2012年哈工大-單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動說明書

1、目錄第1章 電動機(jī)的選擇計(jì)算 -2第2章 傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)計(jì) 3第3章 齒輪及V帶傳動設(shè)計(jì) 4第4章 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算 7第5章 滾動軸承選擇與壽命校核18第6章 鍵連接的選擇及校核計(jì)算20第7章 減速器的附件及其說明-20第8章 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-20第9章 聯(lián)軸器的選擇 20第10章 潤滑與密封22參考文獻(xiàn)-22第1章 電動機(jī)的選擇計(jì)算1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃拥墓ぷ鳡顩r是：中等沖擊載荷、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)系列三相異步電動機(jī)。1.2 電動機(jī)功率的選擇1.2.1 傳動裝置的總功率由設(shè)計(jì)手冊得，V型帶傳動的效率：0.96滾動軸承（一對）的效率：0.98圓柱齒輪（

2、閉式）的效率：0.97齒輪聯(lián)軸器的效率：0.99絞車卷筒的效率為：0.96=v帶2軸承齒輪聯(lián)軸器卷筒=0.96*0.982*0.97*0.99*0.96=0.8671.2.2 電動機(jī)所需的工作功率： 1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算卷筒的工作轉(zhuǎn)速：按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動二級減速器傳動比范圍，作為總傳動比范圍，即I1 =840，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：n筒=（840）76=6083040r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號：因此有三種傳動比方案：通過綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價(jià)格和

3、帶傳動、減速器的傳動比，選擇n=750r/min。1.4 電動機(jī)型號的確定根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，及所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y132M-8。主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速710r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。主要性能如下表：電動機(jī)型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)起動轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y132M-83.07102.02.0第2章 傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)計(jì)算2.1 總傳動比的確定由已知數(shù)據(jù)可知：2.2 分配各級傳動比查閱資料可知，單級減速器i=36合理，由i齒輪=1.4i帶，計(jì)算得齒輪i齒輪=3.62則有 ，可得： 2.3 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸 ： 小

4、齒輪軸 ： 大齒輪軸 ： 卷 筒 軸 : 2.4 計(jì)算各軸的功率電動機(jī)軸 ： 小齒輪軸 ： 大齒輪軸 ： 卷 筒 軸 : 2.5 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸 ： 小齒輪軸 ： 大齒輪軸 ： 卷 筒 軸 : 2.6 傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)匯總表表3.1 傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)計(jì)算軸名參數(shù)電動機(jī)軸小齒輪軸大齒輪軸卷筒軸轉(zhuǎn)速r/min710275.27676輸入功率P/kw32.372.282.23輸入轉(zhuǎn)矩T/Nmm3350082100傳動比i2.583.621.0 效率0.920.950.95第3章 齒輪及V帶傳動設(shè)計(jì)3.1 v帶設(shè)計(jì)計(jì)算（一）選擇普通V帶截型每天工作8小時，查表得：kA=1.1PC=K

5、AP=1.13=3.3KW由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本查表可知：選用A型V帶；（二）確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速查表： 取dd1=140mmdd2=i帶dd1(1-0.02)=2.581400.98=354mm帶速V：V=dd1n1/601000=140710/（601000） =5.2m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。(三)驗(yàn)算傳動比i帶=2.58，i計(jì)算=dd2/dd1(1-0.02)=2.57傳動比誤差=（2.58-2.57）/2.58=0.38%1200（適用）（六）確定帶的根數(shù)由課本查表可得： P0=1.41KW P0=0.09KW K=0.93 KL=1.01Z=PC/P=PC/(P1+

6、P1)KKL=3.3/(1.41+0.09) 0.931.01=2.34取Z=3，即采用三根V帶(七)計(jì)算軸上壓力查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5003.3/35.2(2.5/0.93-1)+0.15.22N=181.26N則作用在軸承的壓力FQ： FQ=2ZF0sin1/2=23181.26sin155.44/2=1060.6N3.2齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不大，且為閉式齒輪傳動，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用45號碳素鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為236HBS。大齒輪選用45號鋼正火，齒面硬度19

