机械二级传动减速器设计书

机械二级传动减速器 设计 书 带式运输机传动装置 已知条件 1 输送带工作拉力 6.3 2 输送带工作速度 2.9 m/s(允许输送带速度误差为 ： 5% ) 3 滚筒直径 D 450 4 滚筒效率 (包括滚筒与轴承的效率损失 )： 5 工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳； 6 使用折旧期 8年； 7 工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度为 35 C； 8 动力来源电力，三相交流，电压 380/220V； 9 检修间隔期 四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 10 制造条件及生产批量 : 一般机械厂制造 ，小批量生产。 设计数据： 输送带工作拉力 送带工作速度 s 滚筒直径 D=450目 设计内容，步骤和说明 结果 选择传动装置类型（方案） （ a） 展开式，如图 1，展开式结构比较简单，应用最广；但齿轮相对于轴承非对称布置，受载时轴的弯曲变形会使载荷沿齿宽分布不均，故轴应具备足够大的刚度 图 1 (b)同轴式，如图 1轴式减速器的输入轴与输出轴在同一轴线上，箱体较短，但箱体内须设置轴承支座，使箱体轴向尺寸增大，中间轴加长，结构变得复杂 图 2 传动方案定为方案 a：二级展开式圆柱斜齿轮减速器 选择电动机 6300 原始数据如下： 运输带牵引力 F=6300N 运输带工作速度 V=s 2电动机型号选择 (1)工作机所需的功率 2)传动装置的总 效 率： = 联轴器 2 齿轮 4 轴承 输 2 油 由手册表 1得联轴器 =性联轴器）齿 =对齿轮，正常油润滑）、轴承 =F=6300N V=s 计算总传动比和传动比分配 1、总传动比： i = nm/ 1470/、分配各级传动比 按设计方案的二级展开式减速器传动比范围是： （ i =轴承，润滑正常一对） 、 油 = =3)所需电动机的功率 P ： P = = 868 = 3、确定电动机转速： 滚筒转速 ： n=D v100060 = 60 1000 450) = 手册表 13荐的传动比合理范围，取二级圆柱斜齿轮传动传动比范围 i 齿 =8故电动机转速的可选范围为 = i 齿 （ 8 合这一范围的同步转速 有 1500r/ 3000r/案 电动机型号 额定功率 /动机同步转速 (r/满载转速 额定转矩 1 22 3000 2940 2 22 1500 1470 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为电动机型号： 主要性能：额定功率： 22载转速 1470r/ =450mm w =r/动机型号：d=22kW 470r/计算传动装置的运动和动力 1、计算各轴转速（ r/ = = 1470 n nI/i 1= 1470/ 、 计算各轴的功率（ 电动机轴 22 高速轴 联 =22 间轴 轴承 齿 油 = 低速轴 轴承 齿 油 = 、 计算各轴扭矩（ Nm） 9550P I/ 9550 470 = Nm 550P II/9550 Nm 550 9550 m = 1470 d = 22 I=m m m 传动零件设计 (1) 选择齿轮材料及 确定许用应力 （ 2） 考虑减速器传递功率不 变 ，所以齿轮采用软齿面。 据书上 10- 1)小齿轮选用 40质，齿面硬度为 280 大齿轮选用 45 钢调质，齿面硬 240 10)。 （ 3） 减速器为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度 （ ）第一级齿轮传动设计 （ 1）选小齿轮齿数 4，大齿轮齿数 z2=24=00， （ 2）选取螺旋角。初选螺旋角 14o 2) 确定公式内各计算数值 0取区域系数 4 00， 14o 1312 1t 0得120 . 7 7 , 0 . 8 8 ,则12 1 . 6 5a a a 550P I/5500取齿宽系数 1d 0得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a 001470163008=09 N1/09/09 10得接触疲劳寿命系数 .0 安全系数 S=1 由图 10 ，查得： 600 550故 5701 1 5501 2 计算 代入 中较小的值 321 选载荷系数 .3 t / 0 060 1 4 7 1 0 060 121 b 及模数 120 . 7 7 , 0 . 8 8 , a=1= / 21 8 9 . 