二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器

减速器设计说明书

设计参数：

1、运输带工作拉力:F?1.9kN；

2、运输带工作速度:v?1.45m/s (?5%；) 3、滚筒直径：D?260mm； 4、滚筒工作效率：?W?0.96；

5、工作寿命：8年单班制工作，所以，H?8?300?8?19200h； 6、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动。

传动装置设计：

一、传动方案：展开式二级圆柱齿轮减速器。 二、选择电机：

1、类型：Y系列三相异步电动机； 2、型号：

工作机所需输入功率：PW?PWFv1000?WPW?2.87kW;

电机所需功率：Pd????1?2?3?3.15kW;

其中，?W为滚筒工作效率，0.96

?1为高速级联轴器效率，0.98 ?2为两级圆柱齿轮减速器效率，0.95 ?3为高速级联轴器效率，0.98

电机转速n选：1500r/min；

所以查表选电机型号为：Y112M-4 电机参数：

额定功率：pm?4Kw 满载转速：nm＝1440r/min

电机轴直径：dm?28?0.009?0.004mm

三、 传动比分配：

i总?nmnw?1440106.5?13.5?i1i2 （nw?60?1000?v?D?106.5r/min）

其中：i1为高速级传动比，i2为低速级传动比，且i1?(1.3~1.5)i2，

取i1?1.5i2，则有：i1?4.5,i2?3；

四、传动装置的运动和动力参数

1、电机轴：Pm?Pd?3.15kW；

nm?144r0/m i；

Tm?9550Pmnm?95503.151440?20.89N?m；

2、高速轴：P1??联Pm?3.087kW；

n n1?nm?1440r/m i；

T1?9550P1n1?95503.0871440?20.473N?m；

3、中间轴：P2??承?齿P1?3.01kW；

n2?n1/i1?1440/4?.5

T2?9550P2n2?95503.013203r20 ；/m in?89.83N?m；

4、低速轴：P3??承?齿P2?2.935kW；

3 n3?n2/i2?320/?106r.7/m ； in

T3?9550P3n3?95502.935106.7?262.7N?m；

5、工作轴：Po??联P3?2.876kW；

?106.7r/min no?n ； 3

To?9550Pono?95502.876106.7?257.4N?m；

传动零件设计：

一、齿轮设计（课本p175）

高速级（斜齿轮）：

设计参数：

P1?3.08kW7T1?20.47N3?mn1?144r0n2?320ri1?4.5;寿命t?19200h;;

/min;/min;

1、选材：

大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS； 小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度40~50HRC。 2、确定许用应力： 1）许用接触应力：

??H?＝?HlimbSHKHL

而：?Hlimb1?17HRC?20N/mm2?(17?48?20)N/mm2?836N/mm2

?Hlimb2?2HBS?69N/mm?(2?300?69)N/mm?669N/mm

222因为?Hlimb2??Hlimb1，所以，只需考虑??H?2。 对于调质处理的齿轮，SH?1.1。

NH2?60n2t?60?320?19200?3.69?10h8；

查表（HBS为300）有循环基数NH0?2.5?107，故，NH0?NH2，

所以，KHL?1。

??H?2＝

2）许用弯应力：

?Hlimb2SHKHL?6691.1?608N/mm2

??F?＝?FlimbSFKFcKFL

查表有：

2?Flimb1?600N/mm

2?Flimb2?1.8HBS?1.8?300?540N/mm

取SF?2，单向传动取KFc?1，因为，NFV?NH?3.69?108?NF0?4?106 所以取KFL?1，则有：

??F?1＝??F?2＝?Flimb1SFKFcKFL?60025402?300N/mm2

?Flimb2SFKFcKFL??270N/mm2

3）齿轮的工作转矩：

T1?9550P1n1?95503.0871440?20.473N?m

4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径：

d1?KdT1K?3i1?1?d??H?2i1

其中，Kd?733N/mm2（钢制斜齿轮），?d?1,K??1.17,i1?4.5。

d1?KdT1K?3i1?1?d??H?2i1?73320473?1.174.5?11?60824.5?31.35mm

所以，取 d1?41mm,z1?20,mn?2mm，则有

b??dd1?41mmz2?z1i1?90

??cos(?1mnz1d1)?12.7? a?mn2cos?mnz2cos?(z1?z2)?112.75mm ?184.5mmd2?

