带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.docx
《带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器
展开式二级圆柱齿轮减速器
（二）
1.设计题目
用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。
传动装置简图如右图所示。
（1）带式运输机数据
见数据表格。
（2）工作条件
单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。
运输带速度允许速度误差为土5%
（3）使用期限
工作期限为十年，检修期间隔为三年。
（4）生产批量及加工条件小批量生产。
2.设计任务
1）选择电动机型号；
2）确定带传动的主要参数及尺寸；
3）设计减速器；
4）选择联轴器。
3.具体作业
1）减速器装配图一张；
2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）
3）设计说明书一份。
4.数据表
运输带工作拉力
F/N
1900
1800
1600
2200
2250
2500
2450
1900
2200
2000
运输带工作速度
v/（m/s）
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
1.3
1.35
1.45
1.5
1.55
运输带滚筒直径
D/mm
250
260
270
280
290
300
250
260
270
280
第一章绪论4
1.1选题的目的和意义4
1.2研究的内容及选用方法4
第二章设计要求4
第三章传动系统的整体设计5
3.1选择电动机5
3.1.1类型5
3.1.2电动机容量选择5
3.1.3电动机的转速选择6
3.2传动比分配6
3.3计算传动装置的运动和动力参数7
第四章传动零件设计8
4.1V带传动的设计8
4.1.1V带的基本参数8
4.1.2带轮结构的设计11
4.2齿轮传动设计（高速级）11
4.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数11
4.2.2按齿面强度设计11
4.2.3按齿根弯曲强度设计13
4.3齿轮传动设计（低速级）15
4.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数•・・・15
432按齿面强度设计15
433按齿根弯曲强度设计17
4.3.4斜齿轮各参数的确定19
第五章各轴设计方案21
5.1轴的设计21
5.2中间轴的设计及轴承的选取22
5.3中间轴的受力和弯矩图22
5.4高速轴的设计及联轴器的选取26
5.5低速轴的设计及联轴器的选取27
第六章减速器箱体与附件的设计27
第七章润滑与密封29
第八章设计小结29
30
参考文献・
第一章绪论
1.1选题的目的和意义
减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。
此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。
减速器的种类很多，这里我们涉及圆柱齿轮组成的减速器，最普遍的是展开式二级圆柱齿轮减速器，它是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。
二级圆柱齿轮减速器分为展开式、分流式、同轴式，i=8~40，用斜齿、直齿、人字齿。
两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。
轴线可以水平、上下、垂直布置。
它的齿轮相对于支撑位置不对称，当轴产生变形时，载荷在齿轮上分布的不均匀，因此，轴应设计的具有较大的刚度，并使齿轮远离输入端或输出端。
我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。
在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。
1.2研究的内容及选用的方法
我们本次设计的题目是二级圆柱斜齿轮减速器，我们对这次设计的对象有了更深入的了解。
另外，我们通过设计可以更加详尽的了解各部分的功能和设计要求，比如，带轮的设计、齿轮的设计及轴的设计、箱体的各部分零件的尺寸计算等等。
同时，我们还要选取其它附属部件，如键、轴承、联轴器等。
在本次设计中，我们将运用CAD辅助绘图，这也给我们带来了极大的便利。
第二章设计要求
设计条件：
运输带工作拉力：
F=2000N
运输带的速度：
v1.55m/s；
运输带滚筒的直径：
D280mm；载荷性质：
空载起动,单向、连续运转，工作中有轻微振动。
工作时间：
8h/日；工作寿命：
10年（设每年工作300天）。
第三章传动系统方案的总体设计
§3.1电动机的选择
3.1.1选择电动机类型
丫系列三相异步电动机。
3.1.2电动机容量选择
根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率
pv20001.55
Pw3.1kw
10001000
设：
轴一对流滚动轴承效率。
轴=0.99
Pw3.1kw
计算及说明
结果
3.1.3、电动机的转速选择
根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速
60v601.55ccc——
nw82.8rmin
D3003.14
方案号
型号
额定功率
同步转速
满载转速
总传动比
I
丫160M—4
11.0KW
1500
1460
24.31
n
Y160L—6
11.0KW
1000
970
16.01
§3.2传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比：
i%14%8W
i121.3i1.317.394.75i23
i1217.394.753・66
nw
i12
传动系统各传动比为:
i23
82.8rmin
17.39
4.75
3.66
通过两种方案比较可以看出：
方案U选用电动机的总传动比为15.99,适合于二级减速传动，故选方案U较为合理。
丫160L—6型三相异步电动机额定功率为11.0kw,满载转速为970r/min,电动机中心高H=160mm轴伸出部分用于装联轴器，轴段的直径和长度分别为：
D=42mmE=110mm
方案比较
242
01轴齿筒
0.9920.994
0.9720.960.86
工作机所需的电动机功率为:
PrPw3.10.863.6kw
Pr
0.86
3.6kw
丫系列三相异步电动机技术数据中应满足：
。
PmPr,因此综合应选电
估算传动系统的总效率:
动机额定功率Pm4kw
计算及说明
i01
1,ii24.75,233.66,i41
§3.3计算传动装置的运动和动力参数
传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：
0轴
电动机轴
n。
1440r；'minp03.6kw
To
9550Po95503.623.87N?
