二級圓柱齒輪減速器設計書

《二級圓柱齒輪減速器設計書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《二級圓柱齒輪減速器設計書（37頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 1 機械設計課程設計 計算說明書 設計題目 二 級圓柱齒輪減速器 建工 學院 某某某某 班 設計者 某某 指導教師 某 2011年 7 月 5 日 某大學 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 2 計算及說明 結果 目錄 設計任務書 3 傳動方案的擬訂 3 電動機的選擇與計算 4 傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算 5 V 帶的設計 7 減速器內傳動零件的計 9 軸的設計及校核 14 選擇聯(lián)軸器 22 軸承的校核 23 鍵連接的強度校核 29 潤滑方式，潤滑劑及密封裝置的選擇 31 箱體設計 32 設計小節(jié)及心得體會 35 參考文獻 35 1 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 3 一、 設計任務書 1、 設計任務 題目：設計用于 帶式運輸機 的 展開式二 級圓柱齒輪減速器 2、 原始數(shù)據(jù) （ 1） 題目編號： 齒 ) （ 2） 運輸機工作 軸 轉矩： 850 （ 3） 運輸帶工作速度 ： （ 4） 卷筒直徑： 70 3、 工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微 振 動，使用期限為 10 年，小批量 生產 ，單 班制工作，輸 送 機工作轉速允許誤差 5%。 二、 傳動系統(tǒng)方案的擬訂 螺旋輸送機傳動系統(tǒng)方案如下圖所示： 工作原理：由電動機 1將動力 通過 傳至減速器 3，再由聯(lián)軸 4器傳到 卷筒 5，從而帶動 運輸帶 6工作。 零件選擇： 此方案采用二級閉式齒輪傳動，更能適應在繁重及惡劣的條件下長期工作，且使用維護方便。展開式二級圓柱齒輪減速器結構簡單，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應具有較大剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形將能減緩軸在彎矩作用下產生彎 曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 4 三、 電動機的選擇與計算 1、電動機功率 選擇 封閉自扇冷式籠型 三相異步電動機 ，電壓 380V 2、 電動機容量 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 1 . 2 5 6 4 . 5 5 5 / m i 8 5 0 6 4 . 5 2 5 . 7 4 69 5 5 0 9 5 5 0nP k W 5423421 其中，1為 為軸承效率，3為齒輪效率，4為聯(lián)軸器效率， 5 為卷筒效率 由機械設計課程設計 ,表 21 =2 =3 =4 =5 以， 5423421 = . 7 4 6 6 . 9 6 50 . 8 2 5k W 因為 工作時有輕微振動，因此，電動機額定功率應大于其所需功率。即：由表 17 取 電動機功率： 3、確定電動機轉速 V 帶傳動比范圍為 4，二級 圓柱齒輪 減速器 40， 則 總傳動比 1601621 故， 電動機轉速可選范圍為： ( 1 6 1 6 0 ) 6 4 . 5 5 5 1 0 3 2 . 8 8 1 0 3 2 8 . 8 / m i i n r 符合 這一同步 范圍的有 3000 1500 動機 ，將兩方案進行比較。 方 案 電動機 型號 額定功率/電機轉速 /( / 電動機質量 傳動比 同步轉速 滿載轉速 1 000 2920 70 500 1440 81 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 5 方案 1重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，制造成本高，結構不緊湊，故不可取。相比較下方案 2結構較緊湊， 質量比 1相差不大。 