展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器姓名：學(xué)院：系別：專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：年 月曰一.設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一用于卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置中地兩級(jí)圓柱齒輪減速器 .輕微震動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，在室 內(nèi)常溫下長(zhǎng)期連續(xù)工作.卷筒直徑D=500mm,運(yùn)輸帶地有效拉力F=10000N,卷筒效率 =0.96,運(yùn)輸帶速度v=0.3m/s,電源380V,三相交流.二傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大地 剛度3. 確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí).其傳動(dòng) 方案如下：三選擇電動(dòng)

2、機(jī)1. 選擇電動(dòng)機(jī)類型：按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉型結(jié)果，電壓380V.Y型.2. 選擇電動(dòng)機(jī)地容量電動(dòng)機(jī)所需地功率為:Pd但a KWPW 比 KW1000所以由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶地傳動(dòng)總功率為PdFV1000 S KWa"、1 帶傳動(dòng)效率：0.962每對(duì)軸承地傳動(dòng)效率:0.99?圓柱齒輪地傳動(dòng)效率:0.96“4聯(lián)軸器地傳動(dòng)效率:0.99、一卷筒地傳動(dòng)效率：0.96 則：宀 :* , = 0.96 0.994 0.962 0.99 0.96 =0.79所以 pd946 5 ° 總.8<W1 0 0取1 00 0 0.8 13.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒地工作

3、轉(zhuǎn)速為6010V0n =Dx6 0 10 0 01 0，46500r/min查指導(dǎo)書第7頁(yè)表1:取V帶傳動(dòng)地傳動(dòng)比i帶二2、；二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i減速器=8 40,所以總傳動(dòng)比合理范圍為i總二16 "60 ,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速地可選n電機(jī)二f卷筒總范圍是:= (16 - 1 601 1 .4 6 = 1 8.3 -18 3 4 'fr/minABF符合這一范圍地同步轉(zhuǎn)速有 750、1000和1500r/mi n.根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用地電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方 案如下：萬(wàn)案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功率KW同步轉(zhuǎn)速r/mi n額定轉(zhuǎn)速r/mi n重量N總傳動(dòng)比1

4、Y112M-2415001440470125.652Y132M1-64100096073083.773Y160M1-84750720118062.83綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置地尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器地傳動(dòng)比，可見第二方案比較適合.因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6,其主要參數(shù)如下；中心高H外形尺寸 L* (AC/2+AD) +HD底腳安裝 尺寸地腳螺栓 亢宜徑K拉伸尺寸 D+E裝鍵習(xí) 位尺P F*GD3132515+345*315216*1781238*8010+41四. 確定傳動(dòng)裝置地總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：i總二輕,3.77總傳動(dòng)比：n總11.46分配傳動(dòng)比：取 i 帶=2.8,則

5、i1 i2 = 8377 =29.92,i1 =i2，取 i 6.95 ,經(jīng)計(jì)2.8算 i2 =4.47注：i帶為帶傳動(dòng)比,i1為高速級(jí)傳動(dòng)比,i2為低速級(jí)傳動(dòng)比.五. 計(jì)算傳動(dòng)裝置地運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為 1軸、2軸、3軸、4軸；5 ,H“書一依次為電機(jī)與軸1,軸1與軸2,軸2與軸3,軸3與軸4之間地傳 動(dòng)效率.1.各軸轉(zhuǎn)速：m = 2.8 = 342.86/min2i1342.866.95= 49.33 r/minn廠匹二3 =11.45r/mini24.31n4 = n3 = 11.45 r/min2.各軸輸入功率：R=Pd1=3.80.96 =3.65 KW

6、01P2 = P1 1 23.6 50.9 80.9 7 KV3.4 7 12-:"n =r Yp3 二 P2233.4 70.980.9 7KW . 3 0 23-:P4 = P3343.3 00.9 80.9 9<W3.234-P3 803. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩：Td =9550-955037.80N *mnw960TTd *i帶=37.80 2.8 0.96 =101.61N *mT2 =T1 :=101.61 6.95 0.98 0.9 671.30 N *mT3 =T2 i2 飛=671.30 4.31 0.98 0.97 =2750.37 N mTTg - - =2750

