二级圆柱齿轮减速器设计书

减速器设计说明书 09044222 盖轶静 1 机械设计课程设计 计算说明书 设计题目 二 级圆柱齿轮减速器 建工 学院 某某某某 班 设计者 某某 指导教师 某 2011 年 7 月 5 日 某大学 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 2 计算及说明 结果 目录 设计任务书 3 传动方案的拟订 3 电动机的选择与计算 4 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 5 V带的设计 7 减速器内传动零件的计 9 轴的设计及校核 14 选择联轴器 22 轴承的校核 23 键连接的强度校核 29 润滑方式，润滑剂及密封装置的选择 31 箱体设计 32 设计小节及心得体会 35 参考文献 35 1 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 3 一、 设计任务书 1、 设计任务 题目：设计用于 带式运输机 的 展开式二 级圆柱齿轮减速器 2、 原始数据 （ 1） 题目编号： E2(斜齿 ) （ 2） 运输机工作 轴 转矩： mNT 850 （ 3） 运输带工作速度 ： 125.1 smv （ 4） 卷筒直径： mmD 370 3、 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微 振 动，使用期限为 10年，小批量 生产 ，单 班制工作，输 送 机工作转速允许误差 5%。 二、 传动系统方案的拟订 螺旋输送机传动系统方案如下图所示： 工作原理：由电动机 1将动力 通过 V带传动 2传至减速器 3，再由联轴 4器传到 卷筒 5，从而带动 运输带 6工作。 零件选择： 此方案采用二级闭式齿轮传动，更能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且使用维护方便。展开式二级圆柱齿轮减速器结构简单，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯 曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 4 三、 电动机的选择与计算 1、电动机功率 选择 Y系列 全封闭自扇冷式笼型 三相异步电动机 ，电压 380V 2、 电动机容量 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 1 . 2 5 6 4 . 5 5 5 / m i n370w vnrD 8 5 0 6 4 . 5 2 5 . 7 4 69 5 5 0 9 5 5 0ww TnP k W 5423421 其中， 1 为 V带效率， 2 为轴承效率， 3 为齿轮效率， 4 为联轴器效率， 5 为卷筒效率 由机械设计课程设计 ,表 2-3查得 1 =0.96, 2 =0.99， 3 =0.97， 4 =0.99， 5 0.96 所以， 5423421 =0.825 5 . 7 4 6 6 . 9 6 50 . 8 2 5wdPP k W 因为 工作时有轻微振动，因此，电动机额定功率应大于其所需功率。即：ded pp 由表 17-1，选 取 电动机功率： kWPed 5.7 3、确定电动机转速 V带传动比范围为 i1=2 4，二级 圆柱齿轮 减速器 i2=8 40， 则 总传动比 1601621 iii 故， 电动机转速可选范围为： ( 1 6 1 6 0 ) 6 4 . 5 5 5 1 0 3 2 . 8 8 1 0 3 2 8 . 8 / m i ndwn i n r 符合 这一同步 范围的有 3000 minr 、 1500 minr 电动机 ，将两方案进行比较。 方 案 电动机 型号 额定功率/edP kw 电机转速 /( / min)nr 电动机质量 kg 总传动比 同步转速 满载转速 1 Y132S2-2 7.5 3000 2920 70 46.472 2 Y132M-4 7.5 1500 1440 81 23.236 64.555/ minwnr 5.746wPkW 825.0 6.965dPkW kWPed 5.7 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 5 方案 1重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。相比较下方案 2结构较紧凑， 质量比 1相差不大。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格，应选方案 2。即选定电动机 Y132M-4 电动机的安装及外形尺寸：A=216,B=178,C=89,D=38,E=80,F=10,G=33,H=132,K=12,AB=280,AC=270,AD=210,HD=315,BB=238,L=515 四、 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 一） 传动装置的传动比的确定和分配 1、确定总传动比 1440 2 2 . 36 4 . 5 2ma wni n 2、分配传动装置各级传动比 由表 2-1 取 V 带传动传动 比 30 i ，则减速器传动比为02 2 . 3 2 7 . 4 33aii i 取高速级的传动比为 1 1 . 4 1 . 4 7 . 4 4 3 . 2 3ii 则低速级传动比为 2 17 . 4 4 2 . 3 13 . 2 2 7ii i 二） 计算传动装置运动和动力参数 （ 1）输入功率、转速与输入转矩 0轴（电机轴）：0 6 . 9 6 5dP P k W min/14400 rnn m 0006 . 9 6 59 5 5 0 9 5 5 0 4 6 . 1 91440PT N mn 1轴（高速轴）：1 0 0 1 0 1 6 . 9 6 1 0 . 9 6 6 . 6 8 6 4P P P k W min/480314400101 rinn 1116 . 6 8 6 49 5 5 0 9 5 5 0 1 3 3 . 0 3480PT N mn Y132M 4型电动机 1 3. 