減速器設(shè)計案例

1、設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目:帶式輸送機傳動裝置設(shè)計傳動機構(gòu)示意圖注：高速軸低速軸卷筒軸 原始數(shù)據(jù)項目輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度W（m/s）滾筒直徑D/mm每日工作時數(shù)h-Jday傳動工作 年限a參數(shù)2300400245i=r注：傳動不逆轉(zhuǎn)載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的倍 ，輸送帶速度允許誤差為土 5%機器通常由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。擬定一個合理的傳動方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、 運動及機器的其他要 求外，還應(yīng)熟悉各種傳動機構(gòu)的特點，以便選擇一個合適的傳動機構(gòu)。考慮到設(shè)計要求 輸出功率較小，要求不是很高，而帶傳動成本低廉，制造，安裝，維護方便，在傳遞相 同扭矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較

2、其他形式簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，噪聲小，應(yīng)用廣泛。宜 布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小鏈傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。故本文在選取 傳動方案時，采用帶傳動。第一章總體方案設(shè)計電動機的選型設(shè)計電動機功率的計算電動機的選型計算是依據(jù)工作機，即滾筒的功率所確定的，在計算中，要考慮各傳動級的傳 動效率，諸如滾筒的效率、聯(lián)軸器的效率、軸承的效率、齒輪傳動效率、齒輪攪油效率和 帶傳動效率然后用反推法，最終計算得電動機的功率。按工作要求和條件，選用Y型全封 閉籠型三相異步電動機：1,2， 3， 4， 5分別為V帶，軸承，齒輪，聯(lián)軸器，卷筒的效率，即為整個系統(tǒng)總的設(shè)計效率。根據(jù)相關(guān)手冊查的效率分別為、1。

3、 3 1234530.96 0.980.95 0.99 10.85pPwd 1000F V 1000 0.85 4.1KW 60 1000 V nw D71.6r/min 帶的傳動比i1 24,齒輪傳動比i2 35,總傳動比i 620 ,則 ' nd i nw(6 20) 71.6(429.6 1432)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min ,再根據(jù)計算出的容量，由機械設(shè)計 基礎(chǔ)(附錄G電動機)查出有三種適用的電動機型號，其技術(shù)參數(shù)及傳動比的比較情 況見下表。表1-1三種適用電動機技術(shù)參數(shù)及傳動比方案電動機 型號額定功率/KW電動機轉(zhuǎn)速r/min

4、傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比帶減速器1Y132M2-610009602Y160M2-8750720綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及鏈傳動和減速器的傳動比，可知方案 1比 較適合。因此選定電動機型號為 Y132M2-6 ,所選電動機白額定功率Ped = 5.5kw ,滿 載轉(zhuǎn)速nm = 960 r/min ，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊。所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸如下表所示表1-2所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸中心高H外形尺寸LX (AC/2+AD) X HD底腳安裝尺寸AX B地腳螺栓 孔直徑K軸伸尺寸DX E裝鍵部位尺寸 F x GD132515 345 31

5、5216 1781238 8010 43傳動比的分配和各軸運動及動力參數(shù)計算 (1)分配傳動比，由nm 960r/min y ,1a 13.4nw 71.6r/min取ii 3.2 i2 4.19(注ii為帶傳動比，i2為齒輪傳動比)(2)計算傳動裝置和動力參數(shù)ni nm/ii 960 3.2 300r/min n2 n/i2 300 4.19 71.6r/min(3)各軸功率分配1軸2軸3軸(4)各軸轉(zhuǎn)矩分配pdTd 9550 d nw9550 5.5/ 96057.71N m1軸2軸3軸(卷筒軸)PiPd 15.5 0.965.28kwPIpd1235.5 0.96 0.98 0.954.

6、92kwPIIIpd 12 3 45.5 0.96 0.982 0.95 0.994.77kwTi Td i1154.71 3.2 0.96168.01N mTii工 i2 2 3168.01 4.19 0.98 0.95659.39N mT T 21 III 1 II 245655.39 0.98 0.99 1635.86 N m各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩如下表 表1-3各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩參數(shù)軸名電機軸I軸n軸田軸轉(zhuǎn)速r/min960300功率KW轉(zhuǎn)矩第二章V帶傳動設(shè)計V帶傳動設(shè)計計算V帶傳動設(shè)計計算設(shè)計步驟如下表表2-1 V帶傳動設(shè)計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸的確定計 算功率由式 p帶

