减速器结构设计及传动尺寸设计计算.doc

减速器结构设计及传动尺寸设计计算一、运动简图 图11电动机 2V带 3齿轮减速器 4联轴器 5滚筒 6输送带二、工作条件该装置单向传送,载荷稍有波动，多灰尘，小批量，两班制工作,使用期限10年(每年按300天计算)。三、原始数据滚筒直径D（mm）：450运输带速度V（m/s）：0.28滚筒周围力F（N）：12000滚筒长度L(mm)：800四、设计说明书内容1 电动机选择2 主要参数计算3 V带传动的设计计算4 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算5 轴的设计计算及校核6.箱体结构的设计 7. 润滑密封设计 8 参考文献1 电动机选择(1)选择电动机类型 按工作要求和条件，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V.(2)选用电动机容量nw =（60×1000）v/D=11.89r/minPw=FV/1000=3.36kwV带传动效率1=0.96滚动轴承效率2=0.99 ， 闭式齿轮传动效率3=0.97 ， 联轴器效率4=0.99 ， 传功滚筒效率5=0.96,其中总效率为 Pd=Pw/=4.034kw选用电动机额定功率为4kw通常，V带传动的传动比范围为2到4，二级圆柱齿轮减速器为8到40，则总传动比的范围为16到160，故电动机转速可选范围为：n1d=(16160)×11.89=1901900r/min.符合这一范围的同步转速有750 r/min、 1000 r/min、 1500 r/min现以这三种对比查表可得Y132M-6符合要求,故选用它。 Y132M-6 (同步转速1000r/min)的相关参数 表1额定功率满载转速电动机质量价格传动比4.0kw960r/min75kg1443 元i2. 主要参数的计算(1)确定总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比ia=nm/nw=960/11.89=80.74取V带传动单级传动比i01=2.8，减速器的总传动比i为：i=ia/i01=28.836 i12=(1.4i)1/2=6.354 i23=i/i12=4.538初分传动比为i1=2.8，i2=6.354 ，iv带=4.538 (2)计算传动装置的运动和动力参数 本装置从电动机到工作机有三轴，依次为，轴，则1、各轴转速n1=nm/iw=343 r/minn2=n1/i1=54 r/minn3=n2/i2= 11.9 r/min2、各轴功率P1=Pd01=Pd×v带= 4.0 × 0.96=3.84kwP2=P112=P1×轴承×齿轮=3.84× 0.99×0.97=3.69 kwP3=P223=P2×轴承×齿轮= 3.69× 0.99×0.97=3.54kw3、各轴转矩Td=9550Pd/nd=40.1N.mT1=Tdi带01=107.79 N.mT2=T1i112=657.7 N.mT3=T2i223=2866.15 N.m表2项目电机轴高速轴中间轴低速轴转速9603435411.9功率4.03.843.693.54 转矩 40.01107.79657.7 2866.15 传动比2.86.3544.538效率0.96 0.960.9223. V带传动的设计计算(1)确定计算功率查表可得工作情况系数故Pca=kA×P= 1.2×4.0=4.8 kw(2)选择V带的带型根据，由图可得选用A型带。(3)确定带轮的基准直径并验算带速1、初选小带轮的基准直径。查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径dd1= 125 mm2、验算带速按计算式验算带的速度v=dd1n/60×1000= 6.28s因为，故此带速合适。3、计算大带轮的基准直径按式(8-15a)计算大带轮的基准直径dd2=iv带dd1=2.8×125=350mm根据教材表8-8，圆整得dd2= 355mm。(4)确定V带的中心距和基准直径（1）按计算式初定中心距 （2）按计算式计算所需的基准长度=1644mm查表可选带的基准长度Ld=1600mm（3）按计算式计算实际中心距aa0+(LdLd0)= 452mm(5)验算小带轮上的包角(6)计算带的根数由查表可得根据和A型带，查表可得、。 故取V带根数为4根4 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算(1)高速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3）材料选择：查表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取（5）选取螺旋角，初选螺旋角2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即（1）确定公式内的各计算数值因为原动机为电机所以试选，由图10-26，则有小齿轮传递转矩查图10-30可选取区域系数 查表10-7可选取齿宽系数查表10-6可得材料的弹性影响系数。查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。按计算式计算应力循环次数查图可选取接触疲劳寿命系数，。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数，按计算式(10-12)得（2）计算相关数值试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得计算圆周速度计算齿宽及模数计算总相重合度计算载荷系数查表可得使用系数，根据，7级精度，查表10-8可得动载系数，由表10-4查得的值与直齿轮的相同，为1.419 ，故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得计算模数3、按齿根弯曲强度设计，按计算式(10-17)试算即（1）确定公式内的各计算数值、计算载荷系数根据纵向重合度，查图10-28可得螺旋角影响系数。查图可选取区域系数，则有查表取应力校正系数，。查表取齿形系数，。(线性插值法)查图10-20C可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。查图可取弯曲疲劳寿命系数，。计算弯曲疲劳许用应力 ，取弯曲疲劳安全系数，按计算式(10-22)计算得计算大、小齿轮的并加以计算大齿轮的数值较大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有取，则4、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取，。5、 三维建模 低速轴大齿轮 （1）从toolbox调用齿轮如下图（2） 填入相关数据如下图（3） 生成齿轮如下图（4） 再把齿轮作进一步修改以下面早图为轮廓以齿轮轴线为轴，做旋转切除。 （5） 在做倒角和圆角（6） 以PlaneMid为对称面做旋转切除、圆角、倒角的镜像（7） 作如下草图进行拉伸切除（8） 在做此特征的圆周阵列，如下图（9） 作如下草图，在做拉伸切除绘制其他齿轮都很类似，在此不在叙述(2)低速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3）材料选择，在同一减速器各级小齿轮(或大齿轮)的材料，没有特殊情况，应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求，故查表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为52HRC；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为45HRC.（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数（5）选取螺旋角，初选螺旋角2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即（1）确定公式内的各计算数值试选小齿轮传递转矩查表10-7可选取齿宽系数, 查图10-26可选取区域系数，则有查表可得材料的弹性影响系数。查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。按计算式计算应力循环次数查图可选取接触疲劳寿命系数，。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数,于是得（2）计算相关数值试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得计算圆周速度计算齿宽及模数计算总相重合度计算载荷系数查表可得使用系数，根据，7级精度，查表可得动载系数，故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得计算模数3、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即（1）确定公式内的各计算数值计算载荷系数根据纵向重合度，查图可得螺旋角影响系数。计算当量齿数查表可取齿形系数，。查表可取应力校正系数，。(线性插值法)查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。查图可取弯曲疲劳寿命系数，。计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算计算大、小齿轮的并加以计算大齿轮的数值较大。（2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有取，则4、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取，。5 轴的设计计算因为减速器的各轴设计基本类似，所以以低速轴为例进行设计及校核！低速轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。3、计算轴的最小直径，查表可取轴的最小直径显然是安装联轴器，下面进行联轴器的选择：1、）联轴器类型选择为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器。2、）载荷计算公称转矩T=9.55106P/n=2841N.M由表14-1 查得KA=1.3，故由式（14-1）得计算转矩为 Tca=KAT=3693.3 N.M3、）型号选择从GB 4323-84 中查得TL11型弹性套柱销联轴器的许用转矩为4000N.M 符合 要求，轴径为80 mm。4、轴径和轴段：（1）、为了满足半联轴器安装的轴向定位要求，最外段的长为172mm，它的临段径向要有轴肩定位。（2） 、初选圆锥滚子轴承30220，其尺寸为dDTBC=100180373429 （3） 、取齿轮1、3距箱体内壁距离为12.5mm，中速轴中间的轴肩厚度为15mm，及齿轮2、3厚度可得箱体内宽为210mm（4） 、轴肩定位高度h=（0.070.1）d（5）、非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格要求，一般取为12。（6）、挡油环，轴套的部分尺寸参考轴肩定位。（7）、联轴器内端距端盖螺帽外端为20mm螺钉M18 的k=11.5 ，垫片厚度均为2mm。（8）、轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键型连接。轴与齿轮连接采用平键，L=80，齿轮轮毂与轴的配合为。同样半联轴器与轴连接，采用键。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。5、轴上齿轮所受切向力，径向力，轴向力，。6、求两轴承所受的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一图二图三 9、求两轴承的计算轴向力和对于型轴承，轴承的派生轴向力故 10、求轴承的当量动载荷和查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：对于轴承1 ，对于轴承2 ，因轴承运转载荷平稳，按表13-6，取则。11、求该轴承应具有的额定载荷值因为则有预期寿命 故合格12、弯矩图的计算水平面： ,.AB段：弯矩为0BC段： CD段： 铅垂面：,.AB段弯矩为0BC段: CD段： 做弯矩图如下从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表5载荷水平面垂直面支持力弯矩总弯矩扭矩13、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，因此，故安全。7、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径为2。6.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为27mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为12，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚12箱盖壁厚10箱盖凸缘厚度18箱座凸缘厚度18箱座底凸缘厚度30地脚螺钉直径M22地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M18机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M14轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）10，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342622，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42820外机壁至轴承座端面距离=+（812）55大齿轮顶圆与内机壁距离>1.215齿轮端面与内机壁距离>15机盖，机座肋厚m1=9 m= 9轴承端盖外径+（55.5）112（1轴）130（2轴）230（3轴）轴承旁联结螺栓距离127. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。8、 减速器装配体及部分零件图片9、参考文献1濮良贵,纪明刚. 机械设计. 7版. 北京:高等教育出版社, 2001 2刘会英，杨志强。 机械基础综合课程设计43