m
n01440
1轴
减速器中间轴
ni
n0.
；—1440r,minp1p0013.60.993.59kw
i01
Ti
T0i010123.8710.9923.63N?
m
2轴
减速器中间轴
n11440“c
n?
303r/minp?
P1123.590.96033.44kw
i124.75
T2
T^i121223.634.750.96030.97104.52N?
m
3轴
――减速器低速轴
匕
n2303f
—82.79r/min
i233.66
P3
p2233.440.96033.31kw
T3
T2i2323104.523.660.9603368.50N?
m
4轴
工作机n4n382.79r.，'min
P4
P3343.310.98013.24kw
计算及说明
结果
2a0（dd1dd2）
（dd2
dd1
）2
2
4a°
3.14
（375
125）2
2750（125
375）
2
4
750
Ld0
2305.83mm
3）实际中心距:
a0
LdLd0
2
25002305.83
2
847.085mm
T4T3i343436810.9801360N?
m
2）基准长度:
对于A型V带选用Ld2500mm
6、验算小轮上的包角1:
57.3
由i180耳2ddJ——
a
57.3
得i180（375125）163089120
得847.085
小轮合适主动轮上的包角合适。
7、计算V带的根数z:
PcaKaP
z
Pr（P°F0）KKl
1）nm1440r/min,dd190mm查《机械设计基础》表
13-3得：
P01.064kw；
2）nm1440r/min，i带3查表得：
P00.17kw；
3）由1163.68查表得，包角修正系数K0.95
4）由Ld1800mm，与V带型号A型杳表得：
Kl1.01
综上数据，得z4.0563.4
（1.0640.17）0.951.01
取z410合适。
8、计算预紧力F。
（初拉力）：
根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：
q0.1kg/m
F0500-2—1qv2
zvk
___4.0562.5,小，c__o2
50010.16.782
46.7820.95
127N
9、计算作用在轴上的压轴力Fq:
Fq2ZF°sin-1
2
….163.68
24127sin
2
1005.9N
其中1为小带轮的包角。
10、V带传动的主要参数整理并列表:
带型
带轮基准直径
（mm）
传动比
基准长度
（mm）
A
dd190
dd2265
3
1800
中心距
（mm
）
根数
初拉力（N）
压轴力（N）
614.5
4
125
1005.9
4.1.2带轮结构的设计
1.带轮的材料：
采用铸铁带轮（常用材料HT200）
2.带轮的结构形式：
V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。
小带轮接电动机,dd1=90mm较小，所以采用实心式结构带轮。
4.2齿轮传动设计（高速级）
4.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。
1）选用斜齿圆柱齿轮传动
2）运输机为一般工作机，速度不高，故用7级精度（GB10095-88）
3）材料选择。
由文献【一】表10-1得可选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为
280HBS,二者材料硬差为40HBS。
4）选取小齿轮齿数乙=17,大齿轮齿数：
Z2=iZ1=4.75X17=79.75取Z2=80o
5）选取螺旋角。
初螺旋角为B=14°
4.2.2按齿面强度设计
即:
d1t32ktT1?
