轴径装配大带轮，且dl二（0.8 ".2）d，查手册P886表7-7,取dl =36,Ll =60mm, 因为大带轮靠轴肩定位，所以取d2=40,L2=58,d3段装配轴承,取d3=45选用6309轴承，L3=28,d 4段是定位轴承，取d 4=50, L4根据箱体内壁线确定后再确定d5段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴d d 4e =27 : 1.25m查手册得tl =3.3得 e=2.2<2-5 1-23-125,因此做成齿轮轴.此时齿宽为30.d6装配轴承所以 d6 = d3=45,L6=L3=282.校核该轴和轴承：

18、Ll =75, L2 =215, L3 =100作用在齿轮上地圆周力为:Ft2T1 2 101.61 1000 d1 一 30 2.5= 2709.6N径向力为 Fr 二 Ftg " 2709.6 tg20 =986.2n作用在轴1带轮上地外力：Fq =1130.4N求垂直面地支承反力：墮215986.2 =731Nl1 l275 215F2V =Fr -F1V =986.2 -731 =255.1N 求水平面地支承反力：由 F1H (l1 l2 Ftl2 得F1HFt2152709.6 =2008.8Nl1 l275 215F2H = Ft -F1H =700.8N N 求F在支点

19、产生地反力：Fif100X1130-4 .389.8N75 215F2F =F1f F =389.8 1130.4 =1520.2N 绘制垂直面弯矩图Mav = F2vl2 =255.1 215 10 JMav 二 F1vh 绘制水平面弯矩图MaH =F1Hh =2008.8 75 10 MaH =F2hI2 =700.8 215 10J150.7 N.m 绘制F力产生地弯矩图M2F =Fl3 =1130.4 100 10=113.04NMaF =F1Fh =389.8 75 10=29.2Nm 求合成弯矩图：考虑最不利地情况把MaF 与- Mav MaH直接相加Ma二 MaFM；VM：h=2

20、9.2.54.82150.72Ma二 MaF.MXMa2n=29.2. 54.82150.72 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-：=0.6）Me =Jm：(汀)2189.62 (0.6 101.6)2 -199.2 N.m 计算危险截面处轴地直径 因为材料选择45#调质,查课本226页表14-1得匚650MPa ,查课本231页表 14-3得许用弯曲应力J=60MPa,则:=32.1mmMe =3 199.2 1030.1 丨 0.1 60因为d5 a "a FOmm d,所以该轴是安全地.3弯矩及轴地受力分析图如下：4键地设计与校核：根

21、据di =36" =101.6 ,确定v带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于dl = 36在30L38范围内，故dl轴段上采用键b h : 10 8,采用A型普通键：键校核.为Li =60mm 综合考虑取1 =50mm.查课本 155页表sp1=50L 604Ti4 仓山01.6 103轾 阳10-10, s =1 二=35.3Mpa < 臌p 所选键为：dlh36 创8 (50- 10)臌Pb仓h l :10创J8 50强度合格.中间轴地设计： 材料：选用45号钢调质处理，查表14-2取'=35N/mm2,C=100 各轴段直径地确定：由 CVn, p=3.

22、47则d >1003/ = 41.3mm ,49.33dl段要装配轴承 査课本11-15取d i =40,选用6309轴承,Ll =40, d2装配低速级小齿轮,且d2 d1取d2=45,L2=128,d3段主要是定位高速级大齿轮，取d3 =60上3 =10, d4装配高速级大齿轮,取d4 =45, L4=82d5段要装配轴承，取d5 =40, L5 =43 校核该轴和轴承：L1=75,L2=115,L3=95作用在2、3齿轮上地圆周力:32T；2x671 3汇1022569.6Nd2209 2.5Ft32610 1 98 7.5d32 84n径向力:Fr2 二 Ft2tg 一： = 2

23、569.6 tg20 = 935.3NFr3二 Ft3tg 一： =11987.5 tg20 = 4363.1 N求垂直面地支反力触一氐 4 二心63.1 95 -935.3 5 95)= 765.2N11121375 115 95F2v =Fr3 Fw -Fr2 =4363.5765.2 -935.3 =4193.4N计算垂直弯矩：Mavm 二 Mavn-F1V(h 12) Fr2121-765.2 (75 115) 935.3 1151 10求水平面地支承力:F1H= 6099.5NFt3l 3 Ft 2(l 2 丨)3 11987.5 100 2569.6 210 h 丨 2 丨 3 一

