展开式二级圆柱齿轮减速器设计方案.docx
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展开式二级圆柱齿轮减速器设计方案
展开式二级圆柱齿轮减速器设计方案
第一章绪论
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。
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。
第二章展开式二级圆柱齿轮减速器的设计
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。
传动装置简图如下图所示。
1—电动机2—V带传动3—展开式双级齿轮减速器
4—连轴器5—底座6—传送带鼓轮7—传送带
<1>带式运输机数据
运输机工作轴转矩T=800/
运输带工作速度v=1.4/
运输带滚筒直径D=400/mm
<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±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；
〔2零件工作图二〔大齿轮,输出轴；
〔3设计说明书一份。
4、数据表
运输机工作轴转矩T/
800
850
900
950
800
850
900
800
850
900
运输带工作速度v/
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
1.2
1.3
1.55
1.4
运输带滚筒直径D/mm
360
370
380
390
400
410
360
370
380
390
第三章电动机的选择
3.1选择电动机的类型和结构式
选用三相鼠笼是异步电动机,有传动方案选择圆柱齿轮,无特殊要求,采用Y系列电机,为防止杂质侵入电机部,电动机采用封闭式。
3.2选择电动机的容量
运输机的工作转速
运输机的所需功率
查表3-2得滚筒的效率为
取皮带传动效率
齿轮传动效率0.97,滚子轴承的传动效率0.98,联轴器的传动效率0.99.
Ⅰ轴与Ⅱ轴之间的传动效率
Ⅱ轴与Ⅲ轴之间的传动效率
Ⅲ轴与滚筒之间的传动效率
电动机到滚筒的总效率
所需电机功率：
3.3确定电动机的转速
为带传动比,取2~4
为高速级传动比,取3~5
为低速级传动比,取3~5
且
则n=1170~6000
为减小电动机的结构尺寸,降低成本,取n=1500r/min
查表12-1取电动机型号Y132M-4
查表12-3电动机基本参数
额定功率7.5Kw；满载转数1440r/min；中心高度132mm
表12-1电动机参数选择
额定功率单位为7.5KW,满载转速单位为1440r/min,堵转转矩与最大转矩单位都为2.2N·m。
第四章传动装置运动及动力参数计算
4.1传动比分配
传动装置的总传动比要求为
式中：
-电动机满载转速,r/min.
多级传动中,总传动比为：
分配传动比要考虑以下几点：
<1>齿轮各级传动比要在要求的围：
i=3-5,带传动比围：
i=2-4;
<2>应使传动装置结构尺寸最小、重量最轻.
<3>应使各传动尺寸协调,结构匀称合理.避免干涉碰撞.可采用推荐的
取
=1.4
取带传动比
则
求得
但是在实际传动中有误差,一般允许相对误差为
。
4.2传动装置的运动和动力参数
设计计算传动件时,要用各轴的转速、转矩或功率,因此要将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。
各轴转速
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
———分别表示1,2,3轴的转速r/min；1轴为高速轴、2轴为中速轴、3轴低速轴；
———分别表示带轮、高速轴；高、中速轴；中、低速轴间的传动比；
各轴功率
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
滚筒轴：
——1,2,3,滚筒轴输入功率；
表示各传动机构和摩擦副效率；
各轴转矩
电动机轴输出转矩：
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
滚筒轴：
——1,2,3,滚筒轴输入转矩
；
Ⅰ轴〔电动机轴：
Ⅱ轴〔高速轴：
Ⅲ轴〔中间轴：
Ⅳ轴〔低速轴：
Ⅴ轴〔滚筒轴：
见表4-2为各轴运动和动力参数数值,详细介绍各轴的功率、转速、及转矩等值。
4-2各轴运动和动力参数
轴名
输入功率Kw
输入转矩N·m
转速r/min
传动比i
效率η
电动机轴
6.79
45.03
1440
2
0.96
Ⅰ轴
6.52
86.5
720
3.88
0.9506
Ⅱ轴
6.2
319
185.6
2.77
0.9506
Ⅲ轴
5.89
839.5
67
1
0.9508
滚筒轴
5.71
813.9
67
第五章传动零件的设计计算
5.1带传动的设计
1.确定计算功率
由《机械设计》表8-7查得工作情况系数
=1.1,故
2.选取普通V带带型
根据
确定选用v带,由表8-10得,A型
3.初选小带轮的直径
。
并验算带速v
1初选小带轮的直径
由表8-6和表8-8
取小带轮的基准直径
