二級(jí)圓柱齒輪設(shè)計(jì)說明書

1、前言卷揚(yáng)機(jī)（又叫絞車）是由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩 索來完成牽引工作的裝置?？梢源怪碧嵘?、水平或傾斜拽引 重物。卷揚(yáng)機(jī)分為手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)和電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)兩種?，F(xiàn)在以電 動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為主。電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、齒 輪箱和卷筒組成，共同安裝在機(jī)架上。對(duì)于起升高度和裝卸 量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。對(duì) 安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。本次設(shè)計(jì)就是對(duì)卷 揚(yáng)機(jī)的減速器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)書 卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)圖例：1電動(dòng)機(jī) 2 V 帶傳動(dòng) 3 二級(jí)圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器 5 卷筒 6 運(yùn)輸帶設(shè)計(jì)要求：1）卷揚(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于建筑工地提升物料。（2）室外工作，生產(chǎn)批

2、量為 5 臺(tái)。（ 3）動(dòng)力源為三相交流 380/220V，電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平 穩(wěn)。（ 4）使用期限為 10 年，大修周期為 3 年，雙班制工作。 （5）專業(yè)機(jī)械廠制造，可加工 7、8 級(jí)精度的齒輪、蝸桿。表 1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)：數(shù)據(jù)編號(hào)10-6繩牽引力 W（KN ）10繩牽引力速度 v（ m/s）0.6目錄電 動(dòng)機(jī)的選擇 .5傳 動(dòng)比的分配 .7運(yùn) 動(dòng)參數(shù)計(jì)算 8減 速器各級(jí)零件的初步選擇 10齒輪的初步計(jì)算 10軸的設(shè)計(jì) 13軸承的選擇 14鍵的選擇 14各級(jí)零件校核 .15齒輪校核 .15軸的校核 .16 TOC o 1-5 h z 軸承的校核 .20鍵的校核 .22六 . 箱體及減速

3、器附件說明 23七. 參考文獻(xiàn) 25八總結(jié) . 26一、電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求選用 Y 系列全閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)， 電動(dòng)機(jī)額定電壓 380 伏。查機(jī)械手冊(cè)取機(jī)械效率：V 帶傳動(dòng)效率 1 0.96，滾動(dòng)軸承效率 2 0.99 ，閉式齒輪傳動(dòng) 效率 3 0.97 ，聯(lián)軸器效率 4 0.99 ，傳動(dòng)滾筒效率 5 0.96， 代入得：420.96 0.994 0.972 0.99 0.96 0.825工作機(jī)所需功率：Fvpww 1000電動(dòng)機(jī)所需功率：Pwpd所需電動(dòng)機(jī)功率為：3Wv 10 103 0.6pdkw 7.27kwd 1000 1000 0.825因載荷較平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率 p

4、ed略大于 pd 即可。由Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)額定功率ped為 7.5kw滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：60 1000v60 1000 0.647022.93r /min通常， V 帶的傳動(dòng)比范圍為 24，二級(jí)圓柱齒輪減速器為 840， 則總傳動(dòng)比的范圍為 ia 16 160 ，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd ianw (16 160) 22.93r /min 367 3670r /min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750，1000，1500， 3000r/min 。 現(xiàn)以這四種方案進(jìn)行比較， 由第六章相關(guān)資料查得的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù) 及計(jì)算出的總傳動(dòng)比：表 1-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)同步轉(zhuǎn)速 /異

5、步轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比 ia1Y132S2-23000/29204.06i2Y132M-41500/14402i3Y160M-61000/9701.35i4Y160L-8750/720i表中，方案 1 的電動(dòng)機(jī)質(zhì)量小，價(jià)格便宜，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本高，結(jié)構(gòu)不緊湊，故不可取。如考慮 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量和價(jià)格，應(yīng)選 2 方案，但 2 方案的傳動(dòng)比大。 4 方案 的價(jià)格較貴。則選 3 方案。即選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M-6、傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比：ia nm970 42.30nw22.93分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比：取V 帶傳動(dòng)比： i01 3齒輪減速器：ia 42.30i01314.10取兩級(jí)圓柱

6、齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比：i12 1.4 i 1.4 14.10 4.44則低速級(jí)的傳動(dòng)比i2314.104.443.17、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0 軸（電動(dòng)機(jī)軸）P0 Pd 7.27kwn0 nm 970r /minP7.27T0 9550 0 9550 71.58N mn0970軸（高速軸）P1 P0 01 7.27 0.96 6.98kwn0 970i013323.3r /minP 6.98T1 9550 1 9550 206N mn1323.3軸 （中間軸 ）P2 P1 12 P1 2 3 6.98 0.99 0.97 6.70kwn2n1i12323.3 72.7r /min4.44T2

