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 ,减速箱输出轴功率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：1 .选择电机计算电机所需功率Pd :查手册

2、第3页表1-7 :i带传动效率：0.962 每对轴承传动效率：0.993 圆柱齿轮的传动效率：0.964 联轴器的传动效率：0.9935卷筒的传动效率：0.96说明：电机至工作机之间的传动装置的总效率：=1 W 4 5PwPw = P 4 5 Pd3.67KWn2确定电机转速：查指导书第 7页表1:取V带传动比i=2 4二级圆柱齿轮减速器传动比i=840所以电动机转速的可选范围是：n电机二n卷筒 i总二 19 24840 =3043040/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种适用的电动机型号，因此有 4种传动比

3、方案如下：方案电动机型号额定功率同步转速额定转速重量总传动比r/minr/min1Y112M-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丫132M1 -6,其主要参数如下：额定功率kW满载 转 速同步转速质量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280四确定传动装置的总传动比和分配

4、传动比：n 960总传动比：i总50.53n卷筒 19分配传动比：取 i带二 3.05则 ii i广 2取I.经计算 i2 二 3.56ii 二 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01, 12, 23, 34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： 二如 二960 =314.86r/mini 带 3.05ni门2 :hnm960一68r/mini带 *i13 4.63n n2门3 =i2=nm96019.1r /mini带

5、i1 i23 4.63 3.562 各轴输入功率：Pi 二 Pd oi =3.67 0.96 =3.52kWP2 = Pi i2 = 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 = 34 二 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色=9550 四nw960=Td *i带* 01 T2 =T1

6、q * 12 =Td *i带町 * 01 * 12 =36.5 3.05 4.63 0.96 0.99 0.96T4340120112 23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输入输出输入输出电动机轴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 贝 y Pc=KAFd=1.2 3.67 =4.4kW根据

7、pc=4.4,no=96Or/min,由课本P205图13-5，选择 A型 V带，取小 “25。d2=l 小 1-； =3.05 125 0.98 =373.63 查课本第 206 页表 13-7 取 d375。 n2；为带传动的滑动率；=0.01L 0.02。 验算带速：V 熨 125 960 = 6.28m/s带速在5L 25m/s范围内，60100060 汉 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 d1 d2 =1.5 125 375 =750，取 750。2由课本第195页式（13-2 ）得：L=2ad1 d2 一小=2305.8查课24a。

8、本第202页表13-2取l2500。由课本第206页式13-6计算实际中心距：a ： a。L 匕=847.1 。2 验算小带轮包角：由课本第195页式13-1得：。d2-d100:=18057.3 =163 120 。a 求V带根数Z由课本第204页式13-15得：z 也（P +也 P0）KoKl查课本第203页表13-3由内插值法得P0 = 1.38 P = 0.108。EF AFEFBCAFACEF=0.08查课本第202页表13-2得K1.09查课本第204页表13-5由内插值法得EF afK -=0.959。： 1=163.0EF=0.009BC ACK ：=0.95+0.009=0.

9、959= 2.84则 ZPc二44kW（P0+AP。）KoKl （1.38+0.108 F0.959.09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带的初拉力：Fo*fqv2 =zv a500 (-l) 0.10 6.28190.9 N3 6.28 0.959作用在轴上压力：Fc=2ZF0sin2 3 190.9 si门竺冷伯？“ 。2 2七齿轮的设计：1高速级大小齿轮的设计： 材料：高速级小齿轮选用45二钢调质，齿面硬度为250HBS高速级大齿轮选用45峰冈正火，齿面硬度为 220HBS查课本第166

10、页表 11-7 得：二H“m1 = 550Mpa二 h“m 2 = 540Mpa。查课本第165页表11-4得：9=1.1 S=1.3。h im 1550 Mpa故 Ie500MpaSh1.1. h lim 2 540Mpal-_ h 2490 Mpa。S1.1查课本第 168 页表 11-10C 图得：；f im1 = 200Mpa二 F“m2 = 150Mpa。故匚 F1=154Mpa I.CF2 二，115Mpa。Sf1.3Sf1.3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 0.4计算中心距：由课本第165页式11-5得:a - U

