设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器设计机的圆柱齿轮减速器带式运输机圆柱齿轮

PAGE32目录TOC\o"1-1"\h\z\u一、前言……….2二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算,,,,,,,,4三．传动零件的设计计算………..8四、箱体的设计及说明 14五、轴的设计计算及校核 16六、键连接的选择与计算 28七、滚动轴承的选择及计算 30八、联轴器的选择 33九、润滑与密封的选择 ．33十、减速器附件设计35十一、设计小结……………………37参考资料39一、前言1.1题目分析题目：设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器要求：拟定传动关系：有电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成工作条件：连续单向运转，工作时载荷平稳，空载启动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差5％。已知条件：运输带的拉力F=2550N运输带工作速度V＝1.40m卷筒直径D＝300mm1.1.1本传动机构的特点该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩的作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。斜齿轮的特点：是传动的平稳性较直齿轮传动好，且结构紧凑，承载能力高，常用于速度高、载荷大或要求传动紧凑的场合。1.1.2本传动机构的作用齿轮减速器介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并降低转速和相应的增大转矩。1.2传动方案拟定：此方案选用了V带传动和闭式齿轮传动V带传动布置高于高速级，能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点带传动的特点：是主、从动轮的轴间距范围大。工作平稳，噪声小。能缓和冲击，吸收报动。摩擦型带传动有过载保护作用。结构简单、成本低、安装方便．但外形轮廓较大。摩擦型带有滑动，不能用于分度系统。轴压力大，带的寿命较短。不同的带型和材料适用的功率、带速、传动比及寿命范围各不相同。二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算2.1选择电动机的容量：2.1.1电动机的类型：按工作要求选用Y系列（IP44）三相异步电动机，电压为380V。2.1.2选择电动机容量：选择电动机所需功率选择电动机时应保证电动机的额定功率略大于工作机所需的电动机的功率即可，即工作机所需功率为=传动装置总效率：—V带传动效率：0.96—每对滚动轴承的传动效率：0.99—闭式齿轮的传动效率：0.97—联轴器的传动效率：0.99—传动卷筒的传动效率：0.99带入得==因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可。由表17-1，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为3kW。2.1.3确定电动机转速:滚筒工作转速：=r/min通常取V带传动比常用范围，二级圆柱齿轮减速器=8～40，则总传动比的范围为i=16～160。所以电动机转速的可选范围是：=ir/min根据电动机所需功率和转速手册有一种适用的电动机型号，传动比方案如下：方案电动机型号额定功率Ped/kw电动机转速（r/min）同步转速满载转速1Y132s-45.5150014402.2确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比:分配传动比：取则减速器的传动比i为：取二级圆柱斜齿轮减速器高速级的传动比则低速极的传动比2.3计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速轴到低速轴依次编号，定为0轴（电动机轴）、1轴（高速轴）、2轴（中间轴）、3轴（低速轴）、4轴（滚筒轴）；相邻两轴间的传动比表示为、、、；、、、-依次是电动机与1轴，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率；各轴的转速为、、、；各轴输入转矩为、、、则各轴的运动和动力参数为：0轴（电机轴）kW1轴（高速轴）kW2轴（中间轴）kW3轴（低速轴）kW4轴（滚筒轴）运动和动力参数如下表：轴名功率P/kW转矩T/（）转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴/4.327/28.6714402.532.321.000.960.960.960.981轴4.154.1182.681.824802轴3.993.95266.4264.9142.733轴3.833.793320.03429.288.814轴3.753.72403.1438.988.81三．传动零件的设计计算3.1设计V带和带轮：3.1.1设计计算普通V带传动（1）计算功率(P=4.11kW,n=1440r/min)。（2）选V带型号选用普通V带根据，，由课本219页图13-15，选择Z型普通V带。（3）求大、小带轮基准直径取，由课本219页查表13-9得，应不小于75mm，现取由式13-9得由表13-9取(虽然使n2略有减小，但其误差小于5%，故允许)（4）验算带速：带速在5～25m/s范围内,合适 （5）取V带基准长度和中心距a：由于0.7（）2（）即，取，由式13-2得带长=1468.79mm查课本212页表13-2取，由式13-16计算实际中心距：≈（6）验算小带轮包角：主动轮上的包角合适。（7）计算V带根数Z：由式13-15得Z=由=1440/min，=80mm，由式13-9得传动比，查表13-5得由查表13-7得：查表13-2得则取Z=5根。（8）求作用在带轮上的压力FQ查表13-1，得q=0.1F0=qv2=0.1×1.402=648N作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=2×5×648×sin=128.8N3.2齿轮的结构设计及计算：3.2.1高速级齿轮设计：3.2.1.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度材料选择由表10-1选择小齿轮用渗碳淬火，齿面硬度为305HBS;;大齿轮用球墨铸铁，齿面硬度为305HBS;;由表11-5取Sf=2.0；Sh=1.5；按齿面接触强度设计计算按轮齿弯曲强度设计计算由表11-3取载荷系数由表11-6取齿宽系数小齿轮上的转矩初选螺旋角β=15°齿数取，则，取实际传动比为齿形系数，查图11-8得；；由图11-9得；；故应对小齿轮进行弯曲强度计算5）法向模数取中心距；取确定螺旋角齿轮分度圆直径齿宽；故取；验算齿面接触强度故安全9)齿轮的圆周速度；选8级制造精度是合宜的3.2.2低速级齿轮设计:3.2.2.