二級展開圓柱齒輪減速器

1、二級展開圓柱齒輪減速器設(shè)計者：楊碩指導(dǎo)教師：邱雪松 班級：軋鋼-3班2013年1月12日一、電動機的選擇1原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)2電動機型號選擇電動機型號選擇1、原始數(shù)據(jù)運輸帶牽引力F=1524N運輸帶工作速度V=0.8m/s滾筒直徑 D=0.27m2、電機型號選擇 運輸帶所需功率，取 Pk =FV/1000=15240.8/1000=1.22kw 取1=0.99（聯(lián)軸器）,2=0.97（斜齒嚙合） ,3=0.98（軸承）,4=0.96（卷筒效率）,則： a=12( 3)4 22 4=0.817 電動機功率： Pd=Pk / a=1.49kw 卷筒輪轉(zhuǎn)速： nk =60V/D=600.8/（0.27

2、）=56.9rpm 二級圓柱齒輪減速器推薦傳動比為：i=840 故電動機轉(zhuǎn)速可選范圍： nd=in=（840）56.9=455.22276rpm 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min，綜合考慮選電動機型號為Y112M-6，主要性能如下表：電機型號額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/rpm額定轉(zhuǎn)速/rpm堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.210009402.02.2二總傳動比確定及各級傳動比分配二總傳動比確定及各級傳動比分配總傳動比為： i= nm / nk =940/56.9=16.52齒輪傳動比i1=(1.3-1.4) i2 取i2=3.44則： i1=4.8

3、0三運動和動力參數(shù)的計算三運動和動力參數(shù)的計算 設(shè)輸入軸為設(shè)輸入軸為1 1軸，中間軸為軸，中間軸為2 2軸，輸出軸軸為軸，輸出軸軸為3 3軸軸, ,卷筒卷筒軸為軸為4 4軸軸。 1.1.各軸轉(zhuǎn)速：各軸轉(zhuǎn)速： n n1 1=n=nm m = 940rpm = 940rpm n n2 2=n=nm m / i / i1 1 =195.8rpm =195.8rpm n n3 3=n=nm m / i / i2 2=56.9rpm=56.9rpm2.2.各軸輸入功率：各軸輸入功率：l P1=Pd01=1.490.99=1.48kwl P2=P102=1.480.980.97=1.4kwl P3=P23

4、4=1.40.980.97=1.33kwl P4=P345=1.330.980.99=1.29kw3.各軸輸入轉(zhuǎn)距：各軸輸入轉(zhuǎn)距：l Td=9550Pd/nm=95501.49/940=15.13Nml T1=Td01=15.130.99=15 Nml T2=T1i112=154.80.980.97=68 Nml T3=T2i234=683.440.980.97=223 Nml T4=T345=2230.980.99=205 Nm軸號功率P（Kw）轉(zhuǎn)矩T(Nm)轉(zhuǎn)速n（r/min)傳動比i效率電機軸1.4915.139401.000.99軸1.48159404.80.95軸1.468195.8

5、3.440.95軸1.3322356.91.000.97卷筒軸1.2920556.9運動和動力參數(shù)計算結(jié)果運動和動力參數(shù)計算結(jié)果四傳動零件的設(shè)計計算四傳動零件的設(shè)計計算1第一級斜齒圓柱齒輪的選擇計算第一級斜齒圓柱齒輪的選擇計算2、第二級直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計第二級直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計(1).選擇材料、精度等級和蝸桿頭數(shù) 材料：小斜齒輪 :45鋼，調(diào)質(zhì)處理；大斜齒輪：45鋼，正火； 精度等級：初選取8級 按GB/T10095.1-2008初選齒數(shù)：Z1=23，Z2= i1Z1=4.823=110.4（111）則傳動比為u= Z2/ Z1=111/23=4.83第一級斜齒輪設(shè)計第一級斜齒輪設(shè)計(2)

6、.按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計計算計算公式 ：1）、確定載荷：K=KAKKVK中等振動 KA=1.25預(yù)估v24m/s，取Kv=1.072）、取d=1 =15，=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos=1.65=bsin/（*mn）=d*Z1*tan15/=1.96=+=1.96+1.65=3.61則K=1.45 23121HEdHZ Z Z ZKTudu3）、由于d=1，齒輪非對稱布置軸的剛性大，則K=1.18 則K= KAKKVK=1.251.451.071.18=2.294）、作用在齒輪上的轉(zhuǎn)距T1 =1.5104Nmm5）、查表得 ZE=189.8MPa ,ZH=2.416)、Z=

