带式输送机传动用的双级圆柱齿轮展开式减速器 设计书

1 带式输送机传动用的双级圆柱齿轮展开式减速器 设计书 一、传动方案的拟定及说明： 传动方案简图已给定如下图 送机带轮 2 速器 动机 说明 ： 该方案的优缺点 ： 该工作机有轻微振动，且该工作机属于小功率、载荷变化不大的情况， 价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器采用两级展开式斜齿圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外该结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高。 2 设计计算与说明 计算结果 3 二、选择电动机 ）（ 1 选择电动机类型 按已知 工作条件及要求，选择 Y 系列 笼型 三相异步电动机 ，全封闭自扇冷式结构，工作电压 ）（ 2 选择电动机容量 工作机的输出功率 01000从电动机到工作机输送带间 的总效率 4234221 式中， 1， 2， 3， 4 ，分别为联轴器，轴承，齿轮传动和卷筒的传动效率，查表 2 1= 2=3= 4= 42 故电动机输出功率 ）（ 3 确定电动机转速 按表 22 推荐的传动比，两级展开式齿轮减速器的传动比 408i 。而工作机卷筒轴的转速为 m i n/w 所以电动机转速可选范围是： m i n/)2 2 9 2 8(08( 符合这一范围的电动机的同步转速有000 r 500 r ， 000 r ，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及价格因素，决定采用同步转速为000 r 的电动机，型号为 6112 由表 120 可知该电动机额定功率为 满载转速 40 。 m rn w 6Y 40 rn m 设计计算与说明 计算结果 4 三、 计算传动装置的总传动比并分配传动比 ）（ 1 总传动比为 i = 2 分配传动比 21 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，则有 四、 计算传动装置的运动和动力参数 ）（ 1 各轴的转速 40nn m 9 01 m i , 5 ）（ 2 各轴的输入功率 d 卷 ）（ 3 各轴的输入转矩 : 5 00 5 0 将计算结果汇总于表 2A ，以备查用 表 2A 轴名 功率 P/矩 T/(N m) 转速 n/(r 传动比 i 效率 电机轴 40 1 40 96 7 1 筒轴 7 设计计算与说明 计 算结果 6 五、 齿轮的设计 （一） 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1 选择齿轮材料 、 热处理 、齿面硬度、精度等级及齿数 齿轮精度 8 级，因传递功率不大，转速不高， 故采用软齿面齿轮传动。参考表 1小齿轮： 45钢（调质），硬度为 23045 钢（正火），硬度为 190动平稳性，取 22 ，则 2 z ，圆 整为 1052 z 。 软齿面齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿根弯曲疲劳强度。 2 按 齿面接触疲劳强度设计 转矩 (1)初选载荷系数 K=表 d (2)初选螺旋角 (3)计算当量齿数 s 22co 615c o 5c o 由图 10 M M 由表 10 (4)接触应力循环次数为 807 6 019 4 060 88112 由图 10)许用接触 应力为 齿轮精度 8级 小齿轮： 45钢（调质）230齿轮： 45钢（正火）1902 , 1052 z K=d v M M 1 1N 2N = 1H P 7 i i (6)计算小齿轮分度圆直径 3 7)确定模数 1m =11 1m =表取标准值为 12 (8)计算分度圆直径 1d 1z /=2d 1z /=9)计算传动中心距 12 = 15c o s/1（ 整为 12 =13110)确定螺旋角 = 2 15o (11)计算齿宽 b=1d=1 整后取 (12)计算齿轮的圆周速度 100060 11 s 由表 10用 8级精度较为合适 3、 校核 弯曲疲劳强度 （ 1） 齿形系数力修正系数2H P 12 1d 2d 2 =131mm 1v =s 8 由表 102） 许用 弯曲应力 F 由图 10F F 由表 10S 由图 103） 许用弯曲应力为 1 = 2 =F = 11 =F = 1F1Y =足齿根弯曲疲劳强度要求 F F S 1F = 2F =9 设计计算与说明 计算 结果 （二）低速级圆柱齿轮传动设计 1、 选择齿轮材料 、 热处理 、齿面硬度、精度等级及齿数 齿轮精度 8 级，因传递功率不大，转速不高， 故采用软齿面齿轮传动。参考表 1小齿轮： 45 (钢 调 质 ） ，硬度为230齿轮： 45钢（正火）硬度为 190考虑传动平稳性，取， 24则 ，因选用软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核 其齿根弯曲疲劳强度。 