一級(jí)減速器設(shè)計(jì)

1、初步設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)課題：帶式運(yùn)輸機(jī)上的一級(jí)閉式圓柱齒輪減速器。設(shè)計(jì)說(shuō)明：1) 運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作負(fù)荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。2) 運(yùn)輸機(jī)滾筒效率為0.96，滾動(dòng)軸承（一對(duì)）效率=0.98-0.99。3) 工作壽命10年，每年300個(gè)工作日，每日工作16小時(shí)（大修期3年）。4) 電力驅(qū)動(dòng)，三相交流電，電壓380/220V5) 運(yùn)輸容許速度誤差為5%。2. 原始數(shù)據(jù)參數(shù)編號(hào)21運(yùn)輸帶拉力F（N）1850滾筒直徑D（mm）500運(yùn)輸帶速度V（m/s）2.00DFV3. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定（一級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖）一、 電動(dòng)機(jī)的選擇按照工作要求和條件，選用三相鼠籠異步電

2、動(dòng)機(jī)，Y系列，額定電壓380V。1. 電動(dòng)機(jī)的容量選擇電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為工作機(jī)所需工作功率為因此 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為式中：分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和滾筒的傳動(dòng)效率。取，(滾子軸承)，(齒輪精度8級(jí)，不包括軸承效率)，(齒輪聯(lián)軸器)，則所以 2. 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為3. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選定4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)由電動(dòng)機(jī)的型號(hào)Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速1. 計(jì)算總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比2. 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由式式中分別為帶傳動(dòng)和減速器（齒輪）的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)

3、外廓尺寸不致過(guò)大，初步取，則減速器傳動(dòng)比為：3. 各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速軸 軸 滾筒軸 各軸輸入功率軸 軸 滾筒軸 （）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩軸 軸 滾筒軸 （）運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果整理于下表：二、 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算1. 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(普通V帶);工作壽命10年,每年300個(gè)工作日，每日工作16小時(shí)；單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作負(fù)荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。確定計(jì)算功率由教材P218，表13-8 查得工作情況系數(shù),則選擇V帶型號(hào)根據(jù)，由教材P219，圖13-15選取A型。確定帶輪基準(zhǔn)直徑由教材P214，表13-3，A型V帶帶輪最小直徑，又根據(jù)圖13-15中A型帶推薦的范圍及下表三，取，從動(dòng)輪基

4、準(zhǔn)直徑，由表三，基準(zhǔn)直徑系列取。傳動(dòng)比，傳動(dòng)比誤差為，故允許驗(yàn)算帶的速度帶速在范圍內(nèi)，合適。確定中心距和V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度由得則初取中心距初算V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度查教材P212，表13-2，對(duì)A型帶選用再計(jì)算實(shí)際中心距，取驗(yàn)算小帶輪上包角 合適。確定V帶根數(shù)由，查教材P214，表13-3，A型單根V帶所能傳遞的基本額定功率,；查教材P217，表13-6，功率增量；查表13-7，包角修正系數(shù)；查13-2，帶長(zhǎng)修正系數(shù) 取根確定初拉力由表13-1，得確定作用在軸上的壓軸力帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸由Y132M2-6電動(dòng)機(jī)知，其軸伸直徑d=38mm，長(zhǎng)度L=80mm。故小帶輪軸孔直徑，轂長(zhǎng)應(yīng)小于80mm。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，表

5、14.1-24查得，小帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)心輪。大帶輪直徑，選用輪輻式2. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力小齒輪選用號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)），齒面硬度為；,（表11-1）。大齒輪選用號(hào)鋼（正火），齒面硬度為,，（表11-1）由教材P171，表11-5，取，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查教材P169,表11-3，取載荷系數(shù)；查教材P175，表11-6，寬度系數(shù)。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩查教材P171，表11-4，取小齒輪分度圓直徑齒數(shù)取，則。故實(shí)際傳動(dòng)比（誤差為0.2%<5%）模數(shù)齒寬，取，查教材P57，表4-1取實(shí)際 ，中心距驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)(圖11-8)，(圖11-9)，安全。齒輪的圓周速度對(duì)照教材P16

6、8，表11-2 可知選用9級(jí)精度是合宜的。齒頂高齒根高小齒輪齒頂圓直徑齒根圓直徑大齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑三、 軸的設(shè)計(jì)與校核1. 輸入軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算小齒輪選用號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)），齒面硬度為；按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，（教材P241，表14-1）查教材P245，表14-2，取軸考慮鍵槽選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 ()以上計(jì)算的軸徑作為輸入軸外伸端最小直徑。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的定位、固定和裝配一級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面、右面均有軸肩軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過(guò)渡配合固定。求齒輪上作用力的大小

