带式输送机减速器的设计-展开式圆柱齿轮减速器传动系统

带式输送机减速器设计摘要带式输送机是输送能力最大连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。本次毕业设计是关于带式输送机上减速器设计，减速机是带式输送机重要组成部分，其结构紧凑、效率高、传动精度高、工作可靠性及密封性好、维修简单、批量大，已在现代机床中得到广泛应用。首先，简单概述带式输送机减速器历史发挥展及概念；其次，具体分析带式输送机运行原则；之后总体设计，查找始数据以及普遍参数要求，进行合理化设计；接着说明输送带减速机选择必要性。对主要部件进行检查，简要说明减速器润滑情况。所以本论文对该输送机研究对未来设计工作有帮助。关键词：带式输送机；减速器；齿轮；设计II- II -AbstractBelt conveyor is one of the most continuous conveying machines. It is simple in structure, stable in operation, reliable in operation, low in energy consumption, small in environmental pollution, convenient for centralized control and automation, convenient for management and maintenance, and can realize continuous transportation under the condition of continuous loading. This graduation design is about the belt conveyor on the reducer design, reducer is an important part of belt conveyor, its compact structure, high efficiency, high transmission accuracy, good reliability and sealing, simple maintenance, large quantities, It has been widely used in modern machine tools. Firstly, the history and concept of belt conveyor reducer are briefly summarized. Secondly, Body analysis belt conveyor operation principle; after the overall design, search for starting data and general parameter requirements, reasonable design; then explain the conveyor belt reducer selection necessity. Check the main parts and give a brief description of the lubrication of the reducer. So this paper is helpful to the future design of the conveyor.Keywords: belt conveyor; reducer; gear; designIII- III -目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题的研究背景11.2本文的国内外研究现状11.2.1国内研究现状11.2.2国外研究现状21.3本文的研究目的和意义31.4课题的研究思路及方法31.4.1研究思路31.4.2研究方法3第2章 带式输送机减速器概述42.1常用带式输送机类型与特点42.2常用带式输送机的基本组成结构及原理82.2.1常用带式输送机的基本组成结构82.2.2常用带式输送机的工作原理92.3减速器的主要类型及组成结构92.3.1减速器的主要类型92.3.2减速器的组成结构122.3.3减速器的结构特点13第3章 传动装置总体设计143.1设计任务书143.2确定传动方案143.3电动机的选择153.3.1电动机的容量选择153.3.2电动机转速的选择163.3.3电动机型号的确定173.3.4传动比的分配173.3.5传动系统的运动和动力参数计算18第4章 传动零件的设计计算194.1高速级齿轮的参数计算194.1.1材料选择及热处理194.1.2齿根弯曲疲劳强度设计194.2低速级齿轮的计算224.3轴的设计264.3.1输入轴的设计274.3.2中间轴的设计284.3.3输出轴的设计294.4轴的校核314.4.1输入轴的校核314.4.2中间轴的校核364.4.3输出轴的校核394.5轴承的寿命计算414.5.1 7006C型轴承的校核414.5.2 7013C型轴承的校核424.5.3 7008C型轴承的校核434.6键的选择及校核444.6.1低速轴键的选择444.6.2连接强度校核444.6.3高速轴上键的选择454.6.4连接强度校核454.6.5中间轴上键的选择464.6.6连接强度校核464.7滚动轴承的润滑和密封474.7.1脂润滑474.7.2油润滑47第5章 箱体设计485.1箱体初步设计485.2箱体附件设计485.3箱体的结构尺寸49第6章 三维建模51结 论54参考文献55致 谢56VII- VII -第1章 绪论1.1课题的研究背景带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便。带式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点，并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等，所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。而研究带式输送机上面的减速器也刻不容缓，减速器是带式输送机上的重要组成部分。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对产品的需求是多样化的，这就决定了未来的生产方式趋向多品种、小批量。在各行各业中十分广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置，它是机械设备的重要组成部分和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。