7、Ka Pd1.3 5.5 7.15kw 由表 6-6 取 KA 1.3P帶 7.15kw選V型 帶型號根據(jù)%和nw查圖6-9選B型帶B型帶確定帶 輪直徑由表6-8取小帶車&直徑dd1 140mm傳動比i1 3.2大帶輪直徑 dd2 i1 dd1 140 3.2 448mm 取 dd2450mmdd1140mmdd2450mm驗算帶速由式vdd nm/(60 1000)v140 960 / 60 1000得到7.0m/ svmin v vmax所以合適v 13.6m/s初定帶 中心距由(dd1 dd2) a02(dd1 dd2) 413mm a0 1180mm初定中心距a0 960 mm

8、a0 960mm確定帶基準長度Ld0 2a ( /2)(d& dd?) & dd12/4a01920 926.7 25.03 2871mm查表 6-2 取 Ld 2870mmLd 2870mm小帶輪包角實際中心距a a0 (Ld0 Ld)/2 960 (2800 2871) 924mm1 180 (dd2 ddj/a 57.3 160.81 120合適a 924mm 1 160.80確定帶 的根數(shù)由 zp帶 /( PiPi) K KI由 dd1 140mm v 7.0m/s由表 6-3、6-4 得 pi2.096kwpi 0.303kw由表 6-8、6-2 得 K0.95 Kl

9、1.05故 z 7.15/(2.0960.303) 0.95 1.05 2.988 3z 3計算初 拉力由公式：F0 500 (2.5 K ) p> /(k z v) q v2查表 6-1 q 0.17 kg / m_ _、_2F0 500 (2.5 0.95) 7.15/(0.95 3 7) 0.17 7286.13NF0286.13 N計算對 軸壓力由式 Q 2 z F0sin( 0 /2)2 3 286.13 sin(160.8/ 2) 1691NQ 1691NV帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(略)第三章齒輪傳動設(shè)計齒輪傳動設(shè)計計算齒輪傳動設(shè)計計算齒輪傳動是依靠兩輪齒之間直接接觸的嚙合傳動，用以傳動空

10、間任意兩軸間的運動和動力，其傳遞速度可達300m/s,傳遞的功率可以從一瓦到十幾萬千瓦，廣泛應(yīng)用與礦山， 冶金，建筑，化工，起重運輸?shù)葯C械中，是現(xiàn)代機械中用的最廣泛的一種傳動。與其它傳動相比，齒輪傳動具有一下特點。(1)傳動準確可靠。(2)傳動效率搞，工作壽命長。(3)結(jié)構(gòu)緊湊，適用的功率和速度范圍廣。(4)成本較高，不適宜兩軸中心距較大的傳動。根據(jù)設(shè)計要求，小齒輪選用 45號鋼 調(diào)質(zhì)250HBs大齒輪選用45號鋼 正火210HBs卜面將對齒輪進行強度校核的計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸的按齒面疲勞 強度設(shè)計取小齒輪z120則大齒輪z2 20 i2 20 4.19 83.8實際傳動比i0 z2

11、/z1 84/20 4.2傳動比誤差i 任 i0)/i2 (4.2 4.19)/4.19 0.24% 2.5%u i0 4.194 20z2 84確定 d由表7-16選 d 1.1d 1.1轉(zhuǎn)矩T刖回已經(jīng)計算出轉(zhuǎn)矩 168.01N.m 168N.m確定載荷 系數(shù)由表7-11取K=由表7-11取K=許用接觸 應(yīng)力由式h 由圖7-23由表7-15故h1H 2H Lim ZH /SH查得 610Mpa HLim2 570Mpa知Sh 1.25 (取較高可靠性)HLim2 570MpaHLim1 / SH 610/1.25 488MpaHLim2/SH570/1.25 456MpaHLim2 570M

12、paHLim2 570MpaH1 488Mpah2 456Mpa 3 j分度圓直d1763KT (1)7_1.1 168.01 (1 4.19) 1000徑d h2276 V1.1 4.19 456276.02mm76.02mm幾何尺寸 計算m d1 / z176.02/20 3.8 由表 7-1 取 m 4mmd1mZ|4 20 80mmd2mz24 84 336mmb1dd11.1 80 88mm取 b188mmb280mma (d1 d2)/2 208mmd1 80mm d2 336 mm b 88mm 2 80mm a 208mm校核齒根 彎曲疲勞強 度由式F FLim1 / SF疲勞

