二級圓柱齒輪減速器及v帶的設(shè)計講解

1、目錄1. 電動機選擇2. 主要參數(shù)計算3. V帶傳動的設(shè)計計算4. 減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算5. 機座結(jié)構(gòu)尺寸計算6. 軸的設(shè)計計算7. 鍵、聯(lián)軸器等的選擇和校核8潤滑材料及齒輪、軸承的潤滑方法9減速器附件及其說明10.參考文獻、電動機的選擇首先計算工作機有效功率:Fv10004800 0.610002.88KW式中，F(xiàn)傳送帶的初拉力；v傳送帶的帶速。從原動機到工作機的總效率：42342312 3 4 50.96 0.990.970.980.960.784式中，! v帶傳動效率，! 0.96 ；2 軸承傳動效率，2 0.99 ；3 齒輪嚙合效率，3 0.97 ；4 聯(lián)軸器傳動效率，4

2、0.98 ；5 卷筒傳動效率，5 0.96則所需電動機功率：FdkW 3.67kW0.784工作機（套筒）的轉(zhuǎn)速：60 1000V1000 60 0.6 z .nWr/m in 57.3r/m inD200由參考文獻1表9.2，兩級齒輪傳動I 8 40,所以電動機的轉(zhuǎn)速范圍為:ndi nw=(840) X 57.3= (458.42292) rmin符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三種。綜 合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊， 決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/mi n的電動機。根據(jù)電動機的類型、容量和轉(zhuǎn)速

3、，由參考文獻2表15.1，選定電動機型號 為丫132M1-6其主要性能如下表所示。額定功率滿載轉(zhuǎn)速啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩4kW960r / min2.02.0電動機帶輪的設(shè)計代號結(jié)構(gòu)尺寸和計算公式結(jié)果ds手冊157頁38mmdhdh (1.82)ds 1.8 3868.4mmLL (1.5 2)ds 1.5 38取 60mmdrdr da 2(H)125 2 22 81mm81mmd0,dh drd0274.7mmss (0.2 0.3)B0.2 5010mms1S1 1.5s 1.5 1015mms2S2 0.5s 0.5 105mm二、主要參數(shù)的計算一、確定總傳動比和分配各級傳動

4、比傳動裝置的總傳動比i總nm 箋016.75nw57.3查表可得V帶傳動單級傳動比常用值24,圓柱齒輪傳動單級傳動比常用值為35,展開式二級圓柱齒輪減速器i,1.31.5 i2初分傳動比為iv帶2 , i13.42 , i2 2.45。二、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)本裝置從電動機到工作機有三軸，依次為I ,U，川軸，則1、各軸轉(zhuǎn)速nznmiv帶960480nminnn480140.35 n mini13.42nmnn140.35i22.4557.3 r . min2、各軸功率Pd 01Pd聯(lián)軸器4 0.96 0.983.39kwPnPi in R軸承齒輪3.39 0.99 0.973.26k

5、wPmPi nmPn軸承齒輪3.26 0.99 0.973.13kw3、各軸轉(zhuǎn)矩Td9550 旦nd955036.5N m960TdiV 帶 0136.52 0.96 0.9868.68N mTn68.683.42 0.99 0.97225.56 N mTm Tni2 nm 225.56 2.45 0.99 0.97530.68N m項目電機軸高速軸I中間軸n低速軸m轉(zhuǎn)速(r/min)960480140.3557.3功率(kw)3.673.393.263.13轉(zhuǎn)矩Ngm36.568.68225.56520.07三、V帶傳動的設(shè)計計算、確定計算功率Pea查表可得工作情況系數(shù)kA 1.2故 Pea

6、kA P 1.2 3.67 4.4kw、選擇V帶的帶型根據(jù)Pea、n,由圖可得選用A型帶 、確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v1、初選小帶輪的基準直徑dd1。查表8-6和8-8可得選取小帶輪的基準直徑d1125mm2、驗算帶速vddin按計算式驗算帶的速度v 血90 1440 4.52 ms60 1000 60 1000因為5 m/s v 30 m/s 故此帶速合適。3、計算大帶輪的基準直徑dd2按式(8-15a)計算大帶輪的基準直徑dd2 iV帶dd1 2 125 250mm4、確定V帶的中心距a和基準直徑Ld(1)按計算式初定中心距a01.5(d1d2)562.5mm a0564mm(2)

