同轴式二级圆柱齿轮减速器完结.docx
《同轴式二级圆柱齿轮减速器完结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同轴式二级圆柱齿轮减速器完结.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
同轴式二级圆柱齿轮减速器完结
设计计算及说明
结果
一、设计任务书
设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器
1.总体布置简图
2.工作情况
工作平稳、单向运转
3.原始数据
卷筒有效圆周力（N）
运输带速度（m/s）
卷筒直径（mm）
4600
2.4
500
4.设计内容
（1）电动机的选择与参数计算
（2）斜齿轮传动设计计算
（3）轴的设计
（4）滚动轴承的选择
（5）键和联轴器的选择与校核
（6）装配图、零件图的绘制
（7）设计计算说明书的编写
二、传动方案的拟定及说明
如任务书上布置简图所示，传动方案采用V带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。
设计计算及说明
结果
三、电动机的选择
1.电动机类型选择
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Ｙ（IP44）系列三相异步电动机。
它为卧式封闭结构。
2.电动机容量
（1）卷筒轴的输出功率
（2）电动机的输出功率
传动装置的总效率
式中，
为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。
由《机械设计课程设计》（以下未作说明皆为此书中查得）表2-4查得：
V带传动
；滚动轴承
；圆柱齿轮传动
；弹性联轴器
；卷筒轴滑动轴承
，则
故
（3）电动机额定功率
由第二十章表20-1选取电动机额定功率
。
3.电动机的转速
由表2-1查得V带传动常用传动比范围
，由表2-2查得两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围
，则电动机转速可选范围为
设计计算及说明
结果
可见同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min和3000r/min的电动机均符合。
这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，
如下表：
方案
电动机型号
额定功率（kW）
电动机转速（r/min）
传动装置的传动比
同步
满载
总传动比
V带传动
两级减速器
1
Y160L-6
15
1000
970
34.468
2.5
13.787
2
Y160L-4
15
1500
1460
23.218
2.2
10.554
由表中数据可知两个方案均可行，但方案2的电动机质量较小，且比价低。
因此，可采用方案2，选定电动机型号为Y160L-4。
四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1.传动装置总传动比
2.分配各级传动比
取V带传动的传动比
，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为
所得
符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。
设计计算及说明
结果
五、计算传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，中速轴为Ⅱ轴，低速轴为Ⅲ轴，各轴转速为
2.各轴输入功率
按电动机额定功率
计算各轴输入功率，即
3.各轴转矩
电动机轴
高速轴Ⅰ
中速轴Ⅱ
低速轴Ⅲ
转速（r/min）
1460
576
155.13
45.78
功率（kW）
12
11.4
11
10.5
转矩（
）
49.74
118.75
422.36
1370.92
设计计算及说明
结果
六、传动件的设计计算
1.V带传动设计计算
（1）确定计算功率
由于是带式输送机，每天工作两班，查《机械设计》（V带设计部分未作说明皆查此书）表8-7得，工作情况系数
（2）选择V带的带型
由
、
由图8-11选用A型
（3）确定带轮的基准直径
并验算带速
①初选小带轮的基准直径
。
由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径
②验算带速v。
按式（8-13）验算带的速度
故带速合适。
③计算大带轮的基准直径。
根据式（8-15a）,计算大带轮基准直径
根据表8-8，圆整为
（4）确定V带的中心距a和基准长度
①根据式（8-20），初定中心距
。
②由式（8-22）计算带所需的基准长度
由表8-2选带的基准长度
A型
设计计算及说明
结果
③按式（8-23）计算实际中心距a。
中心距变化范围为518.4～599.4mm。
（5）验算小带轮上的包角
（6）确定带的根数
1计算单根V带的额定功率
由
和
，查表8-4a得
根据
，i=2.5和A型带，查表8-4b得
2计算V带的根数z。
取5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，所以
应使带的实际初拉力
（8）计算压轴力
5根
设计计算及说明
结果
2.斜齿轮传动设计计算
按低速级齿轮设计：
小齿轮转矩
，小齿轮转速
，传动比
。
（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
选用斜齿圆柱齿轮
运输机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度（GB10095-88）
由《机械设计》（斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表10-1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，二者硬度差为40HBS。
选小齿轮齿数
：
大齿轮齿数
初选取螺旋角
（2）按齿面接触强度设计
按式（10-21）试算，即
确定公式内各计算数值
a）试选载荷系数
b）由图10-30选取区域系数
c）由图10-26查得
，
d）小齿轮传递的传矩