5）验算接触应力：

?H?ZHZEZ?2T1K?KVi1?1d1?d3i1

其中，取

ZH?1.76cos??1.72;

Z??1K??a?0.78;

?11?K??1,?a??1.88?3.2(?)?cos??1.64

z1z2??ZE?271N/mm2 ?而，齿轮圆周速度为：v??d1n160?1000??41?144060?1000?3.09m/s

故，KHV?1.12（7级精度），

所以，最终有，?H?354.65N/mm2???H?2?608N/mm2

6）验算弯曲应力：

?F?YF2T1K?KVd1?dmn2

其中，

z1?20,YF1?4.15z2?90,YF2?3.75（x=0）

??F?1

YF1?3004.152703.75?72.23N/mm2??F?2YF2

?72N/mm2?

??F?1YF1???F?2YF2，所以应验算大齿轮的弯曲应力

2?20473?1.17?1.1241?1?22

?F2?YF22T1K?KVd?dmn21?3.75?59.8N/mm???F2?2

低速级（直齿轮）：

设计参数：

P1?3.0kW1T1?89.8N3?mn1?320ri2?3;寿命t?19200h;;

/min;/min;n2?106.r7

1、选材：

大齿轮：40Cr，调质处理，硬度300HBS； 小齿轮：40Cr，表面淬火，硬度40~50HRC。 2、确定许用应力： 1）许用接触应力：

??H?＝?HlimbSHKHL

而：?Hlimb1?17HRC?20N/mm2?(17?48?20)N/mm2?836N/mm2

?Hlimb2?2HBS?69N/mm?(2?300?69)N/mm?669N/mm

222因为?Hlimb2??Hlimb1，所以，只需考虑??H?2。 对于调质处理的齿轮，SH?1.1。

NH2?60n2t?60?106.7?19200?1.23?10h8；

查表（HBS为300）有循环基数NH0?2.5?107，故，NH0?NH2，

所以，KHL?1。

??H

2）许用弯应力：

?2＝?Hlimb2SHKHL?6691.1?608N/mm2

??F?＝?FlimbSFKFcKFL

查表有：

?Flimb1?600N/mm

22?Flimb2?1.8HBS?1.8?300?540N/mm

取SF?2，单向传动取KFc?1，因为，NFV?NH?1.23?108?NF0?4?106 所以取KFL?1，则有：

??F?1＝??F?2＝?Flimb1SFKFcKFL?60025402?300N/mm2

?Flimb2SFKFcKFL??270N/mm2

3）齿轮的工作转矩：

T1?9550P1n1?95503.01320?89.83N?m

4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径：

d1?KdT1K?3i2?1?d??H?2i2

其中，Kd?843N/mm2（钢制直齿轮），?d?0.8,K??1.13,i2?3。

d1?KdT1K?3i2?1?d??H?2i2?84389830?1.133?10.8?60823?64.7mm

所以，取 d1?70mm,z1?28,m?2.5mm，则有

b??dd1?56mmz2?z1i2?84

a?m2(z1?z2)?140mm

d2?mz2?210mm

5）验算接触应力：

?H?ZHZEZ?2T1K?KVi1?1d1?d3i1 其中，取

ZH?1.76,Z??1（直齿轮），ZE?271N/mm2

而，齿轮圆周速度为：v??d1n160?1000???70?32060?1000?1.17m/s故，KHV?1.1（7级精度），

所以，最终有，?H?496.84N/mm2???H?2?608N/mm2

6）验算弯曲应力：

?F?YF2T1K?KVd?dmn21

其中，

z1?28,YF1?3.9z2?84,YF2?3.75（x=0）

??F?1

YF1?3003.92703.75?76.9N/mm2??F?2YF2

?72N/mm2?