1.2本文的国内外研究现状1.2.1国内研究现状在引进、消化、合作研究的基础上，目前已经能够独立设计、制造大型带式输送机。我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速。行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。 1.2.2国外研究现状国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在两个方面:一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机，其关键技术与装备有以下几个特点： （1）设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300-500万吨以上高产高效集约化生产的需要。 （2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 （3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 （4）新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（2-3）400（600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。1.3本文的研究目的和意义带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。通过本次设计的研究，希望可以为以后的研究提供参考价值。本论文主要是关于矿用带式输送机减速器的设计，目前，带式输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带输送机就是其中的一个。在带式输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足，因此研究带式输送机减速器具有重大的意义。1.4课题的研究思路及方法1.4.1研究思路本文首先对胶带输送机减速器作了简单的概述；接着分析了带式输送机减速器；然后根据原始数据按照给定参数要求进行传动装置的总体设计；接着对所选择的胶带输送机减速器各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了减速器的润滑。1.4.2研究方法参照毕业设计指导书，按步骤进行设计，确定带式输送机的整体布置，确定设计方案。对输送带宽度、带速、带型等基本参数的确定计算。进行各区段阻力、输送带关键点张力、滚筒牵引力与电机功率的计算拉紧力与拉紧行程计算。根据初步设计结果选择机械设备，部件和电器设备。- 3 -第2章 带式输送机减速器概述2.1常用带式输送机类型与特点带式输送机的种类很多，常用的主要有以下几种：（1） 通用带式输送机（DT）通用带式输送机是一种固定式带式输送机。其特点是托辊安装在固定的机架上，由型钢做成的机架固定在底板或地基上，整个机身成刚性结构。因此，它广泛用于要求设备服务年限长，地基平整稳定的场合。例如，煤矿地面生产系统、洗煤厂、井下主要运输大巷、港口、发电厂等生产地点。图2.1通用带式输送机（2） 钢绳芯带式输送机钢绳芯带式输送机在结构形式上相同于通用带式输送机，只是输送带由织物芯带改为钢丝绳芯带。因此，它是一种强力型带式输送机，具有输送距离长、运输能力大、运行速度高、输送带成槽型好和寿命长等优点。但其最大缺点是因钢绳芯输送带的芯体无横丝，故横向强度低易造成纵向撕带。图2.2钢绳芯输送带（3） 吊挂式带式输送机吊挂式带式输送机是一种将其机架用钢丝绳或铁链吊挂在顶板上的带式输送机。机架可以采用钢丝绳或型钢材，托辊组可以是绞接或固定支承。它通常用于底板或地基起伏不稳定，服务时间较短的场合。如煤矿井下采区上、下山，顺槽和集中运输巷。图2.3吊挂式带式输送机（4） 可伸缩带式输送机可伸缩带式输送机的输送长度可以根据工作的需要随时缩短或加长。这是为满足煤矿井下综采工作面顺槽输送要求而设计的。图2.4可伸缩带式输送机（5） 移动带式输送机（DY）移动带式输送机是一种按整机设计并且整机可在不同地点使用的带式输送机。按移动的方式不同又可分为移动式与携带式带式输送机。前者式靠轮子、履带或滑撬移动的带式输送机；后者是可用人力或机械从一个位置抬到另一个位置的带式输送机。主要用作短距离输送或转载。如煤场、码头、仓库等场所。图2.5移动带式输送机（6） 弯曲带式输送机弯曲带式输送机是一种在输送线路上可变向的带式输送机。该种输送机适用于煤矿井下弯曲巷道和地面越野输送。图2.6弯曲带式输送机（7） 线摩擦带式输送机在带式输送机某位置的输送带下面加装一台或几台短的带式输送机，主带借助重力或弹性力压在辅机的带子上，辅带可以靠摩擦力驱动主带，这样主带张力便可以大大降低而实现低强度带完成长距离或大运量输送。图2.7线摩擦带式输送机（8） 大倾角带式输送机普通带式输送机的输送倾角超过临界角度时，物料将沿输送带下滑。大倾角带式输送机可以减小输送距离、降低巷道开拓量，减少设备投资。在露天矿它可以直接安装在非工作边坡，节省大量土方工程和投资。图2.8大倾角带式输送机（9） 钢绳牵引带式输送机（DS）钢绳牵引带式输送机从1951年起在许多国家得到应用。它的优点在于牵引体与承载体是分开的，可以跨越长距离和大高差。但缺点是输送带成槽性差，影响输送截面积，钢丝绳裸露在外，不易防腐蚀，维护费用高。因此，国外一些国家不提倡使用。图2.9钢绳牵引带式输送机（10） 圆管式带式输送机圆管式带式输送机是用托辊把输送带逼成管形，物料形成封闭运输，减少了环境污染，并能任意转变和提高输送倾角。它适用于有环保要求或物料不受外界环境影响的场合，如水泥、粉煤、谷物等物料的输送。图2.10圆管式带式输送机2.2常用带式输送机的基本组成结构及原理2.2.1常用带式输送机的基本组成结构带式输送机的整机应包括以下零部件（但不限于）：（1）胶带（2）托辊组（3）滚筒组（4）驱动装置（含电动机、减速器、机械联轴节、驱动装置底座等）（5）盘式制动器（6）逆止器（7）拉紧装置（8）导料槽（9）皮带清扫器（10）中间架、支腿、滚筒支架、接料板、安全防护罩、护栏等钢结构件（11）现场补漆用的涂料和溶剂，试运转用的油料、润滑剂（12）安装、调试及试运转期间所需的全部易耗品、易损件（13）设备安装、维修、检验及操作用专用工具、仪器、调试用仪器仪表常用带式输送机结构简图如下图2.11所示。图2.11带式输送机结构组成图2.2.2常用带式输送机的工作原理带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送到卸料端卸出。