7、按計算式計算所需的基準長度2Ld0 2a0 2(dd1 dd2)2 564 (125 250)24125)2564=1723.98mm查表可選帶的基準長度Ld 1800mmLd0(3)按計算式計算實際中心距a)mm 602mma0 今 (564 1800 1723.985、驗算小帶輪上的包角1180 dd2 dd1 573180a250 125 573168.11206、計算帶的根數(shù)(1)計算單根V帶的額定功率Pr由 dd1 125mm和n 960r min 查表可得 P0 1.38kw根據(jù) n 960 r min , i 2 和 A 型帶，查表可得 P0.108kw、k 0.959、kL 1

8、.01 。故 PrP0P0 k kL 1.38 0.108 0.959 1.01 1.536kw(2)計算V帶的根數(shù)ZPca42.865 故取V帶根數(shù)為3根Pr1.5367、計算單根V帶的初拉力的最小值F。皿山查表可得A型帶的單位長度質(zhì)量q 0.10kg mF。500Pc (2.5zv (K21) qv啓(爲(wèi) 1)10 曲 19.9N應(yīng)使帶的實際初拉力F0F0 min8、計算壓軸力Fp壓軸力的最小值為168Fc 2ZF0sin2 3 190.9 sin 1139.1N2 2四、減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算、高速級齒輪材料：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4

9、5鋼正火，齒面硬度為220HBS查表11-7得：H1 630Mpa ，H2 430Mpa1.3， F 1200Mpa， f2 150MpaH 1s1.1H lim 2390Mpas1.1F200Mpa630Mpa390MpaH 2H lim 1Sf1.3570Mpa154 MpaF2 150Mpa F 2 皂115MpaF 2SF1.3(2)計算相關(guān)數(shù)值取齒寬系數(shù)a 0.4，K 1.52336KT1a i 1 Hai3.42251.2 1.069 105167.840.4 3.42齒輪取八級精度就能滿足要求取齒數(shù)Z128，則 z2iz195.7696模數(shù)m2a2.7，查表取ZiZ2則中心距m(

10、Z1 Z2)186齒寬biaa 74.475，b270校驗強度：查課本第167頁表11-9得:YF12.64 YF2.23按齒寬b仁75算：F12KTMi2 1.5 67.3bim2Zi75 3 2832.64 1028.2Mpa F1F2 土 F1 23.8MpaYf1所以安全、低速級齒輪材料：低速小齒輪選用35MnB齒面硬度為250HBS低速級大齒輪選用SiMn,齒面硬度為220HBS查課本第 166頁表 11-7 得： hh 550Mpa hl 540Mpa查課本第165頁表11-4得：Sh 1.1Sf1.3故H3H lim 3S550Mpa1.1500MpaH4H lim 4s540M

11、pa1.1490Mpa查課本第168頁表11-10C圖得： Fg 200MpaF lim 4150 Mpa故 F3F lim 3s空陛154MpaF lim 4s便啦115Mpa1.3按齒面接觸強度設(shè)計：8級精度制造，載荷系數(shù)1.5，取齒寬系數(shù)0.4 計算中心距：a2.45 11862 33351.2 225.56 104900.4 2.45取 z130 , z2 iz173.574模數(shù)2a3.6 ,查課本取m=4中心距a 2（乙 Z2）208齒寬 baa 83.2 84 ,b2 80校驗強度：驗算輪齒彎曲強度：查課本第 167頁表11-9得：Yf3 2.58 , Yf4 2.22 按齒寬b

12、84計算：F3F3 呼 25 53.68 258 10342.4 Mpabm Z384 430YF 4F2f3 36.48Mpa f4 ，安全W3五、減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸減速器機體結(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110.02a3 88箱蓋凸緣厚度b1b11.5 112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 0.036a12M20地腳螺釘數(shù)目n查手冊4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓 直徑d1d10.72d fM12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓 直徑d2d2 = (0.5 : 0.6) d fM10軸承端蓋螺釘直 徑d3d3=(0.4 : 0.5

13、) dfM10視孔蓋螺釘直徑d4d4 =(0.3 : 0.4) d f8定位銷直徑dd =(0.7 : 0.8) d28d f，d1，d2至外箱壁的距離C1查手冊表11218d f，d2至凸緣邊緣距離C 2查手冊表11216外箱壁至軸承端 面距離1111 = C1 +C2 + ( 5: 10)40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 0.8598.5六、軸的設(shè)計計算一、高速軸的設(shè)計1、材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取 35Mpa C=100各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第 230頁式14-2 得

14、:dm.10033919.2Y m V 480為方便軸承部件的裝拆，減速器的機體用剖分結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，齒輪減 速器效率高，發(fā)熱小，估計軸不會很長，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。 由此所設(shè)計的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖所示，然后，可按軸上零件的安裝順序， 從dmin處開始設(shè)計。根據(jù)電動機d=38mm聯(lián)軸器選取LH2故取di 25mm d5為齒輪軸 根據(jù)參考文獻1,依次選?。篸2 28mm, d3 30mm, d4 35mm,d5 84mm,d6 35,d7 30l1 57mm,l2 66mm,l3 16mm, l4 108mm,l5 75mm, l6 15,l7 18 d 3處連接軸承，選用