13、強度由圖 7-2 查得 FLim1 450Mpa FLim2 430Mpa由表7-15查得SF1.25（取較局可靠性）FLim1 450 MpaFLim2 430 MpaSf 1.25許用彎曲 應(yīng)力fiF 2FLim1/SF 450/1.25 360 MpaFLim2/SF 430/1.25 344 Mpa360 Mpa344 Mpa齒形系數(shù) 和應(yīng)力集中 系數(shù)Yfi 2.54 YS1 1.63 Yf22.20 % 1.88彎曲疲勞 強度校核2KgTgTF1Kl2 1.1 1.68 105 2.54 1.63F122bgYi2083 2.52 3098.3Mpa f1F1gfF2%298.3 2

14、.2 1.88 OQ 加r 1f 298.3Mpa f 】2YF1Kl2.54 1.63滿足強度要求齒輪圓周速度33vgd1gn /(6 10 )75 300/(60 10 ) 1.18m/s1.18m/s由表7-10可知，選9級精度合適。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計計算ft*m4m艘Z34岫*20*聞峭棘h*1曬藏c*025希度鞭9IGB 蝌S 2C8moi中域而圉役向蛔除立Fr根據(jù)齒輪傳動的強度計算，可以得到齒輪的主要參數(shù)和尺寸。而齒輪的結(jié)構(gòu)形式和齒輪 的輪轂、輪輻、輪緣等部分的尺寸，則由齒輪的結(jié)構(gòu)來確定。小齒輪我們將在第五章， 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予詳細的介紹。技術(shù)要求L娜45#機成頻工未注明虬孤1。人清

15、除毛刺H釉大也費審糕圖3-1低速軸齒輪結(jié)構(gòu)的示意圖表3-2齒輪傳動的主要參數(shù)和尺寸名 稱代號計算公式（依據(jù)）結(jié)果模數(shù)m由齒輪強度定5mm齒數(shù)Zi齒數(shù)的確定跟傳動比有關(guān)20Z284壓力角_020c020分度圓直徑did1 mz1d2 mz280mmcb336mm齒頂圓直徑daldai m(Zi 2) da2 m(Z22)88mmda2344mm四根圓直徑d f 1df1 m億 2.5)df2m(z2 2.5)70mmdf 2326mm標準中心距ad1d2a -22208mm齒寬b2一般比 b1 88mm 小 5 : 1080mm大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)（見圖，此種齒輪常用鍛鋼制造，也可采用鑄造毛坯，

16、其結(jié)構(gòu)尺 寸計算如下表表3-3大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸代號結(jié)構(gòu)尺寸計算公式結(jié)果dada 500mmda 344mmd140.5(d° dg)' d1 206mmdkdk 0.25(d。dg)dk 50mmd0d0 da 10mad0 304mmdgdg 1.6dhda 106mm gcc 0.3bc 20mmLL 1.3 dhL 84mm第四章 低速軸的設(shè)計計算低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計要求和條件，前面已經(jīng)計算給出具體為p2 4.92kw, n2 71.6r/min d2 336 mm 2045號鋼，正火處理。查表 11-5取A=113,查表11-1和11-9得(1)選材：選

17、用b 600Mpa5%, d 50mm1b 55Mpa(2)估算最小值:由于軸頭有一個鍵槽的存在，故放大 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）確定軸上零件的布置和固定方式。為了滿足軸向零件的定位，應(yīng)將軸設(shè)計成為階梯軸, 按轉(zhuǎn)矩T 655.62N m,從手冊查用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑為50mm,半聯(lián)軸器長L 112mm。要滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，在外伸軸頭左端 需制出一軸肩，故取靠近右端軸頭的軸身直徑為 57mm,右端有軸端擋圈定位，按軸端 直徑取擋圈直徑為60mm,因為半聯(lián)軸器的長度為L 112mm,而半聯(lián)軸器與軸頭配 合部分的長度為84mm,由于是單級齒輪聯(lián)軸器，因此可將齒輪布置在箱

18、體的中央，軸承對稱布置在兩側(cè)。齒輪以軸環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，以平鍵聯(lián)接和優(yōu)先選用的 過盈配合H7/p6實現(xiàn)軸向固定，齒輪軸頭有裝配錐度。兩端軸承分別軸肩和套筒實現(xiàn) 軸向定位，以過度配合k6實現(xiàn)軸向固定。整個軸系（包括軸承）以兩端軸承蓋實現(xiàn)軸 向固定。聯(lián)軸器以軸肩、平鍵聯(lián)接和優(yōu)先選用的過度配合H7/p6實現(xiàn)軸向固定和周向固定。軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖4-12）確定軸的各段直徑，外伸端直徑 50mm,聯(lián)軸器定位軸肩高，通過軸承端蓋的軸身直徑d 57mm,按題意，這里選用6212型軸承，軸頸直徑為 60mm,查國家標準 GB/T276,軸肩高hmin 4.5mm；所以軸肩和套筒外徑為69mm,圓角r

