减速器机械设计目标

1、设计与计算过程演示结果一.设计任务书 1.设计任务 设计带式输送机的传动系统，采用带传动和一级圆柱齿轮减速器2.原始数据 输送带轴所需扭矩 T700Nm 输送带工作速度 v0.63m/s 输送带滚筒直径 d300mm 减速器设计寿命为8年（两班制），每年按300天计算，大修期限4年3.工作条件 两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运转,工作环境多尘,三相交流电源，电压为380/220V。二.传动方案的拟定带式输送机传动系统方案如图所示： 1：V带，2，6：卷筒，3：圆柱齿轮减速器，4：联轴器，5：电动机带式输送机由电动机驱动。电动机将动力传到带传动，再由带传动传入一级减速器,再经联

2、轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。三.电动机的选择按设计要求及工作条件选Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V。1.电动机的功率因为 ，所以由计算得知工作机所需有效功率 设：1联轴器效率0.992闭式圆柱齿轮传动效率，0.973V带传动效率0.964一对轴承效率0.985输送机滚筒效率0.96由电动机至运输带的传动总效率为 工作机所需电动机功率 由设计手册P167表12-1所列Y系列三相异步电动机技术数据中,满足Pm条件的电动机额定功率Pm应取4kw2.电动机转速的选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速

3、额定功率相同的同类型电动机，可以有几种转速供选择,如三相异步电动机就有四种常用的同步转速，即3000r/min1500r/min、1000r/min、750r/min。（电动机空载时才可能达到同步转速，负载时的转速都低于同步转速）。电动机的转速高，极对数少（相应的电动机定子绕组的极对数为2、4、6、8），尺寸和质量小，价格也便宜,但会使传动装置的传动比加大结构尺寸偏大，成本也会变高，若选用低转速的电动机则相反。一般来说，如无特殊要求，通常选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。本设计选用同步转速为1000r/min的电动机，对应于额定功率Pm为4kW的电动机型号应为Y13

4、2M1-6型。有关技术数据如下：电动机型号：Y132M1-6； 额定功率：4.0kW； 同步转速：1000r/min；满载转速：960r/min；电动机中心高：H132mm，轴伸出部分用于装联轴器段的直径和长度分别为D=38mm和E=80mm。四.总传动比的确定及分配1.总传动比 2.参考设计手册P5表1-8知V带的传动比7,单级减速器圆柱齿轮传动的传动比46；以 及总传动比23.922，取 五.传动系统运动和动力参数的计算传动装置从电动机到工作机有四个轴，分别为轴（电动机轴）、轴（V带所在轴）轴（减速器所在轴）、轴（工作机轴），传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：1.各轴转速 ： 2.各

5、轴输入,输出功率： 3.各轴输入,输出转矩：现在将上述数据统计在下表中： 轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出1轴3.53035.129602轴3.38883.321179.8176.21803轴3.221373.157769.1753.7404轴3.125432.941746.2702.1640六.V带的设计1.计算功率： 由书P125表8-3查得=1.2，所以2.选取V带型号： 根据=4.06656和小带轮转速=960r/min，由书P127图8-10得：工作点处于A型带间，故首先选择A型带。3.小轮基准直径和大轮基准直径： 由书P127表8-4并参考表8-2a，取=

6、100mm,选取=0.01,则大轮的基准直径 =,由表8-4取=530mm。 从动轮的实际转速 转速误差为,合适4.验算带速 5.初定中心距： 现根据结构要求，取。6.初算带的基准长度： 由书P120表8-1，选取带的基准长度。7.实际中心距： 8.小带轮包角 =145.8>120,满足要求。9.单根V带所能传递的功率： 根据=960r/min和=100mm查书P123表8-2a,用插值法得10.单根V带传递功率的增值： 已知A型V带，小带轮转速=960r/min，传动比,查书P124表8-2b 得11.计算V带的根数： 查书P129表8-5得=0.90，P130表8-6得=1.09；故

7、 z=，取z=4根 综上，所采用的V带是A-25004。12.作用在带轮轴上的力： 由式（8-17）求单根V带的张紧力： 查书P134表8-8得q=0.10kg/m, =182.3N 所以作用在轴上的力为1394N七.齿轮的设计1.齿面接触强度计算：（1）确定作用在小齿轮上的转矩（2）选择齿轮材料,确定许用接触应力： 根据工作要求，采用齿面硬度350HBS：小齿轮采用45钢，正火，硬度为260HBS， 大齿轮采用45钢，正火，硬度为210HBS 由书P184表9-5的公式可确定许用接触应力： 小齿轮=380+0.7HBS=(380+0.7×260)MPa=562MPa 大齿轮=380

