带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器

1、设计说明书题目：带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器。工作情况：载荷平稳，单向旋转。原始数据：鼓轮的扭矩 鼓轮的直径 运输带速度 带速允许偏差 使用年限 工作制度 一.确定选择电动机1） 选择电动机的类型：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机2） 确定电动机的转速： 双级传动比的范围 3） 选择电动机功率 由电动机至工作机之间的总功率为： 式中 分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取、，则= 符合这一范围的同步转速有 再根据计算出的容量，由附表8.1查出有二种适用的电动机型号,其技术参数及传动比较情况见下表.方案电动机型号额定

2、功率电动机转速 ()传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比1Y160M1-8475072018.842Y132M1-64100096025.133Y112M-441500144037.7综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动选择第2种方案,因此选用电动机型号为Y132M1-6. 二 计算总传动比和分配比1） 总传动比是由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速决定 总传动比 分配传动比取V带传动比,高级齿轮传动比，低速传动比。三、计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速 2)各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3)各轴输入转矩 电动机轴的输出转矩 由此可得 I轴

3、 II轴 III轴 卷筒轴 动力和动力参数的计算结果如表轴名参数电动机轴轴轴轴卷筒轴转速9603841213838输入功率3.363.092.832.632.55输入转矩33.42580.22268815790传动比2.53.173.171效率0.960.990.970.97四、 V带传动的设计原始数据： 1）确定计算功率 查表得得2）选择普通V带型号 根据 查图选用SPZ型普通V带。3) 确定带轮基准直径为 根据表,选且大轮直径基准直径为查表，选取标准值，则实际传动比,从动轮的实际转速分别为 从动轮的转速误差率为 在以内为允许值。2） 验算带速 带速在范围内。5）确定带的基准长度和实际中心距

4、按结构设计要求初定中心距。由表8.4选取基准长度 由式得实际中心距为 中心距的变动范围 6）校验小带轮包角 7）确定V带根数 根据 用内插法查表8.14 功率增量为 查表 查表8.4带轮长度修正系数,看图8.11查包角系数 算普通V带根数 圆整得8)求初拉力和带轮轴上的压力 查表SPZ型普通V带的每米长度质量，根据公式得单根V带的初拉力 在轴上的压力为 五、齿轮的设计（一）低速齿轮设计原始数据： ！、选择齿轮材料和精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为;大齿轮选用45钢正火，硬度为。为普通减速器、由表10.21选8级精度，要求齿面粗糙度。2、按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用10

5、.22，求出确定有关参数和系数:1) 转矩 根据前面的计算可得2) 载荷系数 取3） 齿数和齿宽系数小齿轮的齿数取为22，则大齿轮齿数为。因为二级齿轮传动为不对称布置 ，所以齿轮面为软齿面，由表10.20选取。4） 许用接触应力查图得 由表10.10查得 查图得抗疲劳系数.由式可得故 由表10.3取标准模数3、主要尺寸计算 经圆正后取， 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 由式得出如则校核合格。确定有关系数和参数；1) 齿形系数 查表10.13得.2) 应力修正系数 查表10.14得.3)许用弯曲应力 由图10.25查得 .由表10.10查得 .由图10.26查得 . 由式10.14可得 . .故.

6、.齿根弯曲强度校核合格。5、验算齿轮的圆周速度.由表10.22可知，选8级精度是合适的. （二）高速齿轮设计原始数据： ！、选择齿轮材料和精度等级.小齿轮选用45钢调质，硬度为;大齿轮选用45钢正火，硬度为。为普通减速器、由表10.21选8级精度，要求齿面粗糙度。2、按齿面接触疲劳强度设计.因两齿轮均为钢质齿轮，可应用10.22，求出确定有关参数和系数:1)转矩 根据前面计算的结果.2)载荷系数 查表10.11取3)齿数和齿宽系数小齿轮的齿数取为25，则大齿轮齿数为,取。因为二级齿轮传动为不对称布置 ，所以齿轮面为软齿面，由表10.20选取。4)许用接触应力查图10.24得 由表10.10查得

7、 查图10.27得抗疲劳系数.由式可得 故 . 由表10.3取标准模数3、主要尺寸计算 经圆正后取。 4、按齿根弯曲疲劳强度校核 由式得出如则校核合格。确定有关系数和参数；1)齿形系数 查表10.13得.2)应力修正系数 查表10.14得.3)许用弯曲应力 由图10.25查得 .由表10.10查得 .由图10.26查得 . 由式10.14可得 故 齿根弯曲强度校核合格。5、验算齿轮的圆周速度由表10.22可知，选8级精度是合适的. 齿数 Z模数 m分度圆直径齿轮122226.6齿轮2553240齿轮325226.6齿轮4803240六、减速器的箱体设计减速器箱体起着支承和固定轴组件零件，保证传

