二級直齒圓柱齒輪減速器設計

1、設計題目：二級直齒圓柱齒輪減速器1. .要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。2. 工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，使用5年，運輸帶允許誤差 5%3. 知條件：運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速 19r/min , 減速箱輸由軸功率P 4.25馬力，傳動裝置總體設計：1 .組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2 .特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不 均勻，要求軸有較大的剛度。3 .確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將 V帶設 置在高速級。其傳動方案如下：三、選擇電機i1 .計算電機所需功率Pd:查手冊第3頁表1-7 :1帶傳動效率：0

2、.962每對軸承傳動效率：0.993-圓柱齒輪的傳動效率：0.964 聯(lián)軸器的傳動效率：0.9935一卷筒的傳動效率：0.96說明：電機至工作機之間的傳動裝置的總效率： _4 _2 _1? 2? 3? 4? 5_ Pw 一 一Pw P 4 5Pd3.67KW2確定電機轉(zhuǎn)速：查指導書第 7頁表1:取V帶傳動比i=2 ： 4二級圓柱齒輪減速器傳動比i=8 ： 40所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是：作機 作筒 i總 19 2: 4 8: 40 304 3040/min符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000根據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊第155頁表12-1有4種適用的電動機型號，因此有4

3、種傳動比方案如下：方案電動機型號額定女率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min,重量總傳動比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.534Y160M1-84KW750720118Kg37.89綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第3種方案比較合適，因此選用電動機型號為Y132M1-6,其主要參數(shù)如下:23額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速質(zhì)量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280四 確定傳動裝置的總傳動比和

4、分配傳動比:總傳動比：i總nn卷筒9601950.53分配傳動比：取 i帶 3.05則 ii i2 50.53/3.0516.49ii 1.31.52取 ii 1.32經(jīng)計算 i2 3.56 ii 4.56注：i帶為帶輪傳動比，ii為高速級傳動比，i2為低速級傳動比。五計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸01 , 12 , 23, 34依次為電機與軸1,軸1與軸2,軸2與軸3,軸3與軸4之間的傳動效率。n2niiii2各軸轉(zhuǎn)速:nm960n1 篝 314.86r/mini帶?ii4.6368r / minnm960i帶?ii?i24.63 3.

5、5619.1r /min2各軸輸入功率:PiPd ? 013.670.963.52kWp2Pi ? 12 Pd ? 01123.67 0.960.990.963.21kWp3p2 ? 23 pd ? 0112 ? 233.670.960.990.96 0.99 0.96 3.05kWP4P3 ? 34Pd ?011223343.670.960.99 0.96 0.99 0.96 0.99 0.993 3kW3各軸輸入轉(zhuǎn)矩:Td9550 包 nw95503.6736.5N.m960TiTd?i帶？ 0i36.53.050.96 106.9N.mTi?ii? i2Td?i帶?ii?01? 12 3

6、6.5 3.05 4.63 0.96 0.99 0.96470.3N.mT2?i2? 23Td?i帶?ii?2? 01? 12? 2336.5 3.054.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 1591.5N.m丁3? 34 Td?i0?ii?i2? 01? 12? 23? 3436.5 3.05 4.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 0.99 0.993 1575.6N.m運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表:軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸由輸入輸由電動機軸3.6736.59601軸3.523.48106.9105.8314.

7、862軸3.213.18470.3465.6683軸3.053.021591.51559.619.14軸32.971575.61512.619.1六設計V帶和帶輪:1.設計V帶確定V帶型號查課本 P205 表 13-6 得：Ka 1.2 則 Pc KA?Pd 1.2 3.67 4.4kW艱據(jù)Pc=4.4,n0=960r/min,由課本p205圖13-5 ,選擇 A型V帶，取d1 125。d2 里 d1 13.05 125 0.98 373.63 查課本第 206 頁表 13-7 取n2d2 375。為帶傳動的滑動率 0.01: 0.02。驗算帶速：V 3n理空 6.28m/s帶速在5:25m/

8、s范圍60 100060 1000取V帶基準長度Ld和中心距a:初步選取中心距 a： ao 1.5 di d21.5 125 375750,取 a0 750。2由課本第 195 頁式（13-2）得：l。2a。 di d2d2 d12305.8查24a。課本第202頁表13-2取Ld 2500o由課本第206頁式13-6計算實際中心品巨：a a。 Ld L0 847.1。 2驗算小帶輪包角 ：由課本第195頁式13-1得：d2 d1180 57.3163120。a求V帶根數(shù)Z:由課本第204頁式13-15得：z PcP。P。K Kl查課本第203頁表13-3由內(nèi)插值法得P0 1.38 Po 0.