2.3减速器的主要类型及组成结构2.3.1减速器的主要类型减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速器的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措中应用很广。减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮蜗杆、蜗杆齿轮等。（1）圆柱齿轮减速器 当传动比在8一下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时，最好选用二级（i=840）和二级以上（i40）的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外轮廓将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意：1）轴的刚度宜取大些；2）转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3）采用斜齿轮布置，而且受载荷大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽分布情况显然比展开的好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的齿轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40000Kw，圆周速度也可从低至60m/s-70m/s,甚至高达150m/s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动。这两种布置方式由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力情况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧形两大类。除齿轮不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约30%。图2.12圆柱齿轮减速器（2）圆锥齿轮减速器它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮减速器是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆锥面作为高速级：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。图2.13圆锥齿轮减速器（3）蜗杆减速器主要用于传动比较大（j10）的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对减速器的传动比简答的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用于在大功率传动的场合。蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于4m/s时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于4m/s时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上式。图2.14蜗杆减速器（4）齿轮蜗杆减速器它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑，后者效率较高。图2.15齿轮蜗杆减速器2.3.2减速器的组成结构减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。（1）齿轮、轴及轴承组合 小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴。这种结构用于齿轮直径与轴的直径差不多的情况下。如果相差很大，就采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定采用平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。当径向载荷和轴向载荷不大时，两轴采用深沟轴承；在轴向载荷较大的情况下，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。（2）箱体 箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。箱体通常采用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可采用铸铁箱体。单件生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。（3）附件为了合格证减速器的正常工作。除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。(a)检查孔 为检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注入润滑油。(b)通气器 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱体内膨胀气体自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴身密封件渗漏。(c)轴承盖 为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。(d)定位销 为保证每次拆卸笨盖，仍保持轴承座孔制造加式时的精度，应在精工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销。(e)油面指示器 检查减速器油池油面的高度，经常体质有适量的油。(f)放油螺塞 换油时，排放污油和清洗剂。(g)起吊装置 当减速器超过25kg时，应在箱体设置起吊装置，便于搬运。2.3.3减速器的结构特点（1）在箱体上不沿着齿轮或涡轮轴线开设剖分面。为了便于转动零件的安装，在适合部位有较大的开孔。（2）在输入轴和输出轴端不采用法兰式端盖，而改用机械密封圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。（3）在输出端的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。