8 P aN=09 09 600 55070 1 50 2 v=s b=1.2h=H a a 由表 10得使用系数 1根据 v=s, 7 级精度，有图 10得动载荷系数 10 3 知 表 10 4 知 3311 213212 c o sF a S an Y 确定计算参数 ，从图 10得螺旋角影响系数 = 齿数 s 3311 00322 ZZ v b/h= 1 = 121 齿轮的 并加以比较 由图 10 18 取弯曲疲劳系数 s= 0 sK 5 sK fY s aY f a . 0 1 1 2 f Y 小 齿轮的数值大 213212 c o sF a S an Y 24 取 可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取 00,则 (4)计算中心距 n )12530( 21 将中心距圆整为 160按圆整后的中心距修正螺旋角 )12530(a r c c o (a r c c o s 21 a n f f 1 1 22 0 25 a=160值不大， 故 ,等值不必修正 计算大、小齿轮的分度圆直径 n 301 n 1252 计算齿轮宽度 626211 db d 所以取 0,65 12 （二）第二级齿轮传动设计 第一级的比为 （ 1）选小齿轮齿数 4，大齿轮齿数 z2=24= 70 （ 2） 1)选取螺旋角。初选螺旋角 14o 2) 确定公式内各计算数值 0取区域系数 0得120 . 7 7 , 0 . 8 8 ,则12 1 . 6 5a a a 550P 2/550m 0取齿宽系数 1d 0得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a N=60063008=08 62b 4, 0 14o a=2=1d 1 / 21 8 9 . 8 P a 10得接触疲劳寿命系数 c= 安全系数 S=1 由图 10 ，查得： 600 550故 5581 1 2计算 入 中较小的值 3251 选载荷系数 .3 t /21 b 及模数 a a N=08 c= =1 600 55058 1 2 t .3 2.4 H由表 10得使用系数 1根据 v=s, 7 级精度，有图 10得动载荷系数 10 3 知 表 10 4 知 3311 213212 c o sF a S an Y 确定计算参数 ，从图 10得螺旋角影响系数 =s 3311 0322 ZZ v 0 5 121 齿轮的 并加以比较 由图 10 18 取弯曲疲劳系数 s= 1 n 5 sK fY s aY f a . 0 1 1 2 f Y 小 齿轮的数值大 213212 c o sF a S an Y 25 取 满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取 取 9,则 ,取 14 (4)计算中心距 197141439( 21 将中心距圆整为 197按圆整后的中心距修正螺旋角 1439(1 a n 差值不大， 故 ,等值不必修正 计算大、小齿轮的分度圆直径 n 1 n 2 f f 22 .5 9 14 a=197 计算齿轮宽度 10010011 db d 所以取 001=105mm b=1002=10005配结构草图绘制 各轴强度校核 （ 1）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，调质处理，当轴的支撑为定时，无法强度计算轴径要初步估算的方法即纯扭距并降低许用扭转切应力，先按课本式（ 15步计算轴的最小直径，确定 d 计算公式为： 30 1， 3 轴为外伸轴，初步轴的最小直径应取较小的 A 值， 2 轴为非外伸轴，初步轴的最小直径应取较大的 A 值，查表 151 1 9;1 0 3 231 31111 32222 33333 考虑到 1 轴要于电动机连接初步计算 1d 必须与电动机，联轴器相配，所以初步定 5mm,8mm,6 2）轴的的结构设计 1 轴的初步设计如下图 1 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 5配方案是：联轴器、轴承端盖、轴肩、左端轴承 ， 依次从轴的左端向 右 安装，右端只安装轴承和轴承座，由于小齿轮齿顶圆直径较1 2 3 5mm 8mm 6直接做成齿轮轴即可。 轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（ 68） 则可取（ 46） 的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离 L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取 L=（ 23） 上的键槽应靠近轴的端面处。 