11、1 -1KT1aU163pEE=179.4Y1490 丿 0牛4.63考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a = 210 m = 2.50 o贝y Z1 Z2 = =168取 Z1 =29乙=139m实际传动比:传动比误差:13929= 4.794.63100% =3.5% ：5%宽： b = aa = 0.4 210 = 84 取 b? = 84 b = 90咼速级大齿轮：b2=84 Z2=139咼速级小齿轮:验算轮齿弯曲强度:查课本第167 页表 11-9 得：Yf2.6 Yf2=2.2按最小齿宽b2二84计算：二2KTYF1 2 1.2 106.9 2.6 103bm2 Z1284

12、2.529=43.5Mpa ： fi 11 = 36.8Mpa ： F2 所以安全。齿轮的圆周速度:n d1 n1V = 60 100029 25 314J1.19m/s60 1000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 45二钢调质，齿面硬度为 250HBS低速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为 220HBS查课本第 166 页表 11-7 得：lim 3 = 550Mpa h iim 4 = 540Mpa。查课本第165页表11-4得：s=1.1sf =1.3。故匚 H3】 =上=55Ma=5OOMpaA H 4 .1 =Sh

13、1.1d SAOMpoMpa。1.1查课本第 168 页表 11-10C 图得：f im3 = 200Mpaf iim 4 = 150Mpa。故 LFL=20=154Mpa匕訂二二，115Mpa。Sf1.31.3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 -0.5计算中心距:由课本第165页式11-5得:=3.56 1取 a =250 m=4贝U335 丫 1.2 汉 470.3 03 4900.4 3.56= 241.3Z3 Z42a-125 取 Z3 = 27 Z4=98计算传动比误差:98 -3.5627齿宽：b= a =0.5 25

14、0 =125 则取 b125 bb 5L 101=1303.56100%=1.9% ： 5% 合适低速级大齿轮：b125 Z4=98低速级小齿轮：S=130 Z3=27验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：Yf3 =2.65Yf4 =2.253按最小齿宽b4 =125计算:=47.9Mpa ：卜 F3.I2KT3YF3 2 汉1.2 汉1591.5 汉2.65 疋 103二 F322bm Z3125 汉 4 汉 27；2 =一 ；F3 = 40.7Mpa ： L-f I安全。 YF3齿轮的圆周速度：27468 = 0仙/560 1000 60 1000查课本第162页表11-2知选用

15、9级的的精度是合适的八减速器机体结构尺寸如下:名称符号计算公式结果箱座厚度a = 0.025a +3 兰810箱盖厚度W =0.02a +3色89箱盖凸缘厚度b1b = 1. 5d 112箱座凸缘厚度bb = 1.515箱座底凸缘厚度b2b2 =2.525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didj =0.72dfM12盖与座联结螺栓直径d2d2= ( 0.5 l 0.6 )dfM10轴承端盖螺钉直径d3d3 = ( 0.4 L 0.5)df10视孔盖螺钉直径d4d4 = ( 0.3 i_ 0.4)df8定位销直径dd = ( 0.7 丨

16、 0.8)d28df, di, d2至外箱壁的距离Ci查手册表112寸 CM 00 CO CM ldf， d2至凸缘边缘距离C2查手册表1122816外箱壁至轴承端面距离lii1 =C1 + C2 +( 5 - 10)50大齿轮顶圆 与内箱壁距 离i也 11.2 a15齿轮端面与内箱壁距离A2a10箱盖，箱座mi, mrni紀 0.850, m 趾 0.85b9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鬼d2120 （ 1 轴）125 （2 轴）150 （3 轴）九轴的设计：1高速轴设计:材料：选用

17、 45号钢调质处理。查课本第 230页表14-2取II- 35Mpa C=100。 各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得：d minHC3户oo/35亍=22.4又因为装小带轮的电动机轴径d = 38，又因为高速Y ni 314.8轴第一段轴径装配大带轮，且d1h0.8L 1.2 38所以查手册第9页表1-16取d =36。L=1.75d 1-3=60。d40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 d - 40， L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。d3段装配轴承且d3 d2，所以查手册 62页表6-1取d3=45。选用6009轴承。L

