二级圆柱齿轮减速器及v带的设计讲解

1、目录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. 机座结构尺寸计算6. 轴的设计计算7. 键、联轴器等的选择和校核8润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法9减速器附件及其说明10.参考文献、电动机的选择首先计算工作机有效功率:Fv10004800 0.610002.88KW式中，F传送带的初拉力；v传送带的带速。从原动机到工作机的总效率：42342312 3 4 50.96 0.990.970.980.960.784式中，! v带传动效率，! 0.96 ；2 轴承传动效率，2 0.99 ；3 齿轮啮合效率，3 0.97 ；4 联轴器传动效率，4

2、0.98 ；5 卷筒传动效率，5 0.96则所需电动机功率：FdkW 3.67kW0.784工作机（套筒）的转速：60 1000V1000 60 0.6 z .nWr/m in 57.3r/m inD200由参考文献1表9.2，两级齿轮传动I 8 40,所以电动机的转速范围为:ndi nw=(840) X 57.3= (458.42292) rmin符合这一范围的同步转速为 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三种。综 合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑， 决定选用同步转速为1000 r/mi n的电动机。根据电动机的类型、容量和转速

3、，由参考文献2表15.1，选定电动机型号 为丫132M1-6其主要性能如下表所示。额定功率满载转速启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩4kW960r / min2.02.0电动机带轮的设计代号结构尺寸和计算公式结果ds手册157页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、主要参数的计算一、确定总传动比和分配各级传动

4、比传动装置的总传动比i总nm 箋016.75nw57.3查表可得V带传动单级传动比常用值24,圆柱齿轮传动单级传动比常用值为35,展开式二级圆柱齿轮减速器i,1.31.5 i2初分传动比为iv带2 , i13.42 , i2 2.45。二、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I ,U，川轴，则1、各轴转速nznmiv带960480nminnn480140.35 n mini13.42nmnn140.35i22.4557.3 r . min2、各轴功率Pd 01Pd联轴器4 0.96 0.983.39kwPnPi in R轴承齿轮3.39 0.99 0.973.26k

5、wPmPi nmPn轴承齿轮3.26 0.99 0.973.13kw3、各轴转矩Td9550 旦nd955036.5N m960TdiV 带 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项目电机轴高速轴I中间轴n低速轴m转速(r/min)960480140.3557.3功率(kw)3.673.393.263.13转矩Ngm36.568.68225.56520.07三、V带传动的设计计算、确定计算功率Pea查表可得工作情况系数kA 1.2故 Pea

6、kA P 1.2 3.67 4.4kw、选择V带的带型根据Pea、n,由图可得选用A型带 、确定带轮的基准直径dd并验算带速v1、初选小带轮的基准直径dd1。查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径d1125mm2、验算带速vddin按计算式验算带的速度v 血90 1440 4.52 ms60 1000 60 1000因为5 m/s v 30 m/s 故此带速合适。3、计算大带轮的基准直径dd2按式(8-15a)计算大带轮的基准直径dd2 iV带dd1 2 125 250mm4、确定V带的中心距a和基准直径Ld(1)按计算式初定中心距a01.5(d1d2)562.5mm a0564mm(2)

7、按计算式计算所需的基准长度2Ld0 2a0 2(dd1 dd2)2 564 (125 250)24125)2564=1723.98mm查表可选带的基准长度Ld 1800mmLd0(3)按计算式计算实际中心距a)mm 602mma0 今 (564 1800 1723.985、验算小带轮上的包角1180 dd2 dd1 573180a250 125 573168.11206、计算带的根数(1)计算单根V带的额定功率Pr由 dd1 125mm和n 960r min 查表可得 P0 1.38kw根据 n 960 r min , i 2 和 A 型带，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)计算V带的根数ZPca42.865 故取V带根数为3根Pr1.5367、计算单根V带的初拉力的最小值F。皿山查表可得A型带的单位长度质量q 0.10kg mF。500Pc (2.5zv (K21) qv啓(爲 1)10 曲 19.9N应使带的实际初拉力F0F0 min8、计算压轴力Fp压轴力的最小值为168Fc 2ZF0sin2 3 190.9 sin 1139.1N2 2四、减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算、高速级齿轮材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为250HBS高速级大齿轮选用4

9、5钢正火，齿面硬度为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)计算相关数值取齿宽系数a 0.4，K 1.52336KT1a i 1 Hai3.42251.2 1.069 105167.840.4 3.42齿轮取八级精度就能满足要求取齿数Z128，则 z2iz195.7696模数m2a2.7，查表取ZiZ2则中心距m(

10、Z1 Z2)186齿宽biaa 74.475，b270校验强度：查课本第167页表11-9得:YF12.64 YF2.23按齿宽b仁75算：F12KTMi2 1.5 67.3bim2Zi75 3 2832.64 1028.2Mpa F1F2 土 F1 23.8MpaYf1所以安全、低速级齿轮材料：低速小齿轮选用35MnB齿面硬度为250HBS低速级大齿轮选用SiMn,齿面硬度为220HBS查课本第 166页表 11-7 得： hh 550Mpa hl 540Mpa查课本第165页表11-4得：Sh 1.1Sf1.3故H3H lim 3S550Mpa1.1500MpaH4H lim 4s540M