- 15 -第3章 传动装置总体设计3.1设计任务书（1）设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。（2）设计要求 1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； 2）多有图纸符合国家标准要求； 3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。（3）原始数据 1）运输带工作拉力 F=4KN 2）运输带工作速度 V=2.0m/s3）输送带滚筒直径 D=450mm4）传动效率（4）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，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。3.2 确定传动方案图3.1展开式二级圆柱齿轮减速器如图3.1为展开式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比=840。展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。根据传动要求，传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置，我将采用展开式圆柱齿轮减速器为设计模版。3.3 电动机的选择3.3.1 电动机的容量选择根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率.0 设 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率； 联轴器效率， 闭式圆柱齿轮传动效率， 一对滚动轴承效率， 带式输送机滚筒效率。 估算运动系统总传递效率：式中：得传动系统总效率工作机所需电动机功率由表3.1所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足条件的电动机额定功率应取为11。表3.1电动机型号电动机型号额定功率/满载转速/（）Y100L-4314202.22.2Y112M-4414402.22.2Y132S-45.514402.22.2Y132M-47.514402.22.2Y160M-41114602.22.2Y160L-41514602.22.2Y160L-6119702.02.03.3.2 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由机械设计表3.1初选同步转速为1500和1000的电动机，对应用于额定功率的电动机型号应分别为Y160M-4型和Y160L-6型。把Y160M-4型和Y160L-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表3.2:表3.2 两种不同方案方案电动机型号额定功率（）同步转速（）满载转速（）总传动比Y160M-411.01500146017.19Y160L-611.0100097011.42通过对这两种方案比较可以看出：方案选用的电动机转速高、质量轻、价值低，总传动比为17.19，比较合适，故选用方案。3.3.3 电动机型号的确定根据工作条件：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，中小批量生产，使用期限为10年，年工作300天，工作机所需电动机功率及电动机的同步转速等，选用Y系列三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y160M-4，其主要性能数据如下：电动机额定功率：电动机满载转速：电动机轴身直径：电动机轴身长度：3.3.4 传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比由传动系统方案知所以圆柱齿轮总传动比 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两对齿轮材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比低速级传动比传动系统各传动比分别为，3.3.5 传动系统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：0轴（电动机轴）：1轴（减速器高速轴）：2轴（减速器中间轴）：3轴（减速器低速轴）：第4章 传动零件的设计计算4.1 高速级齿轮的参数计算4.1.1 材料选择及热处理减速器要求结构紧凑，故小齿轮选用调质HBS1=240270的45钢，大齿轮选用正火HBS2=200230的45钢；载荷稳定，齿速不高，初选8级精度。4.1.2 齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 （4-1）1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限，=380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数，=0.86 =0.90（查图6.7机械设计 徐锦康主编）6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数） 则/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 查表4.1取齿形系数和应力修正系数表4.1 齿形系数及应力修正系数17181920212223242526272.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.571.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.603035404550607080901001502.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.141.