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度材料选择由表11-1选择小齿轮用45号钢调质，齿面强度为260HBS；大齿轮用45号钢调质，齿面强度为200HBS；由表11-5取SH=1；.25按轮齿弯曲强度设计计算由表11-3取载荷系数.1由表11-6取齿宽系数0.8小齿轮上的转矩根据11-4，，选小齿轮齿数为，则，则实际传动比；模数；故取齿宽齿宽；故取；分度圆直径,中心距；取；验算齿面接触强度查图11-8得；；由图11-9得；齿轮的圆周速度；选8级制造精度是合宜的四、箱体的设计及说明：减速器箱体结构尺寸(mm) 名称符号计算公式结果箱座厚度8箱盖厚度8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径连接螺栓的间距，，至外箱壁的距离查手册表4-1，，至凸缘边缘距离查手册表4-1外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆与内箱壁距离10齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚6.8,6.8轴承端盖外径轴承旁联结螺栓距离85（1轴）85（2轴）115（3轴）五、轴的设计计算及校核：5.1高速轴：5.1.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表14-2，取[τ]=38MPa,，于是5.1.2求作用在齿轮上的受力:圆周力径向力5.1.3轴的结构设计:5.1.3.1拟定轴上零件的装配方案321546321546输出轴的最小直径显然是安装V带的直径（如上图），根据轴最小直径的计算，和查阅书籍，故6段b1为60mm,d1为20mm。根据v带的轴向定位要求d5取为28mm,由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b2为50mm.角触轴承段，d3取为30mm,轴承型号为6006，装配关系等确定，b3为24mm。过渡轴段，考虑轴肩定位，故取d4为35mm,由装配关系，确定该段的b4为79mm5为高速级齿轮轴段，b5为45mm。角接触轴承段与3相同，d7为35mm，b7为33mm。5.1.4求轴上的载荷:1．求垂直面的支承反力2．求水平面的支承反力3.F力在支点产生的反力4．绘垂直面的弯矩图5．绘水平面的弯矩图6.F力产生弯矩7．合成弯矩图=8．轴的转矩9．求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10．计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14-1查得由表14-3查得则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以高速轴安全合理载荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示5.2中间轴：5.2.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取C=110，于是得5.2.2求作用在齿轮上的受力:1.作用在大齿轮：圆周力径向力2.作用在小齿轮：圆周力径向力5.2.3轴的结构设计:5.2.3.1拟定轴上零件的装配方案角接触轴承段处，d1取为30mm,轴承型号为6006，b1为33mm低速级小齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d2为35mm，b2为65mm。轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d3为4mm，b3按照要求取为7.5mm。高速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d4为35mm，b4为40mm.。角接触轴承段同1相同，d5为30mm，b5为35mm。5.2.4求轴上的载荷:1．求垂直面的支承反力2．求水平面的支承反力3．绘垂直面的弯矩图4．绘水平面的弯矩图5．合成弯矩图6．轴的转矩9．求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10．计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14-1查得由表14-3查得则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以中间轴安全合理载荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示5.3低速轴：5.3.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45号钢，调质处理。根据表15-3，取C=110，于是得所以，取最短直径为40mm5.3.2求作用在齿轮上的受力:圆周力径向力5.3.3轴的结构设计:5.3.3.1拟定轴上零件的装配方案输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如上图），为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取1.5，则转矩。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册144页，选用凸缘联轴器GY5，其公称转矩为400N。半联轴器与轴配合的毂孔长度=60mm,轴孔直径为38mm，故1段b1为60mm,d1为38mm密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（采取毡圈油封）故d2取为43mm,由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b2为60mm.滚动轴承处段，d3取为45mm,轴承型号为6009，由滚动轴承，档油环及装配关系等确定，b3为27mm过渡轴段，考虑挡油环的轴向定位，故取d4为50mm,由装配关系，箱体结构等确定该段的b4为49.5mm轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d5为58mm，b5按照要求取为12mm。低速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d6为48mm，b6为62mm.。