9、108EF AFBC ACEF=0.08查課本第202頁表13-2得Kl 1.09查課本第204頁表13-5 由內(nèi)插值法得 K 0.959。1=163.0 受 EF=0.009 BC ACK =0.95+0.009=0.959則 Z PC44kW 2.84P0Po K Kl 1.38 0.108 0.959 1.09取Z 3根。求作用在帶輪軸上的壓力Fq ：查課本201頁表13-1得q=0.10kg/m ,故由課本第 197頁式 13-7得單根V帶的初拉力:500Pc 2.52500 4.4, 2.52Fo190.9N-( 1) qv( 1) 0.10 6.28zv K3 6.28 0.959

10、作用在軸上壓力：163Fc 2ZF0sin 2 3 190.9 sin 1132.8N o c 022七齒輪的設計：1高速級大小齒輪的設計：材料：高速級小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBs高速級大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為 220HBs查課本第 166 頁表 11-7 得：Hlim1 550Mpa Hlim2 540Mpa。查課本第165頁表11-4得：Sh 1.1S 1.3。Hlim1 550Mpa H 1 Sh1.1500MpaHlim2 540Mpa1.1490Mpa 。查課本第168頁表11-10C圖得:F lim 1200MpaFlm2 150Mpa。Flm1 200Mp

11、aF lim 2Sf1.3154MpaF2SF150Mpa-115Mpa。1.3按齒面接觸強度設計:9級精度制造，查課本第164頁表11-3得：載荷系數(shù)取齒寬系數(shù)0.4計算中心距：由課16511-5a ui2335 KT14.63一 2_51 3 3351.2 1.069 105則 Zi Z22am實際傳動比:傳動比誤差:HaU14900.4 4.63179.4a 210m 2.5齒寬： b aa168取 Zi 29 Z139高速級大齒輪:按最小齒寬b2YF2F 2YfiF1查課本第1394.79294.79 4.63 ,2100%4.630.4 210 84 取 bb2 84 Z23.5%

12、5% 。84 b1 90139高速級小齒輪:驗算輪齒彎曲強度:查課本第84計算:36.8Mpa F2b1 9029167頁表11-9得:YFi2.6YF22.22 KT iYfi2 1.2 106.9 2.6 103F12bm Zi所以安全齒輪的圓周速度:_284 2.52943.5Mpa fidm2960 10002 1.19m/s60 1000162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的。2低速級大小齒輪的設計:材料：低速級小齒輪選用 45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBs低速級大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為 220HBs查課本第166頁表11-7 得:Hiim 3 550Mpa Hiim

13、4 540Mpa。查課本第165頁表11-4得：Sh1.1Sf1.3。Hl2 550MpaH3500MpaSh1.1Hiim 4 540Mpa1.1490Mpa。查課本第168頁表11-10C圖得:F lim 3200Mpa Fiim4 150Mpa。F lim3200 MpaF3 - 154MpaSf1.3F lim 4150Mpa115Mpa o1.3按齒面接觸強度設計:9級精度制造，查課本第164頁表11-3得：載荷系數(shù)K 1.2,取齒寬系數(shù)0.5計算中心距：由課本第165頁式11-5得:J 335 2 KT 23.56一 2_3335 1.2 470.3 1 03 c241.3HU2取

14、a 250 m 4 則Z3Z4,4900.4 3.562a一 125取 Z3 27 Z4 98 m計算傳動比誤差:98 , 3.56273.56100%1.9% 5%合適齒寬：b a 0.5250 125 則取 b，125 b3 b45: 10130低速級大齒輪:b4 125Z4 98低速級小齒輪:b3 130Z3 27驗算輪齒彎曲強度:查課本第167頁表 11-9得:Yf3 2.65 YF42.25按最小齒寬b4 125計算:F32KT3YF3bm2Z32 1.21591.532.65 10125 42 2747.9Mpa F3YF4Yf 340.7MpaF4安全齒輪的圓周速度:d 3n22