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格，應選方案 2。即選定電動機 動機的安裝及外形尺寸：A=216,B=178,C=89,D=38,E=80,F=10,G=33,H=132,K=12,80,70,10,15,38,L=515 四、 傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算 一） 傳動裝置的傳動比的確定和分配 1、確定總傳動比 1440 2 2 . 36 4 . 5 2ma n 2、分配傳動裝置各級傳動比 由表 2 V 帶 傳 動傳 動 比 30 i ， 則 減 速 器 傳 動比 為02 2 . 3 2 7 . 4 33i 取高速級的傳動比為 1 1 . 4 1 . 4 7 . 4 4 3 . 2 3 則低速級傳動比為 2 17 . 4 4 2 . 3 13 . 2 2 7ii i 二） 計算傳動裝置運動和動力參數(shù) （ 1）輸入功率、轉速與輸入轉矩 0 軸（電機軸）：0 6 . 9 6 5 k W4400 m 0006 . 9 6 59 5 5 0 9 5 5 0 4 6 . 1 91440 1 軸（高速軸）：1 0 0 1 0 1 6 . 9 6 1 0 . 9 6 6 . 6 8 6 4P P P k W 80314400101 1116 . 6 8 6 49 5 5 0 9 5 5 0 1 3 3 . 0 3480 4 型電動機 1 3. 3i 2 0 kW4400 0 4 6 T N m1 kW801 1 1 3 3 T N m減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 6 2 軸（中間軸）：2 1 1 2 1 2 3 6 . 6 8 0 . 9 9 0 . 9 7 6 . 4 2P P P k W 1212480 1 4 8 . 6 / m i 2 3 2226 . 4 29 5 5 0 9 5 5 0 4 1 2 . 5 91 4 8 . 6 3 軸（低速軸）：3 2 2 3 2 2 3 6 . 4 2 0 . 9 9 0 . 9 7 6 . 1 6 5P P P k W 23231 4 8 . 6 6 4 . 6 / m i 3 3336 . 1 6 59 5 5 0 9 5 5 0 9 1 1 . 3 96 4 . 6 4 軸（卷筒軸）：4 3 3 4 3 2 4 6 . 1 6 5 0 . 9 9 0 . 9 9 6 . 0 4P P P k W 34346 4 . 6 6 4 . 6 / m i 4446 . 0 49 5 5 0 9 5 5 0 8 9 2 . 9 16 4 . 6 （ 2）輸出功率和輸出轉矩 1 軸（ 高速 軸） 1111 0 . 9 9 6 . 6 8 6 4 0 . 9 9 6 . 6 2 0 . 9 9 1 3 3 . 0 3 0 . 9 9 1 3 1 . 7P P k N m 2 軸（ 中間 軸） 2222 0 . 9 9 6 . 4 2 0 . 9 9 6 . 3 5 6 0 . 9 9 4 1 2 . 5 9 0 . 9 9 4 0 8 . 4 6P P k N m 3 軸（ 低速 軸） 3333 0 . 9 9 6 . 1 6 5 0 . 9 9 6 . 1 0 . 9 9 9 1 1 . 3 9 0 . 9 9 9 0 2 . 2 8P P k N m 4 軸（卷筒軸） 4444 0 . 9 9 6 . 0 4 0 . 9 9 5 . 9 8 0 . 9 9 8 9 2 . 9 1 0 . 9 9 8 8 3 . 9 8P P k N m 所以，上述運動及動力參數(shù)匯總如下 2 1 4 8 . 6 0 / m i 4 1 2 T N m3 6 4 / m i 9 1 1 T N m 4 6 4 / m i 8 9 2 T N m11 6 1 3 1 m22 6 6 4 0 8 P m33 6 9 0 2 P m44 5 8 8 3 P m減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 7 軸名 功率 轉矩 )( 轉速 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 0 440 3 80 五、 1、傳遞功率 ： 小輪轉速 4401 查表 8 計算功率 1 . 