二级齿轮减速器设计

1、计算及说明结果第一章 电动机的选择及功率的计算1.1电动机的选择 1.1.1选择电动机的类型 据2，按工作要求选用JO2型电动机，卧式封闭结构。电源的电压为380V。 1.1.2选择电动机功率 根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：其中 F: 运输带工作拉力V: 运输带工作速度 电动机所需要的功率为: 式中为传动系统的总功率: 由2表2-5确定各部分效率为: 三角带传动效率轴承传动效率，圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为8级),工作机传动效率,联轴器效率,代入上式得： 电动机所需要的功率为: 因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可.选电动机功率为4kw，T200L-2系列电动机.1.1.3确定电动

2、机转速 卷筒轴工作转速： 按推荐的传动副传动比的合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为,电动机转速的可选范围为： 同步转速1500电动机尺寸大，造价高，故不可取。 选取电动机型号为JO2-42-6，其主要参数见表1：同步转速（）额定功率（）满载转速（）10004.09601.81.8第二章 传动比的分配及参数的计算2.1总传动比2.2分配传动装置各级传动比 按浸油润滑条件考虑，取高速级传动比 而 2.3传动装置的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速,功率和转矩计算如下:2.3.1 I轴（高速轴电动机轴）电动机轴： 2.3.2 轴(中间轴) 2.3.3 轴(低速轴) 将上述计

3、算结果列表2-1中,以供查询表2-1 传动系统的运动和动力参数参数轴(高速轴)轴（中间轴）轴（低速轴）转速 nr/min960273.50100.92功率 P(kw)3.423.283.15转矩 T(N.m)33.98114.53298.05传动比i3.512.71第三章 齿轮传动的计算3.1斜齿轮传动 3.1.1选择齿轮材料，并确定许用应力。大小齿轮均采用40Cr,调制。热处理方法:小齿轮调制处理(280HBS)大齿轮调制处理(250HBS) 硬度差HBS=280-250=30HBS 由1图9-39和图9-40查出试验齿轮的疲劳极限，确定许用应力。 3.1.2选择齿轮设计参数。 由于是软齿面

4、传动，根据加工等级要求。参考1表9-12，选择8级精度，要求齿面粗糙度，滚齿。取小齿轮齿数,则,取大齿轮齿数。初选螺旋角；参考1表9-11，选齿宽系数。齿数比（即实际传送比）为传动比误差，所以齿数选择合理。 3.1.3按照齿面接触强度，计算小齿轮分度圆直径（式（9-44）。 3.1.4协调设计参数。计算中心距：经试算，取a=120(mm),保证模数是标准值，且在合适范围内。计算螺旋角： 3.1.5计算主要几何尺寸。计算分度圆直径：齿宽：取 3.1.6校核齿根弯曲强度。计算当量齿数： 从1表9-10查出复合齿形系数（插入法），。由于,所以取计算轮齿完全强度。 按照1式（9-45），轮齿弯曲强度条

5、件所需要的模数为它小于设计结果,满足轮齿弯曲强度条件。3.2斜齿轮传动 3.2.1选择齿轮材料，并确定许用应力。 大小齿轮均采用40Cr,调制。热处理方法:小齿轮调制处理(280HBS)大齿轮调制处理(250HBS) 硬度差HBS=280-250=30HBS 由1图9-39和图9-40查出试验齿轮的疲劳极限，确定许用应力。 3.2.2选择齿轮设计参数。(1)由于是软齿面传动，根据加工等级要求。参考1表9-12，选择8级精度，要求齿面粗糙度，滚齿。 (2).选小齿轮齿数 大齿轮齿数,取 (3).选取螺旋角初选螺旋角=。选择齿宽系数 齿数比（即实际传送比）为传动比误差，所以齿数选择合理。 3.2.

