二级直齿轮减速器设计书

设计链式运输机传动装置题目：某链式运输机采用两班制工作，连续工作不超过3小时，然后停歇1个小时，双向传动，工作中受中等振动，工作年限5年，试设计其传动装置，要求电动机轴线与驱动链轮轴线平行。工作示意图如下：原始数据：其中工作机输入功率P为4.2kW工作机轴输入转速n为160r/min设 计 过 程计 算 结 果一、确定传动方案 根据工作要求，可以拟定几种传动方案，如下图所示。 (a) (b) (a)图所示为第一级用带传动，后接两级圆柱齿轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时起安全保护作用，但结构上宽度和长度尺寸较大，且带传动不宜在恶劣环境下工作。 (b)图所示为电机直接与两级圆柱齿轮减速器连接，圆柱齿轮易于加工，但减速器的传动比和结构尺寸较大。综合考虑本题要求，工作环境一般，但工作中受到中等振动，所以选择加一级带传动更好。选择方案（a）设 计 过 程计 算 结 果二、选择电动机 传动装置总效率 其中，为带传动效率 为一对滚动轴承传动效率为一级圆柱齿轮传动效率 为刚性联轴器效率电动机所需功率其中，为工作机输入功率 确定电动机型号：Y132S1-2其有关参数如下： 额定功率5.5kW 电动机满载转数=2920r/min 电动机轴伸出直径D=28mm 电动机轴伸出长度L=60mm三、运动学和动力学计算 1.总传动比及其分配 总传动比2920/160=18.25 其中，,为带传动传动比 ，为减速器高速级传动比 ，为减速器低速级传动比 2.减速器各轴转速计算（根据轴转速的大小依次编号为、轴） n= 电动机Y132S1-2额定功率5.5kW满载转数2920r/min总传动比i=18.25带传动高速级低速级设 计 过 程计 算 结 果 n=n/ n=n/ 3减速器各轴功率计算 P= P=P P=P 减速器各轴功率、转速、转矩列表如下：轴号功率P（kW）转速n(r/min)转矩T(Nm)4.65146030.424.4758473.104.29160256.06四、带传动设计 1.确定V带型号和带轮直径 工作情况系数KA：由表11-5确定 计算功率 （11-19） 选带型号：由图11.15 小带轮直径：由表11-6 大带轮直径： 设 （11-15） 大带轮转速： 2计算带长KA=1.2A型设 计 过 程计 算 结 果 求： 求： 初取中心距： 带长： （11-2） 基准长度：由图11.4的=1600mm 3.求中心距和包角 中心距： （11-3） 小轮包角： （11-4） 4求带根数 带速： 传动比： 带根数：由表11-8，；由表11-7，；由表11-12，；由表11-10， (11-22) 5求轴上载荷=1600mm取z=4设 计 过 程计 算 结 果 紧力： 由表11-4，q=0.10kg/m,则 (11-21) 轴上载荷： (11-23) 带轮结构设计：带轮宽度B=(z-1)e+2f=65mm(其余略)5、 圆柱齿轮传动的设计计算（一）高速级齿轮传动 1.选择齿轮材料 小齿轮 40Cr 调质 HB1=260 大齿轮 45 调质 HB2=240 2.初步计算 齿宽系数 由表12-13，取 接触疲劳极限：由图12-17（c） 初步计算的许用接触应力 （12-15） 值：由表12-16，取=82（估计）初步计算的小轮直径： B=65mm设 计 过 程计 算 结 果 初步确定齿宽： 3.齿面接触疲劳强度计算 圆周速度: 精度等级：由表12-6 齿轮齿数Z： 取 模数m： 初选螺旋角 由表12-3，取 螺旋角： （和估计值接近） 使用系数:由表12.9 动载荷系数：由图12.9 齿间载荷分配系数： 由表12-10，先求 选9级精度设 计 过 程计 算 结 果 （表12-8） （表12-8） （表12-8） 由此得： 齿向载荷分布系数：由表12-11 载荷系数K： (12-5) 弹性系数 由表12-12 节点区域系数 由图12.16 重合度系数：由式12-31，因， 故 螺旋角系数 接触应力最小安全系数：由表12-14 应力循环次数： K=4.66 接触寿命系数: 由图12.18 许用接触应力： 计算结果表明，接触疲劳强度符合要求；否则，应调整齿轮参数或改变齿轮材料，并再次进行验算。 4确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 中心距 尺宽 5齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由图12.21得 符合要求设 计 过 程计 算 结 果 应力修正系数由图12.22 ， 重合度系数： （12-35） 螺旋角系数 (12-36) (12-35) 齿间载荷分配系数:前面已求的 齿向载荷分布系数: 由图12.14， 载荷系数K： 弯曲疲劳极限：由图12.23(c)得 考虑本题齿轮为双向运转，可将其弯曲疲劳极限乘以系数0.85，结果变为： 弯曲最小安全系数：由表12.14得 弯曲寿命系数：由图12.24得 尺寸系数：由图12.25得：许用弯曲应力： (12-19) 验算弯曲强度：(2) 低速级齿轮传动 1.选择齿轮材料 小齿轮 40MnB 调质 HB1=280 大齿轮 ZG35Si 调质 HB2=260 2.初步计算 齿宽系数 由表12-13，取 接触疲劳极限：由图12-17（c） 初步计算的许用接触应力 （12-15） 值：由表12-16，取=82（估计） 初步计算的小轮直径: 初步确定齿宽： 3.