15、6206軸承2、校核該軸：作用在齒輪上的圓周力為：Ft 空 2 68.68 10 1635N d184徑向力為 Fr Ftg 1635 tg20 595N作用在軸1帶輪上的外力：F Fq 1139.1N求垂直面的支反力:l2Frl1 l2595319N57 66F2V Fr F1V 595 319276N求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：3Mav F2vl2276 66 1018.22N.m3Mav F1vl1319 57 1018.18N.m求水平面的支承力：由 Rh(I1 J) Ftl2 得F1Hb Ft661635 877 Nl1 l257 66F2H Ft F1H 1635 877758

16、N求并繪制水平面彎矩圖：MaHF1Hl1 877 57 10 3 49.99N.mMaHF2Hl2 758 66 10 3 50.03N.m求F在支點產(chǎn)生的反力:F1f貯108 1139.131000.2Nl1 l257 66F 2FF1FF 1000.2 1139.1 2139.3N求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖：3M2FFI3 1139.1 108 10123.02N3MaF F1FI11000.2 57 1057.01 N求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把M aF與、M； M2h直接相加。MaMaF.M；VM：h57.01.18.22249.992110.21N.mMaMaF.M ：M 話57

17、.01.18.182 50.032110.24N.m求危險截面當(dāng)量彎矩：從圖可見，m-m處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：(取折合系數(shù)0.6)Me M： ( T)2.110.242 (0.6 68.68)2 117.69N.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(yīng)力1b 60MPa，貝U:I 117.69 103 wd 3 26.97 mm如1 1b V 0.1 60因為d5 d4 d6 35mm d，所以該軸是安全的3、鍵的設(shè)計與校核：根據(jù) d125,T168.68，確定 V帶輪選鑄鐵 HT20Q參考教材表10

18、-9,由于d125在22: 30范圍內(nèi)，故d1軸段上采用鍵b h : 8 7,采用A型普通鍵：鍵校核為L1=1.75d1-3=57綜合考慮取I =50得4T14 68.68 103139.2Mpa pdlh p25 750 10查課本155頁表10-10 b50: 60 所選鍵為：b h l :10 8 504、軸承壽命校核:軸承壽命可由式Lh60n（P：） h進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用,所以P 斤，查課本259頁表16-9 , 10取ft 1,fp 1.2,取 3按最不利考慮，則有:Fr1 F2 F1H F1F ,8002一21972384.3 2722.4N則Lh10660n

19、Cft fPP2732 75121517.1 2316.2N耳瞬）3 63年因此所該軸承符合要求。二、中間軸的設(shè)計1、材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取 35Mpa C=100 根據(jù)課本第230頁式14-2得：d min C；叵 1003.2628.5YrhV140.35d5，d1段要裝配軸承，所以查手冊第 9頁表1-16取d5 d135，查手冊62頁表6-1選用6207軸承，l136d2裝配低速級小齒輪，且d2d1，取d240，I279，因為要比齒輪孔長度少2: 3。d 3段主要是定位高速級大齒輪,所以取 d3 60，1310d4裝配高速級大齒輪，取d44014662、

20、校核該軸:作用在2、3齒輪上的圓周力:2T2d232 225.56 101566N288徑向力:F r2Ft2tg1566tg20F r3Ft2tg3759tg20求垂直面的支反力Fr33Fr2 (丨211121313)Ft32T2d32 225-56 1033759N120570N1368N985 (79 10) 1368 1079 36 10592NF 2VF r3F1VF r21368592 5701390N計算垂直彎矩:M aVmF1VI1 59236 10321.3N.mM aVnF1V (1112)F r212592 (3679) 570 7931023.1N.m求水平面的支承力:

21、F1HfFt2(213)3759 10 1566 (10+79)1416NF 2H36+10+79F t2F t3F1 H1566 3759 14163909N計算繪制水平面彎矩圖:3MaHmF1H11 1416 36 1051N.mMaHnF2h(11 I-FtsS3909 (36 79)-3759 79310153N.m求合成彎矩圖，按最不利情況考慮：Mam M 爲(wèi) M；Hm21.32 512 55.3N.mMan .23.12 1532 154.7N.m求危險截面當(dāng)量彎矩：0.6)從圖可見，m-m處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)Me、. M；n ( T2)2J54.72 (0.6