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.83 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.7 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 （4-2） 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数（取=2）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=119mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径，mmmm 4） 齿宽，mm 取=35mm=10）mm =40mm（4） 校核齿面接触疲劳强度 （4-3）1）大小齿轮的接触疲劳强度极限，=11702）接触疲劳寿命系数， 查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.88，=0.923）计算许用接触应力取安全系数，则4） 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.445） 重合度系数=0.86） 螺旋角系数=7）材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得=189.88）校核计算接触疲劳强度满足要求4.2 低速级齿轮的计算减速器要求结构紧凑，故大齿轮用40Cr调质处理后表面淬火，小齿轮用45钢，载荷稳定，齿速不高，初选8级精度，闭式硬齿面齿轮传动，传动平稳，齿数宜多，选=25，=（取=92）。按硬齿面齿轮非对称安装，查表选齿宽系数。初选螺旋角=齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 （4-4）1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限，=380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数，=0.90 =0.92（查图6.7机械设计 徐锦康主编） 6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数） 则/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 查表3.1机械设计取齿形系数和应力修正系数 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.68 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 （4-5） 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数（取=2.5）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=151mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径，mmmm 4) 齿宽，mm 取=55mm=10）mm =60mm(4) 校核齿面接触疲劳强度 （4-6）1）大小齿轮的接触疲劳强度极限，=11702） 接触疲劳寿命系数， 查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.92，=0.963）计算许用接触应力取安全系数，则1） 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.432） 重合度系数=0.83） 螺旋角系数=4） 材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得=189.85） 校核计算 接触疲劳强度满足要求4.3 轴的设计轴是减速器的主要零件之一，轴的结构决定轴上零件的位置和有关尺寸。如图4.1为两级圆柱齿轮减速器轴的布置状况。图4.1 两级圆柱齿轮减速器轴的布置考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入尺寸s，可取s=10mm。考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸k，可取k=10mm。为保证滚动轴承放在箱体轴承座孔内，计入尺寸c=5mm。初取轴承宽分别为=20mm，=22mm，=22mm。4.3.1 输入轴的设计轴的材料选用45钢，调质处理。（1）估算轴的最小直径 （4-7）查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。单键槽轴径应增大即增大至（取）。（2）选择输入轴的联轴器计算联轴器的转矩 （4-8）查表10.1（机械设计 徐锦康主编）确定工作情况系数选择弹性柱销联轴器，按，查标准GB/T5014-1985，选用HL2型弹性联轴器，。半联轴器长度与轴配合毂孔长度半联轴器孔径 （3）确定轴的最小直径 应满足（取） （4）确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取段轴的尺寸 处轴肩高度（取），则；为便于轴承端盖拆卸，取。段轴的尺寸 该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表11-4 （机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选7006C型轴承，其内径，外径D=55,宽度B。，。段轴的尺寸 该处轴的直径应略大于处轴的直径，取；参照图4.2，可知。段轴的尺寸 该轴处为齿轮轴，该处为齿轮，故段轴的尺寸 由图4.3可知，段轴的长度 ，图4.2 输入轴4.3.2 中间轴的设计 轴的材料选用45钢，调质处理，查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。 （取）即取段上轴的直径。 由可初选轴承，查表11.4（机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选7008C型轴承，其内径，外径D=68,宽度B。 处轴肩的高度h=(),但因为该轴肩几乎不受轴向力，故取，则此处轴的直径。又因为此处与齿轮配合，故其长度应略小于齿宽，取。齿轮的定位轴肩高度，但因为它承受轴向力，故取，即。而此处轴的长度： （取）处也与齿轮配合，其直径与处相等，即。该处的长度应略小于齿轮宽度，取。结合图4.1和图4.2可得段和段处轴的长度：综上，中间轴各段长度和直径已确定：图4.3 中间轴4.3.3 输出轴的设计轴的材料选用45钢，调质处理。（1）估算轴的最小直径 （4-9）查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。单键槽轴径应增大即增大至（取）。（2）选择输入轴的联轴器 1）计算联轴器的转矩 （4-10）查表10.1（机械设计 徐锦康主编）确定工作情况系数选择弹性柱销联轴器，按，查标准GB/T5014-1985，选用HL5型弹性联轴器，。