带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.docx

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带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器

展开式二级圆柱齿轮减速器

（二）

1.设计题目用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。

传动装置简图如右图所示。

（1）

带式运输机数据见数据表格。

（2）工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。

运输带速度允许速度误差为±5%。

（3）使用期限工作期限为十年，检修期间隔为三年。

（4）生产批量及加工条件小批量生产。

2.设计任务

1）选择电动机型号；

2）确定带传动的主要参数及尺寸；

3）设计减速器；

4）选择联轴器。

3.具体作业

1）减速器装配图一张；

2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）

3）设计说明书一份。

4.数据表

运输带工作拉力

F/N

1900

1800

1600

2200

2250

2500

2450

1900

2200

2000

运输带工作速度v/（m/s）

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.3

1.35

1.45

1.5

1.55

运输带滚筒直径

D/mm

250

260

270

280

290

300

250

260

270

280

第一章绪论····································4

1.1选题的目的和意义··························4

1.2研究的内容及选用方法······················4第二章设计要求·································4第三章传动系统的整体设计······················5

3.1选择电动机·································5

3.1.1类型····································5

3.1.2电动机容量选择··························5

3.1.3电动机的转速选择························6

3.2传动比分配································6

3.3计算传动装置的运动和动力参数···············7第四章传动零件设计·····························8

4.1V带传动的设计······························8

4.1.1V带的基本参数···························8

4.1.2带轮结构的设计··························11

4.2齿轮传动设计（高速级）······················11

4.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数·····11

4.2.2按齿面强度设计·························11

4.2.3按齿根弯曲强度设计·····················13

4.3齿轮传动设计（低速级）·····················15

4.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数····15

4.3.2按齿面强度设计·························15

4.3.3按齿根弯曲强度设计·····················17

4.3.4斜齿轮各参数的确定·····················19第五章各轴设计方案····························21

5.1轴的设计··································21

5.2中间轴的设计及轴承的选取··················22

5.3中间轴的受力和弯矩图······················22

5.4高速轴的设计及联轴器的选取················26

5.5低速轴的设计及联轴器的选取················27第六章减速器箱体与附件的设计···················27第七章润滑与密封·······························29第八章设计小结·································29

参考文献·

第一章绪论

1.1选题的目的和意义

减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。

此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。

减速器的种类很多，这里我们涉及圆柱齿轮组成的减速器，最普遍的是展开式二级圆柱齿轮减速器，它是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。

二级圆柱齿轮减速器分为展开式、分流式、同轴式，i=8~40，用斜齿、直齿、人字齿。

两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。

轴线可以水平、上下、垂直布置。

它的齿轮相对于支撑位置不对称，当轴产生变形时，载荷在齿轮上分布的不均匀，因此，轴应设计的具有较大的刚度，并使齿轮远离输入端或输出端。

我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。

在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们过控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。

1.2研究的内容及选用的方法

我们本次设计的题目是二级圆柱斜齿轮减速器，我们对这次设计的对象有了更深入的了解。

另外，我们通过设计可以更加详尽的了解各部分的功能和设计要求，比如，带轮的设计、齿轮的设计及轴的设计、箱体的各部分零件的尺寸计算等等。

同时，我们还要选取其它附属部件，如键、轴承、联轴器等。

在本次设计中，我们将运用CAD辅助绘图，这也给我们带来了极大的便利。

第二章设计要求

设计条件：

运输带工作拉力：

F=2000N

运输带的速度：

v1.55m/s；

运输带滚筒的直径：

D280mm；载荷性质：

空载起动,单向、连续运转，工作中有轻微振动。

工作时间：

8h/日；工作寿命：

10年（设每年工作300天）。

第三章传动系统方案的总体设计

§3.1电动机的选择

3.1.1选择电动机类型

Y系列三相异步电动机。

3.1.2电动机容量选择根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率

pv20001.55

Pw3.1kw

w10001000

设：

轴——一对流滚动轴承效率。

轴=0.99

Pw3.1kw

计算及说明

结果

计算及说明

i01

1,i124.75,i233.66,i41

§3.3计算传动装置的运动和动力参数

传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：

0轴

——电动机轴

1440rminp03.6kw

9550p095503.623.87N?

n01440

1轴

——减速器中间轴

01440rminp1p0013.60.993.59kw

i01

T0i010123.8710.9923.63N?

2轴

——减速器中间轴

n11440

1303rminp2p1123.590.96033.44kw

i124.752112

T1i121223.634.750.96030.97104.52N?

3轴

——减速器低速轴

n2303

282.79rmin

i233.66

p2233.440.96033.31kw

T2i2323104.523.660.9603368.50N?

4轴

——工作机n4n382.79rmin

p3343.310.98013.24kw

计算及说明

结果

T4T3i343436810.9801360N?