8、+0.7HBS=(380+0.7×210)MPa=537MPa（3）选择齿宽系数：查书P185得（4）确定载荷系数K：查书P183得K=1.4（5）计算中心距： （6）选择齿数并确定模数：取 取书P163表9-1中的标准模数，m=3.5mm。 （7）齿轮几何尺寸计算： 小齿轮： 大齿轮： 中心距： 大齿轮宽度： 小齿轮宽度：因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮齿面上造 成压痕,一般比宽些，取 （8）确定齿轮的精度等级： 齿轮的圆周速度 根据工作要求及圆周速度，由书P172表9-3选用8级精度。 2.轮齿弯曲强度验算： （1）确定许用弯曲应力： 由书P188表9-7查

9、得：=140+0.2HBS=(140+0.2×260)MPa=192MPa =140+0.2HBS=(140+0.2×210)MPa=182MPa （2）查齿形系数，比较： 小齿轮,由P187表9-6查得=2.72；大齿轮，由P187表9-6查得=2.21 ， 因为>,所以应验算小齿轮。 （3）验算弯曲应力：计算时应以齿宽代入，则 ，安全 3.结构设计： （1）因为，所以选用实心结构齿轮； （2）因为，所以选用腹板结构的齿轮。八.轴的设计与核算 1.减速器高速轴的设计：（1）轴的材料及热处理：选用45钢，正火处理，由书P259表12-1得：毛坯直径100mm硬度241

10、HBS,抗拉强度MPa,屈服强度MPa,弯曲疲劳极限 MPa （2）初算轴的最小直径，并进行初步结构设计： 由书P261表12-2查得C=118107， 取=30mm,最小直径还要符合相配零件的孔径（此处是V带轮）标准尺寸，在此处 开一键槽，所以d=1.03×30mm=30.9mm，取d=31mm。 （3）确定轴的各段直径：采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端到中央的顺序确定 A外伸端（与V带轮相连）：取最小直径=31mm； BV带轮定位轴肩高H=0.08=2.48mm,故=+2H=35.96mm，取36mm； C安装两滚动轴承处的轴颈直径为=40mm； D要固定齿轮，需要安装一个套筒

11、，取内径，外径为50mm； E为便于齿轮安装，取齿轮轮毂与轴配合处直径； F考虑轴承固定要求，取轴环直径,取50mm； G。 （4）选择轴承类型： 由上述一系列直径，查手册P66表6-1得：轴承代号为60308,基本尺寸d=40mm,D=90mm B=23mm,安装尺寸，基本额定动载荷,基本额定静载荷。 （5）轴承盖的设计： 带有密封件的轴承盖，轴承外径D=90mm,故取时， （6）轴各段的长度设计： 箱盖壁厚,故mm；箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙,取； 箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙=8mm，故取； 因为内壁至轴承座端面的距离,查手册P161表11-2得： ,故 根据=31mm，查手册P1

12、7表1-29得：外伸轴长度； 轴承宽度B=23mm，故； ，7mm为套筒宽度； 小齿轮宽度，故取； 查手册P17表1-31得轴环宽度； ； （7）挡油环 所以轴承采用脂润滑，需要挡油环。取（8）轴的强度校核 按弯矩，扭矩合成强度计算轴的计算简图如附图1所示：A决定作用在轴上的载荷：圆周力（d为小齿轮的节圆直径）径向力（为啮合角，取）B决定支点反作用力及弯曲力矩：由轴向尺寸得: 支承反力 截面I-I的弯曲力矩支承反力截面I-I的弯曲力矩合成弯矩轴上的转矩,画出轴的当量弯矩图，如附图2所示：从图中可以判断截面I-I弯矩值最大，而截面承受纯扭，故校核这两个截面。C计算截面I-I与的直径：已知轴的材料

13、为45钢，正火，其；查书P262表12-3得：，则截面I-I处的当量弯矩 截面的当量弯矩故截面I-I处的直径因为在截面I-I处有一键槽，所以轴的直径要增加3%，即为34.80mm。前面取,故强度合适。截面的直径因为在截面处有一键槽，所以轴的直径要增加3%，即为27.47mm。前面取,故强度合适。 2.低速轴的设计（1）轴的材料及热处理：选用45钢，正火处理，由书P259表12-1得：毛坯直径100mm硬度241HBS,抗拉强度MPa,屈服强度MPa,弯曲疲劳极限 MPa （2）初算轴的最小直径，并进行初步结构设计： 由书P261表12-2查得C=118107， 取=48mm,最小直径还要符合相