11、pa1.1490Mpa查课本第168页表11-10C图得： Fg 200MpaF lim 4150 Mpa故 F3F lim 3s空陛154MpaF lim 4s便啦115Mpa1.3按齿面接触强度设计：8级精度制造，载荷系数1.5，取齿宽系数0.4 计算中心距：a2.45 11862 33351.2 225.56 104900.4 2.45取 z130 , z2 iz173.574模数2a3.6 ,查课本取m=4中心距a 2（乙 Z2）208齿宽 baa 83.2 84 ,b2 80校验强度：验算轮齿弯曲强度：查课本第 167页表11-9得：Yf3 2.58 , Yf4 2.22 按齿宽b

12、84计算：F3F3 呼 25 53.68 258 10342.4 Mpabm Z384 430YF 4F2f3 36.48Mpa f4 ，安全W3五、减速器机体结构尺寸减速器机体结构尺寸如下:名称符号计算公式结果箱座厚度0.025a 3 810箱盖厚度110.02a3 88箱盖凸缘厚度b1b11.5 112箱座凸缘厚度bb 1.515箱座底凸缘厚度b2b22.525地脚螺钉直径dfdf 0.036a12M20地脚螺钉数目n查手册4轴承旁联结螺栓 直径d1d10.72d fM12盖与座联结螺栓 直径d2d2 = (0.5 : 0.6) d fM10轴承端盖螺钉直 径d3d3=(0.4 : 0.5

13、) dfM10视孔盖螺钉直径d4d4 =(0.3 : 0.4) d f8定位销直径dd =(0.7 : 0.8) d28d f，d1，d2至外箱壁的距离C1查手册表11218d f，d2至凸缘边缘距离C 2查手册表11216外箱壁至轴承端 面距离1111 = C1 +C2 + ( 5: 10)40大齿轮顶圆与内 箱壁距离111.215齿轮端面与内箱 壁距离22 10箱盖，箱座肋厚m1, mm10.85 1, m 0.8598.5六、轴的设计计算一、高速轴的设计1、材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 35Mpa C=100各轴段直径的确定：根据课本第 230页式14-2 得

14、:dm.10033919.2Y m V 480为方便轴承部件的装拆，减速器的机体用剖分结构。因传递功率小，齿轮减 速器效率高，发热小，估计轴不会很长，故轴承部件的固定方式采用两端固定。 由此所设计的轴承部件的结构形式如图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序， 从dmin处开始设计。根据电动机d=38mm联轴器选取LH2故取di 25mm d5为齿轮轴 根据参考文献1,依次选取：d2 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处连接轴承，选用

15、6206轴承2、校核该轴：作用在齿轮上的圆周力为：Ft 空 2 68.68 10 1635N d184径向力为 Fr Ftg 1635 tg20 595N作用在轴1带轮上的外力：F Fq 1139.1N求垂直面的支反力:l2Frl1 l2595319N57 66F2V Fr F1V 595 319276N求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：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求并绘制水平面弯矩图：MaHF1Hl1 877 57 10 3 49.99N.mMaHF2Hl2 758 66 10 3 50.03N.m求F在支点产生的反力:F1f貯108 1139.131000.2Nl1 l257 66F 2FF1FF 1000.2 1139.1 2139.3N求并绘制F力产生的弯矩图：3M2FFI3 1139.1 108 10123.02N3MaF F1FI11000.2 57 1057.01 N求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把M aF与、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求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：(取折合系数0.6)Me M： ( T)2.110.242 (0.6 68.68)2 117.69N.m计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45调质，查课本225页表14-1得B 650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力1b 60MPa，贝U:I 117.69 103 wd 3 26.97 mm如1 1b V 0.1 60因为d5 d4 d6 35mm d，所以该轴是安全的3、键的设计与校核：根据 d125,T168.68，确定 V带轮选铸铁 HT20Q参考教材表10

18、-9,由于d125在22: 30范围内，故d1轴段上采用键b h : 8 7,采用A型普通键：键校核为L1=1.75d1-3=57综合考虑取I =50得4T14 68.68 103139.2Mpa pdlh p25 750 10查课本155页表10-10 b50: 60 所选键为：b h l :10 8 504、轴承寿命校核:轴承寿命可由式Lh60n（P：） h进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以P 斤，查课本259页表16-9 , 10取ft 1,fp 1.2,取 3按最不利考虑，则有:Fr1 F2 F1H F1F ,8002一21972384.3 2722.4N则Lh10660n

19、Cft fPP2732 75121517.1 2316.2N耳瞬）3 63年因此所该轴承符合要求。二、中间轴的设计1、材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 35Mpa C=100 根据课本第230页式14-2得：d min C；叵 1003.2628.5YrhV140.35d5，d1段要装配轴承，所以查手册第 9页表1-16取d5 d135，查手册62页表6-1选用6207轴承，l136d2装配低速级小齿轮，且d2d1，取d240，I279，因为要比齿轮孔长度少2: 3。d 3段主要是定位高速级大齿轮,所以取 d3 60，1310d4装配高速级大齿轮，取d44014662、