U1（ZhZe）2
\daUH
1）确定公式内的各计算数值
（1）试选Kt=1.6
（2）由文献【一】图10-30得Zh=2.433
（3）
由文献【一】图10-30得:
a10.725；a20.87
aa1a21.595
（4）
计算小齿轮传递的转矩
T195.5105XPi/n1=95.5X105X3.59/1440=2.5X104Nm
计算及说明
结果
⑸文献【一】表
10-7得:
（6）文献【一】表
10-6得：
材料弹性影响系数ZE189.6MPa
⑺由图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
Hlim1600MPa；
大齿轮的疲劳强度极限
Hlim2550MPa。
（8）设每年工作时间按300天计算
N160n1jLH609701（2830010）2.7965
109
N22.79651090.61109
Z4.56
（9）由文献【一】图10-19查得接触疲劳寿命系数
Khn10.91；Khn20.95
（10）疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1。
KHN1?
Hlim1
S
KHN2?
Hlim2
S
[H]1[H]2
2
H]1
H]2
H]
2）计算
（1）小齿轮分度圆直径
dit
0.9600MPa540MPa
0.95550MPa465.02MPa
502.51MPa
dit
321.62.5103
4.751
11.595
4.75
2.433189.8、2
531.25）
35.83mm
dit
35.83m
（2）计算圆周的速度:
35.831440
2.7
601000
601000
2.7
（3）计算齿宽b及模数
mnt
bdd1t135.83mm35.83mm
mnt
虫込3583込2.045mm
17
计算及说明
mnt
2.045m
H=2.25mnt=2.045mmb/h=35.83/4.6=7.789
（4）计算重合度
0.318dZ,tan0.318117tan14°1.35
（5）计算载荷系数K
根据v=2.7m/s、7级精度，由文献【一】图10-8查得动载系数Kv=1.10;
由查得：
Khb=1.41;Kfb=1.3;KHe=Kza=1.4
KKAKVKHaKH11.11.41.412.17
K2.17mm
（6）按实际的载荷系数校正所算得的
d1d1t寸％35.833：
21716mm39.66mm
d139.66mm
（7）计算模数Mn
d1cos39.66cos14°“
mnmm2.26mm
Z117
mn2.26mm
4.2.3按齿根弯曲强度设计：
mn3竺匚匚？
YFaYsa
\dZ12[f]
1）确定计算参数
（1）计算载荷系数
KKAKVKHaKF11.101.41.32.002
（2）根据纵向重合度1.35,从图10-28查得Y0.89
K2.002mm
Z17
（3）计算当量齿数：
Zv133018.61
coscos14
Z280
Zv118.61mm
Zv233-087.58
coscos14
（4）查取齿形系数，由表10-5查得：
YFa12.97;YFa22.22
Zv287.58mm
（5）查取应力校正系数，由表10-6得：
Ysa11.52;Ysa21.77
（6）由图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限cFE1=500MPa
计算及说明
结果
大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2
380MPa.
（7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数Kfni_0.85,Kfn2_0.88
（8）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4
Kfn1Fei0.85500
[uhFn1Fe1MPa
303.57MPa
LFJIivi厂a
s1.4
Kfn2fe20.88380
238.86MPa
[]FN2圧2MPa
LF」2IVI厂u
s1.4
（9）计算大、小齿轮下面的值，并加以比较。
Yf31ysai2.971.52cc一"
0.01487
[F]1303.57
YFa2ySa22.221.77门“—
大齿轮的数值大
U.UIO厶2
[f]2238.86
2）设计计算
」22.0022.51040.89
2一0
cos14小一小，＜-丿，，
mn
1.44mm
mn32
0.01645mm1.44mm
X11721.595
对比计算纟口果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数Mn大于由齿根弯
曲疲劳强度计算的法面模数，取
Mn=2.0mm,已可满足弯曲强度。
但为
了同时满足接触疲劳强度，需按接触强度极限算得分度圆直径di=39.66mm来计算应有的齿数。
于是由
Zd1cos66.62cos14°
25.86取乙19
Zi
mn2.5
乙
19
则Z2乙i12194.7591
Z2
91
3）几何尺寸计算
1）计算中心距a（ZlZ2）mn
（1991）2113
2cos
2cos14°
a
113mm
将中心距圆整为113mm
2）按圆整后中心距修正螺旋角
计算
及说明
结果
（乙
arccos—
2a
Z2）mnarccos（1991）213.23。
2185
因值改变不多，故参数a1,K,ZH等不必修正
3）计算大、
小齿轮的分度圆直径
d1Z1mn
cos
—192039mmd2
cos13.230
Z?