6、3按照齿面接触强度，计算小齿轮分度圆直径（式（9-44）。 3.2.4协调设计参数。计算中心距：经试算，取a=158(mm),保证模数是标准值，且在合适范围内。取标准值计算螺旋角： 3.2.5计算主要几何尺寸。计算分度圆直径：齿宽：取 3.2.6校核齿根弯曲强度。计算当量齿数： 从1表9-10查出复合齿形系数（插入法），。由于,所以取计算轮齿完全强度。 按照1式（9-45），轮齿弯曲强度条件所需要的模数为：它小于设计结果,满足轮齿弯曲强度条件。 第四章 轴的设计及校核 选取轴的材料为45钢,调制处理.4.1轴的结构设计4.1.1初步确定轴的最小直径 按1式13-2初步估算轴的最小直径. 根据表

7、15-3 取，于是得: 考虑到轴的外伸端开有键槽，将计算轴颈加大3%5%后，参照表13-3取标准直径18mm。输出轴的最小直径显然是安装连轴器的,为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器型号.联轴器的转矩,查表14-1,取=1.8则有 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003选用LX型弹性套柱销联轴器。联轴器的孔径d=20mm.故取,联轴器长度L=52mm。因应比联轴器与轴配合的毂孔长度略短，即。 4.1.2拟定轴上零件的装配方案.轴上装配有弹性套柱销联轴器,滚动轴承、封油圈、圆柱斜齿轮、键、轴承端盖.4.1.3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径

8、和长度。 （1）为了满足弹性联轴器的轴向定位要求，取第一段右端需制出一轴肩。,故取二段的直径，左端用轴承端盖定位。 （2）初步选择滚动轴承 参照工作要求根据，因轴承只受径向力作用，故选用深沟球轴承。由1表12-15（摘自GB/T 276-1994),选择轴承代号6005，得尺寸 故取第三段直径，为与轴承和挡油板配合，取。 因圆柱斜齿轮，因此选。轴承右端用轴肩定位，即。第六段因安装齿轮，可使其直径大于第七段，即。齿轮左端用轴肩固定，即。轴承端盖的总宽度为20（mm)，根据轴承端盖的装拆及对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面与V带轮右端面的距离l=30(mm)，故取。取齿轮距箱体内壁之间的距离a

9、=16(mm),同时考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置是，应距箱体内必一段距离，设s=8(mm)。故。取轴环长度为。为使与中间轴大齿轮正确啮合，取中间轴大小齿轮距离为5（mm)。 确定轴上圆角和倒角尺寸： 倒角 ，圆角。4.2轴的结构校核 4.1.4输入轴上斜齿轮的受力分析。 已知：轴的 4.2.1求作用在齿轮上的力 已知：斜齿大齿轮分度圆直径 斜齿小齿轮分度圆直径 小斜齿轮上的作用力有： 4.2.5计算输出轴的支座反力和弯矩。 输入轴支撑跨度l=199(mm)。左右两个支座分别为A和B,斜齿轮对称布置在如入轴支撑跨度的中点C。 4.1.5.1斜齿轮圆周力作用在水平面上，其上支座反力为

10、C处的水平弯矩为 4.2.5.2斜齿轮径向力和轴向力作用在垂直面上（使轴在V面上产生弯曲变形），根据轴系力矩的平衡条件，有 得到垂直面上A支座的反力为 由轴系力的平衡条件 得C处左侧的垂直弯矩为 C处右侧的垂直弯矩为 注：在集中力偶作用的C处，弯矩图发生突变。弯矩图的突变值为： 集中力偶为 可见，轴C处弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的外力和内力计算结果是正确的。4.2.5.3计算C处左,右两侧的合成弯矩： 可见，C处右侧的合成弯矩较大。 4.2.6输入轴在CD段承受的扭矩等于它传递的转矩 4.2.7计算危险截面的当量弯矩。 C处是危险截面，按式（13-3）计算该处的当量弯矩（对一般转

11、轴可视其转矩为脉动循环性质，取扭矩矫正系数为a=0.6)。4.2.8计算C处的需要轴颈。参考1表13-1和表13-4得到45号钢调制的轴在对称循环状态下的许用弯曲应力 由于C处开有一个键槽（斜齿轮用平键连接作周向固定），故将直径增大5%后得到,它小于该处实际直径29mm,故轴的弯扭组合强度足够。 虽然从上面的强度核算结果来看，输入轴的强度裕度较大，但是从轴的结构设计和满足外伸段强度考虑，并不能因此而减少轴径。另外，轴径稍大可以提高轴的刚度，有利于保证轴系的正常工作。4.3II轴的结构设计4.3.1初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。 初步估算轴的最小直径 轴上有键槽，故加大3