20、校核该轴:作用在2、3齿轮上的圆周力:2T2d232 225.56 101566N288径向力: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计算垂直弯矩: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计算绘制水平面弯矩图:3MaHmF1H11 1416 36 1051N.mMaHnF2h(11 I-FtsS3909 (36 79)-3759 79310153N.m求合成弯矩图，按最不利情况考虑：Mam M 爲 M；Hm21.32 512 55.3N.mMan .23.12 1532 154.7N.m求危险截面当量弯矩：0.6)从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数Me、. M；n ( T2)2J54.72 (0.6

22、 225.56)2 206N.mm-m截面：d206 103I 0.1 60计算危险截面处轴的直径：32.5mm由于d2 d4 40mm d，所以该轴是安全的。3、键的设计与校核：已知d2 d 4 40,T2 225.56N.m参考教材表10-11，由于d2 （38 44）所以取 b h:12 8因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 b 100: 120L仁 70, L2=56根据挤压强度条件，键的校核为:竺 4 22556 10350.3Mpadhl 40 870 144T24 22556 10367.1Mpadhl 40 856 14所以所选键为：b h l :12 8 70

23、 b h l :12 8 564、轴承寿命校核：轴承寿命可由式Lh 但（色）h进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作60n PfP用，所以P Fr ,查课本259页表16-9，10取ft 1,fp 1.1,取 3Fr1 下2 F1H.3162 458& 4596NFr2 行2： F2h- 25002 68302 7273N663则Lh -(-CfL) h 10 卩295 但)3 2.12，轴承使用寿命在2: 3 h 60n2 PfP60 681.1 7273年范围内，因此所该轴承符合要求。、从动轴的设计:1、确定各轴段直径计算最小轴段直径。 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14

24、-2得：4 C-3 10037.9mm考虑到该轴段上 开有键槽， 因此取di 37.9 (1 5%)39.8mm查手册9页表1-16圆整成标准值，取di 45mm，86为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径则d2 55，J 62，设计轴段d3，为使轴承装拆方便，查手册 62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6212, d360, 13 22设计轴段d4，考虑到挡油环轴向定位，故取 d472，I484设计另一端轴颈d7，取d7 d3 60mm，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位，l7 38mm设计轴环d5及宽度b使齿轮轴向定位，故取d5100mm，b 10mm

25、设计安装齿轮d672，l6762、校核该轴作用在齿轮上的圆周力：Fo2T32 1591.5 103d42963586N径向力：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计算垂直弯矩：l2FtF1Hl1 l2180 35862427N86 180求水平面的支承力。F2H Ft F1H 358624271159N

26、计算、绘制水平面弯矩图。MaHF1M1 2427 86 10 3 208.7N.mMaHF2Hl2 1159 180 10 3 208.6N.m求F在支点产生的反力F1FFl 3l1 l22860 76266817NF2F F1F F 817 28603677 N求F力产生的弯矩图。3M2F FI32860 76 10217NMmF F1FI1817 180 10147N求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把MmF与.M：v M；h直接相加。Mam MmF . M；v M2H 14775.962_208.72 369N.m求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：(取折合系数

27、0.6)Me . M 2m ( T3)23692 (0.6 530.68)2 611N.m计算危险截面处轴的直径。因为材料选择45调质，查课本225页表14-1得B 650MPa，查课本231d3 611 103:0.1 60页表14-3得许用弯曲应力1b 60MPa，贝U:46.7mm考虑到键槽的影响，取d 1.05 57.5 49mm因为d6 72mm d，所以该轴是安全的3、键的设计与校核：因为d1装联轴器查课本153页表10-9选键为b h:14 9查课本155页表10-10得 b 100： 120因为Ll107初选键长为100,校核4T 4 960 103 118Mpadlh45 8

28、0 9b所以所选键为：b h 1 :14 9 80d672装齿轮查课本153页表10-9选键为bh:20 12查课本155页表10-10得 b 100: 120因为匕=76键长为L=70校核34T4 960 10363.5Mpadlh72 70 12所以所选键为：b h I :20 12 704、轴承寿命校核轴承寿命可由式Lh在(豪1进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以P Fr，查课本259页表16-9，10取ft 1,fp 1.2,取 3按最不利考虑，贝y有：P Fr . F12 F1H F1F. 20882 573 1158 7264N则Lh64.8,106 Cf*1061 66

29、.0 103、360n3(PfP)60 19.1 ( 1.2 7264)该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的七. 联轴器的选择计算联轴器所需的转矩：Tc KaT查课本269,取Ka 1.5查手册Tc 2663.4Nm 8-7选用型号为HL6的性柱销联轴器。八、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5度远远小于 52)10 mmr/min，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+hH=30 h1 =34所以 H+m=30+34=64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，