mn
cos
912
0187mm
cos13.230
4）计算齿轮宽度
bdd1139mm39mm
圆整后取B240mm;B145mm
4.3齿轮传动设计（低速级）
4.3.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。
1）选用斜齿圆柱齿轮传动
2）运输机为一般工作机器，速度高，故用
3）材料选择。
由文献【一'】表10-1得可选小齿轮材料为二者材料硬差为40HBS。
4）选取小齿轮齿数乙=17，大齿轮齿数：
取Z2=62o
5）选取螺旋角。
初螺旋角为B=14°
4.3.2按齿面强度设计
7级精度（GB10095-88）
40Cr（调质），硬度为280HBS,
Z2=iZi=3.66X17=62
即：
d1t3
2ktT1?
U1（ZHZE）2
daUH
2）确定公式内的各计算数值
（1）
（2）
试选Kt=1.6
由文献【一】图10-30得Zh=2.433
（3）
由文献【一】图10-30得:
a10.725;a20.89aa1a21-615
13.230
d139mm
d2187mm
B170mm
B265mm
T1
25.0767104Nm
d1t60.19mm
v0.95
⑷计算小齿轮传递的转矩
554
T295.5105XP/n2=95.5X10X3.7818/1440=25.0767X10Nm
⑸文献【一】表10-7得：
d1
仆
⑹文献【一】表10-6得：
材料弹性影响系数Ze189.6MPa
⑺由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
Hlim1600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPa。
（8）设每年工作时间按300天计算
9
N160n2jLH60212.721（2830010）0.6110
N2°6110；3510.17109
（9）由文献【一】图10-19查得接触疲劳寿命系数
[
H】1
Khn1?
Hlim1
0.95
600MPa
570MPa
S
[
H]2
KHN2?
Hlim2
0.96
550MPa
528MPa
S
[
h]
[h]1[
H]2
549MPa
2
2）计算
（1）小齿轮分度圆直径
d1t
（10）疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数为S=1。
KHN10.95;Khn20.96
ditcos60.19cos140
mnt
3.435mm
m—
3.435mm
ntz
厶i
17
H=2.25mnt=2.045mm
b/h=60.19/7.7=7.8
H=2.25mm
（4）计算重合度
0.318dZ1tan0.3181
17tan1401.35
（5）计算载荷系数K
根据v=1m/s、7级精度，由文献
【一】图10-8查得动载系数Kv=0.7;
由查得：
Khb=1.422;Kfb=1.33;Kh
e=&a=1.4
KKaKvKh9Kh
10.71.4
1.422.18
k
2.18
（6）按实际的载荷系数校正所算得的
d1
66.73mm
d1d1tJkk60.19^，2.1816mm66.73mm
（7）计算模数Mn
mn
d1COS66・73cos140mm3.8mm
Z117
mn
3.8mm
4.3.3按齿根弯曲强度设计：
J2kT2Ycos2
mn丫dZ1
?
YFaYsa
：
[f]
1）确定计算参数
（1）计算载荷系数
k
2.002
K心心5心
10.71.4
1.332.002
（2）根据纵向重合度
1.35,从图10-28查得螺旋角影响系数
Y0.87
管出昌卅.
Z乙
17
dQGd
Zv1
18.61
（3）计算当量齿数：
厶v13
cos
3一018.61
cos14
ZZ2
62
Zv2
67.87
Zv23
cos
3片才067.87
cos14
计算
及说明
结果
（4）查取齿形系数，由表10-5查得：
YFai2.89;YFa22.258
（5）查取应力校正系数，由表10-6得：
Ysai1.558;Ysa21.74
（6）由图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限cFE1=500MPa
大齿轮的弯曲疲劳强度极限fe2380MPa.
（7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数Kfn1_0.85,Kfn2_0.88
（8）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4
Kfn1fe10.85500
[f]1FN1FE1MPa303.57MPa
s1.4
Kfn2fe20.88380
[F]2FN2FE2MPa238.
升级会员 