2 7 . 5 9c a P k W 2、選擇帶型： 根據(jù)計算功率及小帶輪轉速，由圖 8 型 3、確定帶輪基準直徑： 由表 8 8主動輪直徑 1 125dd 式（ 8：12121440 1 2 5 3 7 5480d m 由表 8直徑系列值 ，2 375dd 、驗算帶速 ： 11 9 . 4 2 /6 0 1 0 0 0m s 帶速在 5 25 /范圍內，所以 帶速合適 5、確定中心距 a 和帶的基準長度 由式（ 8 )(2)(即：03 5 0 1 0 0 0a因此， 初定中心距 500 由式 8計算帶長得 9 12125375 5, 25 /v m 500 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 8 2210 0 1 202()2 ( )243 . 1 4 ( 3 7 5 1 2 5 )2 4 5 0 (1 2 5 3 7 5 )2 4 4 5 01720d a d 由表 8得 1800dL 算實際中心距00 1 8 0 0 1 7 2 04 5 0 4 9 022a m m 元整，取 490a 驗算m i n 0 . 0 1 5 4 9 0 0 . 0 1 5 1 8 0 0 4 6 3da a L m m m a x 0 . 0 3 4 9 0 0 . 0 3 1 8 0 0 5 4 4da a L m m 所以 490a 滿足要求 6、驗算小帶輪包角 1 ： 211 1 8 0 5 7 . 33 1 5 1 2 01 8 0 5 7 . 3 1 5 1 . 9 1 2 0490 包角合適 7、確定帶的根數(shù) ： 由表 8查得：0 表 8查得： 由表 8查得： 由表 8查得： 19 4 . 5 4( ) (1 . 9 2 0 . 1 7 ) 0 . 9 2 4 1 . 0 1 P K K 取根數(shù)為 5根 8、確定初拉力 0F ： 202( 2 . 5 )500( 2 . 5 0 . 9 2 4 ) 9 5 0 0 0 . 1 7 . 5 4 1 7 1 . 8 70 . 9 2 4 5 9 . 4 2q vK z 9、計算軸壓力 ： 1800dL 490a 1 1 5 1 . 9 1 2 0 Z=5 0 1 7 1 6 6 7 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 9 10 1 5 1 . 92 s i n 2 5 1 6 7 . 5 4 . 5 4 s i n 1 6 6 7 . 2 422QF z F N 六、 減速器內傳動零件的設計計算 （一）、高速級圓柱齒輪傳動設計 1、選擇材料及確定許用應力 小齒輪： 20碳淬火， 62561 601 大齒輪： 45 鋼，表面淬火， 48432 452 則 380602323 11 95451150011500 22 11 22 2、齒面接觸疲勞強度設計 設計準則：硬齒面應按齒根彎曲疲勞強度設計，校核齒面接觸疲勞強度。 （ 1）選擇齒數(shù)： 取 231 z ，則 取752 z （ 2）小齒輪傳遞的轉矩 1T 6 6 51116 . 6 29 5 5 0 1 0 9 5 5 0 1 0 1 . 3 0 3 1 0480 m （ 3）選擇齒寬系數(shù) d 對于非對稱布置硬齒面，取 d = 4）確定載荷系數(shù) K 取 K = 5）初選螺旋角 取 10 （ 6）確定模數(shù) 小齒輪： 20碳淬火 大齒輪： 45 鋼，表面淬火 380 1 95 2 48 1 2 231 z 752 z 51 1 . 3 0 3 1 0T N m m 5.2m 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 10 3 11 1 24322 取2 71齒型系數(shù)由表 9得： F相同，故取 6 c o s1 . 6 1 . 4 1 . 3 1 5 1 0 2 . 6 7 0 . 9 8 5 2 . 2 00 . 5 2 3 2 7 2 . 