7、、方向小齒輪分度圓直徑：作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：圓周力：徑向力：2. 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核為了滿足大帶輪的軸向定位要求，如上圖，A-B軸段右端制出一軸肩，故取B-C段直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑.初步選擇滾動(dòng)軸承因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝軸承。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)定出滾動(dòng)軸承型號(hào)6208。其尺寸為。故取，而因?yàn)樵邶X輪與軸承之間要加上甩油環(huán)，取油環(huán)寬度為15mm,又軸應(yīng)比軸承與甩油環(huán)長(zhǎng)度之和稍短（軸不露頭），故。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由取，故取。左邊甩油環(huán)采用軸肩定位，故取軸段直徑，軸段為齒輪軸上齒輪的位置，齒寬，齒頂圓直徑。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軸承

8、蓋尺寸結(jié)構(gòu)以及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取。軸上零件的周向定位齒輪，小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接，由教材P156，查表10-9，按，查得A型平鍵為：滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為M6。計(jì)算軸上的載荷 確定軸承的指點(diǎn)為位置，簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。截面C處的支反力F：水平面H上：垂直面V上：，彎矩M： 水平面H上：垂直面V上： 總彎矩：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承

9、受最大的彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。根據(jù)式及以上數(shù)據(jù)和軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取軸的計(jì)算應(yīng)力：故安全。3. 輸出軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算大齒輪選用號(hào)鋼（正火），齒面硬度為按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑，（表11-1）軸考慮鍵槽選取標(biāo)準(zhǔn)直徑軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的定位、固定和裝配單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，該設(shè)計(jì)潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑，有甩油環(huán)，齒輪一面用軸肩定位，另一面用甩油環(huán)定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以甩油環(huán)定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝入。求齒輪上

10、作用力的大小、方向大齒輪分度圓直徑：作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：圓周力： 徑向力：4. 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用LX3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，如上圖，軸段左端需制出一軸肩，故取段直徑；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑去擋圈直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故端的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，表定出滾動(dòng)軸承型號(hào)為6211。其尺寸為。故取，

11、左，右端滾動(dòng)軸承皆采用甩油環(huán)進(jìn)行軸向定位，取甩油環(huán)寬度15mm,故，。取安裝齒輪處的軸端的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位，軸肩搞，取，。已知齒輪輪轂的寬度為60mm，為了是甩油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按查得A型平鍵為同時(shí)為了保證齒輪與軸配合良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為M6軸上的載荷 確定軸承的指點(diǎn)為位置，簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩

12、圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。截面C處的支反力F：水平面H上：垂直面V上：，彎矩M： 水平面H上：垂直面V上： 總彎矩：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。根據(jù)式及以上數(shù)據(jù)和軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取軸的計(jì)算應(yīng)力：故安全。四、 軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇與校核1. 軸承的選擇與校核初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件軸向定位和固定，估計(jì)初裝軸承處的軸徑并假設(shè)選用輕系列，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)定出滾動(dòng)軸承型號(hào)列表如下：軸號(hào)軸承型號(hào)基本尺寸mm基本

13、額定載荷dDB1620840801829.526211551002143.2根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命10年300天16小時(shí)=48000小時(shí)軸的軸承使用壽命計(jì)算小齒輪軸承型號(hào)選用6208，查得，,徑向當(dāng)量動(dòng)載荷：軸承的壽命： 故滿足壽命要求。軸的軸承使用壽命計(jì)算大齒輪軸承型號(hào)選用6211，查得，,徑向當(dāng)量動(dòng)載荷：軸承的壽命： 故滿足壽命要求。2. 鍵的選擇計(jì)算與強(qiáng)度校核軸上的鍵：查手冊(cè)，選用A型平鍵。,A鍵 根據(jù)式故鍵強(qiáng)度符合要求軸上的鍵： 鍵 鍵 根據(jù)式故鍵強(qiáng)度符合要求3. 聯(lián)軸器的選擇在減速器輸出軸與工作機(jī)之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器因軸的轉(zhuǎn)速較低、傳遞轉(zhuǎn)矩較大，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。查手冊(cè)，得查手冊(cè)，選

14、用 LX3 型號(hào)的軸孔直徑為45 mm的凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩選用LX3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩，合適。采用J型軸孔，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，軸孔長(zhǎng)度以下為L(zhǎng)X3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)：型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度外徑材料鍵槽類(lèi)型LX3125047004584160HT200A型五、 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)據(jù)教材P182知：當(dāng)齒頂圓直徑，可做成實(shí)心結(jié)構(gòu)；當(dāng)齒頂圓直徑，可做成腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。故小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪相關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑 輪轂直徑 輪轂長(zhǎng)度 ，取輪緣厚度 ， 取齒全高 輪緣內(nèi)徑 腹板厚度 腹板中心孔直徑 取182mm腹板孔直徑 取43mm齒輪