2）基准长度：

对于A型V带选用Ld2500mm

6、验算小轮上的包角1：

57.3

由1180（dd2dd1）

57.3

得1180（375125）163.089120得1847.085

小轮合适主动轮上的包角合适。

7、计算V带的根数z：

PcaKAP

Pr（P0P0）KKL

1）nm1440r/min，dd190mm查《机械设计基础》表

13-3得：

P01.064kw；

2）nm1440r/min，i带3查表得：

P00.17kw；

3）由1163.68查表得，包角修正系数K0.95

4）由Ld1800mm，与V带型号A型查表得：

KL1.01

综上数据，得z4.0563.4

（1.0640.17）0.951.01

取z410合适。

8、计算预紧力F0（初拉力）：

根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：

q0.1kg/m

F0500Pca2.51qv2

zvk

4.0562.52

50010.16.7822

46.7820.95

127N

9、计算作用在轴上的压轴力FQ：

FQ2ZF0sin1

163.68

24127sin

1005.9N

其中1为小带轮的包角。

10、V带传动的主要参数整理并列表：

带型

带轮基准直径（mm）

传动比

基准长度

（mm）

dd190dd2265

1800

中心距（mm

）

根数

初拉力（N）

压轴力（N）

614.5

125

1005.9

4.1.2带轮结构的设计

1．带轮的材料：

采用铸铁带轮（常用材料HT200）

2.带轮的结构形式：

V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。

小带轮接电动机，dd1=90mm较小，所以采用实心式结构带轮。

4.2齿轮传动设计（高速级）

4.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。

1）选用斜齿圆柱齿轮传动

2）运输机为一般工作机，速度不高，故用7级精度（GB10095-88）

3）材料选择。

由文献【一】表10-1得可选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，二者材料硬差为40HBS。

4）选取小齿轮齿数Z1=17，大齿轮齿数：

Z2=iZ1=4.75×17=79.75取Z2=80。

5）选取螺旋角。

初螺旋角为β=140

4.2.2按齿面强度设计

即：

d1t32ktT1?

u（ZHZE）

1tdauH

4）

计算小齿轮传递的转矩

T195.5105×P1/n1=95.5×105×3.59/1440=2.5×104Nm

计算及说明

结果

（5）文献【一】表

10-7得：

（6）文献【一】表

10-6得：

材料弹性影响系数ZE189.6MPa

（7）由图10-21d

按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1600MPa；

大齿轮的疲劳强度极限

Hlim2550MPa。

（8）设每年工作时间按300天计算

N160n1jLH609701（2830010）2.7965

109

N22.79651090.61109

4.56

（9）由文献【一】图10-19查得接触疲劳寿命系数

KHN10.91;KHN20.95

（10）疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1。

KHN1?

Hlim1

KHN2?

Hlim2

[H]1[H]2

H]1

H]2

2）计算

（1）小齿轮分度圆直径

d1t

0.9600MPa540MPa

0.95550MPa465.02MPa

502.51MPa

d1t

321.62.5103

4.751

11.595

4.75

2.433189.8）2

531.25）

35.83mm

d1t

35.83m

（2）计算圆周的速度：

d1tn1

35.831440

2.7

601000

2.7

（3）计算齿宽b及模数

mnt

bdd1t135.83mm35.83mm

mnt

d1tcos35.83cos1402.045mm

mnt

2.045m

计算及说明

结果

H=2.25mnt=2.045mmb/h=35.83/4.6=7.789

（4）计算重合度

0.318dZ1tan0.318117tan1401.35

（5）计算载荷系数K

根据v=2.7m/s、7级精度，由文献【一】图10-8查得动载系数Kv=1.10;

由查得：

KHβ=1.41;KFβ=1.3;KHa=KFa=1.4

KKAKVKHaKH11.11.41.412.17

K2.17mm

（6）按实际的载荷系数校正所算得的

d1d1t3kk35.8332.171.6mm39.66mm

d139.66mm

（7）计算模数Mn

d1cos39.66cos140

mnmm2.26mm

nZ117

mn2.26mm

4.2.3按齿根弯曲强度设计：

mn32kT1Y2cos?

YFaYSa

ndZ12[F]

1）确定计算参数

（1）计算载荷系数

KKAKVKHaKF11.101.41.32.002

（2）根据纵向重合度1.35,从图10-28查得Y0.89

K2.002mm

Z17

（3）计算当量齿数：

Zv133018.61

coscos14

Z280

Zv118.61mm

Zv2323087.58

coscos14

（4）查取齿形系数，由表10-5查得：

YFa12.97;YFa22.22

Zv287.58mm

（5）查取应力校正系数，由表10-6得：

YSa11.52;Ysa21.77

（6）由图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500MPa

计算及说明

结果

大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2

380MPa.