19、1mm；取 齒輪軸頭直徑為66mm；定位軸環(huán)高度h 5mm,于是軸環(huán)直徑為75mm；其余圓角均 為 r 1.5mm。3)確定軸的各段長度。輪轂長為 84mm,因此取軸頭直徑長度為82mm,軸承對稱地 置于齒輪兩側(cè)，查手冊軸承的寬度為22mm,軸徑長度與軸承寬度相等為22mm。齒輪兩 端與箱體內(nèi)壁間的距離各取21mm,以便容納軸環(huán)和套筒，這樣就可以定出跨距為 144mmo按箱體結(jié)構(gòu)需要，軸身伸出端的長度為33mm,為安裝聯(lián)軸器預(yù)留空間位置。半聯(lián)軸器與軸頭配合部分的長度為84mm,但為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而 不是壓在軸的端面上，軸頭長度應(yīng)比半聯(lián)軸器的配合長度略段， 取75mm為聯(lián)軸器的

20、軸 頭長度。圖4-1 低速軸的低速軸的校核傳動軸的強度校 險截面上最大扭 用切應(yīng)力在計算結(jié)構(gòu)示意圖計算核，主要依據(jù)是危轉(zhuǎn)切應(yīng)力不大于許 中 按 照 式計算項目繪軸的空間受力圖從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩軸上作用的轉(zhuǎn)矩從動齒輪上的受力：周向力計算結(jié)果參見圖4-1T 659NgmFt2 4094NFr2 1490N初步估算軸的直徑。此外軸的直徑可憑設(shè)計者的經(jīng)驗取。例如，在一般減速器中高速輸入軸的直徑可按與其相連的電動機的軸的直徑D估算；低速軸輸出直徑可按中心距a估算d (0.3: 0.4)a(1)列表計算計算內(nèi)容參見圖T 659N m故作用在軸上的轉(zhuǎn)矩為 T T 659N mFt2 2T /d2 2 655/

21、0.336 4094 NFr2 Ft2 tanan 4094 tan 201490N徑向力H平曲(Axy平卸)RhaRHB Ft2/2 4094 / 2 2047NRHA2047 N支座反力RHB2047NV平面(Axz平面) 支座反力Rva R/b Fr2/2 1490/2 745NRA745N計算H平面內(nèi)的彎繪出H平面內(nèi)的彎矩圖。由圖中看出最大彎矩發(fā)生在C所在截面上，其值為Mhc Rha L/2 147NR/B745N矩繪出V平面內(nèi)的彎矩圖。由圖中看出最大彎矩也發(fā)生在 C所在截面上，其值為M HC147 N計算V平面內(nèi)的彎 矩Mvc Rvb l/254N繪制合成彎矩圖繪制合成彎矩圖如圖所示

22、由于在H平面和V平面內(nèi)的彎£!圖均在 C所在截面上到 達最大，所以將 C截面左右兩側(cè)的彎矩進行合成得到M VC54 N計算合成彎矩22 1/2Mc (Mvc) (M hc ) 157 N繪制當(dāng)量彎矩圖繪制當(dāng)量彎矩圖的方法與繪制合成彎矩圖的方法相似，省略由繪制的當(dāng)量彎矩圖可知，危險截面處于中點C ,因此，必須對C截面進行驗算。由于要求減速器能正常反轉(zhuǎn)，因而可認為轉(zhuǎn)矩是對稱循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩，所以1。由此得到Mc157N計算當(dāng)量彎矩Meqc (Mc)2 ( T)21/2402Ngm由式(11-43)算得MeqC402 N gmIM eqc 1000(402 1000d JJ42mm0 0.1

23、 1bV 0.1 55在C處有一個鍵槽，所以要將軸放大5% ,即 d 44.1mm,此處軸徑為 66mm,強度足夠強度足夠表4-1低速軸的強度校核計算(2)繪制低速軸的受力圖、水平面彎矩圖、豎直面彎矩圖、合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，當(dāng) 量彎矩圖低速軸的受力圖水平方向受力圖豎直方向受力圖豎直面彎矩圖水平面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖T二6 5©N.m當(dāng)量彎矩圖第五章高速軸設(shè)計計算高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)軸的材料及熱處理方法。選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表得抗拉強度為b 650Mpa ;查表11-9得許用彎曲應(yīng)力11b 60Mpa(2)按扭轉(zhuǎn)強度估算最小直徑。由前面已經(jīng)算出高速軸齒輪的轉(zhuǎn)矩