3i 2 2.31i 0 6.97P kW min/14400 rn 0 4 6 .1 9T N m 1 6.69P kW min/4801 rn 1 1 3 3 .0 3T N m 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 6 2轴（中间轴）：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 n3 . 2 3nnri 2226 . 4 29 5 5 0 9 5 5 0 4 1 2 . 5 91 4 8 . 6PT N mn 3轴（低速轴）：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 n2 . 3nnri 3336 . 1 6 59 5 5 0 9 5 5 0 9 1 1 . 3 96 4 . 6PT N mn 4轴（卷筒轴）：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 n1nnri 4446 . 0 49 5 5 0 9 5 5 0 8 9 2 . 9 16 4 . 6PT N mn （ 2）输出功率和输出转矩 1轴（ 高速 轴） 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 WT T N m 2轴（ 中间 轴） 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 WT T N m 3轴（ 低速 轴） 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 WT T N m 4轴（卷筒轴） 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 WT T N m 所以，上述运动及动力参数汇总如下 2 6.42P kW 2 1 4 8 . 6 0 / m i nnr 2 4 1 2 .5 9T N m 3 6.17P kW 3 6 4 .6 0 / m i nnr 3 9 1 1 .3 9T N m kWP 04.64 4 6 4 .6 0 / m i nnr4 8 9 2 .6 0T N m 11 6 .6 2 1 3 1 .7P kWT N m 22 6 .3 5 6 4 0 8 .4 6P kWT N m 33 6 .1 9 0 2 .2 8P kWT N m 44 5 .9 8 8 8 3 .9 8P kWT N m 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 7 轴名 功率 PkW 转矩 )( mNT 转速 minrn 传动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 0 6.97 46.19 1440 3 0.96 1 6.69 6.62 133.03 131.70 480 3.23 0.96 2 6.42 6.36 412.59 408.46 1168.6 2.30 0.96 3 6.17 6.10 911.39 902.28 64.60 1 0.98 4 6.04 5.98 892.91 883.98 64.60 五、 V带的设计 1、传递功率 ： 小轮转速 min/14401 rn 查表 8-5得 1.2AK 计算功率 1 . 2 7 . 5 9c a AP K P k W 2、选择带型： 根据计算功率及小带轮转速，由图 8-9a选用 A型 3、确定带轮基准直径： 由表 8-6和 8-7取主动轮直径 1 125dd mm 由式（ 8-16）得：12121440 1 2 5 3 7 5480ddnd d m mn 由表 8-7取直径系列值 ，2 375dd mm 4、验算带速 ： 11 9 . 4 2 /6 0 1 0 0 0dnv m s 带速在 5 25 /ms 范围内，所以 带速合适 5、确定中心距 a 和带的基准长度dL： 由式（ 8-18） )(2)(7.021021 dddd ddadd 即：03 5 0 1 0 0 0a 因此， 初定中心距 mma 4500 由式 8-19， 计算带长得 1.2AK 9caP kW 12125375ddd mmd mm 9.42 /5, 25 /v m sms mma 4500 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 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 01720ddd d dddL a d dammmm 由表 8-2查得 1800dL mm 计算实际中心距 00 1 8 0 0 1 7 2 04 5 0 4 9 022ddLLa a m m 元整，取 490a mm 验算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 mm 满足要求 6、验算小带轮包角 1 ： 211 1 8 0 5 7 . 33 1 5 1 2 01 8 0 5 7 . 3 1 5 1 . 9 1 2 0490dddda 包角合适 7、确定带的根数 ： 由表 8-3中查得：0 1.92P kW 由表 8-8中查得： kWP 17.0 由表 8-10中查得： 0.924K 由表 8-2中查得： 1.01LK 19 4 . 5 4( ) (1 . 9 2 0 . 1 7 ) 0 . 9 2 4 1 . 0 1cLPz P P K K 取根数为 5根 8、确定初拉力 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 2cKPF q vK z vNN 9、计算轴压力 ： 1800dL mm 490a mm 1 1 5 1 . 