二级圆柱齿轮减速器

第一部分传动装置总体设计一 给定方 外传动为圆锥齿轮传 器为两级展开式圆柱齿轮器 方案简图如下1-二、设计准备（了解碾砂机工作原理及过程销联轴器与器的输入轴联结，经过三级，由输出轴即中带动十字头做逆时针回转。紧固在十字头上的曲臂、碾轮、内外刮砂板随同十字头一起回转，通过砂板的搅合，碾轮的碾压、搓揉，从而完成型砂及芯砂的混制过程。三、方案优化不采用V带传送，电动机通过联轴器直接与器进行传（见图1-采用V传送（1-（3）V带传送改为链传方案比方案2中V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响但是在碾轮与器之间已经加入了圆锥齿轮传动能减小振V传动方案3中开始将链传动置于高速级是设计存在不起到过载保护的作用；综合考虑，方案1为最优方案，最后选定方（1）四、该方案的优缺点该工作机有轻微振动，在工作机与器之间采用圆锥齿轮传动宜标准化程度高大幅降低了成本器部分两级展开式圆柱齿轮这是两级器中应用最广泛的一种齿轮相对于轴入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1YY工作条件：环境温度-15°—-1000m50Hz；Y2PdP ——联轴器的传动效率（2个 =0.99（两对联轴器的效率相等——轴承的传动效率（5对=0.98（5对轴承均为滚子轴承；——圆柱齿轮的传动效率（2对， ；电动机的各项参数及最终选用原则引计指导书》12——圆锥齿轮的传动效率（1对 由已知，工作机工作转速即主轴转速：nw=二级圆柱齿 器为i′=8～40，圆锥齿轮传动比为i′=2.5,则

nw 的传动比范围为i′=20～1001n0=i′∗1额定功率同步转速/满载转1Y132S2-2Y132M-额定功率同步转速/满载转1Y132S2-2Y132M-3Y160M-4Y160L-综合考虑，由原始数据给定电动机同步转速为1000r/min，选用3，即选用电动机型号为：Y160M-6。1、总传动比为：inm970r/min=30. 2圆锥齿轮传动的传动比为i′=2.5， 器的总传动比i′为

3。计指导书》152i′=i

i2 i2由 箱是展开式布置，所以i1＝（1.3-取两级圆柱齿 器高速级的传动比i1=√(1.3~1.5)i=√(1.3~1.5)∗取

1i′12i′2i=i=12.12

1高速 n1=nm=970r/min中间轴 n2=n1=248.72r/min

IIIn3=圆锥齿轮轴n42

=80.23r/min=32.09r/min=32r/min

计指导书》17-主 n5=32r/min2P0=7.5高速 P1= =7.5∗0.99∗0.98∗0.97=7.06中间轴 P2=P1*=7.06*0.98*0.97=6.71低速轴 =6.71*0.98*0.99=6.51圆锥齿轮 =6.51*0.98*0.94=6.00

n2=248.72r/minn3=80.23r/minn5=32r/minP0=7.5P1=7.06P2=6.71主 =6.00∗0.98=5.88由电动机所需功率为：KW，因为在变化很小的Pd，满足要求。3电动机转 T0=9550∗P0=73.84N高速 T1=9550∗P1=69.51N中间轴 T2=9550∗P2=257.64N低速轴 T3=9550∗P3=744.90N圆锥齿轮 T4=9550∗P4=1785.6N主 T5=9550∗Pw=1754.8NP3=6.51P4=6.00Pw=5.88Pd=7.26T0=73.84NT1=69.51NT2=257.64NT3=744.90NT4=1785.6NT5=1754.8NI）1111140C（240HBS2)30HBW-50HBW72由于是闭式传动，按齿面接触疲劳进行设计 为①齿轮传递转 69510

（第五版）26- 表10-2，轻微振动，Kv=1.25，可根据载荷系数Kt=1.1~1.8，页。③ 软齿面取中偏上值④ 表10-6，弹性系数ZE189.8

高速级小齿轮材料：40Cr12ZH⑥ 图10-26查 =0.88，则

0.780.88

⑦

10-13

9hN1=60n1jL=60×970×1×（1×8×365×10）=1.699×10h=4.36×108h(3.9⑧初选Z1= Z2=i∗Z1=3.9∗23= ⑨ 图10-19得 1%,S=1,

Z2

高速级大齿轮材料：45钢，调质处[H[H

=KHN1Hlim1=0.9×600=540 =KHN2Hlim2=0.95×500=522.5

[H]([H]1[H]2)/2(540522.5)/2

手册（第五版由[

<[

，则取

16-4①齿轮的分度圆直径d=③计算齿宽b计算齿宽b:b=dd1t计算摸数mntbhh=2.25*mnt=2.25*2.20=4.95bhb⁄h=51.69⁄4.95=