14、配零件的孔径（此处是联轴器）标准尺寸，在此处 开一键槽，所以d=1.03×48mm=49.44mm，取d=50mm。 （3）确定轴的各段直径：采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端到中央的顺序确定 A外伸端（与联轴器相连）：取最小直径=50mm； B定位轴肩高H=0.08=4mm,故=+2H=58mm，取58mm； C安装两滚动轴承处的轴颈直径为=60mm； D要固定齿轮，需要安装一个套筒，取内径，外径为74mm； E为便于齿轮安装，取齿轮轮毂与轴配合处直径； F考虑轴承固定要求，取轴环直径,取74mm； G。 （4）选择轴承类型： 由上述一系列直径，查手册P66表6-1得：轴承代号为6

15、0312,基本尺寸d=60mm,D=130mm B=31mm,安装尺寸，基本额定动载荷,基本额定静载荷。 （5）轴承盖的设计： 带有密封件的轴承盖，轴承外径D=130mm,故取时， （6）轴各段的长度设计： 箱盖壁厚,故mm；箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙,取； 箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙=8mm，故取； 因为内壁至轴承座端面的距离,查手册P161表11-2得： ,故 根据=50mm，查手册P17表1-29得：外伸轴长度； 轴承宽度B=31mm，故； ； 大齿轮宽度，故取； 查手册P17表1-31得轴环宽度； ； （7）挡油环 所以轴承采用脂润滑，需要挡油环。取 （8）轴的强度校核 按弯矩

16、，扭矩合成强度计算轴的计算简图同高速轴：A决定作用在轴上的载荷：圆周力（d为大齿轮的节圆直径）径向力（为啮合角，取）B决定支点反作用力及弯曲力矩：由轴向尺寸得： 支承反力 截面I-I的弯曲力矩支承反力截面I-I的弯曲力矩合成弯矩轴上的转矩,轴的当量弯矩图同高速轴：同理，截面I-I弯矩值最大，而截面承受纯扭，故校核这两个截面。C计算截面I-I与的直径：已知轴的材料为45钢，正火，其；查书P262表12-3得：，则截面I-I处的当量弯矩 截面的当量弯矩故截面I-I处的直径因为在截面I-I处有一键槽，所以轴的直径要增加3%，即为45.78mm。前面取,故强度合适。截面的直径因为在截面处有一键槽，所以

17、轴的直径要增加3%，即为44.59mm。前面取,故强度合适。九.轴承的选择与校核 1.高速轴的轴承校核： （1）前面已选择轴承代号为60308的深沟球轴承,其基本尺寸d=40mm,D=90mm, B=23mm，安装尺寸基本额定动载荷,基本额定静载荷。（2）计算当量动载荷：径向载荷轴向载荷因为，所以查书P298表13-7得又因为,所以查书P298表13-7得且根据轴承的工作情况，查书P299表13-8得载荷系数所以当量载荷（3）计算必需的额定动载荷：（4）求轴承寿命：故所选轴承满足要求。2.低速轴的轴承校核： （1）前面已选择轴承代号为60312的深沟球轴承,其基本尺寸d=60mm,D=130m

18、m, B=31mm安装尺寸,基本额定动载荷，基本额定静载荷。（2）计算当量动载荷：径向载荷轴向载荷因为，所以查书P298表13-7得又因为,所以查书P298表13-7得且根据轴承的工作情况，查书P299表13-8得载荷系数所以当量载荷（3）计算必需的额定动载荷：（4）求轴承寿命：故所选轴承满足要求。十.键的选择与校核 1.高速轴与带轮的连接键（1）选择键的类型和基本尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据d=31mm,查手册P53表4-1得b=10mm,h=8mm, 根据键的标准长度，选择,轴=5.0mm, 毂=3.3mm，R=b/2=5mm。（2）校核键联接的强度 工作

19、长度=(45-10)mm=35mm由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： MPa=82.86MPa由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度：MPa=33.14MPa 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：10×8×45AGB/T 1096-20032.高速轴与小齿轮的连接键（1）选择键的类型和基本尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据d=42mm,查手册P53表4-1得b=12mm,h=8mm, 对照键的标准长度，就取,轴=5.0mm, 毂=3.