7、 0.98 0.99 =2668.41N m1-3軸地輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸地輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承傳動(dòng)效率0.99.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表：軸名功率F KW轉(zhuǎn)鉅T N.m轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸3.837.809601軸3.653.58101.6199.58342.862軸3.473.40671.30657.8749.333軸3.303.232750.372695.36r 11.45:4軸3.203.142668.412615.0411.45六. 設(shè)V計(jì)帶和帶輪:1.設(shè)計(jì)V帶 確定V帶型號(hào)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本表 P205 13-6得：Ka=1.3，則Pc=KaR=1.3

8、 3.52=4.6 KW,又nm =960r/mi n,由圖 13-15 確定選取 A 型普通 V 帶,取0朋二血取名=0.02,標(biāo)準(zhǔn)化得D2 =375VD1125 960 - 6.28 ： 25驗(yàn)算帶速：60 100060 1000m/sD1=125,D2"帶 D11-;= ' 工、確定帶地基準(zhǔn)長(zhǎng)度：0.7(D1 D2 "a。：2(D1 DJ取 a°=1.2（ D1 + D2）=1.2（ 125+375）=600L =2a。 （D1 D2） Dd2011 mm,由表 13-2選取 Ld =2000 24a。 確定實(shí)際中心距aa»600 202

9、2= 595 mm 驗(yàn)算小帶輪包角-1r。 D2 -Dt00$5 =18021 57.3 =160 120a 計(jì)算V帶地根數(shù)Z:由表13-3查得F0 ： 1.4 KW,由表13-5查得 2=0.95,由表13-2查得Kl=1.03由表13-4查得：F0=0.11KW,則V帶地根數(shù)Pc(FoPo)K：KL4.4(1.38 0.108)0.959 1.09= 2.84因此取Z=3 計(jì)算作用在帶輪軸上地載荷Fz 由表13-1查得A型V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.1Kg/m,所以單根 V帶張緊力F0 =500(蘭 -1)邑 qv2K zv= 500(- -1) 4.560.1 6.282 =190.5N0

10、.9593 漢 6.28故作用在軸上載荷Fz=2zF0sin 1 =2 3 190.5 si2 2七. 齒輪地設(shè)計(jì)：1.高速級(jí)大小齒輪地設(shè)計(jì)1）選擇齒輪材料：大小齒輪都選用 45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理,硬度230,大齒輪正火 處理，硬度210.2）確定許用應(yīng)力：碼=三晉5a.許用接觸應(yīng)力：Sh查精密機(jī)械設(shè)計(jì)課本表11-7得対血1 =570 N / mm2,2-：iimb2 =550N /mm .故應(yīng)按接觸極限應(yīng)力較低地計(jì)算，即只需求出6 2. 對(duì)于調(diào)質(zhì)處理地齒輪，Sh=1.155022；h 2N / mm2 = 500N / mm21.1b.許用彎曲應(yīng)力：»3KfcKflSf由表11-1

11、0知2:-Fiimb1 =190 N / mm二Flimb2 =180N / mm取 Sf=1.4,19022所以匚 FiN/mm =136N/mm1.4-180N/mm2 -129N / mm23）根據(jù)接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造,載荷系數(shù)K=1.2,取齒寬系數(shù) a 0.5,測(cè)中心匚F2距a =(6.95 1)3 101600 1.20.5 6.95(335500)2=199.3mm選定 Z1 =30, z 二 uz1 = 6.95 30 二 209m= 1.67 mmz1a(z, z2) = 239mmb= =0.5X239 =119.5mm4）驗(yàn)算彎曲應(yīng)力=Yf2T1K Kv2d1 dm由

12、圖8-44查得,x=0Z1 =30,Yf1=2.60Z2=209,Yf2=2.146 1136YF12.606 2129YF22.146 1,.L-f2YF1Yf2= 60.3N / mm22=44.2N / mm，故應(yīng)計(jì)算大齒輪地彎曲應(yīng)力61 =44.2N/mm2 ：6】1,彎曲強(qiáng)度足夠.2.低速級(jí)大小齒輪地設(shè)計(jì)： 齒輪材料地選擇：小齒輪選用 35MnB調(diào)質(zhì)，硬度260HBS, 大齒輪選用SiMn調(diào)質(zhì)硬度225HBS.1.4 確定許用應(yīng)力:碼業(yè) Khla.許用接觸應(yīng)力：Sh查表8-10得2 qiimbi =700 N / mm2c； iim b2 =540N / mm故應(yīng)按接觸極限應(yīng)力較低地