??F?1YF1???F?2YF2，所以应验算大齿轮的弯曲应力

2?89830?1.13?1.170?0.8?2.52

?F2?YF22T1K?KVd?dmn21?3.75?85.45N/mm???F2?2

所以，计算得齿轮的参数为： d m z a b ? ha* c* ? 高速级 低速级 小 大 小

d?C大 184.5 2 41 210 2.5 70 90 112.75 20 84 140 28 45 12.7? 50 1 55 － 62 0.25 20? 二、联轴器选择

T?20.89N?m，高速级：电机轴直径：D?28mm，所以，选择 YL4(钢制)；

低速级：T?262.7N?m所以，选择 YL9(钢制)；

三、初算轴径

3Pn（轴的材料均用45号钢，调质处理）

3.151440高速轴：dmin?107?3?13.89mm，（外伸轴，C=107），根据联轴器

参数选择 dmin?22mm；

中间轴：dmin?118?图时确定；

低速轴：dmin?107?333.01320?25mm，（非外伸轴，C=118），具体值在画

2.935106.7?32.3mm，（外伸轴，C=107），根据联轴器

参数选择 dmin?42mm。 四、轴承的润滑方式选择：

高速级齿轮的圆周速度为：v?

?d1n160?1000???41?144060?1000?3.09m/s?2m/s

所以，轴承采用油润滑。高速级小齿轮处用挡油板。 五、箱体的结构尺寸：（机械设计课程设计手册p173）

箱座壁厚：??0.025a2?3?8mm，而0.025?140?3?6.5mm?8mm， 所以，取??8mm。

箱盖壁厚：?1?0.025a2?3?8mm，所以，取?1?8mm。

箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度：b?b1?1.5?1?12mm;b2?2.5??20mm 箱座、箱盖的肋厚：m?m1?0.85?1?6.8mm 轴承旁凸台的半径：R1?c2

轴承盖外径：D2?D?(5~5.5)d3（其中，D为轴承外径，d3为轴承盖螺

钉的直径）。

中心高：

H?大齿轮顶圆半径?(30~50)mm?20mm?107.5?40?20?167.5mm

取：168mm；

地脚螺钉的直径：df?16mm（因为：a1?a2?252.76mm）；数目：6。 轴承旁联接螺栓的直径：d1?0.75df?12mm；

箱盖、箱座联接螺栓的直径：d2?0.5df?8mm,间距l?160mm 轴承盖螺钉的直径：d3?0.5df?8mm,数目：4； 窥视孔盖板螺钉的直径：d5?8mm。

df,d1,d2至箱外壁的距离：c1f?25mm;c11?18mm;c12?16mmdf,d2至凸缘边缘的距离：c2f?23mm;c21?16mm;c22?14mm 。

外箱壁到轴承座端面的距离：l1?c11?c21?6?40mm。

齿轮顶圆与内箱壁距离：?1?1.2??9.6mm，取：?1?12.5mm。 齿轮端面与内箱壁距离：?2???18mm，取：?2?12mm。

六、初选轴承：

高速轴：205，D?52mm;B?15mm； 中间轴：306, D?72mm;B?19mm； 低速轴：2209, D?85mm;B?19mm； 轴承端盖外径：D2?D?5d3

高速轴：D2?D?5d3?D?40?92mm; 中间轴：D2?D?5d3?D?40?112mm； 低速轴：D2?D?5d3?D?4?125mm

七、轴的强度核算：

轴所受的力：

高速级：Ft?2T1d1?2?20.4730.041?998.7N?1000N;

Fr?Fttan?ncos??1000?tan20?cos12.7??373N;

Fa?Fttan??1000?tan12.7??225.4N。

2T1d1?2?89.830.07?2566.6N低速级：Ft?

；

ta?n?20N；9

? Fr?Fttann?2566?.6 轴的受力分析：

高速轴：

T?20.473N?m;FtC?1000N;FrC?373N?m;FaC?225.4N?m

由力平衡有：

FtB?290N;FtD?710N;

FaB?Fa?225.4N;FrB?135.5N;FrD?237.5N;

受力如图：

M?C?FrB?120?16.26N?m； M?C?FtB?120?34.8N?m；

MC?M?C?M?C?38.4N?m

22T?20.473N?m；

选材为45号钢调质处理，所以 查表有：

?B?650N/mm

222?[??1b]?60N/mm,[??1b]?215N/mm???[??1b][??1b]M?0.28；

?MVC?2?(?T)?39N?m2；

所以，危险截面为截面C

?dC?3MVC0.1[??1b]?18.6mm；

而此处dC?31mm?18.6mm， 所以，此处满足强度要求，安全。

中间轴：

FtC?1000N;FrC?373N?m;FaC?225.4N?mFtB?2566.6N?mFrB?934.2N?mT?89.83N?m

由力平衡有：

FtA?1433.6N;FtD?133N;FaD?FaC?225.4N;FrA?639.3N;FrD?78.13N;