15、7 4 680.12m/s60 100060 1000查課本第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的八減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下:名稱符號計算公式結(jié)果箱座厚度0.025a 3 810箱蓋厚度11 0.02a 3 89箱蓋凸緣厚度b11.5 112箱座凸緣厚度bb 1.515箱座底凸緣厚度b2b22.525地腳螺釘直徑dfdf 0.036 a 12M24地腳螺釘數(shù)目n查手冊6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1d10.72dfM12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2d2= (0.5 : 0.6 )dfM10軸承端蓋螺釗亙徑d3d3 = (0.4 ： 0.5 ) df10視孔蓋螺釘直徑d4d4 = (0.3 ： 0.4

16、) df8定位銷直徑dd = (0.7 ： 0.8 ) d28df , di , d2 至外箱壁的距離Ci查手冊表11 2342218df , d2至凸緣邊緣距離C2查手冊表11 22816外箱壁至軸承端面距離llI尸c1+C2+(5： 10)50大齒輪頂圓 與內(nèi)箱壁距離111.215齒輪端面與內(nèi)箱壁距離22 10箱蓋，箱座肋厚m1, mm10.85 1，m 0.8598.5軸承端蓋外D2d2 d + ( 5： 5.5 )120 ( 1 軸)徑da125 （2 軸）150 （3 軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離SS D2120 （1 軸）125 （2 軸）150 （3 軸）九軸的設計：1高速軸設計:材料

17、：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取 35Mpa C=100o各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第230頁式14-2得：d min C3 100d31.48 22.4又因為裝小帶輪的電動機軸徑d 38,又因為高速軸第一段軸徑裝配大帶輪，且小 0.8: 1.2 38所以查手冊第9頁表1-16 取 & 36。L1=1.75d 1-3=60。d2 40因為大帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊85頁表 7-12 取d2 40 , L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。d3段裝配軸承且d3 d2,所以查手冊 62頁表6-1取d3 45 o選用6009軸 承。L3=B+ 3+

18、2=16+10+2=28。d，段主要是定位軸承，取d4 50 0 L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。d5裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸：fxI J、,3.3mme df ti 2.5m查手冊51頁表4-1得：ti2得：e=5.9v6.25。d6段裝配軸承所以d6 d3 45 L 6= L 3=28。2校核該軸和軸承：Li=73 L 2=211 L 3=963作用在齒輪上的圓周力為：Ft紅2 106.9 10 2948Nd129 2.5徑向力為 Fr Ftg 2984 tg20 1073N作用在軸1帶輪上的外力：F Fq 1132.8N求垂直面的支反力:l2Fr211F1V 1073 800

19、Nl1 l273 211F2V Fr F1V 1073 800 273N求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：一一 一3Mav F2vl2 273 211 1057.6N.m一3Mav F1vl1 800 73 1057.4N.m求水平面的支承力：由 F1H(l1 l2) Ftl2 得10 211F1HFt2948 2197 N11 l273 211F2H Ft F1H 2948 2197 751 N求并繪制水平面彎矩圖:3MaH F1Hli 2197 73 10158.2N.m_3MaH F2Hl2 751 211 10158.4N.m求F在支點產(chǎn)生的反力：金 96 1132.8 384.3N11

20、l273 211F2F F1F F 384.3 1132.8 1517.1N求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖：M2F F13 1132.8 96 10 3 108.7N3_MaF F1Fl1 384.3 73 10 3 27.7NF在a處產(chǎn)生的彎矩：MaF F1F11 384.3 73 10 3 27.7Nm求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把 MaF與jM；v M；h直接相加。MaMaFM；V M；h27.7. 57.62158.22196.1N.mMaMaFMXMy27.757.42158.42196.2N.ma aFav aH求危險截面當量彎矩：從圖可見，m-m處截面最危險，其當量彎矩為：(取折合

21、系數(shù) 0.6)Me Mj ( T)2. 196.22 (0.6 106.9)2 206.4N.m計算危險截面處軸的直徑：因為材料選擇45#調(diào)質(zhì)，查課本225頁表14-1得b 650MPa,查課本231頁表14-3得許用彎曲應力 1b 60MPa,則：-M3 206.4 103e 332.5mm0.1 1b : 0.1 60因為d5 d4 da 50mm d ,所以該軸是安全的。3軸承壽命校核:軸承壽命可由式Lh60n（給h進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以PFr ,查課本 259 頁表 16-9, 10 取 ft i,fp 1.2,取 3按最不利考慮,貝U有：Fr1吊 F12H F