由于 5且与联轴器相连， 高速轴应用凸缘联轴器连接 ,因此查凸缘联轴器 =84以轴 4且应采用轴肩定位，由手册知 h=(l)d,知 0由减速箱结构知4且用圆锥滚子轴承 30210，所以采用轴肩定位，8箱体结构知 25段 齿轮，由于齿根圆较小，做成齿轮轴，右端轴承采用轴肩定位，所以88mm,02 轴的初步设计如下图：3 轴的初步设计如下图： 装配方案：左端从左到右依次安装滚动轴承、套筒、斜齿轮和右端从右到左依次端盖、滚动轴承。由轴 3 最小直径知 6轮毂的长度应是（ d，所以此段轴 9且此段轴采用轴肩定位，所以 0于减速箱结构知 0且装轴承型号为 30212，为了减小应力集中，且由减速箱结构，所以取 00了使齿轮定位可靠取 00于此段轴装齿轮，并采用轴肩定位，所以轴长应略短于轮毂长 2因此 0008段 轴承 30212，所以直径同 0mm=减速箱结构知 7 轴的弯扭合成强度计算 由 3 轴两端直径 d=56机械零件手册得到应该使用的轴承型号为 30212（轴承的校核将在后面进行）。 1 轴的弯扭合成强度计算 由 1 轴两端直径 d=45机械零件手册得到应该使用的轴承型号为 30210（轴承的校核 将在后面进行）。 求作用在齿轮上的力，轴承对轴的力，轴上的弯距、扭距，并作图 齿轮 1 上的作用力： 圆周力 21 1= 21 362 = 向力 向力 = 4 = 的扭矩 T=41500 N轮中心处轴截面： 水平弯矩 1+21 1 +1=m v=v= 1+21 1=成弯矩 M=M2 +M2=量弯矩 D=距图和扭距图如下： 1 轴的受力分析及弯距、扭距图 (2)由轴的扭距、弯距图可知，齿轮轴的轮齿处存在危险截面，因此 在该处计算应力 22 )(4 扭转切应力不是对称循环应力，故引入折合系数）取 抗弯截面系数 6333 00062( 面上的弯曲应力 M P 5 9 4 612 截面上的扭转切应力 t 所以 M p 4 22 查表 15 1 60 的弯扭强度条件为 1 符合弯扭强度条件 在 2 截面，直径最小 d=45容易 被破坏。 抗弯截面系数 63332 0 0 045( 截面上的扭转切应力 M p t 12 6 S = 0 = = =12500T=25000=3=50=可知其安全 2） 2） 截面 3 左侧 抗弯截面系数 W=583 19511扭截面系数 583=39022面上的弯曲应力 = = 6247 19511 =32面上的扭转切应力 = 3= 54496 39 22 = 14 轴的材料为 45 钢，调质处理，由表 15得 = 640;1 = 275,;1 = 155. 在危险截面 右 侧由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 按附表3取， =由附表 3得轴的材料的敏性系数为 = = 有效应力集中系数按式（附表 3 = 1+( 1)=1+ ） = = 1+( 1)=1+ ） =附图 3尺寸系数 =附图 3扭转尺寸系数 =按磨削加工，由附图 3表面质量系数 = =未经表面强化处理，即 =1，则按 式（ 3及式（ 3综合系数为 = + 11 = 67 + 1 1 = = + 11 = 82 + 1 1 = 由 3 3碳钢的特性系数 = = = = 是，计算安全系数 （ 15（ 15 = ;1 += 2+ = = ;1 += 42 +42= 13 2 +2= 3132 = 3 S = 可知其安全 齿轮 3 上的作用力： 圆周力 = W 19511T=39022 = 32 = 14 =向力 向力 的扭矩 T=494920 N轮中心处轴截面： 水平弯矩 1+23 1 3=直弯矩 1+21 1=成弯矩 M=M2 +M2=量弯矩 D=距图和扭距图如下： =13 =H=V=2)由轴的扭距、弯距图可知，齿轮轴的轮齿处存在危险截面，因此 在该处计算应力 22 )(4 扭转切应力不是对称循环应力，故引入折合系数）取 抗弯截面系数 6333 00070( 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 t 9 42 6 所以 M p 4 22 查表 15 1 60 的弯扭强度条件为 1 符合弯扭强度条件 在截面 7，直径最小， d=56容易被破坏。 抗弯截面系数 63332 00056( 截面上的扭转切应力 t 9 42 6 = 1 故 2= a=承 1 11=11 1 +1=承 2 22=故 2= a=承 1 11=机械手册得 5263N 轴承 2 22=故 2= a=承 1 11=机械手册得 6323N 轴承 2 22=故 2= a=承 1 31=机械手册得 0701N 轴承 2 32=机械手册得 718N 计算寿命 7 011 0 2 00 06010 =110=22mm d=60 =102 718N 2= 31 =1=10701N 32 =2=7718N 额定寿命 6300 8=1