24、75 115 95F2H =Ft2 Ft3 - F1H =2526.6 11987.5 -6099.5 =8017.6N计算、绘制水平面弯矩图：_3MaHm =F1Hh =6099.5 75 10MaHn-F2H (h 丨2)Ft3l21-8417.6 (75 115) 11987.5 115】求危险截面当量弯矩：从图可见,m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数=0.6）MeM；n (汀2)2220.82 (0.6 671.3)2 Me = ,Mam (汀2)2 = 457.52 (0.6 671.3)2 计算危险截面处轴地直径:Men-n截面:3 459.3 1031 0.1

25、 60二 42.5mmm-m截面:Me0.1 b3 609.5 103 0.1 60=44.7mm由于d2二d4 =50mm - d ,所以该轴是安全地. 弯矩及轴地受力分析图如下山阳肝I尸棚：g二阳 键地设计与校核已知 d2 =d4 =50,T2 =470.3N.m 参考教材表 10-11,由于 d2 （44 50所 以取4T24 671.3 10dhl 45 9 (120 -14)=62.6Mpa ： b b h:14 9取键长为120.取键长为80,34T24x671.5x10r 1匚b-100.4Mpab根据挤压强度条件，键地校核为：dhl459x(80-14)查课本155页表10-1

26、0得丄1001203所以所选键为：b h l :14 9 80 b h I 1 4 9 1 00从动轴地设计： 材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取'=34N/mm2,C=112 确定各轴段直径=66.1mm考虑到该轴段上开有键槽，因此取d2装配轴承，选用6212轴承，取d2=80,查手册第85表7-2,此尺寸符合轴承盖和密 封圈标准.d3靠轴定位，取d3 =85, °3 =45取 d4=90, °4 =90取 d5=110,°5=13d6装配轴承,选用60114轴承,取d6=90, °6=125d7向心滚子轴承 去* =85, °

27、;8 =46 校核该轴和轴承:l1=98,l2=210,l3=115作用在齿轮上地圆周力：= 11365.2N2T32 2750.37 103d4121 4径向力.Fr = Ftg £ = 11365.2 汉tg 20 ° = 4136.6 NF =5093.3N求垂直面地支反力：掘=210 4136.6 =2820.4Nl1 l298 210F2V =Fr -F1V =4136.6 -2820.4 “316.2N计算垂直弯矩：Mav 二 F2vl2 Mav 二 F1J1 =2820.4 98 10 =276.4N求水平面地支承力.F1Hl1 l2210 11365.298

28、 210= 7749NF2H 二Ft -F1H =11365.2 -7749 =3616.2N计算、绘制水平面弯矩图.MaH 工卩伯斤=7749 MaH =F2hI2 =3616.2 210 10=求F在支点产生地反力F1FFl3l1 I25093.3 11598 210= 1901.7NF2F =F1FF =1901.7 5093.3 =6995N求F力产生地弯矩图.M2F 二 Fl3 =5093.3 115 10” =585.7NMmF =牯1 =1901.7 98 10186.4NF在a处产生地弯矩：MmF1Fl1901.4 98 10186.4Nm求合成弯矩图.考虑最不利地情况把MmF

29、与Mav MaH直接相加.Mam =MmF, M；v M；： =186.4 , 276.42 759.42=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：（取折合系数二0.6）Me =；：；M 2 （汀3）2 = J994.52 （0.6 2750.37）2 计算危险截面处轴地直径.因为材料选择45#调质,查课本226页表14-1得匚650MPa ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力jZOMPa,则:Me3 1926.7 103:0.1 60=68.5mmd1=75>d,所以该轴是安全地 弯矩及轴地受力分析图如下:F（:方向 未定 键地设计与校核：因为d仁75,查课本153页表10-9选键为b h:20 12查课本155页表10-10得b =100L 1204T初选键长为130,校核dlh34 2750.371075 (130-20) 12=111.1Mpa :b 1所以所选键为：b h 1:20 12 130装联轴器地轴直径为70,查课本153页表10-9选键为b h:20 12查课本155页 表 10-10得匕訂= 10°L120一红二恥 2750 MT"L