12、%-5%，取d=28mm。4.3.2轴的结构设计及校核（1） 拟定轴上零件装配方案 轴上装配有:斜齿轮,单列圆锥滚子轴承,套筒。（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 为了满足轴向定位的要求，左端轴承用轴承端盖和挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。 初步选择滚动轴承 因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30206型，其尺寸为： 故取，而 取安装齿轮处的轴段的直径，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位。已知斜齿轮的小轮毂宽度，大轮毂宽度为。为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，小斜齿轮右端和大斜齿轮左端均

13、采用轴肩定位。轴肩处的直径,。,。取轴环的长度取齿轮距箱体内壁距离,同时考虑到箱体的铸造误差，应距箱体距离s=8(mm),故。 轴的总长度 （3）轴上零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，查手册，查得平键截面（GB/T 10951979）。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为，同样，联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为2mm.4.4轴的结构设计4.4.1初步确定轴的最小直径 4.4.2拟定轴上零件装配方案 轴上装配有:斜齿轮,单列圆锥滚子轴承,套筒,联轴器

14、,轴承端盖,螺栓。4.4.3根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 （1）为了满足要求,轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查表（141），考虑转矩变化很小，故取 则 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（GB/T50142003）选用LX型弹性套柱销联轴器。其最大转矩为560N.m,联轴器的孔径，故选，联轴器与轴配合的毂孔长度，为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故第二段长度应比略短一些，现选。第六段安装轴承,左端采用轴肩定位,右端采用端盖定位,选。根据，由轴承产品目录中选用0基本游隙组，标准

15、精度等级的单列圆锥滚子轴承32307型，其尺寸为，故取。（2） 取安装齿轮的轴段二段的直径，齿轮的左端采用轴肩定位，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位已知斜齿齿轮的轮毂，。轴环。轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆，和对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面和联轴器的右端面的距离l=30mm,故取。（3） 为了保证轴与轴两斜齿轮的正确啮合，则： 得： 且4.4.4轴向零件的周向定位齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接，根据，键，为了保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合，选键，。第五章 传动零件及轴承的润滑、密封的选择5.1齿轮润滑的选择 齿轮的圆周速度，可选用浸油润滑

16、，浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，油池中的油被甩到箱壁上可以散热，箱体内应有足够的润滑油以保证润滑及散热需要。 润滑油选全损耗系统用油（GB4431989）代号：LAN22，在40时，运动粘度为。凝点（倾点）不低于-5，闪点（开口）不低于150。主要用途用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机风动工具等。5.2滚动轴承的润滑 对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度时，滚动轴承宜采用脂润滑。当齿轮的圆周速度时，滚动轴承多采用油润滑。滚动轴承选钙钠基润滑脂（ZBE360011988）ZGN2。滴点不低于135.主要用途用于工作温度在801

17、00，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑。多用于铁路、机车、列车等滚动轴承（温度较高者）润滑，不适合低温工作。5.3减速器的密封 减速器需要密封的部位一般有伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖、检查孔和排油孔接合面等处。5.3.1轴伸出处的密封为了防止润滑油漏出和外界杂质、灰尘等侵入轴承室的密封效果。毡圈式密封简单、价廉，但对轴颈接触面的摩擦较严重。主要用于脂润滑及密封处轴颈圆周速度较低（一般不超过）的油润滑。5.3.2箱体结合面的密封为了保证箱座、箱盖联接处的密封联接，凸缘应有足够的宽度，结合面要经过精刨或刮研。联接螺栓间距不应过大以保证压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片，只允许右剖面间涂以密封胶。为提高密封性，左箱座凸缘上铣出回油沟,使渗入凸缘联接缝隙面上的油重新流回箱体内。铸造箱体材料一般多用铸铁HT150或HT200，铸造箱体较易获得合理和复杂的结构形状，刚度好易进行切削加工。5.4减速器箱体结构尺