7、cos=0.987）、Z=（4-）（1-）/3+/=0.668)、計算許用應(yīng)力查表得：Hlim1=590Mpa Hlim2=470Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60njlh=60940153008=6.77108N2=N1/u=6.77108/4.83=1.4108查表得：KHN1=1.03 KHN2=1.1l 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則l H1= KHN1Hlim1=1.03590MPa=607.7MPal H2= KHN2Hlim2=1.1470MPa=517MPal H= H2= 517MPal 根據(jù)接觸應(yīng)力設(shè)計尺寸：l d132kT1(u+1)( ZZZE ZH

8、/H )2/(ud)=30.05mm9)、設(shè)計中心距a、模數(shù)mn ad1（1+u）/2=30.05（1+4.83）/2=87.59 則a=125mmmn=（0.010.02）a=1.252.5 則mn=2.5，由a=mn（Z1+Z2）/2cos Z1+Z2=2acos/mn=2125cos15/2.5=96.6 圓整為97 則Z1=(Z1+Z2)/(1+u)=97/(1+4.83)=16.6 圓整為17 Z2=Z1+Z2-Z1=80 實際傳動比u1= Z2 /Z1=80/17=4.71 誤差計算： =（u- u1）/u=（4.83-4.71）/4.83=2.4 確定螺旋角： =arcosmn（

9、Z1+Z2）/(2a)=14412 確定齒寬： b2=dd1=12.523/cos=43.8mm （44mm） b1=b2+6=50mml 10）、校正分度圓直徑：l a、齒輪的圓周速度：l v=d1n1/601000=2.517940/（601000cos14.07）=2.2m/s 則Kv。=1.04l b、驗算重合度l =1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos=1.6l =bsin/（*mn）=d*Z1*tan15/=1.36l =+=2.96 則K。=1.41l 所以d130.053Kv。K。/（KvK）=29.49（符合要求）（3）按彎曲疲勞強度校核1）、載荷系數(shù)K= KAKKV

10、K=1.251.411.041.18=2.16當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/（cos）3=18.68(圓整19)Zv2=Z2/（cos）3=87.91(圓整88) 查取齒形系數(shù)YFa1=2.8 YFa2=2.23查取應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.54 YSa2=1.771111112FFaSaFnKTYY Y Ybd m1222212FFaSaFnKTYYY Ybd m2）、查表可得許用彎曲應(yīng)力 Flim1=450MPa Flim2=390MPa 由于N1=6.77108 N2=1.4108 則查表可 KFN1=KFN2=1 F1= KFN1Flim1=450MPa F2=KFN2Flim2=390MPa

11、 3）、重合度系數(shù) Y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.6=0.72 螺旋角系數(shù) Y=1-/120=1-1.36（14.07/120）=0.84 綜上： F1=22.161.5104/（442.5172/cos14.07）2.81.540.720.84=43.82MPaF1 F2=40.12 MPaF2 經(jīng)檢驗所設(shè)計齒輪合格2、第二級直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計第二級直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計第二級直齒輪的設(shè)計計算與斜齒輪基本相同，此處不再贅述。設(shè)計結(jié)果: a=150mm m=3 Z1=23 Z2=77 u2=3.34 b1=75mm b2=69mm五、軸的設(shè)計與校核五、軸的設(shè)計與校核 軸的材

12、料選用常用的軸的材料選用常用的4545鋼，調(diào)制處理鋼，調(diào)制處理 。當(dāng)軸的支撐距離當(dāng)軸的支撐距離未定時，未定時， 無法由強度確定軸徑，要用初步估算的方法，即無法由強度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d d，計算公式為：計算公式為： 軸有彎矩于是軸有彎矩于是C取取112， 3/dCP n1.高速軸高速軸考慮到高速軸要與電機連接，則高速軸必須與聯(lián)軸器連接，由：考慮到高速軸要與電機連接，則高速軸必須與聯(lián)軸器連接，由： d d1 1112 112 3 3（1.48/9401.48/940）=13mm=13mm所以直徑為所以直徑為d1

13、=18mmd1=18mm。則初步定軸的結(jié)構(gòu)：。則初步定軸的結(jié)構(gòu)： 但是，由于齒輪設(shè)計完成，對于小斜齒輪： da=mn(z1+2cos)/cos=48.81mm(圓整49mm) d= mnz1/cos=43.81mm df= mn(z1+2.5cos)/cos=37.56mm對于鍛造小齒輪，da200mm當(dāng)X2.5mt（6mm）時，齒輪和軸做成一體。其中，X為齒根到轂鍵槽頂面的距離。顯然，X6mm，則應(yīng)做成齒輪軸。軸的結(jié)構(gòu)為：l 裝配方案：左端端蓋、左端軸承，依次從左至右安裝；聯(lián)軸器、密封圈、右端端蓋、右端軸承，依次從右向左安裝。l 軸的軸向尺寸：此齒輪軸的齒輪、軸承、聯(lián)軸器的安裝部分的長度由齒