13、計(jì)算，即只需求出6 2.對(duì)于調(diào)質(zhì)處理地齒輪，SH=1.154022匚h L N / mm 二 491N /mm1.1b.許用彎曲應(yīng)力：Flim b I:-fKfcKflSf由表8-11知2:-Flimb1 =240 N / mm2"limb2 =180N / mm取 Sf=1.324022所以二f1N /mm =185N/mm1.3-F2180 N/mm2 -138N/mm21.3 根據(jù)接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：TK” u+1取 K=1.2,齒寬 a = 0.5d(4.31 1)3 6713002 (335)2 = 296.5mmi耳 4.3228 0.5 4.31491取Z1 =28 , z2

14、 =uz, =121，故實(shí)際傳動(dòng)比模數(shù) m 空 2X296.5 二 3.98ZLZ228 +121a(zi Z2)2=298mmB= ：a = 0.5X 298 = 149 mm取 b2 = 149mm,b = 154mm 驗(yàn)算彎曲應(yīng)力:2TiK Kv由圖8-44查得,x=0Yfi=2.63Yf2=2.16二F1 = 63.5N / mm :F1262 = 52.1N / mm < F2彎曲強(qiáng)度足夠.八減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下:名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果機(jī)座厚度d= 0.025a+ 3? 89機(jī)蓋厚度did = 0.02a+ 3? 88機(jī)蓋凸緣厚度b1b = 1.5d|12機(jī)座凸緣厚度bb= 1

15、.5d14機(jī)座底凸緣厚度b2b2 = 2.5d23地腳螺釘直徑dfdf = 0.036a + 12M24地腳螺釘數(shù)目na > 250 500時(shí)，n=66軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓 直徑d1d1 = 0.75dfM12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓 直徑d2d2= (0.50.6) dfM10軸承端蓋螺釘直徑d3d3= (0.4 1 0.5) df10視孔蓋螺釘直徑d4d4= (0.3 0.4) df8定位銷直徑dd = (0.7 0.8) d28df ,d1, d2 至外箱壁地距離C1查手冊(cè)表112342218df ,d2至凸緣邊緣距離C2查手冊(cè)表1122816外箱壁至軸承端 面距離11l1 =C1 + C2+（

16、510）50大齒輪頂圓與內(nèi) 箱壁距離D1D1>1.2d15齒輪端面與內(nèi)箱 壁距離D2D2>d10箱蓋，箱座肋厚m1, mm1 換 0.85d1, m0.85dmi= 8m= 9軸承端蓋外徑D2軸承孔直徑+（ 55.5）d3120（ I 軸）125 （II 軸）150（ III 軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓 距離SS? d2120（ I 軸）125（ II 軸）150（ III 軸）九軸地設(shè)計(jì):1 高速軸地設(shè)計(jì)： 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表10-2取【= 35N/mm2,C=100 各軸段直徑地確定：dCP由 -n ,p=3.65則d1003f 3.65 = 22.0mm ,因?yàn)檠b小帶輪

17、地電動(dòng)機(jī)軸徑d =38,又因?yàn)楦咚佥S第342.86一段軸徑裝配大帶輪，且dl二（0.8 ".2）d，查手冊(cè)P886表7-7,取dl =36,Ll =60mm, 因?yàn)榇髱л喛枯S肩定位，所以取d2=40,L2=58,d3段裝配軸承,取d3=45選用6309軸承，L3=28,d 4段是定位軸承，取d 4=50, L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定d5段裝配齒輪直徑：判斷是否做成齒輪軸d d 4e =27 : 1.25m查手冊(cè)得tl =3.3得 e=2.2<2-5 1-23-125,因此做成齒輪軸.此時(shí)齒寬為30.d6裝配軸承所以 d6 = d3=45,L6=L3=282.校核該軸和軸承：

