二级直齿轮减速器设计

一、

设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器

1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。

2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。

3． 知条件：运输带卷筒转速19r/min， 减速箱输出轴功率P?4.25马力， 二、 传动装置总体设计：

1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，

要求轴有较大的刚度。

3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： Iη2η3η1IIη5PwPdIIIη4IV 三、 选择电机 １. 计算电机所需功率P： 查手册第3页表1-7： d?1－带传动效率：0.96

1

?2－每对轴承传动效率：0.99

?3－圆柱齿轮的传动效率：0.96 ?4－联轴器的传动效率：0.993

?5—卷筒的传动效率：0.96

说明：

?－电机至工作机之间的传动装置的总效率：

42???1??2??3??4??5

Pw?P??4??5 Pd?Pw??3.67KW

2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2?4

二级圆柱齿轮减速器传动比i=8?40所以电动机转速的可选范围是： n电机?n卷筒?i总?19??2?4???8?40??304?3040r/min

符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000

根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：

方案 电动机型额定功同步转额定转重量 总传动比 号 率 速 速 r/min r/min 1 2 3 4 Y112M-2 Y112M-4 4KW 4KW 3000 1500 1000 750 2890 1440 960 720 45Kg 152.11 43Kg 75.79 73Kg 50.53 118K37.89 g 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可

2

Y132M1-6 4KW Y160M1-8 4KW 见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下： 额定满功率载kW 转速 4 同步质A 转速 量 D E F G H L AB 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：

总传动比：i总?n960??50.53 n卷筒19分配传动比：取i带?3.05 则i1?i2?50.53/3.05?16.49

i1??1.3?1.5?i2取i?1.3i经计算i?3.56i?4.56

1221注：i带为带轮传动比，i1为高速级传动比，i2为低速级传动比。

五 计算传动装置的运动和动力参数：

将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴

?01,?12,?23,?34——依次为电机与轴

1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之

间的传动效率。

１. 各轴转速：n1?nm?960?314.86r/min

i带3.05 3

n2?nn1960?m??68r/min i1i带?i13?4.63nmn2960???19.1r/min i2i带?i1?i23?4.63?3.56n3?2各轴输入功率：p1?pd??01?3.67?0.96?3.52kW

p2?p1??12?pd??01??12?3.67?0.96?0.99?0.96?3.21kW

p3?p2??23?pd??01??12??23?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?3.05kW

p4?p3??34?pd??01??12??23??34?3.67?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?0.99?0.993?3kW

3各轴输入转矩：Td?9550pdnw?9550?3.67?36.5N.m 960T1?Td?i带??01?36.5?3.05?0.96?106.9N.m

T2?T1?i1??12?Td?i带?i1??01??12?36.5?3.05?4.63?0.96?0.99?0.96?470.3N.m

T3?T2?i2??23?Td?i带?i1?i2??01??12??23?36.5?3.05?4.63?3.56?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?1591.5N.m

T4?T3??34?Td?i0?i1?i2??01??12??23??34?36.5?3.05?4.63?3.56?0.96?0.99?0.96?0.99?0.96?0.99?0.993?1575.6N.m

运动和动力参数结果如下表： 轴名 输入 电动机轴 1轴 2轴 3轴 4轴

功率P KW 输出 3.67 3.48 3.18 3.02 2.97 输入 转矩T Nm 输出 36.5 105.8 465.6 1559.6 1512.6 转速r/min 3.52 3.21 3.05 3 960 314.86 68 19.1 19.1 4

106.9 470.3 1591.5 1575.6 六 设计V带和带轮：

1.设计V带 ①确定V带型号

查课本P205表13-6得：KA?1.2 则Pc?KA?Pd?1.2?3.67?4.4kW

根据Pc=4.4, n0=960r/min,由课本P205图13-5，选择A型V带，取

d2?n1?d1??1????3.05?125?0.98?373.63查课本第n2d1?125。

206页表13-7取d2?375。

?为带传动的滑动率??0.01?0.02。

②验算带速：V?适。

?d1n160?1000???125?96060?1000?6.28m/s 带速在5?25m/s范围内，合

③取V带基准长度Ld和中心距a： 初步选取中心距a：a0?1.5?d1?d2??1.5?125?375??750，取a?750。

0由课本第195页式（13-2）得：L202页表13-2取La?a0?Ld?L0?847.1。 2d0?2a0??2?d1?d2??d2?d1??4a02?2305.8查课本第

?2500。由课本第206页式13-6计算实际中心距：

④验算小带轮包角?：由课本第195页式13-1得：

??180??d2?d1?57.3??163??120?。 a⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：Z?查课本第203页表13-3由内插值法得P

EFAF? BCACEF=0.1

0Pc

?P0??P0?K?KL?1.38?P0?0.108。

P0=1.37+0.1=1.38

5

EFAF?