14、輪、軸承、聯(lián)軸器分別確定。l 直徑安排：直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些，可取（38）mm，否則可取（12）mm。 軸承選用：滾動軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm 聯(lián)軸器選用：LT2(YA1842/YA1842)2、中間軸中間軸 由由d1d1112 112 3 3（1.4/195.81.4/195.8）=21.6mm=21.6mm 初選初選d d1 1=30mm=30mm，初定軸的結(jié)構(gòu)為：初定軸的結(jié)構(gòu)為： 裝配方案：左端端蓋、左端軸承、套筒、大斜齒輪，依次從左至右安裝；右端端蓋、右端軸承、套筒、小直齒輪，依次從右至左安裝。直徑安排：直徑變化

15、處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些，可?。?8）mm，否則可?。?2）mm。 軸承選用: 滾動軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm3、低速軸、低速軸由d1112 3（1.33/96.5）=27mm初選d1=35mm,初定軸結(jié)構(gòu)：裝配方案：左端端蓋、左端軸承、套筒、大直齒輪，依次從左至右安裝；聯(lián)軸器、密封圈、右端端蓋、右端軸承，依次從從右至左安裝。 直徑安排：直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些，可取（38）mm，否則可取（12）mm。 軸承選用：滾動軸承6109（45-75-16）聯(lián)軸器選用：GYH4 J1型/ J1型俯視圖主

16、視圖左視圖A、齒輪軸斜齒部分的受力計算：、齒輪軸斜齒部分的受力計算： 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T=T1=15000NmmFt=2T1/d=215/0.04381=684.7NFr=Ft tan n/cos =684.7tan20/cos14.07=256.9NFa=Ft tan =684.7tan14.07=171.6NB、軸承支反力：、軸承支反力： 豎直面豎直面: R1=(121.3Fr+22Fa)/156.6=(121.3256.9+22171.6)/156.6=223N R2=(35.3Fr-22Fa)/156.6=(35.3256.9-22171.6)/156.6=33.9N 水平面：水平面： R1=

17、121.3Ft/156.6=121.3684.7/156.6=530.36N R2=35.3Ft/156.6=35.3684.7/156.6=154.34N高速軸校核高速軸校核高速軸受力圖高速軸受力圖扭矩圖扭矩圖豎直方向受力圖豎直方向受力圖豎直方向彎矩圖豎直方向彎矩圖水平方向受力圖水平方向受力圖水平方向彎矩圖合成彎矩圖C、選擇軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由機械設(shè)計手冊查的：b=650MPa，s=360MPa。用插值法查表得： 0b=102.5 MPa, -1b=60 MPa, =-1b/ 0b=0.59 則斜齒部分中間的最大當(dāng)量彎矩是 M=M2+（T）=22153.81 MPaE、校核軸徑 d3（M

18、/0.1-1b）=15mm37.56mm 經(jīng)校核軸徑尺寸合格。六、軸承的選擇校核六、軸承的選擇校核1、軸承選擇軸承選擇 軸承選用標(biāo)準(zhǔn)件，高速軸及中間軸選用滾動軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm；低速軸選用滾動軸承61092、校核高速軸軸承校核高速軸軸承 軸承采用X型安裝，a、計算軸承受力：、計算軸承受力： Fr1=（R12+ R12）=575.3N Fr2=（R22+ R22）=158N 查表得軸承的基本額定動載荷Cr=22KN，基本額定靜載荷為Cr0=14.2KN 由Fa/ Cr0=0.012查表得：e=0.38（插值法），所以：左端軸承內(nèi)部軸向力：S1=e Fr1=0.

19、38575.3=218.6N右端軸承內(nèi)部軸向力：S2=e Fr2=0.38158=60.04N 則: S2+Fa=60.04+171.6=231.64S1所以，軸承1（左端）被壓緊，軸承2（右端）被放松。則: 軸承1的軸向力:Fa1=Fa+ S2=231.64N 軸承2的軸向力：Fa2= S2=60.04Nb、軸承壽命校核軸承壽命校核 查表可得兩軸承的徑向系數(shù)X=0.72，軸向系數(shù)Y=2.39。（Fa1/Fr1=0.4e，F(xiàn)a2/Fr2=0.38e) 減速器有輕微沖擊選取載荷系數(shù)為fp=1，則:軸承1的當(dāng)量動載荷為： P1=fp（X Fr1+Y Fa1）=0.72575.3+2.39231.6