22、 225.56)2 206N.mm-m截面：d206 103I 0.1 60計算危險截面處軸的直徑：32.5mm由于d2 d4 40mm d，所以該軸是安全的。3、鍵的設(shè)計與校核：已知d2 d 4 40,T2 225.56N.m參考教材表10-11，由于d2 （38 44）所以取 b h:12 8因為齒輪材料為45鋼。查課本155頁表10-10得 b 100: 120L仁 70, L2=56根據(jù)擠壓強度條件，鍵的校核為:竺 4 22556 10350.3Mpadhl 40 870 144T24 22556 10367.1Mpadhl 40 856 14所以所選鍵為：b h l :12 8 70

23、 b h l :12 8 564、軸承壽命校核：軸承壽命可由式Lh 但（色）h進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作60n PfP用，所以P Fr ,查課本259頁表16-9，10取ft 1,fp 1.1,取 3Fr1 下2 F1H.3162 458& 4596NFr2 行2： F2h- 25002 68302 7273N663則Lh -(-CfL) h 10 卩295 但)3 2.12，軸承使用壽命在2: 3 h 60n2 PfP60 681.1 7273年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。、從動軸的設(shè)計:1、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

24、-2得：4 C-3 10037.9mm考慮到該軸段上 開有鍵槽， 因此取di 37.9 (1 5%)39.8mm查手冊9頁表1-16圓整成標準值，取di 45mm，86為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑則d2 55，J 62，設(shè)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6212, d360, 13 22設(shè)計軸段d4，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取 d472，I484設(shè)計另一端軸頸d7，取d7 d3 60mm，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位，l7 38mm設(shè)計軸環(huán)d5及寬度b使齒輪軸向定位，故取d5100mm，b 10mm

25、設(shè)計安裝齒輪d672，l6762、校核該軸作用在齒輪上的圓周力：Fo2T32 1591.5 103d42963586N徑向力：Fr Ftg 3586 tg20 1305N2 514.87 1033602860N匚l2FrF1Vl1 l2180 1305883 N86 180求垂直面的支反力:F2V Fr F1V 1305 883422 NM av F2v23422 180 1075.96 N.m1M avF1vl1883 86 10 375.94N .m計算垂直彎矩：l2FtF1Hl1 l2180 35862427N86 180求水平面的支承力。F2H Ft F1H 358624271159N

26、計算、繪制水平面彎矩圖。MaHF1M1 2427 86 10 3 208.7N.mMaHF2Hl2 1159 180 10 3 208.6N.m求F在支點產(chǎn)生的反力F1FFl 3l1 l22860 76266817NF2F F1F F 817 28603677 N求F力產(chǎn)生的彎矩圖。3M2F FI32860 76 10217NMmF F1FI1817 180 10147N求合成彎矩圖?？紤]最不利的情況，把MmF與.M：v M；h直接相加。Mam MmF . M；v M2H 14775.962_208.72 369N.m求危險截面當(dāng)量彎矩。從圖可見，m-m處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：(取折合系數(shù)

27、0.6)Me . M 2m ( T3)23692 (0.6 530.68)2 611N.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231d3 611 103:0.1 60頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力1b 60MPa，貝U:46.7mm考慮到鍵槽的影響，取d 1.05 57.5 49mm因為d6 72mm d，所以該軸是安全的3、鍵的設(shè)計與校核：因為d1裝聯(lián)軸器查課本153頁表10-9選鍵為b h:14 9查課本155頁表10-10得 b 100： 120因為Ll107初選鍵長為100,校核4T 4 960 103 118Mpadlh45 8

28、0 9b所以所選鍵為：b h 1 :14 9 80d672裝齒輪查課本153頁表10-9選鍵為bh:20 12查課本155頁表10-10得 b 100: 120因為匕=76鍵長為L=70校核34T4 960 10363.5Mpadlh72 70 12所以所選鍵為：b h I :20 12 704、軸承壽命校核軸承壽命可由式Lh在(豪1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,fp 1.2,取 3按最不利考慮，貝y有：P Fr . F12 F1H F1F. 20882 573 1158 7264N則Lh64.8,106 Cf*1061 66

29、.0 103、360n3(PfP)60 19.1 ( 1.2 7264)該軸承壽命為64.8年,所以軸上的軸承是適合要求的七. 聯(lián)軸器的選擇計算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩：Tc KaT查課本269,取Ka 1.5查手冊Tc 2663.4Nm 8-7選用型號為HL6的性柱銷聯(lián)軸器。八、潤滑密封設(shè)計對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速5度遠遠小于 52)10 mmr/min，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.油的深度為H+hH=30 h1 =34所以 H+m=30+34=64其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，