18、Ll =75, L2 =215, L3 =100作用在齒輪上地圓周力為:Ft2T1 2 101.61 1000 d1 一 30 2.5= 2709.6N徑向力為 Fr 二 Ftg " 2709.6 tg20 =986.2n作用在軸1帶輪上地外力：Fq =1130.4N求垂直面地支承反力：墮215986.2 =731Nl1 l275 215F2V =Fr -F1V =986.2 -731 =255.1N 求水平面地支承反力：由 F1H (l1 l2 Ftl2 得F1HFt2152709.6 =2008.8Nl1 l275 215F2H = Ft -F1H =700.8N N 求F在支點(diǎn)

19、產(chǎn)生地反力：Fif100X1130-4 .389.8N75 215F2F =F1f F =389.8 1130.4 =1520.2N 繪制垂直面彎矩圖Mav = F2vl2 =255.1 215 10 JMav 二 F1vh 繪制水平面彎矩圖MaH =F1Hh =2008.8 75 10 MaH =F2hI2 =700.8 215 10J150.7 N.m 繪制F力產(chǎn)生地彎矩圖M2F =Fl3 =1130.4 100 10=113.04NMaF =F1Fh =389.8 75 10=29.2Nm 求合成彎矩圖：考慮最不利地情況把MaF 與- Mav MaH直接相加Ma二 MaFM；VM：h=2

20、9.2.54.82150.72Ma二 MaF.MXMa2n=29.2. 54.82150.72 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見,m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)-：=0.6）Me =Jm：(汀)2189.62 (0.6 101.6)2 -199.2 N.m 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸地直徑 因?yàn)椴牧线x擇45#調(diào)質(zhì),查課本226頁(yè)表14-1得匚650MPa ,查課本231頁(yè)表 14-3得許用彎曲應(yīng)力J=60MPa,則:=32.1mmMe =3 199.2 1030.1 丨 0.1 60因?yàn)閐5 a "a FOmm d,所以該軸是安全地.3彎矩及軸地受力分析圖如下：4鍵地設(shè)計(jì)與校核：根

21、據(jù)di =36" =101.6 ,確定v帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于dl = 36在30L38范圍內(nèi)，故dl軸段上采用鍵b h : 10 8,采用A型普通鍵：鍵校核.為L(zhǎng)i =60mm 綜合考慮取1 =50mm.查課本 155頁(yè)表sp1=50L 604Ti4 倉(cāng)山01.6 103輊 陽(yáng)10-10, s =1 二=35.3Mpa < 臌p 所選鍵為：dlh36 創(chuàng)8 (50- 10)臌Pb倉(cāng)h l :10創(chuàng)J8 50強(qiáng)度合格.中間軸地設(shè)計(jì)： 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表14-2取'=35N/mm2,C=100 各軸段直徑地確定：由 CVn, p=3.

22、47則d >1003/ = 41.3mm ,49.33dl段要裝配軸承 査課本11-15取d i =40,選用6309軸承,Ll =40, d2裝配低速級(jí)小齒輪,且d2 d1取d2=45,L2=128,d3段主要是定位高速級(jí)大齒輪，取d3 =60上3 =10, d4裝配高速級(jí)大齒輪,取d4 =45, L4=82d5段要裝配軸承，取d5 =40, L5 =43 校核該軸和軸承：L1=75,L2=115,L3=95作用在2、3齒輪上地圓周力:32T；2x671 3匯1022569.6Nd2209 2.5Ft32610 1 98 7.5d32 84n徑向力:Fr2 二 Ft2tg 一： = 2

23、569.6 tg20 = 935.3NFr3二 Ft3tg 一： =11987.5 tg20 = 4363.1 N求垂直面地支反力觸一氐 4 二心63.1 95 -935.3 5 95)= 765.2N11121375 115 95F2v =Fr3 Fw -Fr2 =4363.5765.2 -935.3 =4193.4N計(jì)算垂直彎矩：Mavm 二 Mavn-F1V(h 12) Fr2121-765.2 (75 115) 935.3 1151 10求水平面地支承力:F1H= 6099.5NFt3l 3 Ft 2(l 2 丨)3 11987.5 100 2569.6 210 h 丨 2 丨 3 一

24、75 115 95F2H =Ft2 Ft3 - F1H =2526.6 11987.5 -6099.5 =8017.6N計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：_3MaHm =F1Hh =6099.5 75 10MaHn-F2H (h 丨2)Ft3l21-8417.6 (75 115) 11987.5 115】求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見,m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)=0.6）MeM；n (汀2)2220.82 (0.6 671.3)2 Me = ,Mam (汀2)2 = 457.52 (0.6 671.3)2 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸地直徑:Men-n截面:3 459.3 1031 0.1