7、 9550 P2 9550 6.70 880N mn272.7P3 P2 23P2 26.70 0.99 0.97 6.43kwn 72.7n3 n2 72.7 22.9r /mini23 3.17T3 9550 P3 9550 6.4 2669N m3n322.9軸（滾筒軸）：P4 P3 34 P3 2 4 6.7 0.99 0.99 6.27kwn3n4 i3422.9122.9r /minT 4 9550 P4 9550 6.27 2615N m n422.9表 3-1 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：軸名功率 p（ k w）轉(zhuǎn)矩 T（ N m）轉(zhuǎn)速 n (r/min )傳動(dòng)比i效率 輸入輸出輸入輸

8、出0軸7.2771.5897030.961軸6.986.91206203.9323.34.440.962軸6.706.63880871.272.73.170.963軸6.436.3726692642.322.910.984軸6.276.2126152558.922.9四、減速器各級(jí)零件的初步選擇1、齒輪的初步計(jì)算1）齒輪材料的選擇及熱處理小齒輪： 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。硬度為 205235HB 大齒輪： 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。硬度為 195205HB 高速級(jí)和低速級(jí)大小齒輪均選用硬齒面漸開線直齒輪。由文獻(xiàn) 3 圖 16.2-17 ，16.2-26 查得H lim1 675MPa , H lim2

9、1500MPaFE1 575MPa , FE2 500MPa查1表 9.15 和3 16-44 可得SH min 1.5SF min 1.7取：K=1.5, a =0.4 ， d =1.1， m=25 ， YFs 4.25可求：許用接觸應(yīng)力： HP 1500 1000MPaHP 1.5許用彎曲應(yīng)力： FP 1000 588MPaFP 1.7（2）齒輪精度按 GB/T 10095-1988，6級(jí)，齒面粗糙度 Ra =0.8 m，齒根噴丸強(qiáng)化， 裝配后齒面接觸率為 70%。（3）初步計(jì)算a、高速齒輪： 取 Z1=23，Z2=iZ 1=103 齒數(shù)比：Z2 4.48Z1傳動(dòng)比誤差： i4.48 4.

10、444.44100% 0.9% 5% ， 所以允許。所以：a 483（ 1）3KT1a HP2 148mmm 12.6KmTZ11 YFFsP 1.98mmm 1 FP綜合分析取 m=3。實(shí)際中心距： a m(z1 z2) 189mm2則 a a ，符合條件。所以 a 取 189mm。而： d1 7663 KT1( 2 ) 53.6mmd HP 2取 h* 1, c* 0.25小齒輪齒寬： b1 a a 75.6mm 小齒輪分度圓直徑： d1 mz1 69mm 小齒輪齒頂圓直徑： da1 d1 2h am 75mm 小齒輪齒根圓直徑： df1 d1 2(ha c )m 62mm 大齒輪齒寬：

11、b2 b1 6 69.6mm 大齒輪分度圓直徑： d2 mz2 309mm 大齒輪齒頂圓直徑： da2 d2 2h a m 315mm 大齒輪齒根圓直徑： df2 d2 2(h a c )m 302mm b、低速齒輪：取 Z3=37,Z2=iZ 3=119齒數(shù)比： u Z3 3.2Z2傳動(dòng)比誤差： i 3.2 3.17 100% 0.95% 5% ，所有允許。 3.17查1表9.15和3 16-44 可得K=1.5 , a =0.4， d =0.8， m=30所以a 483( 1)3 KT2 2205mma HP 23m 12.6KT2 YFs 2.57mmmZ2 FP所以 m 取 3mm。實(shí)

12、際中心距 a m(Z3 Z2 ) 234mm2所以 a a， 符合條件。而 d3 7663 KT2( 2 ) 98.7mmd HP2小齒輪齒寬： b3 a a 93.6mm 小齒輪分度圓直徑： d3 mz3 111mm 小齒輪齒頂圓直徑： da3 d3 2h am 116mm 小齒輪齒根圓直徑： df3 d3 2(h a c )m 104mm 大齒輪齒寬： b4 b3 6 87.6mm 大齒輪分度圓直徑： d4 mz4 357mm 大齒輪齒頂圓直徑： da4 d4 2h am 363mm 大齒輪齒根圓直徑： df4 d4 2(h a c )m 350mm表 4-1 齒輪參數(shù)Zaddadf高速級(jí)

13、小齒輪23189697562大齒輪103309315302低速級(jí)小齒輪37234111116104大齒輪1193573633502、軸的計(jì)算（1）選材和熱處理 材料為 45 鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。硬度為 217255HBS 查1表 19.1 得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力 1 =180MPa （2）初步計(jì)算軸徑 第一根軸： P=6.98kw,n=323.3r/min,T=206N.m 查1表 19.3 得： A=115。根據(jù) 1式 19.3 取 0332mmP1 115n1因?yàn)?1 軸需要加鍵，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，所以增加dmin至 35mm 。第三根軸： P=6.43kw,n=22.9r/min查1表 19