2验算带速v
故带速合适
3大带轮的基准直径
已圆整。
4.确定V带的基准长度和传动中心距
1根据
初步确定中心距
=300mm
2计算带所需的基准长度
由表8-2得取
3计算实际中心距a
中心矩的变动围
5.验算主动轮上的包角
主动轮上的包角合适。
6.计算V带的根数z
1计算单根V带的额定功率
由
和
查表8-4a得
根据
和A型带。
查表8-4b得
查表8-5得
表8-2得
于是
2计算v带根数
取8根
7.计算单根v带的初拉力的最小值
由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m
应该使带的实际拉力
8.计算作用在轴上的压轴力
9.带轮结构设计
小带轮采用实心式,大带轮采用腹板式
10.调整高速轴的转速和转矩
5.2高速级齿轮设计计算
1.选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数：
选取直齿圆柱齿轮传动。
带传动为一般工作机器,速度不高,选取7级精度〔GB10095-88
材料选择：
小齿轮材料为40Cr〔调质,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢〔调质,硬度为240HBS。
选小齿轮齿数
=24,则大齿轮齿数
取
=94。
2.按齿面接触强度设计
由设计公式
确定公式的各计数数值并计算
〔1选取载荷系数
计算小齿轮传递的转距
选取齿宽系数
；材料的弹性影响系数
齿面硬度查10-21d得小齿轮的接触疲劳强度极限
；大齿轮的接触疲劳强度极限
〔2计算应力循环次数
接触疲劳寿命系数
。
〔3计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,
〔4试算小齿轮分度圆直径
〔5计算圆周速度
〔6计算齿宽b
〔7计算齿宽与齿高之高比b/h
〔8计算载荷系数
根据v=2.33m/s,7级精度,查图10-8查的动载系数
直齿轮,假设
。
得
由表10-2得使用系数
7级精度,非对称布置
由
则载荷系数
〔9按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
〔10计算模数
3.按齿根弯曲强度设计
弯曲强度计算公式
确定公式各计算数值
〔1小齿轮的弯曲疲劳极限
大齿轮的弯曲疲劳极限
。
〔2由图10-18得弯曲疲劳寿命系数
。
〔3计算弯曲疲劳许用应力,取S=1
〔4计算载荷系数K
〔5查10-5得齿形系数
〔6查10-5得应力校正系数
〔7计算大、小齿轮的
并加以比较
大齿轮的数值大。
4.设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,则可取模数m=2.0,直径
算出小齿轮齿数
5.核算
6.几何尺寸计算
〔1计算分度圆直径
〔2计算中心距
〔3计算齿轮宽度
取
〔4验算
合适。
5.3低速级齿轮设计计算
1.选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数
选取直齿圆柱齿轮传动。
传输机为一般工作机器,速度不高,选取7级精度
材料选择：
小齿轮材料为40
钢〔调质,硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢〔调质,硬度为240HBS。
选小齿轮齿数
=23,则大齿轮齿数
取
。
2.按齿面接触强度设计
由设计公式
确定公式的各计数数值
〔1选取载荷系数
.
计算小齿轮传递的转距
选取齿宽系数
；材料的弹性影响系数
。
齿面硬度查10-21d得小齿轮的接触疲劳强度极限
；大齿轮的接触疲劳强度极限
。
〔2计算应力循环次数
〔3接触疲劳寿命系数
；计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,
3.计算
〔1试算小齿轮分度圆直径
〔2计算圆周速度
〔3计算齿宽b
〔4计算齿宽与齿高之高比b/h
〔5计算载荷系数
根据
7级精度,查图10-8查的动载系数
直齿轮,假设
。
得
。
使用系数
7级精度,非对称布置。
由
则载荷系数
〔6按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
〔7计算模数
4.按齿根弯曲强度设计
弯曲强度计算公式
确定公式各计算数值
〔1小齿轮的弯曲疲劳极限
大齿轮的弯曲疲劳极限
。
由图10-18得弯曲疲劳寿命系数
。
〔2计算弯曲疲劳许用应力,取S=1.4
〔3计算载荷系数K
〔4查10-5得齿形系数
〔5查10-5得应力校正系数
〔6计算大、小齿轮的
并加以比较
大齿轮的数值大。
5.设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,则可取模数m=3.5,直径
算初齿数
6.核算
7.几何尺寸计算
〔1计算分度圆直径
〔2计算中心距
〔3计算齿轮宽度
取
。
〔4验算
合适。
齿轮结构为标准型。
〔5因减速器的低速轴与运输机连接用的联轴器,由于轴的转速较底不必要求具有较小的转动惯量,但传递的转矩
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