7、0HBS；齒輪選擇8級精度，齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪材料及其力學(xué)性能材料牌號熱處理方式硬度接觸疲勞極限 彎曲疲勞極限45調(diào)質(zhì)197286HBS550620410480由d176.6(kT1(u+1)/duH2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=3.62 取小齒輪齒數(shù)Z1=25，則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=3.6225=90.5，取Z2=90 實(shí)際傳動比i0=90/25=3.6傳動比誤差：（i-i0）/i=(3.62-3.6)/3.62=0.552%2.5% （符合）齒數(shù)比：u=3.6取d=1.0 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106P/n1=9.55106

8、2.37/275.2 Nmm =8.21104Nmm (4)載荷系數(shù)k：取k=1.2 (5)許用接觸應(yīng)力HH= Hlim/SHHlim1=570MPa Hlim2=390MPaFlim1=220MPa HFlim2=170MPa通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0， SF=1.25 H1=Hlim1/SH=570/1.0Mpa=570Mpa H2=Hlim2/SH=390/1.0Mpa=390MpaF1=220/1.25=176MPa H2=170/1.25=136MPaHmin=minH1 , H2=390MPa故得：d176.6kT1(u+1)/duH2)1/3

9、=76.61.282100(3.6+1)/1.03.639021/3mm = 71.9mm取d1=75mm模數(shù)：m=d1/Z1=75/25=3mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3mm中心距：a=0.5m(Z1+Z2)=172.5mm分度圓直徑：d1=m Z1=75mm d2=m Z2=270mm齒寬：b=dd1=75mm 大齒輪齒寬為75mm，小齒輪齒寬應(yīng)比大齒輪齒寬長5-10mm，取小齒輪齒寬為80mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由齒輪齒數(shù)，查表得：YF1=2.72 YF2=2.22YF1/F1=0.0155 YF2/F2=0.0163由于YF1/F1 YF2/F2，故取YF2=2.22代入公式計(jì)算F=(

10、2kT1/bm2d1)YF2HF=(2kT1/bm2d1)YF2=25.92F2=136MPa因此齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足使用條件 (7)其他尺寸小齒輪：da1= d1+2ha1=81mm df=d1-2hf=67.5mm大齒輪：da2=d2+2ha2=276mm df=d2-2hf2=262.5mm由于大齒輪分度圓半徑較大采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下（需要根據(jù)后面軸的設(shè)計(jì)來確定大齒輪的詳細(xì)參數(shù)）：齒輪結(jié)構(gòu)圖如下：第4章 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算4.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）高速軸4.1.1 按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度197286HBS，取c=118考慮有鍵槽，將直徑增大7

11、%，則因此：d=28mm4.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 初定各軸段直徑位置軸徑/mm說明大帶輪處28按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑唇形密封處35滿足大帶輪的周向固定要求而設(shè)一軸肩，軸肩高度a=（0.070.1）d=（0.070.1）*28=1.962.8，取a=2.5mm。該段軸徑應(yīng)滿足油封標(biāo)準(zhǔn)軸承處40軸承所受徑向力不大，在考慮價(jià)格壽命等因素，選擇型號6208深溝球軸承齒輪處45考慮齒輪從左端裝入，故齒輪孔徑應(yīng)大于軸承處軸徑，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑軸環(huán)處52齒輪右端用軸環(huán)定位，按齒輪處軸徑d=45mm，由表11.3知，軸環(huán)高度a=（0.070.1）d=（0.070.1）*45=3.154.5，取a=3.5mm

12、右端軸承處40此處軸徑取型號6208深溝球軸承的內(nèi)徑，即40mm2) 確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明齒輪處78已知齒輪輪轂寬度為80mm，為保證套筒能壓緊齒輪，此段軸長應(yīng)略小于齒輪輪轂寬度，故取78mm右端軸承處35此軸段包括四個部分，軸承內(nèi)圈寬度為18mm；軸承左端面與內(nèi)機(jī)壁的距離為10mm；檔油環(huán)超出內(nèi)機(jī)壁距離為2mm；剩余檔油環(huán)長度取5mm；此段軸長度應(yīng)為18+10+2+5=35mm.唇形密封處48為方便軸承端蓋的拆裝及對軸承加潤滑脂，取軸承蓋外端面與左端軸肩的間距為10mm；由減速器及軸承蓋的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，取軸承左端面與軸承蓋外端面的間距（即軸承蓋的總寬度）為38mm。故該軸段的長度