9 1 2 0 Z=5 0 1 7 1 .8 7FN 1 6 6 7 .2 4QFN 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 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、 减速器内传动零件的设计计算 （一）、高速级圆柱齿轮传动设计 1、选择材料及确定许用应力 小齿轮： 20Cr，渗碳淬火， 62561 HRC ，取 601 HRC ； 大齿轮： 45钢，表面淬火， 48432 HRC ，取 452 HRC ； 则 MPaHRCH 1380602323 11 MPaHRCH 995451150011500 22 MPaHRCF 348608.58.5 11 MPaHRCF 5.272455.21605.2160 22 2、齿面接触疲劳强度设计 设计准则：硬齿面应按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。 （ 1）选择齿数： 取 231 z ，则 221.74227.323112 izz ，取752 z （ 2）小齿轮传递的转矩 1T 6 6 51116 . 6 29 5 5 0 1 0 9 5 5 0 1 0 1 . 3 0 3 1 0480PT N m mn （ 3）选择齿宽系数 d 对于非对称布置硬齿面，取 d =0.5 （ 4）确定载荷系数 K 取 K =1.4 （ 5）初选螺旋角 取 10 （ 6）确定模数 小齿轮： 20Cr，渗碳淬火 大齿轮： 45 钢，表面淬火 MPaH 1380 1 MPaH 995 2 MPaF 348 1 MPaF 5.272 2 231 z 752 z 51 1 . 3 0 3 1 0T N m m 5.2m 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 10 066.24985.023cos 33 11 zzv，取1 24vz 154.71985.075cos 3322 zzv， 取2 71vz 齿型系数由表 9-7查得： 26.2,67.2 21 FF YY 因为 F 相同，故取 67.2FY 2132152321 . 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 . 5FdFK T Ymz 故取 5.2m （ 7）齿轮几何尺寸计算： 确定中心距： mmmzza 36.124985.02 5.2)7523(cos2 )( 21 圆整为 mma 125 9 8 0.02 )(c o s 21 a mzz 故螺旋角 422811980.0arc co s 分度圆直径 mmmzd 67.58980.0 235.2cos 11 mmmzd 33.191980.0 755.2cos 22 齿顶圆直径 mmmdd a 67.63567.58211 mmmdd a 33.196533.191222 齿根圆直径 mmmdd f 42.5225.667.585.211 mmmdd f 08.18525.633.1915.222 齿宽 mmmmdb d 30335.2967.585.012 mmbb 35521 241 vz 712 vz mma 125 1 1 2 8 3 6 mmd 67.581 mmd 33.1912 mmd a 67.631 mmd a 33.1962 mmd f 42.521 mmd f 08.1852 mmb 302 mmb 351 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 11 （ 8）齿面接触疲劳强度校核 17.931227.367.5830227.410315.14.1610)1(6101252211HHMPaibdiKT 39.90227.333.19130227.410315.14.1610)1(6102252212HHMPaibdiKT 强度满足要求 (9)齿轮精度 smndv /475.1100060 48067.5814.3100060 11 由表 9-5取 8 级精度 （二 ） 、 低 速级 圆柱齿 轮传动 设计 1、 选择材料及确定许用应力 小齿轮： 20Cr， 渗碳淬火， 62563 HRC ，取 603 HRC ； 大齿轮： 45钢， 表面淬火， 48434 HRC ，取 454 HRC ； 则 MPaHRCH 1380602323 33 MPaHRCH 995451150011500 44 MPaHRCF 348608.58.5 33 MPaHRCF 5.272455.21605.2160 44 2、 齿面 接触疲劳强度设计 设计准则：硬齿面应按齿根弯曲 疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。 （ 1） 选择 齿数 ： 取 273 z ，则 26.62306.227234 izz ，取622 z （ 2） 小齿轮传递的转矩 2T 17.931 11 HH MPa 39.90 22 HH MPa 强度满足要求 smv /475.1 8级精度 小齿轮： 20Cr，渗碳淬火 大齿轮： 45 钢，表面淬火 MPaH 1380 3 MPaH 995 4 MPaF 348 3 MPaF 5.272 4 273 z 622 z mmNT 52 10078.4减速器设计说明书 09044222 盖轶静 12 mmNnPT 562262 10078.47.148 35.6109550109550（ 3）选择齿宽系数 d 对于非对称布置硬齿面，取 d =0.5 （ 4）确定载荷系数 K 取 K =1.4 （ 5）初选螺旋角 取 15 （ 6）确定模数 309 6 6.027c o s 33 33 zzv 89.68966.062cos 3344 zzv，取 694 vz 齿型系数由表 9-7查得： 26.2,52.2 43 FF YY 因为 F 相同，故取 52.2FY 002.35.272275.0966.052.210078.44.16.1cos6.132253 2322FdFzYKTm 故取 3m （ 7）齿轮几何尺寸计算 ： 确定中心距： mmmzza 2.138966.02 3)6227(cos2 )( 43 圆整为 mma 140 954.02 )(cos 43 a mzz 故 螺旋角 452617954.0arc co s 分度圆直径 mmmzd 90.84954.0 273cos 33 3m mma 140 1 7 2 6 4 4 mmd 90.843 