滚动轴承段同3相同，d7为45mm，b7为37.5mm。5.3.4求轴上的载荷:1．求垂直面的支承反力2．求水平面的支承反力3．绘垂直面的弯矩图4．绘水平面的弯矩图5．合成弯矩图6．轴的转矩9．求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10．计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。由表14-1查得由表14-3查得则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以低速轴安全合理载荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示六、键的选择6.1低速轴键选择：低速轴转矩查表10-10查得许用应力=125～150Mpa，取=100Mpa与联轴器联接处键为键与齿轮接处键为键6.2中间轴键选择：中间轴转矩查表10-10查得许用应力=100～120MPa，取=100MPa，与小齿轮联接处键为键与大齿轮联接处键为键6.3高速轴键选择：中间轴转矩查表10-10查得许用应力=100～120Mpa，取=100Mpa，与带轮联接处键为键七、滚动轴承的选择7.1高速轴轴承:取6009，。1．先计算轴承载荷、内部轴向力2.计算轴承寿命为Lh轴两端所选为同尺寸轴承，今故应以轴承2的径向当量动载荷为计算依据受中等冲击载荷查表16-9得，工作温度正常查表16-8得3.查得：轴承径向基本额定动载荷故所选7006C/P5轴承适合7.2中间轴轴承:取7007C/P5，。1．先计算轴承载荷、内部轴向力2.计算轴承寿命为Lh轴两端所选为同尺寸轴承，今故应以轴承1的径向当量动载荷P2为计算依据。受中等冲击载荷查表16-9得，工作温度正常查表16-8得3.查得：轴承径向基本额定动载荷故所选7007C0/P5轴承适合7.3低速轴轴承:取7009AC/P5，。1．先计算轴承载荷、内部轴向力2.计算轴承寿命为Lh今故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据受中等冲击载荷查表16-9得，工作温度正常查表16-8得3.查得：轴承径向基本额定动载荷故所选7009AC/P5轴承适合八、连轴器的选择由于凸缘联轴器德结构简单，使用方便，可传递的转矩较大，等优点，且常用于载荷较平稳的两轴连接首先考虑此联轴器联轴器的设计计算由于装置用于V带传动，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为查手册选用凸缘联轴器GY-5其主要参数如下：公称转矩轴孔直径半联轴器与轴配合的毂孔长度L=70mm.九、润滑与密封9.1齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油高度约为低速级大齿轮的一个齿高，取为10mm。9.2滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为均大于2m/s，所以采用油润滑。9.3润滑油的选择考虑到该装置用于小型设备，选用全消耗系统用油L-AN15润滑油。9.4密封方法的选取在轴和轴承配合处内端镶入挡油环，轴承用脂润滑确定挡油环的尺寸以达到最好的密封效果,轴承端盖内加垫O型密封圈。轴承端盖结构设计：材料HT150高中轴承7006D=55,d3=6,n=4低轴承7009D=75，d3=8，n=4十、减速器附件设计（1）窥视孔及其视孔盖为了检查传动零件的啮合情况、接触斑点、侧隙，并向箱体内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置窥视孔。窥视孔设在上箱顶盖能够直接观察到齿轮啮合部位的地方。平时，窥视孔的视孔盖用螺钉固定在箱座上。窥视孔为长方形，其大小应适当（以手能伸入箱内为宜），以便检查齿轮啮合情况。（2）通气器减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自由排除，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等缝隙渗漏，在箱体顶部装设通气器。（3）轴承盖为了固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种，图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上；在外伸轴处的轴承盖是透盖，透盖中装有密封装置。（4）定位销为了精确地加工轴承座孔，同时为了在每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔制造加工时的位置精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销。图中采用的是两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧连接凸缘上。对称箱体应呈非对称布置，以免错装。（5）油面指示器为了检查减速器内油池油面的高度，以便经常保持油池内有适当的油量，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，图中的指示器为油标尺。（6）放油螺塞换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面应加防漏用的垫圈。（7）启盖螺钉为了加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧难于开箱。为此常在箱盖连接凸缘的适当位置，加工出1~2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或半圆端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。启箱螺钉的大小可同于凸缘连接螺栓。（8）起吊装置图中箱盖装有两个吊环，用于吊起箱盖；箱座两端的凸缘下面铸出四个吊钩，用于吊运整台减速器。十一、设计小结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了减速器制造方面的理论知识与实际实践。减速器的设计过程中，从第一周我们不断的设计更改数据中度过，第二周开始便生活在不断的画图与思考中度过，而第三周则开始矛盾的校核与检查错误当中度过。三周当中，我们不断的校核，不断的更改，但是在这之中，我们得到锻炼，掌握其中的知识，更重要的是在团队配合当中，我们懂得了同学之间的深厚友谊，与团结协作能力。在此期间大家互相帮助，共同探讨问题，上课的时候积极寻求老师的帮助，发现自身不足，并不断完善自己所学得知识。在此次设计中，我找到了自己所学知识的许多漏洞之处