18、3=B+：3 +2=16+10+2=2 8 od4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：-J-J厂:42.5m查手册51页表4-1得:2mm得：e=5.9 v 6.25。d6段装配轴承所以d6=d3=45 L 6= L3=28。2 校核该轴和轴承：Li=73 L 2=211 L 3=96作用在齿轮上的圆周力为：Fr22 106.9 10 -2948Nd129x2.5径向力为 FrFttg=2984 tg 20 =1073N作用在轴1带轮上的外力：F二Fq =1132.8N求垂直面的支反力：I f 211F1V-r1073 =8

19、00NII l273 211F2V 二 Fr -F1V =1073 -800 =273N求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：Mav =F2vl2 =273 211 10”=Mav 二 求水平面的支承力：由F1H（h丄）卡2得l211F1H2 Ft2948 =2197 Nl1 l273 211F2H 二 Ft -F1H =2948 -2197 =751N求并绘制水平面弯矩图：MaH 二日川1 =2197 73 10MaH =F2hI2 =751 211 求F在支点产生的反力:Fifl3F96 1132.384.3Nh l273 211F2f =F1f F =384.3 1132.8 =1517.1N求

20、并绘制F力产生的弯矩图：M2f 二FI3 =1132.8 96 10- =108.7NMaF =FifIi =384.3 73 10- 27.7NF在a处产生的弯矩：MaF =FifIi =384.3 73 10=27.7Nm求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把MaF与 M厂M 2h直接相加Ma 二 MaF、M；VM；h=27.757.62 158.22Ma 二 MaFMOT=27.7.57.42一158.42求危险截面当量弯矩：（取折合系数=0.6）从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为:M.M 2 （汀）2 巳196.22 （0.6 106.9）2 计算危险截面处轴的直径：因为材料选择4

21、5#调质，查课本 225页表14-1得二厂650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力lc 4b I -60MPa，则:Me0.1 二b 13 206.4 103；0.1 60=32.5mm因为d5 d4二da =50mm d，所以该轴是安全的。3轴承寿命校核：6轴承寿命可由式理(C)h进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，60n Pfp所以p =Fr，查课本259页表16-9，10取ft ,fp2取；=3按最不利考虑，则有：FriFi2 FiH Fif 二.800221972 384.3 =2722.4NFr2 F； F22h F2F= . 2732一75121517仁 2316

22、.2N则.=但(負)h 匚 (1 29.5 103)6.3年因此所该轴承符合要求。60n fPP60x314.8 1.2沢2316.24弯矩及轴的受力分析图如下:5键的设计与校核根据d36 =106.9，确定 V带轮选铸铁 HT200,参考教材表 10-9,由于di =36在30L38范围内，故di轴段上采用键b h : 10 8,采用A型普通键：键校核.为Li=1.75d 1-3=60 综合考虑取I =50 得键为：b h I :10 8 504壬 dlhj4 106.9 10336 850-10=37.1Mpa L p 1 查课本155 页表 10-10 Lb = 50L60所选中间轴的设

23、计：材料：选用 45号钢调质处理。查课本第 230页表14-2取I I -35MpaC=100o根据课本第230页式14-2得：dC3:00-3;-36.1d，段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取d，= 40，查手册62页表6-1选用 6208 轴承，L1=B+3 +.+ 3 =18+10+10+2=40。d2装配低速级小齿轮，且d2 d1取d2=45 , L2=128,因为要比齿轮孔长度少 尙3。d3段主要是定位高速级大齿轮，所以取d 60， L3=A4=10。d4装配咼速级大齿轮，取 d 45 L 4=84-2=82。d5段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取d45，查手册62页

24、表6-1选用 6208 轴承，L1=B+ ” ”3+ 勿3 =18+10+10+2=43。 校核该轴和轴承：L1=74 L 2=117 L 3=943作用在2、3齿轮上的圆周力：巳二红=2 470.3 10 -2707Nd2139汉2.5Ft32T2da2 470.3 10327 4=8709N径向力:Fr2 工 Ft2tg * 工 2707 tg 20 =985 NFr3 = Ft3tg 一： =8709 tg 20 = 3169 N求垂直面的支反力匚Fr3l3+Fr2 (l2+l3) 985(117 +94)3169汉94 “厂F iv316 Nh +12 +1374 +117 +94F2