22、1F,8002 21972 384.3 2722.4NFr2F2v F22HF2F, 2732 7512 1517.1 2316.2N則 Lh 60n(fh 比(1 29.5 1 03 )3 6.料 因此所該軸承符合要求。60 314.8 1.2 2316.24彎矩及軸的受力分析圖如下:根據(jù)di 36,Ti 106.9 ,確定V帶輪選鑄鐵HT200,參考教材表10-9, 由于di 36在30: 38范圍內(nèi)，故di軸段上采用鍵b h ： 10 8, 采用A型普通鍵：鍵校核.為Li=1.75d i-3=60 綜合考慮取I =50 得4T4 106.9 103dlh p 36 8 50 1037.1

23、Mpap查課本155頁表10-1050: 60所選鍵為：b h l :10 8 50中間軸的設計：材料：選用 45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取35MpaC=100。根據(jù)課本第230頁式14-2得：dminC后100借36.1d1段要裝配軸承，所以查手冊第9頁表1-16取d1 40,查手冊62頁表6-1 選用 6208 軸承，L1=B+ 3+ 2+2:3=18+10+10+2=40。d2裝配低速級小齒輪，且 d2 d1取d2 45 , L2=128,因為要比齒輪孔長度少 2: 3。d3段主要是定位高速級大齒輪，所以取 d3 60 , L3= 4=100d4裝配高速級大齒輪，取d4

24、45L 4=84-2=82。d5段要裝配軸承，所以查手冊第9頁表1-16取d5 45 ,查手冊62頁表6-1 選用 6208 軸承，Li=B+ 3 +3+ 2:3=18+10+10+2=43。校核該軸和軸承：Li=742=117 L 3=94作用在2、3齒輪上的圓周力:Ft22T2 d22 470.3 1032707N139 2.5Ft32T2d32 470.3 103 8709N27 4徑向力:Fr2Ft2tg2707tg20985NFr3Ft3tg8709tg203169N求垂直面的支反力FivFJ 匕2?。2 13)l1l2l3985 (117 94) 3169 9474 117 943

25、16NF2VFr3 F1VFr2 3169 316 985 2500N計算垂直彎矩:3MaVmF1Vli31674 1023.9N.m3MavnF1V (11I2)Fr212316 (74 117)985 1171053.5N.m求水平面的支承力：F1HFt3l3Ft2 ?(12l3 )l1 l2 l38709 94 2707 21174 117 944586NF2HFt2 Ft3 F1H 2707 8709 4586 6830N計算、繪制水平面彎矩圖：3MaHm F1Hli 4586 74 10323N.m3MaHnF2H (11 I2) E3I26830 (74 117) 8709 117

26、 10295N.m求合成彎矩圖，按最不利情況考慮:Mam M 2vm M；Hm 23.92 3232 323.8N.mMan M；vn Mn，53.52 2952 300N.m求危險截面當量彎矩:0.6)從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當量彎矩為：(取折合系數(shù)Me ,M2n ( T2)2, 3002 (0.6 470.3)2 411N.mMe M：m ( TO2 323.82 (0.6 470.3)2413N .m計算危險截面處軸的直徑：n-n 截面：d 3I MeJ411 10 40.9mm,0.1 1b 0.1 60m-m 截面：d 3匚MeZ 3巴三 40.9mm 0.1 1b

27、0.1 60由于d2 d4 45mm d ,所以該軸是安全的。軸承壽命校核：軸承壽命可由式Lh竺6(生汴進行校核，由于軸承主要承受徑向載60n PfP荷的作用，所以p Fr,查課本259頁表16-9 , 10取ft I,fp 1.1，取 3FriFi2 FiH3162 45862 4596NFr2 FT_F2r25002 68302 7273N則Lh也(當h 旦 (1 29.5 103)3 2.12y,軸承使用壽命在2: 3年 60n2 PfP60 681.1 7273范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。彎矩及軸的受力分析圖如下 ：%軸2鍵的設計與校核：已知d2 d4 45E 470.3N.m參考教