8、动件的啮合精度和良好润滑以及轴组件的可靠。为了安装方便因此采用剖分式结构。1、 确定箱体的尺寸与形状。名 称符号公 式尺 寸箱座的壁厚箱盖壁厚箱盖凸圆厚度箱座凸圆厚度箱体底凸圆厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺栓直径盖与座连接螺栓直径连接螺栓的间距轴承端盖螺钉直径至外箱壁距离至凸圆边缘距离轴承旁凸台半径见表4.2凸台高度外箱壁至轴承座端面的距离凸台高度手板操作外箱壁至轴承座端面的距离齿轮顶圆与内箱壁间的距离齿轮端面与内箱壁间的距离箱盖、箱座肋厚轴承端盖外径齿轮端面与内箱壁间的距离箱盖、箱座肋轴承旁连接螺栓距离2减数器附件的结构设计（1）窥见孔和窥视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况、润滑

9、状态、接触斑点及齿侧间隙等，还可用于注入润滑油。窥视孔应开在便于观察传动件啮合区的位置，尺寸大小便于观察为宜。 窥视孔盖可用铸铁、钢板或有机玻璃制成，它和箱体之间应加密封垫片密封。箱体上开窥视孔处应凸出一块，以便加工出与孔盖的接触面，如图5.53b所示，图5.53a为错误结构。孔盖用M6M8的螺钉固，其结构如图5.54所示。（2）放游螺塞 放游孔应设在箱座底面的最低处，常将箱体的内底面设计成向孔方向倾斜，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放。图5.55a的工艺性较好，图5.55b未开凹坑，加工工艺性差。（3）游标 游标用来指示油面高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处（如低速级传

10、动件附件）。 常用的游标有圆形游标、长型游标、管状游标和杆式游标等。一般多用带螺纹的杆式游标（5.56）。采用杆试游标时，应使箱座游标座孔的倾斜位置便于加工和使用，如图5.57所示。游标安置的部位不能太低，以防油进入游标座控而溢出。游标上的油面刻度线应按传动件的浸油深度确定。为避免因油的搅动而影响检查效果，可在标尺外装隔套，如图5.58所示。（4）通气器 减数器运动时，箱体内门温度升高、气压增大，对减速器的密封极为不利。因此多在箱盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使箱体内的热胀气体自由逸出，以保证箱体内外压力均衡，提高箱体有缝隙处的密封性能。 简易的通气器常用带孔螺钉制成，但通气孔不能直通顶端，以

11、免灰尘进入，如图5.59a所示。这种通气器用于比较清洁的场合。较完善的通气器内部做成各种曲路，并用金属网，以减少灰尘随空气吸入箱体，如图5.59b所示。 通气器的结构型式和尺寸如表4.4所列。（5）起盖螺钉 起盖螺钉（图5.61）上的螺纹长度要大于箱盖连接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形 ，工成大角或半圆形，以免顶坏螺纹。（6）定位销 为了保证部分式箱体轴承孔的加工与装配精度，在箱体的连接凸缘的长度方向两端各设一个圆锥定位销（5361）。两销间的距离尽量远些，一提高定位精度。 定位销的直径一般取为箱体连接螺栓的直径，其长度应大雨箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以利于装拆。（7）吊环螺钉、吊耳和吊钩

12、 为了拆卸及搬运减数器，应在箱盖上装有吊环螺钉或铸出吊耳，并在箱座上铸出吊钩。 吊环螺钉为标准件，可按起重量选取。由于吊环螺钉承载较大，故在装配时必须把螺钉完全拧入，使其抬肩抵紧箱盖上的支撑面。为此，箱盖上的螺钉孔必须局部扈忽大，如图5.62所示（其中图B所示螺钉孔的工艺性更好）。吊环螺钉用于拆卸箱盖，也允许用来吊运轻型见速器。 比较简便的加工方法是在箱盖上直接铸出吊耳或吊耳环，箱座两端也铸出吊钩，用以起吊或搬运整个箱体。吊钩和吊耳的尺寸可查表4.3，也可根据具体情况加以修改。 箱体及其附件的设计完成后，减速器的装配草图就已画好。图5.63、图5.64分别为这一阶段设计的一级圆柱齿轮减速器及蜗