20、3mm，R=b/2=6mm。（2）校核键联接的强度 工作长度=(63-12)mm=51mm由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： MPa=41.97MPa由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度：MPa=13.99MPa 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：12×8×63AGB/T 1096-20033.低速轴与大齿轮的连接键（1）选择键的类型和基本尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据d=62mm,查手册P53表4-1得b=18mm,h=11

21、mm, 对照键的标准长度，就取,轴=7.0mm, 毂=4.4mm，R=b/2=9mm。（2）校核键联接的强度 工作长度=(90-18)mm=72mm由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： MPa=62.65MPa由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度：MPa=19.14MPa 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：18×11×90AGB/T 1096-20034.低速轴与联轴器的连接键（1）选择键的类型和基本尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根

22、据d=50mm,查手册P53表4-1得b=14mm,h=9mm, 对照键的标准长度，就取,轴=5.5mm, 毂=3.8mm，R=b/2=7mm。（2）校核键联接的强度 工作长度=(70-14)mm=56mm由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： MPa=119.6MPa由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度： MPa=38.45MPa 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：14×9×70AGB/T 1096-2003十一.联轴器的选择联轴器主要是用来连接两轴，传递运动

23、和转矩的部件，也可以用于轴和其它零件（如齿轮，带轮）的连接以及两个零件（如齿轮和齿轮）的相互连接。1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性柱销联轴器2.载荷计算. 考虑机器启动时的惯性力及过载等影响，在选择和校核联轴器时，应以计算转矩为根据前面已经求得公称转矩：查书P313表14-1,选取所以转矩查手册P99表8-5,选LT9型弹性套柱销联轴器,公称转矩为1000Nm,许用转速为2800r/min。十二. 减速器润滑方式、润滑剂及密封装置1.润滑剂及润滑方式：润滑的目的在于减少磨损，减少摩擦损失及发热，以保证减速器正常工作。对于一级圆柱齿轮减速器：（1） 由于转速较低，因此减速器的齿轮需要采

24、用浸油润滑,浸油深度为大齿轮的齿顶圆到油池底面的距离不小于3050mm。由手册P85表7-1选全损耗系统用油（GB 443-1989），代号为L-AN15，40时的运动黏度为13.516.5，倾点-5，闪点（开口）150，此油主要用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机以及风动电具等。（2） 大齿轮的圆周速度，因此减速器的滚动轴承用润滑脂润滑，由手册P86表7-2选取用锂基润滑脂(GB 7324-1994),代号ZL-1,滴点不低于170，有良好的耐热性和耐水性。适用于温度在-20120范围内各种机械的滚动轴承,滑动轴承及其他摩擦部位的润滑。2.密封性是为了保证机盖与机座连接处密封，联接凸

25、缘应有足够的宽度，联接表面应精细，其表面粗度应为6.3。密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，并匀均布置，保证部分面处的密封性。当轴伸出机体外面时，轴承端盖通孔处必须有可靠的密封装置，以防止润滑剂泄漏及灰尘，水分进入轴承。此设计中选用毡圈油封，材料为粗羊毛。（1） 因为高速轴中，所以由手册P90表7-12选取毡圈油封，其基本尺寸为,槽基本尺寸为，。（2） 因为低速轴中，所以由手册P90表7-12选取毡圈油封，其基本尺寸为,槽基本尺寸为，。十三.箱体结构的设计 减速器的箱体采用灰铸铁（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量，大部分端盖分机体采用配合. 1.箱体

26、本身须有足够的刚性，以免箱体在内力或外力作用下产生过大的变形。为了增加减速器的刚性以及散热面积，箱体上外常加有外肋。为了便于安装，箱体通常做成剖分式，箱盖与底座的剖分面应与齿轮轴线平面重合。 2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度较小于，故采用浸油润滑，同时为了避免油搅得沉渣溅起，大齿轮顶圆与油底面的距离H取30-50mm；为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面粗糙度为。3.对附件设计 A窥视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，是为检查齿轮啮合情况及向箱内而设置的。不仅能看到传动零件啮合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖，机体上开窥视孔与凸缘一块，便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成。 B油塞：放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，平时放油孔用油塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成油塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位于便于观察减速器油面及油面的稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油溢出.D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高,气压增大,为便于排气，在机盖顶部的窥视孔盖上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E起盖螺钉：起盖