13、為10+38=48mm大帶輪處45已知大帶輪輪轂寬度為50mm，為保證軸端擋圈能壓緊大帶輪，此段軸長應(yīng)略小于大帶輪長度，故取45mm軸環(huán)處5軸環(huán)寬度b=1.4a=1.4*3.5=4.9mm，取b=5mm左端軸承處42軸承寬度為18mm，軸承右端面至內(nèi)機(jī)壁距離為10mm，檔油環(huán)超出內(nèi)機(jī)壁2mm，檔油環(huán)右側(cè)至右端軸肩距離為12mm，故取18+10+2+12=42mm齒輪及聯(lián)軸器均采用A型普通平鍵，其中齒輪處：鍵14970GB/ 1096-2003；大帶輪處為：鍵8740 GB/ 1096-2003。3）高速軸強(qiáng)度校核計(jì)算1. 軸的受力分析1) 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=8.21104Nmm2) 求軸上傳動件

14、作用力 帶輪傳動作用在高速軸上的壓力為：FQ=2ZF0sin1/2=23181.26sin155.44/2=1060.6N將FQ分解至水平面FQH和豎直面FQV內(nèi),小帶輪與大帶輪之間的V帶為傾斜狀態(tài)，與豎直面成82.2度，由幾何關(guān)系可知：FQH=FQsin82.2=1060.6sin82.2=1050.8NFQV=FQcos82.2=1060.6cos82.2=143.9N 齒輪上的圓周力Ft=2Td1=2=2189.3N齒輪上的徑向力Fr=Fttan20=796.8N2. 確定軸的跨距左右軸承支反力力作用點(diǎn)距齒輪力作用點(diǎn)距離均為71mm，大帶輪力作用點(diǎn)距齒輪力作用點(diǎn)距離為150.5mm。3.

15、 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度1) 作軸的空間受力簡圖2) 作水平面受力圖及彎矩圖對B點(diǎn)取矩得： 1050.879.5+712FDH-796.871=0得FDH=-182.5N對D點(diǎn)取矩得：1050.879.5+271+796.871-FBH712=0得FBH=2037.5N 水平受力圖 彎矩圖3) 作垂直面受力圖及彎矩圖對B點(diǎn)取矩：MB=0得：FDV=1014.09N對D點(diǎn)取矩：MD=0得：FBV=1319.11N 垂直受力圖 彎矩圖4) 作合成彎矩圖5) 作轉(zhuǎn)矩T圖6) 作當(dāng)量彎矩圖Me=M2+(T)2=84318.22+(0.382100)2=87841.88Nmm7) 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度

16、對于45鋼，=55MPa齒輪中心截面為危險(xiǎn)截面，因此校核齒輪中心截面e=Mc0.1d3=87841.88/(0.1453)=9.64MPa=55MPa故高速軸強(qiáng)度能滿足要求。（二）低速軸考慮有鍵槽，將直徑增大3%，則有取d=38mm1）初定各軸段直徑位置軸徑/mm說明聯(lián)軸器處38按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑唇形密封處45滿足聯(lián)軸器的周向固定要求而設(shè)一軸肩，軸肩高度a=（0.070.1）d=（0.070.1）*38=2.66-3.8mm，取a=3.5mm。該段軸徑應(yīng)滿足油封標(biāo)準(zhǔn)軸承處50軸承所受徑向力不大，在考慮價(jià)格壽命等因素，選擇型號6210深溝球軸承齒輪處52考慮齒輪從左端裝入，故齒輪孔徑應(yīng)大于

17、軸承處軸徑，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑軸環(huán)處60齒輪右端用軸環(huán)定位，按齒輪處軸徑d=52mm，由表11.3知，軸環(huán)高度a=（0.070.1）d=（0.070.1）*52=3.645。2，取a=4mm右端軸承處50此處軸徑取型號6210深溝球軸承的內(nèi)徑，即50mm2）確定各軸段長度位置軸段長度/mm說明齒輪處73已知齒輪輪轂寬度為75mm，為保證套筒能壓緊齒輪，此段軸長應(yīng)略小于齒輪輪轂寬度，故取73mm右端軸承處37此軸段包括四個部分，軸承內(nèi)圈寬度為20mm；軸承左端面與內(nèi)機(jī)壁的距離為10mm；檔油環(huán)超出內(nèi)機(jī)壁距離為2mm；剩余檔油環(huán)長度取5mm；此段軸長度應(yīng)為20+10+2+5=37mm.唇形密封處49為方