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 13 mmmzd 97.194954.0 623cos 44 齿顶圆直径 mmmdd a 90.90690.84233 mmmdd a 97.200697.194244 齿根圆直径 mmmdd f 4.775.790.845.233 mmmdd f 47.1875.797.1945.244 齿宽 mmdb d 45.4290.845.034 ，取为mmb 454 mmbb 50543 （ 8）齿面接触疲劳强度校核 8.980306.290.8445306.310078.44.1610)1(6103252423HHMPaibdiKT 96.421306.297.19445306.310078.44.1610)1(6104252424HHMPaibdiKT 强度满足要求 （ 9） 齿轮精 度smndv /66.01 0 0 060 7.14890.8414.31 0 0 060 23 由表 9-5取 8 级精度 （三）验算工作速度误差 smDnv /249.1100060 48.6437014.3100060 4 %5%8.0%10025.1 249.125.1 v 齿轮设计满足工作要求 mmd 97.1944 mmd a 90.903 mmd a 97.2004 mmd f 4.773 mmd f 47.1874 mmb 454 mmb 503 8.980 33 HH MPa 96.421 44 HH MPa 强度满足要求 smv /66.0 8级精度 %5%8.0 v 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 14 七 、 轴的 设计 及校核 （一）高速轴设计 1、选择轴的材料： 选用 20Cr，渗碳淬火 由表 11-1查得： MPab 850 由表 11-3查得： MPab 75 1 2、轴的初步计算 确定 A值： 查表 11-2， A=11297，因为为减速器的高速轴，所以 A取较大值 ，初选 A=110 初步计算轴的直径： mmnPAd 4.26480 61.6110 3311min1 考虑键槽对轴强度削弱的影响，应将直径加大 3%， 故 mmd 2.27%)31(4.26min1 圆整为 mmd 301 3、轴的结构设计 （ 1）确定各轴段的直径 及轴向长度 将各段轴径依次取为 30mm,35mm,40mm,45mm,50mm(齿轮轴轴径 ) ， 45mm,40mm, 将 各 段 轴 向 长 度 依 次 取 为50mm,50mm,32mm,68mm,35mm,5mm,41mm,如图所示 初定轴承： 7208C，正向成对安装 （ 3,7 段） （ 2）轴上零件的周向固定 与电机轴相连 处采用 A型普通圆头平键联接， 键的尺寸 ：为宽度 X高度 X长度 =8 7 45 4、按弯扭合成强度计算 （ 1）画出轴的结构简图，确定轴上的作用力 mmd 301 1 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 15 主 动轮上的转矩为 T=132.9N m 作用在齿轮上的圆周力 tF ,径向力 rF ,轴向力 aF 分别为 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 16 kNdTFt 53.467.5810009.1322211 kNaFF ntr 68.1cos/tan kNFF ta 92.0203.053.4tan （ 2）作水平面内的弯矩图 支承反力： kNFR tHA 39.14499 441 kNRFR HAtHB 14.339.153.41 截面 C处的弯矩： mNRM HAHC 6.1 3 799 （ 3）作垂直面内的弯矩图 支承反力： NNldFFR arVA 651)1432 67.5892.0268.1(22 1 NNldFFR arVB 1 0 2 9)1432 67.5892.0268.1(22 11 截 面的弯矩： 左侧 m6 4 . 4 5 N109965199R -3VA左 VCM 右侧 mNRMVBVC 28.451044102944 3右 （ 4）作合成弯矩 M 图 截面 C左侧的合成弯矩：mMMM VCHCC N5.91515.464.6137 222 左21 截面 C右侧的合成弯矩： mMMM VCHCC N86.14428.45.6137 222 右22 （ 5）作转 矩 T图 T=132.9N m （ 6）作当量弯矩 Me 图 , 因单向传动，转矩可认为按脉动循环变化，所以应力校正系数取 6.0 危险截面 C处的当量弯矩 kNFt 53.4 kNFr 68.1 kNFa 92.0 kNR HA 39.1 kNR HB 14.3 mNM HC 6.137 NRVA 651NRVB 1029 m64.45N左 VCM mNM VC 28.45右 mM C N5.91511 mM C N86.1442 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 17 mNTMM CEC36.165)9.1326.0(86.144)(22222 （ 7）校核危险截面轴径 mmMdbEC 04.28751.0 100036.1651.0 331 在结构设计草图中，此处轴径为 65mm，故强度足够。 （二）中间轴 设计 1、选择轴的材料： 选用 20Cr，渗碳淬火 由表 11-1查得： MPab 850 由表 11-3查得： MPab 75 1 2、轴的初步计算 确定 A值： 查表 11-2， A=11297，初选 A=105 初步计算轴的直径： mmnPAd 8.367.148 41.6105 3322min2 考虑键槽对轴强度削弱的影响，应将直径加大 3%， 故 mmd 9.37%)31(8.36min2 圆整为 mmd 401 3、轴的结构设计 （ 1）确定各轴段的直径及轴向长度 将 各 段 轴 径 依 次 取 为 45mm,50mm( 齿 轮 轴 轴径 ),60mm,50mm,45mm, 将 各 段 轴 向 长 度 依 次 取 为36mm,55mm,5mm,49mm,36mm， 如图所示 初定轴承： 7209C，正向成对安装 （ 1,5 段） （ 2）轴上零件的周向固定 齿轮 处采用 A 型普通圆头平键联接， 键的尺寸： 2 段 为宽度 X高度 X长度 =14 9 50 mNM EC 36.165 mmd 04.28 mmd 401 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 18 4 段 为宽度 X高度 X长度 =14 9 45 4、按弯扭合成强度计算 （ 1）画出轴的结构简图，确定轴上的作用力 齿 轮上的转矩为 T=411.7N m 作用在齿轮 1 上的圆周力 1tF ,径向力 1rF ,轴向力 1aF 分别为 kNdTFt 70.99.8410007.4112231 kNaFF ntr 70.3cos/tan11 kNFF ta 05.3314.070.9tan11 作用在齿轮 2 上的圆周力 2tF ,径向力 2rF ,轴向力 2aF 分别为 kNdTFt 30.433.19110007.4112222 kNaFF ntr 59.1cos/tan22 kNFF ta 87.020.030.4tan22 （ 2）作水平面内的弯矩图 支承反力： kNFFR ttHA 86.7455.525.47 45)455.52( 21 kNRFFR HAttHB 14.686.730.470.921 截面 C处的弯矩： mNRM HAHC 3.3735.47 截面 D处的弯矩： mNRM HBH 3.2 7 645D （ 3）作垂直面内的弯矩图 支承反力 : NdFFdFFRararVA2662145/45.4205.34559.1665.9587.05.977.3)455.525.47/(2452)455.52( 312221 kNFt 70.91 kNF r 70.31 kNFa 05.31 kNFt 30.42 kNF r 59.12 kNFa 87.02 kNR HA 86.7 kNR HB 14.6 mNM HC 3.373 mNM H 3.276D 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 19 NdFFdFFRararVB203145/45.4205.310059.1665.9587.05.477.3)455.525.47/(2)5.525.47(25.47 312221 截面 C的弯矩： 左侧 m1 2 6 . 4 5 N104 7 . 52 6 6 24 7 . 5R -3VA左 VCM 右侧 mNdFdFFRMaarVBVC92.10910)665.9587045.4230505.5215905.97203(225.52)455.52(322312右 截面 D的弯矩： 左侧 mNdFdFFRMaarVV228.9710)665.95870-45.4230505.5215901006622(2-25.52)7.545.52(322311A左D 右侧 mNRMVBVC 9.135105420354 3右 （ 4）作合成弯矩 M 图 截 面 C左侧的合成弯矩：mMMM VCHCC 349 . 14N5126 . 4373 . 3 222 左21 截面 C右侧的合成弯矩： mMMM VCHCC 389.15N109.92373.3 222 右22 截面 D左侧的合成弯矩：mMMM VDHDD 358.84N97.228276.3 222 左21 截面 D右侧的合成弯矩： mMMM VDHDD 5N4.7629.1 3 5276 . 3 222 右22 （ 5）作转矩 T图 T=411.7N m （ 6）作当量弯矩 Me 图 , 因单向传动，转矩可认为按脉动循环变化，所以应力校正系数取 6.0 危险截面 C处的当量弯 矩 mM C 349.14N1 mM C 389.15N2 mM D 358.84N1 mM D 5N4.7622 mNM EC 93.460 mNM ED 65.435 mmd C 43.39 mmd D 73.38 mmd 401 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 20 mNTMM CEC93.460)7.4116.0(15.389)(22222 危险截面 D处的当量弯矩 mNTMM DED65.435)7.4116.0(84.358)(22221 （ 7）校核危险截面轴径 mmMdbECC 43.39751.0 100093.4601.0 331 在结构设计草图中，此处轴径为 50mm，故强度足够。 mmMdbEDD 73.38751.0 100065.4351.0 331 在结构设计草图中，此处轴径为 50mm，故强度足够。 （三）低速轴设计 1、选择轴的材料： 选用 20Cr，渗碳淬火 由表 11-1查得： MPab 850 由表 11-3查得： MPab 75 1 2、轴的初步计算 确定 A值： 查表 11-2， A=11297，因为为减速器的低速轴，初选 A=97 初步计算轴的直径： mmnPAd 73.3848.64 10.697 3333min1 考虑键槽对轴强度削弱的影响，应将直径加大 3%， 故 mmd 89.39%)31(73.38min1 圆整为 mmd 401 3、轴的结构设计 （ 1）确 定各轴段的直径及轴向长度 将各段轴径依次取为 50mm,55mm,65mm,55mm,50mm，45mm,40mm,将各段轴向长度依次 取为37mm,60mm,10mm,45mm,31mm,32mm,110mm,如图所示 kNFt 36.9 kNFr 57.3 kNFa 94.2 kNR HA 02.6 kNR HB 34.3 mNM HC 05.316 mM C N17.3161 mM C N7.4732 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 21 初定轴承： 7210C，正向成对安装 （ 1,5 段） （ 2）轴上零件的周向固定 联轴器处采用 A型普通圆头平键联接， 键的尺寸：为宽度 X高度 X长度 =12 8 100 齿轮处采用 A 型普通圆 头平键联接， 键的尺寸：为宽度 X高度 X长度 =16 10 56 4、按弯扭合成强度计算 （ 1）画出轴的结构简图，确定轴上的作用力 主动轮上的转矩为 T=912.3N m 作用在齿轮上的圆周力 tF ,径向力 rF ,轴向力 aF 分别为 kNdTFt 36.997.19410003.9122243 kNaFF ntr 57.3cos/tan kNFF ta 94.2314.036.9tan （ 2）作水平面内的弯矩图 支承反力： kNFR tHA 02.65.945.52 5.94 kNRFR HAtHB 34.302.636.9 截面 C处的弯矩： mNRM HAHC 05.3165.52 （ 3）作垂直面内的弯矩图 支承反力： NkNldFFR arVA 7.164)5.945.52(2 97.19494.2257.3(22 4 NkNldFFR arVB 7.3734)5.945.52(2 97.19494.2257.3(22 4 mNM EC 89.723 mmd 87.45 联轴器 HL4 kNC r 5.30 kNC r 200 kNFa 92.0 046.02092.00raCF e 0.418； Y=1.34 NF r 9.15341 NF r 3.33042 NFS 7.5721 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 22 截面的弯矩： 左侧 m8 . 6 5 N105 2 . 5- 1 6 4 . 75 2 . 5R -3VA左 VCM 右 侧mNRM VBVC 9.352105.947.3 7 3 45.94 3右 （ 4）作合成弯矩 M 图 截面 C左侧的合成弯矩：mMMM VCHCC N17.31665.8316.05 222 左21 截面 C右侧的合成弯矩： mMMM VCHCC N7.4739.352316 . 05 222 右22 （ 5）作转矩 T图 T=912.3N m （ 6）作当量弯矩 Me 图 , 因单向传动，转矩可认为按脉动循环变化，所以应力校正系数取 6.0 危险截面 C处的当量弯矩 mNTMM CEC89.723)3.9126.0(7.473)(22222 （ 7）校核危险截面轴径 mmMdbEC 87.45751.0 100089.7231.0 331 在结构设计草图中，此处轴径为 60mm，故强度足够。 八、选择联轴器 （一）选联轴器类型 运输机的安装精度一般不高，易用挠性联轴器，输出端转速低，动载荷小，转矩较大，故应选用结构简单、制造容易、具有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸振能力弹性柱销联轴器。其优点是装拆方便，不需润滑，有较好的耐磨性，可补偿两轴相对位 移和缓和冲击。 （ 二 ）输出轴端联轴器选择 1、 转矩 T=911.39N m 由表 13-2查取工况系数 K=1.3 计算转矩 1 . 3 9 1 1 . 3 9 1 1 8 5 . 9 9caT K T N m 2、 选择型号 由计算转矩及低速轴伸出端轴头的最小直径为 d=40mm，查 表13-5得联轴器 HL4 NF S 9.12322 N24.3296Pr 1 N3.3304Pr 2 hLh 25000 hh LhL 27307 kNC r 5.38 kNC r 5.280 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 23 型 号 公称转矩 N m 许用转速 r/min 轴孔直径 d(H7) mm 轴孔长度 L mm HL4 1250 2800 40 112 九 、 轴承的校核 （一）高速轴 1、滚动轴承的选择 7208C型 ， 轴承采用正装 2、验算滚动轴承寿命 （ 1）确定 Cr 由表 11-4查得 7207C型 轴承 基本额定动载荷 kNC r 5.30 基本额定静载荷 kNC r 200 （ 2）计算raCF0值，并确定 e值 kNFa 92.0 046.02092.00raCF 由表 12-12查得 raCF0 0.029 0.058 e 0.40 0.43 用线性插值法确定 e值 e 0.418； Y=1.34 （ 3）计算内部轴向力 SF 已知 kNR HA 39.1 kNR HB 14.3 NRVA 651 NRVB 1029 则 NRRFHAVAr 922221 NRRF HBVBr 3.330410293140 22222 NYFF rS 7.57234.12 9.1 5 3 42 11 076.05.28 18.20raCF e 0.448； Y=1.26 NF r 5.82981 NF r 3.61432 NFS 32931 NFS 15292 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 24 NYFF rS 9.1 2 3 234.12 3.3 3 0 42 22 （ 4）计算轴承所受的轴向载荷 因为 12 9.2152)9.1232920( SSa FNNFF 此时整个轴有向左 移动的趋势，所以轴承 1被“压紧”，而轴承 2被“放松” NNFFF Saa 9.2152)9.1232920(21 NFF Sa 9.123222 （ 5）计算当量动载荷 Pr 轴承 1： eFFra 40.19.1 5 3 4 9.2 1 5 211 查表 12-12得： 34.1,44.0 11 YX NFYFX ar24.32969.215234.19.153444.0Pr 11111 轴承 2： eFFra 37.03.3304 9.123222 查表 12-12得： 0,1 22 YX NFYFX ar3.330403.33041Pr 22222 12 PrPr ，轴承 2比轴承 1危险 （ 6）验算轴承寿命 因为轴承 2比轴承 1危险 ,所以在此只校核轴承 1,若其寿命满足工作要求 ,则高速轴所选轴承合适 . 1） 选择温度系数 tf ，载荷系数pf，寿命指数 认为轴承的工作温度 t 120 , 所以 0.1tf 工作时有轻微冲击 ，取 0.1pf 对于球轴承， 3 2）预期寿命 hL 单 班制工作，使用期限为 10年 ， hLh 25000 N5.8298Pr 1 N3.6143Pr 2 hh LhL 25019 kNC r 8.42 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 25 3）计算轴承 1寿命 hpth LhPfCfnL 27307)3.33041305001(48016667)(16667 3 所以所选轴承满足寿命要求。 （二）中间轴 1、滚动轴承的选择 7209C型 ， 轴承采用正装 2、验算滚动轴承寿命 （ 1）确定 Cr 由表 11-4查得 7209C型轴承 基本额定动载荷 kNC r 5.38 基本额定静载荷 kNC r 5.280 （ 2）计算raCF0值，并确定 e值 kNFFF aaa 18.286.005.321 076.05.28 18.20raCF 由表 12-12查得 raCF0 0.058 0.087 e 0.43 0.46 用线性插值法确定 e值 e 0.448； Y=1.26 （ 3）计算内部轴向力 SF 已知 kNR HA 86.7 kNR HB 14.6 NRVA 2662 NRVB 203 则 NRRFHAVAr 5.829878602662 22221 NRRF HBVBr 3.61436140203 22222 NYFF rS 3 2 9 326.12 5.8 2 9 82 11 kNC r 0.320 092.00.32 94.20raCF e 0.462 ，22.1Y 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 26 NYFF rS 152926.12 3.61432 22 （ 4）计算轴 承所受的轴向载荷 因为 12 3709)15292180( SSa FNNFF 此时整个轴有向右 移动的趋势，所以轴承 2被“压紧”，而轴承 1被“放松” NNFFF Saa 3709)15292180(21 NFF Sa 152922 （ 5）计算当量动载荷 Pr 轴承 1： eFFra 4 4 6.05.8 2 9 83 7 0 911 查表 12-12得： 0,1 11 YX NFYFX ar5.829805.82981Pr 11111 轴承 2： eFFra 25.03.6143152922 查表 12-12得： 0,1 22 YX NFYFX ar3.614303.61431Pr 22222 12 PrPr ，轴承 1危险 （ 6）验算轴承寿命 因为轴承 1比轴承 2危险 ,所以在此只校核轴承 1,若其寿命满足工作要求 ,则高速轴所选轴承合适 . 1）选择温度系数 tf ，载荷系数 pf ，寿命指数 认为轴承的工作温度 t 120 , 所以 0.1tf 工作时有轻微冲击，取 0.1pf 对于球轴承， 3 2）预期寿命 hL N59.8741Pr 1 N4.4709Pr 2 hh LL 30338 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 27 单班制工作，使用期限为 10年， hLh 25000 3）计算轴承 1寿命 hpth LhPfCfnL 250 1 9)5.82981385 0 01(7.148166 6 7)(166 6 7 3 所以所选轴承满足寿命要求。 （三）低速轴 1、滚动轴承的选择 7210C型 ， 轴承采用正装 2、验算滚动轴承寿命 （ 1）确定 Cr 由表 11-4查得 7210C型轴承 基本额定动载荷 kNC r 8.42 基本额定静载荷 kNC r 0.320 （ 2）计算raCF0值，并确定 e值 kNFa 94.2 092.00.32 94.20raCF 由表 12-12查得 raCF0 0.087 0.120 e 0.46 0.47 用线性插值法确定 e值 e 0.462， 22.1Y （ 3）计算内部轴向力 SF 已知 ： kNR HA 02.6 ， kNR HB 34.3 NR VA 7.164 ， NR VB 7.3734 则 NRRF HAVAr 2.60226020)7.164( 22221 NRRF HBVBr 501033407.3734 22222 MPap 120 72.77 pp MPa 1 1 4 . 3 6 ppM P a 8 8 .5 3 ppM P a 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 28 NYFF rS 1.2 4 6 822.12 2.6 0 2 22 11 NYFF rS 3.2 0 5 322.12 5 0 1 02 22 （ 4）计算轴承所受的轴向载荷 因为 12 3.4993)3.20532940( SSa FNNFF 此时整个轴有向左移动的趋势，所以轴承 1被“ 压紧”，而轴承 2被“放松” NNFFF Saa 3.4993)3.20532940(21 NFF Sa 3.205322 （ 5）计算当量动载荷 Pr 轴承 1： eFFra 8 2 9.02.6 0 2 2 3.4 9 9 311 查表 12-12得： 22.1,44.0 11 YX NFYFX ar59.87413.499322.12.602244.0Pr 11111 轴承 2： eFFra 41.05 0 1 0 3.2 0 5 322 查表 12-12得： 22.1,44.0 22 YX NFYFX ar4.47093.205322.1501044.0Pr 22222 12 PrPr ，轴承 1危险 （ 6）验算轴承寿命 因为轴承 1比轴承 2危险 ,所以在此只校核轴承 1,若其寿命满足工作要求 ,则低 速轴所选轴承合适 . 1）选择温度系数 tf ，载荷系数pf，寿命指数 认为轴承的工作温度 t 120 , 所以 0.1tf 工作时有轻微冲击，取 0.1pf 对于球轴承， 3 3.109 pp MPa 1 0 5 . 5 9 ppM P a 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 29 2）预期寿命 hL 单班制工作，使用期限为 10年， hLh 25000 3）计算轴承 1寿命 hpth LPfCfnL 303 3 8)59.87411428 0 01(48.64166 6 7)(166 6 7 3 所以所选轴承满足寿命要求。 十、键联接的 强度校核 （一） 高速轴 1、选择键连接的类型及尺寸 选用圆头普通平键（ A型） 根据 mmd 30 及该 轴段 轮毂 长度，取键长 45L mm 2、 校核强度 键 的材料为 45Cr、轴 的材料 是 20Cr，且轻微振动 由表 7-5查得许用应力 取 MPap 120 mNT 9.132 mmthk 347 mmbLl 38846 72.7738330 10009.13222 pp MPadkl T 强度符合要求。 （ 二）中间 轴 从动轮 段 一、键 1 1、选择键连接的类型及尺寸 选用圆头普通平键（ A型） 根据 mmd 50 及该轴段长度 ，取键长 50L mm 2、 校核强度 键的材料为 45Cr、轴的材料是 20Cr，且轻微振动 由表 7-5查得许用应力取 MPap 120 mNT 7.411 mmthk 4610 5 0 1 4 3 6l L b m m 2 2 4 1 1 . 7 1 0 0 0 1 1 2 . 5 5 0 4 3 6ppT M P ad k l 强度符合要求。 二、键 2 1、选择键连接的类型及尺寸 采用脂润滑 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 30 选用圆头普通平键（ A型） 根据 mmd 50 及该轴段长度，取键长 45L mm 2、校核强度 键的材料为 45Cr、轴的材料是 20Cr，且轻微振动 由表 7-5查得许用应力取 MPap 120 mNT 7.411 mmthk 4610 4 5 1 4 3 1l L b m m 2 2 4 1 1 . 7 1 0 0 0 1 3 2 . 8 5 0 4 3 1ppT M P ad k l 因此采用双键形式，强度相当于 1.5个键。 1 3 2 . 8 / 1 . 5 = 8 8 . 5 3 M P a 因此，负荷强度要求。 强度符合要求。 （ 三）低速轴 齿轮段 1、选择键连接的类型及尺寸 选用圆头普通平键（ A型） 根据 mmd 60 及该轴段长 度，取键长 mmL 55 2、校核强度 键的材料为 45Cr、轴的材料是 20Cr，且轻微振动 由表 7-5查得许用应力取 MPap 120 mNT 3.912 mmthk 5611 mmbLl 371855 16437560 10003.91222 pp MPadkl T 故采用双键，按 180 布置，按 1.5个键计算 3.1095.1/ ppp MPa 强度符合要求。 （四）低速轴 联轴器段 1、选择键连接的类型及尺寸 选用圆头普通平键（ A型） 根据 mmd 40 及该轴段长度，取键长 110L mm 2、校核强度 键的材料为 45Cr、轴的材料是 20Cr，且轻微振动 由表 7-5查得许用应力取 MPap 120 mNT 3.912 减速器设计说明书 09044222 盖轶静 31 mmthk 448 1 1 0 1 2 1 0 8l L b m m 2 2 9 1 2 . 3 1 0 0 0 1 0 5 . 5 9 4 0 4 1 0 8ppT M P ad k l 强度符合要求。 十一、润滑方式、润滑剂及密封装置的选择 （ 一）齿轮的润滑 1、润滑方式 闭式齿轮传动的润滑方法取决于其圆周速度。 v 12m/s，采用浸油润滑 2、浸油深度 对双级齿轮减速器，当采用浸油润滑时较小齿轮的浸油深度不超过 10mm,较大齿轮的浸油深度不得超过其分度圆半径的 1/3， 即 1/3 194.97 = 65.0 mm 3、油池深度 大齿轮顶圆距油池底面距离 h30 50mm，避免齿轮旋转激起沉积在箱底的污物，造成齿面磨损。 4、油量 二 级传动，传递每千瓦功率需油量为： L=2 （ 0.350.7）升 =（ 0.71.4）升 （ 二）轴承的润滑方法及浸油密封 1、润滑方式 高速级： 4 0 4 8 0 1 9 2 0 0 / m i nd n m m r 查表 12-15，采用脂润滑 中间级： min/5.66917.14845 rmmnd 查表 12-15，采用脂润滑 低速级： min/322448.6450 rmmnd 查表 12-15，采用脂润滑 2、密封类型：采用挡油环 （ 三）轴外伸处的密封设计 1、类型：采用毡圈油封，适用于脂润滑及转速不高的稀油润滑。 2、型号：低速轴：毡圈 45JB/ZQ4606-86 （ M50） 高速轴：毡圈 30JB/ZQ4606-86 （ M40） （ 四）箱体 为保证密封，箱体剖分面处的联接凸缘应有足够的宽度，联接螺栓的间距亦不应过大，以保证足够的压紧力。为保证轴承座孔的精度，剖分面间不能加垫片，可以选择在剖分面上制处回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱内。但这种方法比较麻烦，为提高密封性能，选 择在剖分面间涂密封胶。 （五）通气器 减速器运转时，由于摩擦发热，箱内温度升高、气体膨胀，压力增大，对减速器的密封极为不利，因此在箱盖顶部的窥视孔盖上设置通气器，使箱体内的热胀气体自由排出，以保证箱体减速器设计说明书 09044222 盖轶静 32 内外压力相等，提高箱体油缝隙处的密封性能。 选择材料为Q235 的 M18 1.5 通气器，这种通气器结构简单适用于比较清洁的场合 。 （ 六）放油孔螺塞与油面指示器 为将污油排放干净，应在油池的最低位置处设置防油孔。平时放油孔用螺塞基封油垫圈密封。选用圆柱螺塞，配置密封垫圈，采用皮封油圈，材料为工业用革。螺塞直径约为箱体 壁厚的 2-3倍，选用 18mm。设计放油螺塞在箱体底面的最低处，并将箱体的内底面设计向成孔方向倾斜 ，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放。选择螺塞 M18 1.5JB/ZQ4450-86。 箱体设计中，考虑到齿轮需要一定量的润滑油，为了指示减速器内油面的高度，以保持向内正常的油量，应在便于观察和油面比较稳定的部位设置油面指示器。选用带有螺纹的杆式油标。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面，最高油面为油面静止时高度。且游标位置不能太低，油标内杆与箱体内壁的交点应高于油面。油标插座的位置及角度既要 避免箱体内的润滑油溢出，又要便于油标的插取及插座上沉头座孔的加工。选择杆式油标 M12。 十二、箱体设计 （一） 结构设计及其工艺性 采用铸造的方法制造，应考虑到加工时应注意的问题，例如壁厚应 均匀，过度平缓，外形简单，考虑到金属的流动性，避免缩孔、气孔的出现，壁厚要求 8，铸造圆角要求 mmr 5 ，还