三級(jí)圓柱齒輪減速器裝配圖和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1）設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有V帶和兩級(jí)圓柱齒輪減速器。2）原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力F=46000N輸送帶工作速度v=0.55 m/s （允許誤差 5% ;輸送機(jī)滾筒直徑d=475 mm;減速器設(shè)計(jì)壽命5年3）工作條件兩班制工作，常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；空載起動(dòng)，工作載荷有輕微振動(dòng)；電壓為380/220V的三相交流電源。.傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如下圖所示F -帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī) 1通過(guò)V帶傳動(dòng)2將動(dòng)力傳入兩級(jí) 圓柱齒輪減速器3,再經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器4,將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5,帶動(dòng)輸 送機(jī)6工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中經(jīng)V帶輪減速之后，再通過(guò)兩級(jí)齒輪減速器

2、，其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承位置不對(duì)稱(chēng)，因此要求軸有較大的剛度，高 速級(jí)為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。.電動(dòng)機(jī)的選擇1）電動(dòng)機(jī)容量的選擇由已知條件可以算出工作機(jī)所需有效功率FvPw= = 2.53kW1000R=2.53 kW2）傳動(dòng)系統(tǒng)總效率”45w輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶之間的傳動(dòng)效率； “c聯(lián)軸器效率，刀c =0.99 ;qg 一閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，4g =0.97qb 一對(duì)滾動(dòng)軸承效率，4b =0.99 ;4 b-V 帶效率，7 v =0.94 ;qcy一輸送機(jī)滾筒效率，4cy =0.96 ；估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率刀二4 23 4 34 Tl 45 Tl 56 Tl 7w

3、式中423二4v =0.94 ；Pr=3.14 kWPm=4.0kW4 34二4 b 4 g=0.99 X 0.97=0.9603;“ 45二刀 b 4 g=0.99 X 0.97=0.9603;4 56二4 b 4 c=0.99 X 0.99=0.9801;4 7w二4 b 4 cy=0.99 X 0.95=0.9504;系統(tǒng)總效率刀二刀 23 Tl 34 Tl 45 Tl 56 Tl 7w=0.94 X 0.9603 X 0.9603 乂 0.9801 乂 0.9504=0.8074;工作機(jī)所需要電動(dòng)機(jī)功率 Pr= Pw =3.14kW;由文獻(xiàn)1表3-2所列Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中

4、可以確定，滿(mǎn)足Pm Pr條件的電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm應(yīng)該取 為 4.0kW2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速60000Vd= 22.132 r/min;由文獻(xiàn)1表3-2初選同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000 r/min的電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)于額定功率 Pm為4.0kw的電動(dòng)機(jī) 型號(hào)應(yīng)分別取為 Y112M-4型和Y132M1-6。把Y112M-4 型和Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳 動(dòng)比列于下表：方案的比較力殺電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 (kVV同步轉(zhuǎn)速(r/min )滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min )總傳 動(dòng)比pY112M-44.01500144065.07IIY13

5、2M-64.0100096043.383)電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇Y112M-4Pm=4.0 kW n =1440 r/min對(duì)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，方案I選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、 價(jià)格低，總傳動(dòng)比為65.07,這對(duì)兩級(jí)減速傳動(dòng)來(lái)說(shuō)不算大，故方案 I較合理。選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 Y112M-4其主要性能數(shù)據(jù)如下: 電動(dòng)機(jī)額定功率 P m=4.0 kW電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n m=1440 r/min電動(dòng)機(jī)中心高H=112mm電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D=28mm電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度E=60mm.傳動(dòng)比的分配帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i=nm 1440nw22.132=65.07 ;i=65.07由傳動(dòng)系統(tǒng)方

6、案知12=1 ；按表3-1查取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i v=i 23=2-4則V帶傳動(dòng)比取為 i23=3.5;由計(jì)算可得兩級(jí)圓柱齒輪減速器的總傳動(dòng)比i 尸i34i45-=18.591 ; Im*為便于兩級(jí)圓柱齒輪減速器采用浸油潤(rùn)滑，當(dāng)兩級(jí)齒輪的配對(duì)材料 相同，齒面硬度HBSC350,齒寬系數(shù)相等時(shí)，考慮齒面接觸強(qiáng)度接 近相等的條件，取高速級(jí)傳動(dòng)比：i 34=d.3i =4.916低速級(jí)傳動(dòng)比i 23=i_ = 18.591 i12 - 4.916=3.782傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)傳動(dòng)比分別為：i 12=1； i 23=3.5;i 34=4.916; i 45=3.782 ;12=123=3.534=4.916