25、 60二 42.5mmm-m截面:Me0.1 b3 609.5 103 0.1 60=44.7mm由于d2二d4 =50mm - d ,所以該軸是安全地. 彎矩及軸地受力分析圖如下山陽(yáng)肝I尸棚：g二陽(yáng) 鍵地設(shè)計(jì)與校核已知 d2 =d4 =50,T2 =470.3N.m 參考教材表 10-11,由于 d2 （44 50所 以取4T24 671.3 10dhl 45 9 (120 -14)=62.6Mpa ： b b h:14 9取鍵長(zhǎng)為120.取鍵長(zhǎng)為80,34T24x671.5x10r 1匚b-100.4Mpab根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵地校核為：dhl459x(80-14)查課本155頁(yè)表10-1

26、0得丄1001203所以所選鍵為：b h l :14 9 80 b h I 1 4 9 1 00從動(dòng)軸地設(shè)計(jì)： 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表10-2取'=34N/mm2,C=112 確定各軸段直徑=66.1mm考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取d2裝配軸承，選用6212軸承，取d2=80,查手冊(cè)第85表7-2,此尺寸符合軸承蓋和密 封圈標(biāo)準(zhǔn).d3靠軸定位，取d3 =85, °3 =45取 d4=90, °4 =90取 d5=110,°5=13d6裝配軸承,選用60114軸承,取d6=90, °6=125d7向心滾子軸承 去* =85, °

27、;8 =46 校核該軸和軸承:l1=98,l2=210,l3=115作用在齒輪上地圓周力：= 11365.2N2T32 2750.37 103d4121 4徑向力.Fr = Ftg £ = 11365.2 漢tg 20 ° = 4136.6 NF =5093.3N求垂直面地支反力：掘=210 4136.6 =2820.4Nl1 l298 210F2V =Fr -F1V =4136.6 -2820.4 “316.2N計(jì)算垂直彎矩：Mav 二 F2vl2 Mav 二 F1J1 =2820.4 98 10 =276.4N求水平面地支承力.F1Hl1 l2210 11365.298

28、 210= 7749NF2H 二Ft -F1H =11365.2 -7749 =3616.2N計(jì)算、繪制水平面彎矩圖.MaH 工卩伯斤=7749 MaH =F2hI2 =3616.2 210 10=求F在支點(diǎn)產(chǎn)生地反力F1FFl3l1 I25093.3 11598 210= 1901.7NF2F =F1FF =1901.7 5093.3 =6995N求F力產(chǎn)生地彎矩圖.M2F 二 Fl3 =5093.3 115 10” =585.7NMmF =牯1 =1901.7 98 10186.4NF在a處產(chǎn)生地彎矩：MmF1Fl1901.4 98 10186.4Nm求合成彎矩圖.考慮最不利地情況把MmF

29、與Mav MaH直接相加.Mam =MmF, M；v M；： =186.4 , 276.42 759.42=求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩.從圖可見,m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)二0.6）Me =；：；M 2 （汀3）2 = J994.52 （0.6 2750.37）2 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸地直徑.因?yàn)椴牧线x擇45#調(diào)質(zhì),查課本226頁(yè)表14-1得匚650MPa ,查課本231頁(yè)表14-3得許用彎曲應(yīng)力jZOMPa,則:Me3 1926.7 103:0.1 60=68.5mmd1=75>d,所以該軸是安全地 彎矩及軸地受力分析圖如下:F（:方向 未定 鍵地設(shè)計(jì)與校核：因?yàn)閐仁75,查課本153頁(yè)表10-9選鍵為b h:20 12查課本155頁(yè)表10-10得b =100L 1204T初選鍵長(zhǎng)為130,校核dlh34 2750.371075 (130-20) 12=111.1Mpa :b 1所以所選鍵為：b h 1:20 12 130裝聯(lián)軸器地軸直徑為70,查課本153頁(yè)表10-9選鍵為b h:20 12查課本155頁(yè) 表 10-10得匕訂= 10°L120一紅二恥 2750 MT"L