关数据引自版）186-223页。⑥计算载荷系数 表10-2得，使用系数KA根据=2.62,7级精度,查 动载系数KV=1.10,，则d1tmn圆整为a1=根据计算值螺旋 查表得节点区域系数

图10-26查 =0.875，mn则螺旋角验算中心距 =d1+d2=59.03+231.0=145.0mm,符合要求 b1b ，取

取①确 内各计算数小齿轮传递的转矩确定齿数按对称布置，由表查 初定螺旋 ⑤载荷系数 齿形系 YFa1＝2.63应力校正系数YSa1＝1.586 图10-28得，螺旋角系数＝0.90 图10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿 大齿⑨ 系数 ⑩取弯曲疲劳安全系数 GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=59.03mm来计算应有的齿数.于是由:取Z1=29145值改变不多,计算大.圆整的B2=60mm 5、结构设计160mm，500mm，1选用45240HBS40HBS。30HBS-50HBS72由于是闭式传动，按齿面接触疲劳进行设计 为①齿轮传递转矩

β=11.68② 表10-2，轻微振动，Kv=1.25，可根据载荷系数Kt=1.1~1.8，初选 表10-7，取齿宽系数?d=1.0（不对称布置，d0.7 10-6，

⑤选螺纹角， 图10-30得节点区域系数ZH=⑥ 图10-26查 =0.89，⑦ 计算应力值环

（第五版）26-N1=60n2j

=1.41×108h(3.1⑧初选Z3= Z4=i∗Z3=3.1∗25= ⑨ 图10-19得 1%,S=1,

Z2

高速级小齿轮材[H[H

=KHN1Hlim1=0.95×600=570 =KHN2Hlim2=0.98×550=539

高速级大齿轮材由[ <[ ，则取

料：45钢，调质处①齿轮的分度圆直径

=③计算齿宽b计算齿宽b:计算摸数mnt:螺旋角bhh=2.25*mnt=2.25*4.27=9.61bhb⁄h=109.46⁄9.61=⑥计算载荷系数 表10-2得，使用系数KA

21716-4。齿轮计算和有关数据引自版）186-223页。根据=1.42,7级精度, 图10-8，得动载系数KV，则⑦d3t取mn=圆整为a2=根据计算值螺旋 查表得节点区域系数

图10-26查 =0.88，取mn=则螺旋角验算中心距：

=d3+d4=128.64+401.35=265.0mm,符合要b1

，取

取由弯曲强度的设 ①确 内各计算数确定齿数z按对称布置，由表查 ②初选螺旋角初定螺旋角⑤载荷系数 齿形系 YFa3＝2.57应力校正系数YSa4＝2.21 图10-28得，螺旋角系数 图10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮大齿轮⑩ 表10-18得弯曲疲 系数 取弯曲疲劳安全系数 GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=128.64mm来计算应有的齿数.于是由:取Z3=265值改变不多,计算大.圆整的1T1=69.51N?mn1= d1=59.23mm②齿轮上的作用力（12径向力 （其方向为力作点指向轮的转动中心

2T3=744.9N?mn3= d4=400.58mm②齿轮上的作用力（43 径向力 （其方向为力作点指向轮的转动中心

十一、中间轴的设计计算1P2=6.71KW n2=248.72r/min d2=230.78mm d3=b2= b3=2只承受少量弯矩，故取A0=1104

dmin=

n03P2=n02

（ 处开始设计1、57208C轴承内d=40mm，外径D=80mm，宽度B=18mm，定位轴肩直径da=47mm,外径定位直径Da=73mm，对轴的力作用点与外圈大端面的距离a3=17mm，故d1=40mm，同一根轴上的两个轴承型号相同，故d5=40mm。2、42、3，d2，d4d1，d5，可固定d2=d4=度与齿轮宽度b2=60mm齿轮3由于直径较小，采用实心式，取轮毂宽度与齿轮宽度b3=为使套筒端面与齿轮端面接触，轴段2、4长度略短于轮毂宽度(3~4)mm，取L2=56mm，L4=131mm3轴上第3段为两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为，取h=4mm，d3=53mm31123

15-1。310mm(?3=8~15mm),则箱体内壁之间的距离为Bx=

+

+b1+b2=227.5mm，取323

10.5mm

=228

2

+b1−b2=12.5mm2

八版）363-371L33由于齿轮的圆周速度小于2m/s，需要设计挡油环L1=B+S+?2+4mm=L5=B+S+?1+4mm=5、 ：A型普通平键，型号：键14×9×100GB/T1096-和键14×9×50 1096-19796．参考[1]表15-2，取轴端倒角为1.2*45°各轴肩处的圆角半径为十二、高速轴的设计计算1P1= n1= d1= b1=23