18、便軸承端蓋的拆裝及對軸承加潤滑脂，取軸承蓋外端面與左端軸肩的間距為10mm；由減速器及軸承蓋的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，取軸承左端面與軸承蓋外端面的間距（即軸承蓋的總寬度）為39mm。故該軸段的長度為10+39=49mm聯(lián)軸器處82已知聯(lián)軸器軸孔長度為82mm，故取82mm軸環(huán)處10軸環(huán)寬度b=1.4a=1.4*4=5.6mm，取b=10mm左端軸承處49軸承寬度為20mm，軸承右端面至內(nèi)機(jī)壁距離為10mm，檔油環(huán)超出內(nèi)機(jī)壁2mm，檔油環(huán)右側(cè)至右端軸肩距離為12mm，套筒長度為5mm，故取20+10+2+12+5=49mm齒輪及聯(lián)軸器均采用A型普通平鍵，其中齒輪處：鍵161063GB/ 1096-2003；聯(lián)

19、軸器處為：鍵10870 GB/ 1096-2003。3） 低速軸強(qiáng)度校核計(jì)算1.軸的受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=2.85105Nmm2.求軸上傳動件作用力 齒輪上的圓周力Ft=2Td1=2=2111.1N齒輪上的徑向力Fr=Fttan20=796.8N3.確定軸的跨距左右軸承支反力力作用點(diǎn)距齒輪力作用點(diǎn)距離均為74.5mm，聯(lián)軸器力作用點(diǎn)距齒輪力作用點(diǎn)距離為173.5mm。4.按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 作軸的空間受力簡圖 作水平面受力圖及彎矩圖對B點(diǎn)取矩得： 768.474.5+74.52FDH=0得FDH=-384.2N對D點(diǎn)取矩得：768.474.5+FBH74.52=0得FBH=-384.2N

20、水平面受力圖：彎矩圖： 作垂直面受力圖及彎矩圖FDV=FBV=1055.6N垂直受力圖：彎矩圖： 作合成彎矩圖 作轉(zhuǎn)矩T圖 作當(dāng)量彎矩圖Me=M2+(T)2=.612+(0.3)2=.61Nmm4） 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度對于45鋼，=55MPa齒輪中心截面為危險(xiǎn)截面，因此校核齒輪中心截面e=Mc0.1d3=.61/(0.1523)=8.51MPa29200h滿足要求，故選擇6208型號軸承。5.2 低速軸軸承的校核(1) 軸承型號。根據(jù)工作狀況試選用深溝球軸承，該段軸徑為50mm，選用6210，由指導(dǎo)書表12.1查得，Cr=35.1KN。(2) 計(jì)算當(dāng)量動載荷。工作情況與上述軸承一樣，故徑向

21、載荷系數(shù)X=1.0，軸向載荷系數(shù)Y=0，查得載荷系數(shù)fp=1.2，則當(dāng)量動載荷為Pr=fpXFr由軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分可知，左右兩處軸承受徑向載荷相同，F(xiàn)r=2Fh2+Fv2=2354.22+1055.62=1.123kNPr=fpXFr=1.3476kN(3) 校核軸承壽命軸承壽命為L10h=10660n（CP）3=1066076（.6）3=h29200h滿足要求，故選擇6210型號軸承。第6章 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 鍵連接的選擇及校核計(jì)算選擇代 號直徑（mm）工作長度（mm）轉(zhuǎn)矩（Nmm）極限應(yīng)力（MPa）高速軸鍵874028328210052.36鍵1497045568210014.48低

22、速軸12鍵161063524746.64由于鍵采用靜聯(lián)接，中等沖擊，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。第7章 減速器的附件及其說明通 氣 器 ： 由于在礦山環(huán)境中使用，選取網(wǎng)狀通氣器，采用M481.5；油面指示器 ： 選用桿式游標(biāo)M12；放 油 螺塞 ： 選用外六角油塞及封油圈M161.5。第8章 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。(1) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(

23、3)油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷 為了保證軸承座孔的安裝

24、精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。（10）箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度P20地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d116機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d210聯(lián)軸器螺栓d2的間距 l 180軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷直徑d8df，d1, d2至外機(jī)壁距離C126, 22, 16df， d2至凸緣邊緣距離C220, 14軸承旁凸臺半徑R124, 20, 14凸臺高度h 根據(jù)低速