（7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88

（8）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数Ｓ＝1.4

KFN1FE10.85500

[]FN1FE1MPa

303.57MPa

F1s1.4

KFN2FE20.88380

238.86MPa

[]FN2FE2MPa

F2s1.4

（9）计算大、小齿轮下面的值，并加以比较。

YFa1ySa12.971.52

Fa1Sa10.01487

[F]1303.57

YFa2ySa22.221.77

大齿轮的数值大

[F]2238.86

２）设计计算

22.0022.51040.89

20cos14

1.44mm

mn32

0.01645mm1.44mm

n11721.595

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数Mn大于由齿根弯

曲疲劳强度计算的法面模数，取

Mn=2.0mm,已可满足弯曲强度。

但为

了同时满足接触疲劳强度，需按接触强度极限算得分度圆直径d1=39.66mm来计算应有的齿数。

于是由

Zd1cos66.62cos140

25.86取Z119

mn2.5

则Z2Z1i12194.7591

3）几何尺寸计算

１）计算中心距a（Z1Z2）mn

（1991）2113

2cos

2cos140

113mm

将中心距圆整为113mm

2）按圆整后中心距修正螺旋角

计算

及说明

结果

（Z1

arccos

Z2）mnarccos（1991）213.230

2185

因值改变不多，故参数a1,K,ZH等不必修正

３）计算大、

小齿轮的分度圆直径

d1Z1mn

cos

192039mmd2cos13.2302

Z2mncos

912

0187mm

cos13.230

４）计算齿轮宽度

bdd1139mm39mm

圆整后取B240mm;B145mm

4.3齿轮传动设计（低速级）

4.3.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。

1）选用斜齿圆柱齿轮传动

2）运输机为一般工作机器，速度高，故用

3）材料选择。

由文献【一】表10-1得可选小齿轮材料为二者材料硬差为40HBS。

4）选取小齿轮齿数Z1=17，大齿轮齿数：

取Z2=62。

5）选取螺旋角。

初螺旋角为β=140

4.3.2按齿面强度设计

7级精度（GB10095-88）

40C（r调质），硬度为280HBS，

Z2=iZ1=3.66×17=62

即：

d1t3

2ktT1?

u1（ZHZE）2dauH

2）确定公式内的各计算数值

（1）

（2）

试选Kt=1.6

由文献【一】图10-30得ZH=2.433

3）

由文献【一】图10-30得：

a10.725;a20.89aa1a21.615

13.230

d139mmd2187mmB170mm

B265mm

25.0767104Nm

d1t60.19mm

v0.95ms

（4）计算小齿轮传递的转矩

554

T295.5105×P2/n2=95.5×105×3.7818/1440=25.0767×104Nm

（5）文献【一】表10-7得：

（6）文献【一】表10-6得：

材料弹性影响系数ZE189.6MPa2

（7）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

Hlim1600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPa。

（8）设每年工作时间按300天计算

N160n2jLH60212.721（2830010）0.61109

N20.61103.510.17109

（9）由文献【一】图10-19查得接触疲劳寿命系数

KHN10.95;KHN20.96

d1tcos60.19cos140

mnt

3.435mm

ntZ

H=2.25mnt=2.045mm

b/h=60.19/7.7=7.8

H=2.25mm

（4）计算重合度

0.318dZ1tan0.3181

17tan1401.35

（5）计算载荷系数K

根据v=1m/s、7级精度，由文献【

一】图10-8查得动载系数Kv=0.7;

由查得：

KHβ=1.422;KFβ=1.33;KH

a=KFa=1.4

KKAKVKHaKH

10.71.4

1.422.18

2.18

（6）按实际的载荷系数校正所算得的

66.73mm

d1d1t3kk60.1932.181.6mm66.73mm

（7）计算模数Mn

d1cos66.73cos140mm3.8mm

Z117

3.8mm

4.3.3按齿根弯曲强度设计：

2kT2Ycos2

mn3dZ12

dZ1

YFaYSa?

[F]

1）确定计算参数

（1）计算载荷系数

2.002

KKAKVKHaKF

10.71.4

1.332.002

（2）根据纵向重合度

1.35,从图10-28查得螺旋角影响系数

Y0.87

ZZ1

Zv1

18.61

（3）计算当量齿数：

v13

cos

3018.61cos14

ZZ2

Zv2

67.87

Zv23cos

3067.87cos14

计算

及说明

结果

（4）查取齿形系数，由表10-5查得：

YFa12.89;YFa22.258

（5）查取应力校正系数，由表10-6得：

YSa11.558;Ysa21.74

（6）由图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500MPa大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2380MPa.

（7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88（8）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数Ｓ＝1.4

KFN1FE10.85500

[F]1FN1FE1MPa303.57MPa

F1s1.4

KFN2FE20.88380

[F]2FN2FE2MPa238.86MPa

s1.4

（9）计算大、小齿轮下面的值，并加以比较。

YFa1ySa12.8821.5320.01464

[F]1303.57

YFa2ySa22.2601.7200.01644大齿轮的数值大

[F]2238.86

２）设计计算

322.002114.391030.87cos2140

mn30.016

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