e）由表10-7选取齿宽系数
f）由表10-6查得材料弹性影响系数
g）由图10-21d按齿面硬度查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
h）由式10-13计算应力循环次数：
斜齿圆柱齿轮
7级精度
设计计算及说明
结果
i）由图10-19查得接触疲劳寿命系数
j）计算接触疲劳许用应力：
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得
k）许用接触应力
计算
a）试算小齿轮分度圆直径
，由计算公式得
b）计算圆周速度
c）齿宽b及模数mnt
d）计算纵向重合度
e）计算载荷系数K
由表10-2查得使用系数
根据
，7级精度，由图10-8查得动载系数
；由表10-4查得
的值与直齿轮的相同，故
；因
表10-3查得
；图10-13查得
设计计算及说明
结果
故载荷系数：
f）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得
g）计算模数
（3）按齿根弯曲强度设计
由式（10-17）
确定计算参数
a）计算载荷系数
b）根据纵向重合度
，从图10-28查得螺旋角影响系数
c）计算当量齿数
d）查取齿形系数
由表10-5查得
e）查取应力校正系数
由表10-5查得
f）计算弯曲疲劳许用应力
由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
；大齿轮的弯曲疲劳强度极限
设计计算及说明
结果
由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得
g）计算大、小齿轮的
，并加以比较
大齿轮的数值大
设计计算
对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数
大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取
，已可满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径
来计算应有的齿数。
于是由
取
，则
（4）几何尺寸计算
计算中心距
将中心距圆整为233mm
按圆整后的中心距修正螺旋角
设计计算及说明
结果
因
值改变不多，故参数
等不必修正
计算大、小齿轮的分度圆直径
计算齿轮宽度
圆整后取
由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。
为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。
高速级
低速级
小齿轮
大齿轮
小齿轮
大齿轮
传动比
3.713
模数（mm）
3
螺旋角
中心距（mm）
233
齿数
32
119
32
119
齿宽（mm）
105
100
105
100
直径（mm）
分度圆
98.75
367.24
98.75
367.24
齿根圆
91.25
359.74
91.25
359.74
齿顶圆
104.75
373.24
104.75
373.24
旋向
左旋
右旋
右旋
左旋
设计计算及说明
结果
七、轴的设计计算
1.高速轴的设计
（1）高速轴上的功率、转速和转矩
转速（
）
高速轴功率（
）
转矩T（
）
576
6.91
118.75
（2）作用在轴上的力
已知高速级齿轮的分度圆直径为
=98.75
，根据《机械设计》（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式（10-14），则
（3）初步确定轴的最小直径
先按照式子（15-2）初步估算的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据表15-3，取
于是得
（4）轴的结构设计
1）拟订轴上零件的装配方案（如图）
ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ
设计计算及说明
结果
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
为了满足V带轮的轴向定位，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dⅡ-Ⅲ=32mm。
V带轮与轴配合的长度L1=80mm，为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L1略短一些，现取LⅠ-Ⅱ=75mm。
初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。
参照工作要求并根据dⅡ-Ⅲ=32mm，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30307，其尺寸为d×D×T=35mm×80mm×22.75mm，故dⅢ-Ⅳ=dⅦ-Ⅷ=35mm；而LⅢ-Ⅳ=21+21=42mm，LⅤ-Ⅵ=10mm。
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。
由手册上查得30308型轴承的定位轴肩高度h=4.5mm，因此，套筒左端高度为4.5mm，dⅤ-Ⅵ=44mm。
取安装齿轮的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径dⅣ-Ⅴ=40mm，取LⅣ-Ⅴ=103mm齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。
④轴承端盖的总宽度为36mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。
根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与V带轮右端面间的距离L=24mm，故取LⅡ-Ⅲ=60mm。
至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。
3）轴上零件的轴向定位
V带轮与轴的周向定位选用平键10mm×8mm×63mm，V带轮与轴的配合为H7/r6；齿轮与轴的周向定位选用平键12mm×8mm×70mm，为了保证
升级会员 