BCAC EF=0.08 ?P

查课本第202页表13-2得KL0?0.10?0.108

?1.09。

?查课本第204页表13-5由内插值法得KK?=0.95+0.009=0.959

Kα?0.959。?1=163.0EFAF? EF=0.009 BCAC 则Z?Pc4.4kW??2.84

?P0??P0?K?KL?1.38?0.108??0.959?1.09α1取Z?3根。

⑥求作用在带轮轴上的压力FQ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第

F0?197页式13-7得单根V带的初拉力：

500Pc2.5500?4.42.5(?1)?qv2?(?1)?0.10?6.282?190.9N zvK?3?6.280.959作用在轴上压力：

Fc?2ZF0sin?2?2?3?190.9?sin163?1132.8N。 2七 齿轮的设计：

6

1高速级大小齿轮的设计：

①材料：高速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为250HBS。

高速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为220HBS。

②查课本第166页表11-7得：?查课本第165页表11-4得：S故?????H1Hlim1HHlim1?550Mpa ?Hlim2?540Mpa。

?1.1 SF?1.3。

SH?550Mpa?Hlim2540Mpa?500Mpa ??H2????490Mpa。 1.1SH1.1查课本第168页表11-10C图得：故?????F1Flim1?Flim1?200Mpa ?Flim2?150Mpa。

SF?200Mpa?Flim2150Mpa?154Mpa ??F2????115Mpa。 1.3SF1.3③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表

11-3得：载荷系数K?1.2，取齿宽系数?式11-5

?335?KT13得：a??u1?1?????H????au1??2a?0.4 计算中心距：由课本第

2165页

53351.2?1.069?10????4.63?1?3??179.4 ?4900.4?4.63??考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a?210 m?2.5

2a?168取Z1?29 Z2?139 m实际传动比：139?4.79

29传动比误差：4.79?4.63?100%?3.5%?5%。

4.63则Z1?Z2?齿宽：b??a?0.4?210?84取ba2?84b1?90

高速级大齿轮：b2?84 Z2?139高速级小齿轮：b1?90 Z1?29

④验算轮齿弯曲强度： 查课本第167页表11-9得：

YF1?2.6 YF2?2.2

2KT1YF12?1.2?106.9?2.6?103?43.5Mpa???F1? 按最小齿宽b2?84计算：?F1?2?bmZ184?2.52?29??F2YF2??F1?36.8Mpa???F2? 所以安全。 YF1⑤齿轮的圆周速度：V?

?dn1160?1000???29?2.5?314.860?1000?1.19m/s

7

查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。

2低速级大小齿轮的设计：

①材料：低速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为250HBS。

低速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为220HBS。 ②查课本第166页表11-7得：?查课本第165页表11-4得：S故?????H3Hlim3HHlim3?550Mpa ?Hlim4?540Mpa。

?1.1 SF?1.3。

SH?550Mpa?Hlim4540Mpa?500Mpa ??H4????490Mpa。 1.1SH1.1查课本第168页表11-10C图得：故?????F3Flim3?Flim3?200Mpa ?Flim4?150Mpa。

SF?200Mpa?Flim4150Mpa?154Mpa ??F4????115Mpa。 1.3SF1.3③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3

得：载荷系数K?1.2，取齿宽系数??0.5 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：

?335?KT2a??u2?1?3????H????u2??233351.2?470.3?10????3.56?1?3??241.3 ?0.4?3.56?490?2取a?250 m?4 则 Z计算传动比误差：

3?Z4?2a?125取Z3?27Z4?98 m98?3.5627?100%?1.9%?5%合适 3.564齿宽：b??a?0.5?250?125则取b低速级大齿轮：b低速级小齿轮：b4?125 b3?b4??5?10??130

?125 Z4?98 ?130 Z3?27

F33Y④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：?2.65YF4?2.25

2KT3YF32?1.2?1591.5?2.65?103?47.9Mpa???F3? 按最小齿宽b4?125计算：?F3?2?2bmZ3125?4?27??F2YF4??F3?40.7Mpa???F4?安全。 YF38

⑤齿轮的圆周速度：V??d3n2??27?4?6860?1000?60?1000?0.12m/s

查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。

八 减速器机体结构尺寸如下：

名称 符计算公式 结果 号 箱座厚度 ? ??0.025a?3?8 10 箱盖厚度 ?1 ?1?0.02a?3?8 9 箱盖凸缘厚b1 b1?1.5?1 12 度 箱座凸缘厚b b?1.5? 15 度 箱座底凸缘b2 b2?2.5? 25 厚度 地脚螺钉直df df?0.036a?12 M24 径 地脚螺钉数n 查手册 6 目 轴承旁联结d1 d1?0.72df M12 螺栓直径 盖与座联结d2 d2=（0.5? 0.6）M10 螺栓直径 df 轴承端盖螺d3 d3=（0.4?0.5）df 钉直径