7、45=3.782m=1440 r/minPi=3.134 KwTi=20.785 N - m.傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下:1軸（電動(dòng)機(jī)軸）n1= n m=1440 r/min ；Pi=P=3.134 kw ;T 1=9550 =9550X 3.134 =20.785N - m1 n114403軸（減速器高速軸）A 1440n3= =411.429 r/min ;i233.5P3=r 4 13 =3.134 X 0.94=2.946 kw ;T 3=9550%=68.382 N m； n34軸（減速器中間軸）n3 411.429n4= =83.692 r/

8、min ;i344.916P4=r 4 34 =2.946 X 0.9603=2.829 kw ;T 4=9550 24_ =322.814 N m； n45軸（減速箱低速軸）n4 83.692 ,n5=22.132 r/min ;i453.782P5=F4t 45 =2.829 X 0.9603=2.717 kw ;T5= 9550 p=1172.39 N - m； %6軸（輸送機(jī)滾筒軸）n6=n5-=22.132 r/min ;i56P6=F5t 56 =0.9801X2.717=2.663 kw ;丁6=9550匝=1149.090 N - m；將上述計(jì)算結(jié)果和傳動(dòng)比效率匯總?cè)绫恚簄3=

9、411.429 r/minP3=2.946 kwT3=68.382 N - mm=83.692 r/minP4=2.829 kw T4=322.814 N - m/5=22.132 r/minP5=2.717 kwT5=1172.39 N - mn6=22.132 r/minP6=2.663 kw T6=1149.090 N - m FP F limSFYNTYXYST MPaminFlim1 230MP,Flim2 190Mp300 5)代入公式fpF limSF minYNTYXYST小齒輪：45鋼調(diào)質(zhì) 大齒輪：45鋼正火按文獻(xiàn)3,取彎曲疲勞極限應(yīng)力根據(jù)彎曲應(yīng)力變化總次數(shù)N160aH n1

10、t 60 1 1440 (8 2962.07 109 3 106N260aHn2t 60 1 300.63 (8 2 300 5)4.33 108 3 106取彎曲強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)Ynti1,Ynt21當(dāng)mn 5時(shí)，尺寸系數(shù)Yx 1,按標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定，取試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) YST 2 按文獻(xiàn)3,當(dāng)失效概率低于1/100時(shí)，取彎曲強(qiáng)度最小 安全系數(shù)SFmin 1。得fpi 460MPa, FP2 380MPa驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度F12000 KT2bmin丫尸2 1%1丫丫HP1 620MPaHP2 470MPaF22000KT2b2d2minYFa2Ysa2YY根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)：Zv1 乙/cos31

11、6.34 17,Zv2 Z2/cos377.63 78按文獻(xiàn)3,取齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)Ysa分別為Ka1 2.47,YFa2 2.18,YSa1 1.63,丫1.82按文獻(xiàn)3算的重合度系數(shù)YFa1 0.25 0.75 0.250.75 八“0.721.596按文獻(xiàn)3,當(dāng)縱向重合度1.284 時(shí),a1118mm螺旋角系數(shù)Y 0.79。將以上數(shù)值代入應(yīng)力計(jì)算公式2000KT2看皿丫39.72MPa2000KT22 V V 7 7YFa2 YSa2 Y Y b2d2mln38.46MPaa2 170mm因?yàn)镕1 F1, F 2 F2故齒輪彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求,mV 2.5mm中心距 法面模數(shù) 螺

12、旋角a=118mm m=2.5mmB =12.95（小齒輪左旋、大齒輪右旋）齒數(shù)z1=16z2=76分度圓直徑di=41.044mmd2 =194.959mm齒頂圓直徑da1=46.044mmda2=199.959mm齒根圓直徑df 1=35.544mmdf2=187.459mm齒寬b =50mmb2 =45mm設(shè)計(jì)偏于安全。主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果齒輪精度等級(jí) 材料及熱處理小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=229286,油潤(rùn)滑;大齒輪選用45號(hào)鋼，正火，HRS2=169217,油潤(rùn)滑;.減速器軸及軸上零件的設(shè)計(jì)1）軸的布置軸的布置參照?qǐng)D乙Z2167612.95已知數(shù)據(jù) 2I 118mm，a2 17