受力如图：

M?B?FrA?56.5?36.12N?m；

M?B?FtA?56.5?81N?m； M?C?FrD?51?16.8N?m；

M?C?FtD?51?6.8N?m；

可见B处受力更大，

M22B?M?B?M?B?88.7N?m

T?89.83N?m；

选材为45号钢调质处理，所以 查表有：

?B?650N/mm2

?[?60N/mm2,[?2?1b]??1b]?215N/mm???[??1b][??0.28；

?1b]?MM22VB??(?T)?92.2N?m；

所以，危险截面为截面B

?dC?M3VC0.1[??1b]?24.86mm；

而此处dC?32mm?24.86mm，所以，此处满足强度要求，安全。 低速轴：

T?262.7N?m; FtB?2566.6N;F

rB?934.2N?m;Fa?225.4N?m 由力平衡有：

FtA?1728.4N;FtC?838.2N;FrA?629.1N;FrC?305.1N;

受力如图：

M?B?FrA?56.5?35.5N?mM?B?FtA?56.5?97.7N?mMB?M?B?M?B?104N?m22T?262.7N?m；

选材为45号钢调质处理，所以查表有：

?B?650N/mm

22?[??1b]?60N/mm;

2 [??1b]?21N5m/m ;???[??1b][??1b]?0.28；

?MVB?MB?(?T)；

22 ?127.N4?m

MVC??T

?0.28?262.7 ?73.6N?m

MVB?MVC

所以，危险截面为截面B

?dB?3MVB0.1[??1b]?27.7mm；

而此处dC?47mm?27.7mm， 所以，此轴满足强度要求，安全。

八、轴承使用寿命计算：（L'h?t?19200h）

高速轴：Fr?7102?237.52?748.7N;Fa?225.4N;n?1440r/min

选用205，则有：Cr?11kN;C0r?7.1kN。

计算步骤和结果如下： 计算项目 Fa/C0r计算结果 0.0317 0.225 0.301?e e Fa/Fr X,Yfp X?0.56;Y?1.94 1.1 942.2N 11kNP?fp(XFr?YFa) Cj?Pft3Lhn16670'，ft?1 Cj?Cr 结论 （满足寿命要求） 中间轴：Fr?1433.62?639.32?1570N;Fa?225.4N;n?320r/min；

选用306，则有：Cr?22.10kN;C0r?15.10kN。

计算结果 0.015 0.192 0.144?e计算步骤和结果如下： 计算项目 Fa/C0r e Fa/Fr X,Yfp X?1;Y?0 1.1 1727N 12.4kNP?fp(XFr?YFa) Cj?Pft3Lhn16670'，ft?1 Cj?Cr 结论

（满足寿命要求） 低速轴：选用2 209，则有：Cr?38.50kN;C0r?25.70kN;n?106.7r/min。

径向当量动负荷Pr?Fr?1728.42?629.12?1.84kN; 径向当量静负荷P0r?Fr?1728.42?629.12?1.84kN；

Pft3所以，Cj?Lhn16670'?9.15kN?Cr。

九、齿轮详细参数：

高速级大齿轮：

Da?188.5mm?160mm;D4?32mm； ； ；

D3?1.6D4?51.2mm;取：D3?52mmD0?Da?(10?14)mn;取：D0?164mmD1?(D0?D3)/2?108mm；

D2?(0.25~0.35)(D0?D3)?28~39.2mm;取：D2?30mm；

C?0.3B?13.5;取：C?14mm；

低速级大齿轮：

Da?215mm?160mm;D4?47mm； ； ；

D3?1.6D4?75.2mm;取：D3?76mmD0?Da?(10?14)mn;取：D0?184mmD1?(D0?D3)/2?130mm；

；

D2?(0.25~0.35)(D0?D3)?27.25~38.15mm;取：D2?30mmC?0.3B?16.5;取：C?16mm；

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