24、 T 168N m。P 4.92kw。查表取A 112,計算 得P24.92 1000d 3 r2 1123. 38.5mm n2 300考慮到軸外伸端和聯(lián)軸器連接，故將軸徑放大 5%,即d 40mm o由于軸頭連接處為聯(lián) 軸器，為了使所選軸的直徑與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故同時選擇聯(lián)軸器。(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計確定軸上零件的布置和固定方式。為了滿足軸向零件的定位，應(yīng)將軸設(shè)計成為階梯軸。按轉(zhuǎn)矩T 168N m。從手冊查用 TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器，半徑聯(lián)軸器的孔徑為 40mm,半聯(lián)軸器長L 82mm。要 滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，在外伸軸頭左端應(yīng)再制出一軸肩，并取軸頭直徑為40mm 0故取靠近右端軸頭

25、軸身直徑為 50mm 0因為半聯(lián)軸器的長度為82mm,而半 聯(lián)軸器與軸頭配合部分的長度為 60mm,為了保證軸端兩端只壓在半聯(lián)軸器上， 應(yīng)將軸 頭長度取短一些，現(xiàn)去該軸頭長度為 55mm o由于是單級齒輪聯(lián)軸器，因此，可將齒輪 布置在箱體中央，軸承對稱布置在兩側(cè)。兩端軸承以過度配合K6實現(xiàn)周向固定。確定各段軸的直徑。外伸端直徑為 40mm,聯(lián)軸器定位軸肩高，靠近軸承端直徑取 50mm o齒輪軸的最大直徑即齒頂圓直徑，為 88mm。(3)確定軸的各段長度。輪轂長為 88mm,因此取軸頭直徑長度為82mm,軸承對稱 地置于齒輪兩側(cè)，查手冊軸承的寬度為18mm,軸徑長度與軸承寬度相等為18mm。齒輪

26、 兩端與箱體內(nèi)壁間的距離各取 14mm,以便容納軸環(huán)和套筒，這樣就可以定出跨距為 140mmo按箱體結(jié)構(gòu)需要，軸身伸出端的長度為31mm,為安裝聯(lián)軸器預(yù)留空間位置。半聯(lián)軸器與軸頭配合部分的長度為 60mm,但為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上， 而不是壓在軸的端面上，軸頭長度應(yīng)比半聯(lián)軸器的配合長度略段， 取82mm為聯(lián)軸器的軸頭長度。圖5-1 高速高速軸的 (略)軸的結(jié)構(gòu)示意圖 強度校核計算第6章箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計箱體設(shè)計的基本原則是：箱體要有足夠的剛度 箱體要有可靠的密封和便于傳動的潤滑箱體要有良好的結(jié)構(gòu)工藝型為了使結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，采用整體式箱體，材料為HL15Q表6-1鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸名

27、稱符號尺寸關(guān)系箱座壁厚12mm箱蓋壁厚112mm箱蓋凸緣厚度燈10mm箱座凸緣厚度b10mm箱座底凸緣厚度b225mm地角螺釘直徑df18mm地角螺釘數(shù)目n4蓋與座連接螺栓直徑d216mm連接螺栓d2間距l(xiāng)204mm檢查孔蓋螺釘直徑ds3mm定位銷直徑d10mmdf、d2至箱壁距離Ci51mm 38mmdf、d2至突邊緣距離C215mm 20mm軸承旁突臺半徑R150mm 140mm突臺高度h10mm外箱壁至軸承座端面距離ll45mm齒頂圓與內(nèi)箱壁距離18mm齒輪端面與箱壁距離221mm箱蓋、箱座筋厚mi m10mm軸承端蓋外徑D2130mm 114mmk鞠V黑噪B特 需均WFT岸瞽HS一圖的4L圖6-3箱座 圖6-4箱座圖第7章 件設(shè)計 軸承端蓋 軸承端吊耳及箱蓋 吊鉤結(jié)構(gòu)示意其它零的設(shè)計蓋的設(shè)計圖7-1軸承端蓋結(jié)構(gòu)示意圖軸承的選用考慮到減速器轉(zhuǎn)