13、0mm， bh1 50mm, bl1 65mm,bh2 45mm,bl2 60mm考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸s=10mm考慮齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸k=10mm.為保證滾動(dòng)軸承放入箱體軸承座孔內(nèi)，計(jì)入尺寸c=5 mm初取軸承寬度分別為 n二20 mm n2=22 mm n3=22 mm3根軸的支承跨距分別為：2(ck)bh1sbl1n1 =175 mm2(ck)bh1sbl1n2 =177 mm2(c k) bh1 s bn n3=177 mm2)軸的設(shè)計(jì)高速軸(1軸)的設(shè)計(jì)d1d2b141.044mm194.95mm50mm45mmllK=1.667軸上小齒輪的直

14、徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。選擇軸的材 料及熱處理45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。軸的受力分析軸的受力簡(jiǎn)圖如圖(a)所示。AB1 AC1 BCli =175mma)計(jì)算齒輪的嚙合力bhic k 一 =50mm 2AB1AC =125mmni288001.1547604.41圖5-4高速軸H軸)的受力分析(a)軸的受力簡(jiǎn)圖：(fa)軸在水平面內(nèi)的受力筒圖：(c)軸在垂直面內(nèi)的W力簡(jiǎn)圖Md)軸在水平面內(nèi)的彎矩圖；(e)軸在垂面內(nèi)的彎矩圖：(0軸的合成彎矩圖；(g)釉的合成轉(zhuǎn)矩圖91265.02M ji .H II HU 口Hl i nTmnim&ch84609 532000 T12000 24.42 1189.94N

15、di41.044Fri Fti tan-n- 1189.94 tan20 444.41N coscos12.95Fa1Ft1 tan 1189.94 tan12.95237.63Nb）求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖 軸在水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如（b）所示。RaxFt1lBC 849.96N Rbx%Rax 339.98NlABM AX M BX 0 MCXRAX l ACRBXlAC 42498N - mm軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖（d）所示求垂直面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（c）所示。EbCFa/2lAB325.31NRY Fr1Ray94.87 NMAY

16、 MBY 0MCY1 17476 N mmM CY2 11858.7 N - mm軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖（e）所示。求支承反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖Ra 919.02N Rb 352.97N軸向力Fa 273.63N ,故得擬用深溝球軸承，并采用兩 端固定組合方式，故軸向力作用在軸承A上。MA MB 0MC1 Mcx MCy145950.95 N - mmMC2 , MCx MCy244121.25 N - mm傳動(dòng)力矩 T1 =24419.95 N - mme）軸的初步設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)2表15-1和15-3查表得：b 637MPa 158.7MPa ,取折算系數(shù)=0.6J2_ 2由式 d 3

17、10 M （T） mm所以 d 20.18mm,f）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器輸入端的軸端直徑de （0.81.2）dm （0.81.2） 28 22.4 33,6mm初步確定軸的最小直徑，由式（15-2）估算，查表得，所選電動(dòng)機(jī)軸直徑de 25mm輸入軸端選用b 637MPa彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器Tn=125N.mm,n=4600r/min ;輸入軸端直徑選用de=32mm安裝齒輪，聯(lián)軸器處軸肩結(jié)構(gòu)尺寸參考文獻(xiàn)1的表5-2確定2輔點(diǎn)結(jié)樗尺寸1皿山Kt)i30 2.53.0任：在安裝聯(lián)軸器處，當(dāng)直徑心受到軸頸直徑和聯(lián)軸熱軸徑限制時(shí)允許按 由-d 724尢取值;或此處不設(shè)計(jì)軸肩，可借助于套筒實(shí)現(xiàn)塔

18、軸的軸向 定位所以高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下中間軸（2軸）的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)a）軸的受力分析軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（a）所示。(a)軸的受力簡(jiǎn)圖；(b)軸在水平面內(nèi)的受力分析;(c)軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖；圖中ABAClBClBD12=177mmbhi22“5 10250251mm ；1 AB1 AC17751 126mm；b112225 10265258.5mm ；計(jì)算齒輪的嚙合力Ft2d22000 112.33 1152.34N194.959Fr2tanF t2cos1152.34 tan20430.37Ncos12.95Fa2Ft2 tan1152.34 tan 12.9526

19、4.98NFt32000 不d32000 112.33 2995.47N75Fr3Ft3 tan n2995.47 tan12.951090.26N軸在水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如(b)所示RaxFt2lBC Ft3lBD1810.34N1 ABRbx Ft2 Ft3 Rax 2337.47NMax Mbx 0MCX 92327.34N mm M DX136741NJ- mm軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（c）所示。RAYFa2d2/2 Fr2lBC FBDl AB3199.91NFr3Fr2Ray459.98NMay Mby 0MCY1 10195.41 N - mm MCY2= -15635.07N - mmM DY 26908.83 N - mm求支承反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖Ra = 1821.34 NRb = 2382.30 N軸向力Fa 2