20、4=967.84 N 軸承2的 當(dāng)量動載荷： P2=fp（X Fr2+Y Fa2）=0.72158+2.3960.04=257.26 N顯然，P1P2軸承1壽命更短：Lh10=106/(60n)( Cr/P)=106/(60940)（22000/967.84）3=2.08105 h12000h （五年一班） 經(jīng)檢驗軸承的壽命符合要求。c、軸承的極限轉(zhuǎn)速的校核、軸承的極限轉(zhuǎn)速的校核 對于軸承1：P1/ Cr=0.040.1，查表可知：nlim=13000rpm查表取載荷系數(shù)f11=0.996，tan= Fa1/ Fr1=231.64/575.3=0.4,則f21=1 f11f21nlim=0.9

21、96113000=12948rpm940rpm(合格)七、鍵的選用與校核七、鍵的選用與校核1、低速軸鍵的選用、低速軸鍵的選用 a、聯(lián)軸器處軸徑35，選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接：A108 GB/T 1095-2003 b、大直齒輪處軸徑47，選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接： A149 GB/T 1095-2003 2、中間軸鍵的選用、中間軸鍵的選用 小直齒輪處以及大斜齒輪處的軸徑均為32，鍵選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接： A108 GB/T 1095-2003 3、高速軸鍵的選用、高速軸鍵的選用 聯(lián)軸器處軸徑為18，鍵選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接： A66 GB/T 10

22、95-20034、高速軸鍵的校核、高速軸鍵的校核 鍵采用靜聯(lián)接形式，則鍵校核的計算公式： T=0.25hLdp 由于軸徑18鍵A 6635，材料選用鑄鐵，由于有輕微沖擊，則， p=100MPa則鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T=0.2562918100=78.3Nm15Nm經(jīng)檢驗高速軸聯(lián)軸器處鍵的強度符合要求。 八、減速器附件的選擇八、減速器附件的選擇 窺視孔蓋窺視孔蓋 窺視孔蓋的規(guī)格166136mm。箱體上開窺視孔處設(shè)有凸臺7mm，一邊機械加工支撐蓋板的表面，并用墊片加強密封，蓋板材料為Q235A鋼，用6個M4螺栓緊固。 通氣器通氣器 減速器運轉(zhuǎn)時，箱體內(nèi)溫度升高，氣壓加大，對密封不利，故在窺視孔蓋上

23、安裝通氣器，是箱體內(nèi)熱膨脹氣體自由逸出，以保證壓力均衡，提高箱體縫隙處的密封性能?？紤]到室外的工作環(huán)境，選用帶金屬濾網(wǎng)的通氣器。 啟蓋螺釘啟蓋螺釘 在減速器裝配時于箱體剖分面上涂有水玻璃或密封膠，為了便于開蓋故設(shè)有啟蓋螺釘。其螺紋長度要大于機蓋連接凸緣的厚度，螺桿端部做成圓柱形、大倒角或半圓形，以免破壞螺紋。 定位銷定位銷 為了保證剖分式箱體的軸承座孔的加工及裝配精度，在箱體連接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷，兩銷盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。定位銷的直徑為d=8mm，長度應(yīng)大于箱蓋和箱座連接凸緣的總厚度，以便于裝卸。 吊環(huán)和吊耳吊環(huán)和吊耳 為了便于拆卸和搬運，在箱蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊

24、環(huán)、吊耳，并在箱座上鑄出吊耳。 放油螺塞放油螺塞 放油孔的位置應(yīng)在油池的最低處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的箱座外壁要有凸臺，經(jīng)機械加工成為螺塞頭部的支承面，并加封油圈以加強密封。油標(biāo)尺油標(biāo)尺 油標(biāo)尺應(yīng)放在便于觀測減速器油面及油面穩(wěn)定之處。先確定右面高度，再確定油標(biāo)尺的高度和角度，應(yīng)使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油標(biāo)尺應(yīng)足夠長，保證在油液中。采用帶有螺紋部分的桿式油標(biāo)尺。九、潤滑和密封九、潤滑和密封 1、潤滑說明、潤滑說明 因為是二級圓柱齒輪減速器，且齒輪的最大圓周轉(zhuǎn)速大于2m/s而小于3m/s所以采用軸承采用油溝潤滑，下機座的油溝在機體鑄成后用圓柱銑刀銑出。齒輪采用浸油潤滑，潤滑油采用50號機械油。 2、密封說明、密封說明在試運行過程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何墊片。軸伸處采用密封圈密封。十、拆裝和調(diào)整說明十、拆裝和調(diào)整說明 在安裝調(diào)整滾動軸承時，必須保證一定的軸向游隙，因為游隙大小將影響軸承的正常工作。當(dāng)軸直徑為3050mm時，可取游隙為。在安裝齒輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點