2、按 齿面接触疲劳强度设计 转矩 I (1)初选载荷系数 K=表 d (2)初选螺旋角 (3)计算当量齿数 o s 24c o 9115c o s 82c o 由图 10 M M 由表 10 (4)接触应力循环次数为 8 78114 0411 由图 10)许用接触应力为 齿轮精度 8级 小齿轮 45 (钢 调 质 ） 硬度 230齿轮 45 (钢 正 火 ） 硬度 190 K=d v 91 M M 1 3N 4N = 10 i 31 044l i (6)计算小齿轮分度圆直径 3 687)确定模数 2m =33468= 2m =表取标准值为 23 (8)计算分度圆直径 3d 2z /=4d 2z /=算传动中心距 23= c o s/1（整为23=165定螺旋角 = 2343 计算分度圆直径 3d 2z /=4d 2z /=算齿宽 b=3d=1 整后取 计算齿轮的圆周速度 3H = P 4H = P 23 3d 4d 3=165 =3d 4d 11 100060 33 s 由表 10用 8级精度较为合适 3、校核弯曲疲劳强度 (1)齿形系数0)许用弯曲应力 F 由图 10 FF 由表 10S 由图 10)许用弯曲应力为 3 = 4 =F=33 =F = 3F3Y =4)满足齿根弯曲疲劳强度要求 3v=s M F F S 3F = 4F =12 小结： 高速级，低速级齿轮传动数据总结如下： 高速级齿轮传动数据： 齿数： 22 ， 105 模数： 2宽： 螺旋角： 分度圆直径： 217d 2 中 心距： 131速级齿轮传动数据： 齿数： 243 z， 82 模数： 3宽： 螺旋角： o 242017 分度圆直径： 中心距： 6513 设计计算与说明 计算结果 六、 轴的 结构 设计 （一）高速轴的设计 1 选择轴的材料，确定许用应力 选择轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 1得， 1 2 初估轴的最小直径，选取联轴器 安装联轴器处轴的直径d 2 据表 2118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(虑到轴上键槽削弱，轴径须加大 0000 53 ，但该轴外伸与电动机轴通过联轴器联结， 因电动机轴轴径为 38外伸距离为 60 选取联轴器：按扭矩 33 1 . 5 0 1 0 ?T N m m 查手册，选用 3弹性柱销联轴器，其半联轴器的孔径 30d ，半联轴器长1 60L 故取30d 3 轴的结构设计 )1( 根 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 段：由第三步已确定 30d ，半联轴器与轴配合部分长 度 1 60L ，为保证轴承挡圈压紧联轴器，取81 。 段：联轴器右端用轴肩定位，轴肩高度 ，取，则 35 ，为方便轴 1 30d 81 35 14 承端盖固定螺钉的装拆及轴承加注润滑剂，取轴承端盖至联轴器左端端面长度为 10由于该段与轴承配合，初选角接触球轴承 7207寸为 3 5 7 2 1 7d D B ， 则有 ，轴承左端由轴肩定位， 轴承 右 端由轴承端盖压紧，综合调整后取72 。 段：为保证轴承 左 端面的定位，轴承 左 端由轴肩固定，轴肩高度 h=（ d，则 取 h=则 40=50合调整后取 l。 段：由于该段齿轮与轴一体制造，则 f，04 。 段：考虑 段 齿轮 和 箱体 径向尺寸 且与段协调 ，取05 ，取 35 。 段：该段安装轴承，因选用 7207 356 76 。 ）（ 2 轴上零件的轴向固定 半联轴器与轴的轴向固定采用平键联接，配合为 6/7 滚动轴承与轴的配合为 6/7 ）（ 3 轴端倒角取 451 ，见图 2A ）（ 4 根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。 （二）中间轴的设计 1 选择轴的材料，确定许用应力 72 40 mm l 04 42d 90l 48l 42d 35d 17l 15 设计计算与说明 计 算结果 选择轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 1得 9 1 2 轴的结构设计 )1( 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1段：安装滚动轴承处轴的直径 1d )(3 图 为轴的最小直径，根据表 2 118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(和轴承配合，则此段轴径应与轴承内径符合，选轴承 7207寸为 d D B=35 72 17。故 51 。为防止轴承端面与箱体内壁干涉，取距离为2 5，为防止齿轮与箱体内壁干涉，取套筒长 25 1l 17+25+2=44 段：为使齿轮装拆方便，设置过渡轴肩，则 02 ，齿轮 左 端 由 套 筒 定 位 ， 取32452 。 段：为保证大齿轮左端固定，轴肩高 7.0 （ ，取 ， 84240223 ，轴肩长度取 53 段：由于该段齿轮与轴一体制造， f ，长度04 段：考虑 段和该段径向尺寸协调，取， 85 55 6段：轴右端与轴承 7207合， 56 76 9 1 51 1l 44mm 02 32 83 53 04 85 55 56 16 ）（ 2 轴上零件的轴向固定 滚动轴承与轴的配合为 6/7 齿轮和轴的配合为 6/7 ）（ 3 轴端倒角取 451 ，见图 3A ）（ 4 根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。 （三）低速轴的设计 1 选择轴的材料，确定许用应力 选择轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 1得 1 2 轴的结构设计 )1( 根据轴向定位的要求确定轴的各 段直径和长度 1段：安装联轴器轴的直径 1d 为轴的最小直径，根据表 2118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(虑该段轴上键槽的影响，将轴径增大 0000 53 ，取， 81 1l 58 段： 此处安装 7209承和轴承端盖，其参数为： d DB=45 85 19 故 52 。 2l 的长度由 轴承端盖 的宽度和固定螺钉的装拆空间要求决定，取 02 。 段：为保证轴承右端的固定，轴肩高 （ ，取h=7 23 ； 由 于齿轮 要与中间轴上小 齿轮 啮合故 取 ，83 。 段：考虑齿轮右端定位和固定，为轴肩取 04 ，04 。 段：为保证齿轮装拆方便，考虑该段和 段径向尺寸协调，76 9 1 01 1l 58mm 52 02 23 83 04 04 17 取 05 ，为保证齿轮压紧，则55l=753 段：轴左端与轴承 7209合，则 56 ，轴承左端面至箱体内壁间距为 5体内壁距离齿轮右端面的距离为20套筒要压紧齿轮，故取 8 。 ）（ 2 轴上零件的轴向固定， 滚动轴承与轴的配合为 6/7 齿轮和轴的配合为6/7 链轮与轴的配合为 6/7 ）（ 3 轴端倒角取 451 ， ）（ 4 根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。 05 5l=73mm 56 8 18 19 七、 轴、轴承及键联接的校核计算 （一）轴强度的校核计算 由各轴传递的扭矩可知低速轴扭矩最大，故只对低速轴校核强度即可，若低速轴满足强度要求，则其他轴均满足强度要求。 下面对低速轴进行强度校核： 1 轴所传递的扭矩为： 作用在齿轮上的力为： 66 3 0 1 4242017co s 20t 6 0co st 3 0242017t 6 0t 2 算支反力 由轴的结构简图，可确定轴承支点跨距 ， ，悬臂 ，由此可画出轴的受力简图，如图)(5 垂直 面支反力，如图 )(5 FR 6 0211 水平 面支反力，如图 )(5 7 . 8 1 42/ 48 3 02/211 20 3 矩图 ）（ 1 垂直面弯矩图 如图 )(5 截面 B 处： 4 9 1 8 41 ）（ 2 水平面弯矩图 如图 )(5 截面 B 左边： 7 7 7 111 截面 B 右边： 8 4 722 ）（ 3 合成弯矩图，如图 )(5 截面 B 左边： 1 2 8 8 3 72121 截面 B 右边： 1 0 9 3 5 82222 ）（ 4 扭矩图，如图 )(5 ， 4 由图 )(5 可见截面 B 处弯矩最大，校核该截面的强度。 截面 B 的当量弯矩 212 )( 式中， 01 由式 )517( 可得 校核结果， 21 /59 ，截面 B 的强度足够 所以，轴的强度满足要求。 （二）轴承寿命的校核 仅选择轴承 2 （ 7207行校核计算 1 2 1BM 128837 2BM 109358 1 21 ）（ 1 确定轴承所受载荷，如图 6A 所示 高速级： 801r ， 701 ， 0071 低 速级： 0902r ， ， 8582 水平面支反力 H 420 ， 90 垂直面支反力 成支反力 822 122 由 7207e=故其派生轴向力分别为 A 8 4 8 D 8 8 1 由 2F 1F ,故轴承左端为紧端， 0 8 2 21 22 因 1 1.2e 所以 由式 12 h 1666 710 =120921h12000h 所以，轴承寿命满足要求。 （三）键联接的校核计算 ）（ 1 联轴器与轴采用 8 36 20031096/ ）（ 2 中间轴上齿轮采用 A 型普通平键，键 12 40 20031096/ ）（ 3 低速轴上齿轮采用 A 型普通平键，键 14 50 20031096/ (4)卷筒 与轴端采用 10 50 20031096/ 现仅对低速轴上的键进行校核 查表可知键 14 50 ， b=14h=9L=50 校核其挤压强度，由式 ）（ 13得 2 6 查表 717 的许用应力 2/)1 2 01 0 0( ，则 2/3850022 p 校核结果：挤压强度满足要求。 20921h b=14mm h=9=50mm k =l =365 5 / m m 挤压强度满足要求 23 八、 减速器附件的选择 为了保证减速器的正常工作，在减速器的箱体上通常设置一些附件，以便于减速器润滑油池的注油、排油、检查油面高度和拆装、维修等。减速 器附件的选择如下： 1 于检查箱内传动零件的啮合情况、润滑状态、接触斑点和齿侧间隙。 2 箱盖顶部或视孔盖上安装，使箱体内的热空气能自由的逸出，以此达到箱体内外的气压平衡。 3 便检查箱内油面高度，以确保箱内油量适中。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 4 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。 5 机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体 . 24 九、 润滑方法和密封形式 因齿轮的圆周速度 2 ，所