齿面接触疲劳强度计算 圆周速度: 精度等级：由表12-6 齿轮齿数Z： 取 模数m： 初选螺旋角 由表12-3，取 螺旋角： （和估计值接近） 使用系数:由表12.9 动载荷系数：由图12.9 齿间载荷分配系数： 由表12-10，先求 （表12-8） （表12-8） （表12-8） 由此得： 齿向载荷分布系数：由表12-11 载荷系数K： (12-5) 弹性系数 由表12-12 节点区域系数 由图12.16 重合度系数：由式12-31，因， 故 螺旋角系数 接触应力最小安全系数：由表12-14 应力循环次数： 接触寿命系数: 由图12.18 许用接触应力： 计算结果表明，接触疲劳强度符合要求；否则，应调整齿轮参数或改变齿轮材料，并再次进行验算。 4确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 中心距 尺宽 5齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由图12.21得 应力修正系数由图12.22 ， 重合度系数： （12-35） 螺旋角系数 (12-36) (12-35) 齿间载荷分配系数:前面已求的 齿向载荷分布系数: 由图12.14， 载荷系数K： 弯曲疲劳极限：由图12.23(c)得 考虑本题齿轮为双向运转，可将其弯曲疲劳极限乘以系数0.85，结果变为： 弯曲最小安全系数：由表12.14得 弯曲寿命系数：由图12.24得 尺寸系数：由图12.25得： 许用弯曲应力： (12-19) 验算弯曲强度： (12-33) 六、轴的初步设计选取轴的材料及热处理：45钢，调质处理按许用应力估算轴的最小直径： （16-2）由表16-2，取C=112轴：d高速轴为输入轴，最小直径处跟V带轮轴孔直径。因为带轮轴上有键槽,有一个键槽，加3%，得d轴: d 轴: d 有两个键槽，加7%，得d符合要求=82选9级精度，符合要求5=1.25取dmin=20mm取dmin=30mm取dmin=50mm设 计 过 程计 算 结 果7、 初选联轴器和轴承 1.联轴器选择 减速器输出轴与工作机输入轴采用弹性柱销联轴器，其型号为： 主要参数尺寸如下: 公称转矩：400Nm 许用转速：8000r/min 2.轴承选择 轴选择深沟球轴承6207 轴选择深沟球轴承6208轴选择深沟球轴承6210八、齿轮结构尺寸小齿轮采用齿轮轴结构大齿轮采用锻造结构，其结构尺寸如下：轮毂直径 轮毂长度取L=b=61mm腹板厚度C=0.3b=0.361=18.3mm其余尺寸可参考有关资料。九、轴按许用弯曲应力计算（以I轴为例）(a)(b)设 计 过 程计 算 结 果 (C) (d)(e)(f)设 计 过 程计 算 结 果(g)(h)(i)设 计 过 程计 算 结 果 轴的材料选用45#钢，调质处理 作出轴的初步结构设计：如图（a）所示 1.确定轴上各力的作用点及支点跨距 由于选用的是深沟球轴承，其负荷中心在轴向宽度的中点位置，齿轮作用力按尺宽中点考虑，由装配草图可得出： 2.齿轮作用力计算 画出轴的受力图：如图（b）所示 3.支座反力、弯矩及转矩计算 水平面： 水平面受力及弯矩图如图（c）（d）所示 垂直面： 垂直面受力及弯矩图如图（e）（f）所示 合成弯矩：如图（g）所示 转矩：T=73.10Nm，如图（h）所示 4许用应力 许用应力值：由于装置要求正反转，所以转矩为对设 计 过 程计 算 结 果 称循环的，查表16-3取 应力校正系数： 5.画当量弯矩图 当量弯矩：在小齿轮中间截面A处 在右端大齿轮所在轴头处 6校核轴径 小齿轮齿根圆直径： 十、轴承寿命计算（以轴轴承6207为例） 6207的主要性能参数如下：（可查阅相关手册得到）基本额定动载荷：基本额定静载荷：极限转速： 轴承面对面安装，由于前面已求出支座反力，则轴承受力为： 轴径满足要求设 计 过 程计 算 结 果 由于 由表18-7得： 当量动载荷P为：（由表18-8，取） 轴承寿命计算由于,只需验算C处轴承 （18-7） 轴承预期使用寿命为 显然十一、选用键并校核（以轴为例） 1.安装齿轮处键的类型和尺寸选择 键1050 GB/T 1096-2003 具体参数为：b=10mm，h=8mm，L=50mm 2.键的挤压强度校核 由表7-1查得： 连接所能传递的转矩为： 十二、箱体、箱盖的设计 1机座壁厚 2箱体壁厚 3机座凸缘厚度 4机盖凸缘厚度 5基座底凸缘厚度 满足要求满足要求取取设 计 过 程计 算 结 果 6地角螺栓直径 7地脚螺钉数目 8轴承旁连接螺栓直径 9盖与座连接螺栓直径10.轴承端盖螺钉直径 10窥视孔盖螺钉直径 11定位销直径 12凸台高度 h 13外机壁至轴承座距离 14大齿轮顶圆与机壁距离 15齿轮端面与机壁距离 16机盖机座筋厚 17轴承端盖外径十三、减速器结构草图（略）十四、绘制减速器结构总图（见大图）十五、选择轴承、齿轮、带轮等安装处的配合（以轴为例） 轴与轴承圈配合采用k6 箱体座孔与轴承外圈配合采用H7 齿轮与轴的配合采用H7/r6 带轮与轴的配合采用H7/n6十六、齿轮和轴承润滑（以轴为例） 1.齿轮 V=2.11m/s12m/s,可采用油池润滑，50号机械润滑油。按每传递1kW的功率需油量0.350.7L计算，所需油量为0.54.84=2.42L 2.轴承 可采用脂润滑或浸油润滑取取D3=8取取h=30C1=18 c2=16取取取取D=88 D=100 D=122