9

10 视孔盖螺钉d4 d4=（0.3?0.4）df 8 直径 定位销直径 d d=（0.7?0.8）d2 8 df，d1，d2至C1 查手册表11—2 34 外箱壁的距22 离 18 df，d2至凸缘C2 查手册表11—2 28 边缘距离 16 外箱壁至轴l1 l1=C1+C2+（5?10） 50 承端面距离 大齿轮顶圆?1 ?1>1.2? 15 与内箱壁距离 齿轮端面与?2 ?2>? 10 内箱壁距离 箱盖，箱座m1,m m1?0.85?1,m?0.85?9 肋厚 8.5 轴承端盖外D2 D2?D+（5?5.5）120（1轴） 径 d3 125（2轴） 150（3轴） 轴承旁联结S S?D2 120（1轴） 螺栓距离 125（2轴）

10

150（3轴） 九 轴的设计： 1高速轴设计：

①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取????35Mpa C=100。

②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得：

dmin?C3P13.52又因为高速?1003?22.4 又因为装小带轮的电动机轴径d?38，

n1314.81轴第一段轴径装配大带轮，且d??0.8?1.2??38所以查手册第9页表1-16取

d1?36。L1=1.75d1-3=60。

d2?40因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册

85页表

7-12取d2?40，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。

d3段装配轴承且d3?d2，所以查手册62页表6-1取d3?45。选用6009轴承。

L3=B+?+2=16+10+2=28。 3d4段主要是定位轴承，取d4?50。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 d5装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：

e?df?d42?t1?2.5m查手册51页表4-1得：t1?3.3mm

得：e=5.9＜6.25。 d6段装配轴承所以d6?d3?45 L6= L3=28。

2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96

2T12?106.9?103作用在齿轮上的圆周力为：Ft???2948N

d129?2.5

11

径向力为Fr?Ftgt??2984?tg20??1073N

作用在轴1带轮上的外力：F?FQ?1132.8N 求垂直面的支反力：

Fl2Fr2111V?ll??1073?800N 1?273?211F2V?Fr?F1V?1073?800?273N

求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：

M3av?F2vl2?273?211?10??57.6N.m

M'av?F1vl1?800?73?10?3?57.4N.m

求水平面的支承力：

由F1H(l1?l2)?Flt2得

F1H?l2lF211t??211?2948?2197N 1?l273F2H?Ft?F1H?2948?2197?751N

求并绘制水平面弯矩图：

MaH?F1Hl1?2197?73?10?3?158.2N.m

M'3aH?F2Hl2?751?211?10??158.4N.m

求F在支点产生的反力：

Fl3F96?1F?l?1132.8?384.3N 1?l273?211F2F?F1F?F?384.3?1132.8?1517.1N

求并绘制F力产生的弯矩图：

M2F?Fl3?1132.8?96?10?3?108.7N

M'aF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7N

F在a处产生的弯矩：

12

MaF?F1Fl1?384.3?73?10?3?27.7Nm

求合成弯矩图：

'考虑最不利的情况，把MaF与22Mav?MaH直接相加。

'22Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.62?158.22?196.1N.m ''2'2Ma?MaF?MaV?MaH?27.7?57.42?158.42?196.2N.m

求危险截面当量弯矩：

从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数??0.6）

Me?Ma2?(?T)2?196.22?(0.6?106.9)2?206.4N.m

计算危险截面处轴的直径：

因为材料选择45#调质，查课本225页表14-1得?B?650MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力???1b??60MPa，则：

3Me206.4?10d?3?3?32.5mm

0.1???1b?0.1?60因为d5?d4?da?50mm?d，所以该轴是安全的。 3轴承寿命校核：

106Cft?轴承寿命可由式Lh?由于轴承主要承受径向载荷的作用，()h进行校核，

60nPfP所以P?Fr，查课本259页表16-9，10取ft?1,fp?1.2,取??3 按最不利考虑，则有：Fr1?222F12?F?F?800?2197?384.3?2722.4Nv1H1F

Fr2?F22v?F22H?F2F?2732?7512?1517.1?2316.2N

106Cft?1061?29.5?1033则Lh?()h??()?6.3年 因此所该轴承符合要求。

60nfPP60?314.81.2?2316.2此处省去NNNNN需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋 3053703061

13

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vwor.html