13、杆减速器的装配草图。 七、轴的设计（一）轴的设计 原始数据 = 1 选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢并经调质处理。由表14。4查得强度极限，再由表14。2得许用弯曲应力2 按扭转强度估算轴径根据表14.1得。又由式得考虑到轴的最小直径处要安装连轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大，取为由设计手册取标准直径3 画出草图 ，装配轴承，L1=20mm，装配齿轮，L2=60mm, 装配轴承，L3=40mm求作用在齿轮上的力 = 按弯矩合成强度校核轴径（1） 画出轴的受力图（2） 作水平面内的弯矩图，支点反力为 A处截面的弯矩为： B处截

14、面的弯矩为： （3） 作垂直面内的弯矩图，支点反力为： A处的截面弯矩为： B处的截面弯矩为： (4) 作合成弯矩图： （5） 做转矩图 （6） 求当量弯矩：因减速器单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6（7） 确定危险截面及校核强度 查表14。2得，满足的条件，故设计的轴有足够强度。I轴 （二）II轴的设计原始数据： 1.选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢并经调质处理。由表14.4查得强度极限，再由表14.2得许用弯曲应力2.按扭转强度估算轴径根据表14。1得。又由式得考虑到轴的最小直径处要安装连轴器，会有键槽

15、存在，故将估算直径加大，取为由设计手册取标准直径3.设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是双级减速器，两齿轮均分布在箱体的内部中央，而轴承将对称安装在齿轮的两侧。4、确定轴上零件的位置和固定方式如图所示，可以确定齿轮可从轴的两端装入，中间可以用肩轴固定，两端套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置就完全被确定。轴上的轴向固定采用平键连接。轴承对称安装在轴的两端，轴向采用过盈配合。 5、确定各轴段的直径两轴端的直径最小，。上有肩轴，所以必须满足两齿轮内径标准6、确定各轴段的长度 装配轴承 ， 装配低速齿轮 装配高速齿轮 7、轴的校核 作用在齿轮上的圆周力为： 径向力为: 求垂直面的支承反力： 求水平面

16、的支承反力： 绘制垂直面弯矩图 绘制水平面弯矩图 求合成弯矩图： 求危险截面当量弯矩：从图可见，处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径因为材料选择调质，查表得，查表得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。II轴（三）III轴设计原始数据： 1.选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢并经调质处理。由表14.4查得强度极限，再由表14.2得许用弯曲应力2.按扭转强度估算轴径1.根据表14.1得又由式得考虑到轴的最小直径处要安装连轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大，取为由设计手册取标准直径3.设计轴的结构并绘

17、制结构草图4、确定各轴的直径（1）确定轴上的零件的位置和固定方式如上图右齿轮从轴的右端安装，用套筒固定。齿轮的左端用I轴和左端轴承来定位。齿轮的轴向固定采用平键连接且采用过盈配合。（2）各轴的直径确定 装配轴承 装配低速齿轮 联轴器 5.轴的校核作用在齿轮上的圆周力为：径向力为求垂直面的支承反力：求水平面的支承反力： 求在支点产生的反力： 制垂直面弯矩 绘制水平面弯矩图 绘制力产生的弯矩图求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加求危险截面当量弯矩：从图可见，处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径因为材料选择调质，查表得，查表得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全

18、的。III轴八、滚动轴承的计算根据要求对所选的在低速轴I上的两滚动轴承进行校核在前面进行轴的计算时所选轴I上的两滚动轴承型号均为6309，其基本额定动载荷，基本额定静载荷。现对它们进行校核。由前面求得的两个轴承所受的载荷分别为由上可知轴承1所受的载荷远大于轴承2，所以只需对轴承1进行校核，如果轴承1满足要求，轴承2必满足要求。1）求比值轴承所受径向力 所受的轴向力 它们的比值为 查表得，深沟球轴承的最小e值为0.19，故此时。2）计算当量动载荷P，按表15.13，X=1，Y=0按表15.12，取。则3) 计算所须的径向额定动载荷值 4）验算轴承的寿命按要求轴承的最短寿命为 由公式得所以所选的轴

19、承6309满足要求。九、连接件的选择和计算按要求对低速轴I上的两个键进行选择及校核。1）对连接齿轮1与轴2的键的计算（1）选择键联接的类型和尺寸一般8级以上的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故可选用圆头普通平键（A型）。根据d=35mm从表中查得键的截面尺寸为：宽度b=10mm，高度h=10mm。由轮毂宽度并参照键的长度系列，取键长L=63mm。（2）校核键联接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度l=L-b=63mm-10mm=53mm。，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5×10=5mm。根据公式可得所以所选的键满足强度要求。键的标记为：键16×10×63 GB/T 1069-1979。2