28、材表 10-11,由于d2 (4450)所以取 b h:14 9因為齒輪材料為 45鋼。查課本155頁表10-10得b 100： 120L=128-18=110 取鍵長為 110. L=82-12=70 取鍵長為 703根據(jù)擠壓強度條件，鍵的校核為：b也 4 470.3 1082.9Mpa bdhl 45 9 70 14一34T24 470.3 10b - 54Mpa bdhl 45 9 100 14所以所選鍵為：b h l :14 9 70 b h l:14 9 110從動軸的設計：確定各軸段直徑計算最小軸段直徑。因為軸主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強度計算，由式 14-2得：di C?3叵1

29、00 庶 57.1mm考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取 n3,19.1di 57.1 (1 5%) 59.9mm查手冊9頁表1-16圓整成標準值，取d1 63mm為使聯(lián) 軸器軸向定位 ，在外伸端設置軸肩，則第二段軸徑d2 70mm o查手冊85頁表7-2,此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值，因此取d2 70mm 0設計軸段d3,為使軸承裝拆方便，查手冊 62頁，表6-1 ,取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承 6215： D 130,B 25,da 84。d3 75設計軸段d4,考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取 d4 80設計另一端軸頸d7,取d7 d3 75mm,軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán) 另一端靠齒輪齒根處

30、定位。 輪裝拆方便，設計軸頭d6,取d6 d7,查手冊9頁表1-16取d6 80mm o設計軸環(huán)d5及寬度b使齒輪軸向定位，故取d5 d6 2h 80 2 (0.07 80 3) 97.2mm取d5 100mmb 1.4h 1.4 (0.07 80 3) 12mm ,確定各軸段長度。11有聯(lián)軸器的尺寸決定11 L 107mm(后面將會講到).因 為 m L2 B 2 54 25 10 19mm , 所 以l2 m e L 5 19 9 16 5 50mm軸頭長度16 lh 2: 3 125 3 122因為此段要比此輪孔的長度短2: 313 B 32:338其它各軸段長度由結(jié)構(gòu)決定。(4) .校

31、核該軸和軸承：L1=97.5 L 2=204.5 L 3=116求作用力、力矩和和力矩、危險截面的當量彎矩。作用在齒輪上的圓周力：l 2T32 1591.5 103Ft - 8119Nd498 4徑向力：Fr Ftg 8119 tg20 2955NF F0 0.25 2 1591.5 103 2947N270求垂直面的支反力：F iv”r1i l2204.5 295597.5 204.52088N29Fr F1V 2955 2088 867N計算垂直彎矩:Mav F2vl2 867 204.5 10 3 180.8N.mMav F1vli 2088 97.5 10 3 203.5N .m求水平

32、面的支承力。F1Hl2Ftl1 l2204.5 81193021038NF2H Ft F1H 5714 3755 1959N計算、繪制水平面彎矩圖。_ _3一一MaH F1Hli 3755 84.5 10317N.m_3MaH F2Hl2 1959 162 10317N.m求F在支點產(chǎn)生的反力F1FFl3l1 l22497 1163021158NF2F F1F F 1158 2947 4105N求F力產(chǎn)生的彎矩圖。M2F Fl3 2947 116 10 3 341N 一一一 一一 3一MmF F1Fl1 1158 97.5 10 3 100.1NF在a處產(chǎn)生的彎矩：MmF F1F11 1158

33、 97.5 10 3 100.1N求合成彎矩圖。考慮最不利的情況，把MmF與jMj M 2H直接相加。Mam MmF , M 2v M：h 100.1180.82 476.32 628N.m求危險截面當量彎矩。0.6)查課本從圖可見，m-m處截面最危險,其當量彎矩為：(取折合系數(shù)Me M： ( T3)2 6282 (0.6 1591)2 1142N.m計算危險截面處軸的直徑。因為材料選擇45#調(diào)質(zhì)，查課本225頁表14-1得b 650MPa,231頁表14-3得許用彎曲應力 1b 60MPa,則：d 3 Me,0.1 1b3 142 10357.5mm 0.1 60考慮到鍵槽的影響，取 d 1.05 57.5 60.3mm因為d5 80mm d ,所以該軸是安全的。(5) .軸承壽命校核。軸承壽命可由式Lh裊給h進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以p Fr ,查課本259頁表16-9 , 10取ft 1,f