八版）309-311版）115页。故取A03 = =n 0n1 >dmin+dmin(3%~5%)=24.04mm~24.51mm,dmin=4

选取HL3型弹性柱销联轴器其公称转矩为630N·m,半联轴器的孔径d1=30mm,故取d1=30mm,半联轴器的长度L=82mm半联轴器与轴配合的毂孔长度为L1=60mm。5d1=30mm，轴1L1=60mm。②轴段2：轴段2为非轴肩定位，所以取h=1.5mm,该段直径选为d2=33mm根据端盖的拆装及便于轴承添加润滑剂的要求，20mm，L2=50mm。30207d(35)×D(72)×B(17),即d3=35mm。S，取S=5mm1与箱体内壁之间的距离a=10mm筒(3~4)mm，所以④轴段4：该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有圆角，经标准化，定d4=40mm。齿轮右端用套筒顶住来定位，左端用轴肩定位，齿轮可靠，故取L4=61mm，略短于轮毂(3~4)mm。5：根据滚动轴承安装尺寸d6=35mm，5

键的选用和数据引（第五版）90 机械设计15-1。6d5=48mmS=5mmL5=17.5mm⑥轴段6：轴段6上安装轴承d6大小应该为轴承的孔径L517mm。 ：A型普通平键，型号：键12×8×50GB/T 键8×7×50GB/T 6．参考[1]表15-2，取轴端倒角为1.2*45°各轴肩处的圆角半径为十三、低速轴的设计计算1P3=6.51KWn3= d4= b4=23 15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质 取Ao112

八版）363-371（第五版）144-149页。选用HL3型弹性柱八版）309-311高速轴选用 =

3P3=

0n3n

d(35)×D(72)KA=

B(17)HL4型弹性套柱销联轴器其公称转矩为1250N·m,半联轴器的孔径d1=50mm,d1=50mm，L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L1=84mm。4①轴段1：

d1=50mm②轴段2：轴段2为非轴肩定位，所以取h=1.5mm,该段直径选为d2=53mm根据端盖的拆装及便于轴承添加润滑剂的要求，20mm，L2=50mm。型号为30211的圆锥滚子轴承，其尺寸为d(55)×D(100)×B(21),即d3=55mm。S，取S=5mm，取齿轮4与箱体内壁之间的距离a=12.5mm为了保证套筒完全顶到齿轮上，轴的长度要增加(3~4)mm，所以④轴段4：该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有圆角，经标准化，定d4=60mm。齿轮右端用套筒顶住来定位，左端用轴肩定位，齿轮宽度为130mm，为了使套筒端面和齿轮轮毂端面紧贴以保证定位可靠，故取L4=126mm，略短于轮毂(3~4)mm。5：根据滚动轴承安装尺寸d6=55mm，5

L2=50mm（第五版）90页。4：6d5=68mm

S=5mmL5=17.5mm⑥轴段6：轴段6上安装轴承d6大小应该为轴承的孔径L521mm。 ：A型普通平键，型号：键18×11×100GB/T 和键14×9×70GB/T 良好得对中性，固选择齿轮轮毂与轴得配合选H7/n6。半联轴器与轴此处选轴的尺寸公差为m6。6．参考[1]15-2，2*45°2mm。30211型的角接触球轴承,a=21mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨

机械设计HL4公称转矩为L1=L2

2+a3=L2=L3+2−4−a3=L3=L4+L5+L6

−a3=

LFNH1L2LFNH1L2

+

Ft=Ft=

30211子轴承其尺寸为

+2+

=

d(55)×D(100)

L2+FNV2=Fr−FNV1=

B(21)M1=√M2+M2=

M2=√M2+M2=

M M2(T)2W

45钢，调质处理。15-1得1]=60MPaca〈[1 此轴合理安

键的选用和数据引（第五版）90页。4：轴的校核及数据引自《机械（第八版）370-3837、精确校核轴的疲劳强度⑴判 截截面V，VI及小键槽中间截面只受扭矩作用。所以V，VI及小键槽中间截面无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面III和IV处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,大键槽中间截面上的应力最大.截面III的应力集中的影响和截面IV的相近,但是IVIV⑵.IV抗弯系数W=0.1d3=0.1

[1]=60MPcaca〈[1

w=0.2d3 TIVMT截面Ⅳ上的扭矩T3为T3=744.90N轴的材料为45钢。调质处理。 表15-1查得：B

1

T1因

Tq qK=1+q(1)=1.82K=1+q（T-1）=1.26所以

K=2.8K=1.62

S=

aa=katSca

S

SS2S 抗弯系 W=0.1d3=

w=0.2d3 T截面Ⅳ左侧的弯矩M T截面Ⅳ上的扭矩T3 T3截面上的弯曲应 截面上的扭转应K=K

1K=

11

所以

K K

S=

aa=katS2S2S

S

8 表6-2 [p]=110MP工作长度 K1=0.5h1=4.5K2=0.5h2=5.5 得9、校核轴 （1）轴向力S10.4R11709.1NS20.4R21111.9NAFa3Fa2因Fa2

S1AA

，则

Fa1S 1、2Fa1

，查表e0.40

0.40e

X1,Y

Sca1P1X1

Y

Fa2