5 故取 5.2m （ 7）齒輪幾何尺寸計算： 確定中心距： 523( 21 圓整為 25 9 8 (c o s 21 a 螺旋角 42co s 分度圓直徑 1 2 齒頂圓直徑 a a 齒根圓直徑 f f 齒寬 d 5521 241 712 25 1 1 2 8 3 6 a a f f 02 51 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 11 （ 8）齒面接觸疲勞強度校核 (6101252211(6102252212強度滿足要求 (9)齒輪精度 1 由表 9 級精度 （二 ） 、 低 速級 圓柱齒 輪傳動 設計 1、 選擇材料及確定許用應力 小齒輪： 20滲碳淬火， 62563 取 603 大齒輪： 45 鋼， 表面淬火， 48434 取 454 則 380602323 33 95451150011500 44 33 44 2、 齒面 接觸疲勞強度設計 設計準則：硬齒面應按齒根彎曲 疲勞強度設計，校核齒面接觸疲勞強度。 （ 1） 選擇 齒數(shù) ： 取 273 z ，則 取622 z （ 2） 小齒輪傳遞的轉矩 2T 1 2 強度滿足要求 8 級精度 小齒輪： 20碳淬火 大齒輪： 45 鋼，表面淬火 380 3 95 4 48 3 4 273 z 622 z 52 09044222 蓋軼靜 12 562262 3）選擇齒寬系數(shù)d對于非對稱布置硬齒面，取d= 4）確定載荷系數(shù) K 取 K = 5）初選螺旋角 取 15 （ 6）確定模數(shù) 309 6 o s 33 33 344 694 齒型系數(shù)由表 9得： 3 Y 因為 F 相同，故取 Y 322故取 3m （ 7）齒輪幾何尺寸計算 ： 確定中心距： 2 3)6227( 43 圓整為 40 (3 a 螺旋角 45co s 分度圓直徑 733 3m 40 1 7 2 6 4 4 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 13 234 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 ，取為54 0543 （ 8）齒面接觸疲勞強度校核 (6103252423(6104252424強度滿足要求 （ 9） 齒輪精 度 0 060 0 060 23 由表 9 級精度 （三）驗算工作速度誤差 %5% a a f f 54 03 3 4 強度滿足要求 8 級精度 %5% v 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 14 七 、 軸的 設計 及校核 （一）高速軸設計 1、選擇軸的材料： 選用 20碳淬火 由表 1150由表 115 1 2、軸的初步計算 確定 查表 11A=11297，因為為減速器的高速軸，所以 初選 A=110 初步計算軸的直徑： 311考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，應將直徑加大 3%， 故 31( 圓整為 01 3、軸的結構設計 （ 1）確定各軸段的直徑 及軸向長度 將各段軸徑依次取為 305050輪軸軸徑 ) ， 450將 各 段 軸 向 長 度 依 次 取 為5002851圖所示 初定軸承： 7208C，正向成對安裝 （ 3,7 段） （ 2）軸上零件的周向固定 與電機軸相連 處采用 鍵的尺寸 ：為寬度 長度 =8 7 45 4、按彎扭合成強度計算 （ 1）畫出軸的結構簡圖，確定軸上的作用力 01 1 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 15 主 動輪上的轉矩為 T=m 作用在齒輪上的圓周力 徑向力 軸向力 別為 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 16 （ 2）作水平面內的彎矩圖 支承反力： 截面 C 處的彎矩： 799 （ 3）作垂直面內的彎矩圖 支承反力： 51)1432 2 1 0 2 9)1432 2 11 截 面的彎矩： 左側 . 4 5 3 右 （ 4）作合成彎矩 M 圖 截面 C 左側的合成彎矩： 22 左21 截面 C 右側的合成彎矩： 22 右22 （ 5）作轉 矩 T=m （ 6）作當量彎矩 , 因單向傳動，轉矩可認為按脈動循環(huán)變化，所以應力校正系數(shù)取 危險截面 A B C 51029 C 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 17 (22222 （ 7）校核危險截面軸徑 31在結構設計草圖中，此處軸徑為 65強度足夠。 （二）中間軸 設計 1、選擇軸的材料： 選用 20碳淬火 由表 1150由表 115 1 2、軸的初步計算 確定 查表 11A=11297，初選 A=105 初步計算軸的直徑： 48 322 考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，應將直徑加大 3%， 故 31( 圓整為 01 3、軸的結構設計 （ 1）確定各軸段的直徑及軸向長度 將各段軸徑依次取為 450齒輪軸軸徑 ),6005將各段軸向長度依次取為36596如圖所示 初定軸承： 7209C，正向成對安裝 （ 1,5 段） （ 2）軸上零件的周向固定 齒輪 處采用 A 型普通圓頭平鍵聯(lián)接， 鍵的尺寸： 2段 為寬度 長度 =14 9 50 C 01 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 18 4段 為寬度 長度 =14 9 45 4、按彎扭合成強度計算 （ 1）畫出軸的結構簡圖，確定軸上的作用力 齒 輪上的轉矩為 T=m 作用在齒輪 1 上的圓周力1向力1向力1 作用在齒輪 2 上的圓周力 2徑向力 2軸向力 2別為 （ 2）作水平面內的彎矩圖 支承反力： 21 截面 C 處的彎矩： 面 D 處的彎矩： 645D （ 3）作垂直面內的彎矩圖 支承反力 : 2452) 312221 r r A B C 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 19 2)312221截面 C 的彎矩： 左側 6 . 4 5 . 52 6 6 24 7 . 5R 右側 22312右截面 D 的彎矩： 左側 2(322311 右（ 4）作合成彎矩 M 圖 截 面 C 左側的合成彎矩： 349 . 14 4373 . 3 222 左21 截面 C 右側的合成彎矩： 22 右22 截面 D 左側的合成彎矩： 22 左21 截面 D 右側的合成彎矩： 5276 . 3 222 右22 （ 5）作轉矩 T=m （ 6）作當量彎矩 , 因單向傳動，轉矩可認為按脈動循環(huán)變化，所以應力校正系數(shù)取 危險截面 C D 01 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 20 (22222 危險截面 (22221 （ 7）校核危險截面軸徑 31在結構設計草圖中，此處軸徑為 50強度足夠。 31在結構設計草圖中，此處軸徑為 50強度足夠。 （三）低速軸設計 1、選擇軸的材料： 選用 20碳淬火 由表 1150 由表 115 1 2、軸的初步計算 確定 查表 11A=11297，因為為減速器的低速軸，初選 A=97 初步計算軸的直徑： 333 考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，應將直徑加大 3%， 故 31( 圓整為 01 3、軸的結構設計 （ 1）確 定各軸段的直徑及軸向長度 將各段軸徑依次取為 50555050各段軸向長度依次 取為370051210圖所示 A B C 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 21 初定軸承： 7210C，正向成對安裝 （ 1,5 段） （ 2）軸上零件的周向固定 聯(lián)軸器處采用 鍵的尺寸：為寬度 長度 =12 8 100 齒輪處采用 A 型普通圓 頭平鍵聯(lián)接， 鍵的尺寸：為寬度 長度 =16 10 56 4、按彎扭合成強度計算 （ 1）畫出軸的結構簡圖，確定軸上的作用力 主動輪上的轉矩為 T=m 作用在齒輪上的圓周力 徑向力 軸向力 別為 （ 2）作水平面內的彎矩圖 支承反力： 截面 C 處的彎矩： 3）作垂直面內的彎矩圖 支承反力： 2 4 2 4 C 聯(lián)軸器 r r 200 Y=F r NF r 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 22 截面的彎矩： 左側 6 5 . 5- 1 6 4 . 75 2 . 5R 右 側 3 右 （ 4）作合成彎矩 M 圖 截面 C 左側的合成彎矩： 22 左21 截面 C 右側的合成彎矩： 05 222 右22 （ 5）作轉矩 T=m （ 6）作當量彎矩 , 因單向傳動，轉矩可認為按脈動循環(huán)變化，所以應力校正系數(shù)取 危險截面 (22222 （ 7）校核危險截面軸徑 31在結構設計草圖中，此處軸徑為 60強度足夠。 