25、Fr3 - F1V -Fr2=3169 316 -985 =2500N计算垂直弯矩：Mavm =F1Vh =316 74 _3_M avn =F1v(h 12)F2 -316 (74 117)985 117 1 10 一 求水平面的支承力：F1H= 4586NFt3l3 Ft2 叫2 l3)8709 94 2707 211h l2 l3一 74 117 94F2H 二 Ft2 Ft3 -F1H =2707 8709 -4586 = 6830N计算、绘制水平面弯矩图：M aHm = F1Hh =4586 74 10” =323N.mMaHn-F2H(h l2) Ft3l2 - 1-6830 (7

26、4 117) 8709 117】10 = 295N.m求合成弯矩图，按最不利情况考虑：M am =；刑 avm + M aHm =J23.92 +3232 = 323.8N .mM anM；n M 爲二、53.52 295?二 300N.m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)Me j M：(汀2)23002 (0.6 470.3)2 =411N.mM； M 爲(汀2)2323.82 (0.6 470.3)2 413N.m计算危险截面处轴的直径:n-n 截面：d_3 Me 411 10 = 40.9mm”0.1 虹卫V 0.1x60m-m

27、 截面：d_3 Me 3 413 10 = 40.9mm”0.1 bY 0仆60由于d2二d4 =45mm d，所以该轴是安全的。轴承寿命校核：轴承寿命可由式Lh =但(CM h进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的 60n Pfp作用，所以卩干，查课本259页表16-9，10取f-1,fp=1.1,取；=3Fr1 F： F活二 3162 45862 = 4596NFr 80+3) = 97.2mm取 d5 = 100mmb=1.4h=1.4 (0.07 80 3)=12mm,确定各轴段长度。h有联轴器的尺寸决定h =L =107mm(后面将会讲到).l2 二 m e L 5 = 50因为m二L

28、2 -B - A2 =54 -25 T0 = 19mm,所以 l2=m+e + L+ 5 = 19 + 9+16 + 5= 50mm轴头长度l6=lh-2L 3 =125-3 =122因为此段要比此轮孔的长度短2L 3丨3 =B ：32L 31=38其它各轴段长度由结构决定。(4).校核该轴和轴承：Li=97.5 L 2=204.5 L 3=116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：-8119N斤 _玉 _ 2591.5灯03t d498 4径向力：=Fttg 28119 tg20、2955N2x1591.53F = F0 =0.2510 =2947N270求垂直面

29、的支反力：= 204.5 2955 =2088Nl1 l297.5 204.5F2V = F F1V = 2955 2088 = 867N计算垂直弯矩：Mav =F2vl2 M av 二 F1J1 = 2088 97.5 10= 203.5 N.m求水平面的支承力。F1Hl1 2204.5 8119302=1038NF2H 二 Ft-F1H =5714 -3755 =1959N计算、绘制水平面弯矩图。M aH=3755 84.5 10317N.mMaH 二 FzhS =1959 162 10” =317N.m求F在支点产生的反力F1FFl3l1 l22497 116=1158NF2F = F1

30、F F =1158 2947 =4105N求F力产生的弯矩图M2F 二 FI3 =2947 116 10 卫=341NMmF =F1Fli =1158 97.5 10=100.1NF在a处产生的弯矩：M mF =F1Fh =1158 97.5 10-100.1N求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把MmF与J M；+M；h直接相加。Mam =MmF M ： mOH =100.1 ,180.82 476摻=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，0.6)M e = Jm 2m +(T3)2 = J6282 +(0.6心591)2 =1142N.m计算

31、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得二B=650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 r(=60MPa，贝y：Me0.113 142 1030.1 60=57.5mm考虑到键槽的影响，取 d =1.05 57.5 =60.3mm因为d80mm d，所以该轴是安全的(5).轴承寿命校核。轴承寿命可由式一瓷聲)h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；=3按最不利考虑，则有： P=Fr= F； F,H F1 .20882 5738 115 7264N63)=64.8y,10Z1 66.0 10(60 19.11.2 7264该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的(6 )未定)弯矩及轴的受力分析图(7)键的设计与校核：因为d1=