半联轴器长度与轴配合毂孔长度半联轴器孔径 （3）确定轴的最小直径 应满足（取） （4） 确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取。段轴的尺寸 处轴肩高度（取），则；为便于轴承端盖拆卸，取。段轴的尺寸 该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表11.4 （机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选7013C型轴承，其内径，外径D=100,宽度B。，。段轴的尺寸 处轴肩高度（取），取。段轴的尺寸 处轴肩高度（取），即；轴肩宽度（取）。段轴的尺寸 此处安装齿轮，故其长度应略小于齿轮宽度，；。段轴的长 ，图4.4 输出轴4.4 轴的校核4.4.1 输入轴的校核 （1） 求轴上受力 1） 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 对轴心产生的弯矩 2） 求支反力 轴承的支点位置 由7006C型角接触轴承可知 齿宽中心距左支点的距离 齿宽中心距右支点的距离 左支点水平面的支反应力 ， 右支点水平面的支反应力 ， 左支点垂直面的支反应力 右支点垂直面的支反应力 左支点的轴向支反力 （2） 绘制弯矩图和扭矩图 参见图4.5 截面C处水平弯矩 截面C处垂直弯矩 截面C处合成弯矩 （3） 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面C处计算弯矩 考虑启动，停机影响，扭矩为脉动循环变应力， ， 截面C处应力计算 强度校核 45钢调质处理，由表11.2（机械设计 徐锦康主编）查得，弯矩合成强度满足要求图4.5 轴的力分析图（4） 疲劳强度安全系数校核 1） 经判断，齿轮面为危险截面 2） 截面左侧截面校核 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧弯矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 平均应力 ， 应力幅 材料的力学性能 45钢调质查表11.2（机械设计 徐锦康主编） ， 轴肩理论应力集中系数 ， 查附表1.6（机械设计 徐锦康主编）并经插值计算， 材料的敏感系数 由，查图2.8 （机械设计 徐锦康主编）并经插值得， 有效应力集中系数 尺寸及截面形状系数 由、查图2.9 （机械设计 徐锦康主编）得 扭转剪切尺寸系数 由查图2.10 （机械设计 徐锦康主编）得 表面质量系数 轴按磨削加工，由查图2.12 （机械设计 徐锦康主编）得表面强化系数 轴未经表面强化处理 疲劳强度综合影响系数 等效系数 45钢： 取 取 仅有弯曲正应力时计算安全系数 仅有扭转切应力时计算安全系数 弯扭联合作用下的计算安全系数 设计安全系数 材料均匀，载荷与应力计算精确时： 取 疲劳强度安全系数校核 左侧疲劳强度合格 3） 截面右侧疲劳强度校核 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧弯矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 平均应力 应力幅 材料的力学性能 45钢调质查表11.2（机械设计 徐锦康主编） ， 轴肩理论应力集中系数 ， 查附表1.6（机械设计 徐锦康主编）并经插值计算， 材料的敏感系数 由，查图2.8 （机械设计 徐锦康主编）并经插值得， 有效应力集中系数 尺寸及截面形状系数 由、查图2.9 （机械设计 徐锦康主编）得 扭转剪切尺寸系数 由查图2.10 （机械设计 徐锦康主编）得 表面质量系数 轴按磨削加工，由查图2.12 （机械设计 徐锦康主编）得 表面强化系数 轴未经表面强化处理 疲劳强度综合影响系数 等效系数 45钢： 取 取 仅有弯曲正应力时计算安全系数 仅有扭转切应力时计算安全系数 弯扭联合作用下的计算安全系数 设计安全系数 材料均匀，载荷与应力计算精确时： 取 疲劳强度安全系数校核 右侧疲劳强度合格4.4.2 中间轴的校核图4.6 轴的受力分析图 （1） 求轴上受力1） 计算齿轮受力 齿轮的分度圆直径 ， 圆周力 径向力 轴向力 对轴心产生的弯矩 2） 求支反力 轴承的支点位置 由7008C型角接触轴承可知 截面在B处的支反力 左支点水平面的支反力 右支点水平面的支反力 左支点垂直面的支反力 右支点垂直面的支反力 左支点的轴向支反力 截面在C处的支反力 左支点水平面的支反力 右支点水平面的支反力 左支点垂直面的支反力 右支点垂直面的支反力 左支点的轴向支反力 （2） 绘制弯矩图和扭矩图 截面B处水平弯矩 截面B处垂直弯矩 截面B处合成弯矩 截面C处水平弯矩 截面C处垂直弯矩 截面C处合成弯矩 （3） 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面B处计算弯矩 考虑启动，停机影响，扭矩为脉动循环变应力， 截面B处应力计算 强度校核 45钢调质处理，由表11.2（机械设计 徐锦康主编）查得，B处弯矩合成强度满足要求截面C处计算弯矩 考虑启动，停机影响，扭矩为脉动循环变应力， 截面C处应力计算 强度校核 45钢调质处理，由表11.2（机械设计 徐锦康主编）查得，C处弯矩合成强度满足要求图4.7 轴的受力分析图4.4.3 输出轴的校核（1） 求轴上受力 1） 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 对轴心产生的弯矩 2） 求支反力 轴承的支点位置 由7013C型角接触轴承可知 齿宽中心距左支点的距离 齿宽中心距右支点的距离 左支点水平面的支反应力 ， 右支点水平面的支反应力 ， 左支点垂直面的支反应力 右支点垂直面的支反应力 左支点的轴向支反力 （2） 绘制弯矩图和扭矩图 参见图4.8图4.8轴的受力分析图 截面C处水平弯矩 截面C处垂直弯矩 截面C处合成弯矩 （3） 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面C处计算弯矩 考虑启动，停机影响，扭矩为脉动循环变应力， 截面C处应力计算 强度校核 45钢调质处理，由表11.2（机械设计 徐锦康主编）查得，弯矩合成强度满足要求4.5 轴承的寿命计算4.5.1 7006C型轴承的校核（1） 确定7006C轴承的主要性能参数 查表11.4（机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）及表8.10（机械设计 徐锦康主编）得：、 （2） 计算派生轴向力、 ， （3）