八、選擇聯(lián)軸器 （一）選聯(lián)軸器類型 運輸機的安裝精度一般不高，易用撓性聯(lián)軸器，輸出端轉速低，動載荷小，轉矩較大，故應選用結構簡單、制造容易、具有微量補償兩軸線偏移和緩沖吸振能力彈性柱銷聯(lián)軸器。其優(yōu)點是裝拆方便，不需潤滑，有較好的耐磨性，可補償兩軸相對位 移和緩和沖擊。 （ 二 ）輸出軸端聯(lián)軸器選擇 1、 轉矩 T=m 由表 13=算轉矩 1 . 3 9 1 1 . 3 9 1 1 8 5 . 9 9 T N m 2、 選擇型號 由計算轉矩及低速軸伸出端軸頭的最小直徑為 d=40 表13F S 5000 27307 r r 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 23 型 號 公稱轉矩 N m 許用轉速 r/孔直徑 d(孔長度 L 250 2800 40 112 九 、 軸承的校核 （一）高速軸 1、滾動軸承的選擇 7208 軸承采用正裝 2、驗算滾動軸承壽命 （ 1）確定 表 11207承 基本額定動載荷 r 基本額定靜載荷 r 200 （ 2）計算確定 2e 線性插值法確定 e 值 e Y= 3）計算內部軸向力 已知 A B 51 029 則 2221 2222 2 3 42 11 Y=F r NF r 2931 5292 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 24 3 0 42 22 （ 4）計算軸承所受的軸向載荷 因為12 此時整個軸有向左 移動的趨勢，所以軸承 1 被“壓緊”，而軸承 2被“放松” 1 a （ 5）計算當量動載荷 承 1： 3 4 5 211查表 121 1111 軸承 2： 20,1 22 2222 12 ，軸承 2比軸承 1 危險 （ 6）驗算軸承壽命 因為軸承 2比軸承 1危險 ,所以在此只校核軸承 1,若其壽命滿足工作要求 ,則高速軸所選軸承合適 . 1） 選擇溫度系數(shù) 載荷系數(shù)命指數(shù) 認為軸承的工作溫度 t 120 , 所以 0.1工作時有輕微沖擊 ，取 0.13 2）預期壽命 單 班制工作，使用期限為 10年 ， 5000 25019 r 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 25 3）計算軸承 1 壽命 27307)8016667)(16667 3 所以所選軸承滿足壽命要求。 （二）中間軸 1、滾動軸承的選擇 7209 軸承采用正裝 2、驗算滾動軸承壽命 （ 1）確定 表 11209基本額定動載荷 r 基本額定靜載荷 r （ 2）計算確定 2e 線性插值法確定 e 值 e Y= 3）計算內部軸向力 已知 A B 662 03 則 2221 2222 2 9 9 82 11 r 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 26 2 （ 4）計算軸 承所受的軸向載荷 因為12 3709)15292180( 此時整個軸有向右 移動的趨勢，所以軸承 2 被“壓緊”，而軸承 1被“放松” 709)15292180(21 a 152922 （ 5）計算當量動載荷 承 1： 4 4 9 83 7 0 911查表 120,1 11 1111 軸承 2： 20,1 22 2222 12 ，軸承 1危險 （ 6）驗算軸承壽命 因為軸承 1比軸承 2危險 ,所以在此只校核軸承 1,若其壽命滿足工作要求 ,則高速軸所選軸承合適 . 1）選擇溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 壽命指數(shù) 認為軸承的工作溫度 t 120 , 所以 0.1工作時有輕微沖擊，取 0.1對于球軸承， 3 2）預期壽命 L 30338 減速器設計說明書 09044222 蓋軼靜 27 單班制工作，使用期限為 10 年， 50003）計算軸承 1壽命 250 1 9) 01( 7)(166 6 7 3 所以所選軸承滿足壽命要求。 （三）低速軸 1、滾動軸承的選擇 7210 軸承采用正裝 2、驗算滾動軸承壽命 （ 1）確定 表 11210基本額定動載荷 r 8.42