15、倒角 六、 減速器的潤(rùn)滑與密封1. 潤(rùn)滑的選擇與確定潤(rùn)滑方式齒輪 ，選用浸油潤(rùn)滑,因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤(rùn)滑油，用以潤(rùn)滑和散熱。同時(shí)為了避免油攪動(dòng)時(shí)泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x不應(yīng)小于。對(duì)于單級(jí)減速器，浸油深度約為一個(gè)齒高，這樣就可以決定所需油量，單級(jí)傳動(dòng),每傳遞需油量。對(duì)于滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，由于齒輪圓周速度,傳動(dòng)件的速度不高，濺油效果不大，選用潤(rùn)滑脂。這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于密封，維護(hù)方便，使?jié)櫥煽?。為防止軸承室中的潤(rùn)滑脂流入箱內(nèi)而造成油脂混合，在箱體軸承座箱內(nèi)一側(cè)裝設(shè)甩油盤(pán)。潤(rùn)滑油牌號(hào)與用量齒輪潤(rùn)滑選用全系統(tǒng)損耗油，最低最高油面距，需油量為左右軸承潤(rùn)滑選用潤(rùn)滑脂，填充量為軸承室的，每隔半年左右補(bǔ)

16、充或更換一次。2. 密封的選擇與確定箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機(jī)體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封。軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對(duì)應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于選用的電動(dòng)機(jī)為低速、常溫、常壓的電動(dòng)機(jī)，則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達(dá)到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，毛氈又可以將潤(rùn)滑油自行刮下反復(fù)自行潤(rùn)滑。七、 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算箱體用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號(hào)尺寸（mm

17、）箱座壁厚8箱蓋壁厚8地腳螺栓直徑20地腳螺栓數(shù)目4箱座凸緣厚度12箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20軸承旁連接螺栓直徑16箱蓋與箱座連接螺栓直徑10連接螺栓的間距軸承蓋螺釘直徑8視孔蓋螺釘直徑8定位銷(xiāo)直徑8至外機(jī)壁距離26，22，16至凸緣邊緣距離24,14軸承旁凸臺(tái)半徑16,14凸臺(tái)高度根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。外箱壁至軸承座端面距離56大齒輪頂園與內(nèi)箱壁距離10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10箱蓋肋厚7箱座肋厚7軸承端蓋外徑120,130軸承旁聯(lián)接螺栓距離盡量靠近，以八、 減速器附件的選擇與設(shè)計(jì)1. 軸承端蓋材料為：HT150 根據(jù)下列的公式對(duì)軸承端蓋進(jìn)行計(jì)算：d0=d3+1

18、mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3；e=1.2d3； e1e；m 由結(jié)構(gòu)確定；D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1 由密封尺寸確定；b=510，h=(0.81)b小軸軸承端蓋：由d3=8mm，D=80mm可知：D0=100mm，D4=66mm，D2=120mm，e=9.6mm,D5=76；大軸軸承端蓋：由 d3=8mm，D=100mm可知：d0=9mm，D0=120mm，D2=140mm，e=9.6mm，e1>9.6mm，D4=76mm,D5=96mm,D6=98mm。2. 視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動(dòng)零件的嚙合

19、、潤(rùn)滑及輪齒損壞情況，并兼作注油孔，可向減速器箱體內(nèi)注入潤(rùn)滑油。查手冊(cè)，據(jù) A=120mm，d4=8mm則 A1=A+（56）·d4,取 A1=160mm，A2=（A+A1）/2=140mm；B1=箱體寬-（1520）=80mm，則 B=B1-（56）·d4=40mm，B2=（B+B1）/2=60mm；取 R=8mm，h=4mm， =4mm。3. 油標(biāo)用來(lái)指示箱內(nèi)油面的高度，應(yīng)設(shè)置在便于檢查和油面較穩(wěn)定處。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)油尺在減速器上安裝，采用螺紋連接。油尺上兩條刻線的位置，分別對(duì)應(yīng)最高和最低油面。 據(jù)手冊(cè)，選擇 d=M12，d1=4mm，d2=12mm，d3=6mm,h=28mm,a=10mm,b=6mm,c=4mm,D=20mm,D1=16mm。4. 放油孔和螺塞為排了將減速器箱體內(nèi)