14、.3 得： A=115。根據(jù) 1式 19.3 取 03d3minAP3 115 6.43 75.3mm因?yàn)?3 軸需要加鍵，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，所以增加dmin至 80mmd1minA6208， d D B 40 80 18 。6210， d D B 50 90 20 。6217， d D B 85 150 28 。3、軸承的選擇 軸承均采用深溝球軸承。 第一根軸上選擇的軸承 第二根軸上選擇的軸承 第三根軸上選擇的軸承4、鍵的選擇鍵的材料選用 45 鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。硬度為 217255HBS 第一根軸上選擇的號(hào)鍵， b h 10 8,l 工作 46mm 第二根軸上選擇的號(hào)鍵， b h 16 10

15、,l 工作 74mm. 由于軸的直徑和低速級(jí)的小齒輪的齒根圓相差較大， 所以在低速 級(jí)的小齒輪處加號(hào)鍵， b h 14 9,l 工作 56mm.同理在二軸上加 IV 號(hào)鍵， b h 14 9,l 工作 47mm. 第三根軸上，由于軸的直徑和低速級(jí)的大齒輪的齒根圓相差較 大，所以在低速級(jí)的大齒輪處加號(hào)鍵， b h 25 14,l工作 55mm. 和聯(lián)軸器相連處加號(hào)鍵， b h 22 14, l工作 103mm. 五各級(jí)零件校核齒輪校核查3圖 16.2-15 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH=2.5.查3表 16.2-43 得材料彈性系數(shù) ZE=189.8 N/mm2查3圖 16.2-16 得接觸強(qiáng)度計(jì)算的重

16、合度和螺旋角系數(shù) Z 0.775 查3表 16.2-36 得使用系數(shù) KA 1.01查3 表 16.2-42 得齒間載荷分配系數(shù) KH KF 1.0 a、對(duì)高速級(jí)小齒輪：分度圓上的圓周力 Ft 2000T1 6000Nd1查3表 16.2-40、41 得齒向載荷分布系 KH KF 1.23 0.181 0.6( b)2( b)2 0.61 10 3b 1.49d1 d1根據(jù)3式 16.2-12 得2動(dòng)載荷系數(shù)： Kv 1 ( k1 k2) Z1V ukAFtb100 1 u21.1,(k1 39.1,k2 0.0193)根據(jù)3表 16.2-34H ZEZH Z bd1u1KAKV KH KH

17、564M HP 10P00M uaP計(jì)算彎曲應(yīng)力Ft KAKVKF KF YFSY 93MPa FP 588MPa bmn所以該齒輪合格。b、對(duì)低速級(jí)小齒輪：分度圓上的圓周力： Ft2000T2 16kNd3根據(jù)3式 16.2-12得動(dòng)載荷系數(shù)：Kv 1 (k2) Z1V u2kAbFt100 1 u21.2,(k1 39.1,k 2 0.0193)查3表 16.2-40，41 得齒向載荷分布系數(shù)b 2 b 2 3KH KF 1.23 0.181 0.6( )2( )2 0.61 10 3b 1.68 d1 d1根據(jù)3表 16.2-34FtH ZEZH Z bd1u1KAKV KH KH722

18、.5M HP 10P00MuaP計(jì)算彎曲應(yīng)力Ft KAKVKF KF YFSY 194MPa FP 588MPa bmn所以該齒輪符合條件。2、軸的校核軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 217255HBS， 1 180MPa軸 1：P1 6.98KW ,n1 323.33r /min, T1 206N.m齒輪圓周力 Ft 2000T 1 6000Nd1齒輪徑向力 Fr Ft tan Ft tan 20o 2184 N齒輪軸向力 Fa 0lAB 225 mm， l BC 163mm， lAC 62mm水平面內(nèi)的支反力163FHA Ft 1582 N225FHB 62 Ft 602 N225

19、垂直面內(nèi)的支反力163FVA Fr 4347 N225FVB62 Fr 1653N225C 處彎矩M H l AC FHA 2695N mmMV l AC FVA 98084N mmMMH 2 MV2 269514N mm取 0.7 ，考慮到鍵槽的影響， d 乘以 0.94，有：M 2 ( T)20.1d311.2MPa 1 180MPa ， 合格圖 5-1 軸 1 受力圖軸 2：Ft12000T1d16000N2000T3Ft2d414900NFr1 Ft1 tanFt1 tan 20o 2184NFr 2 Ft 2 tan Ft 2 tan 20o 5500N且 Ft1和Ft2，F(xiàn)r1和F

20、r2的方向相反。l AB 224 mm， l Bc 2 164 mm， l AC1 72mm,lc1lc2水平面內(nèi)的支反力92mm72 Ft2 -152 Ft1 FHA224717NFHB164 Ft2 -60 Ft12249301N垂直面內(nèi)的支反力Fr1 lBC1Fr2 lBC22955NABFVBFr FVA 321NC 處彎矩M H lAC2 FHA lBC2 FHB 449076N mm MV lAC2 FVA lBC2 FVB 429900N mmM MH 2 MV2 621677N mm取 0.7 ，考慮到鍵槽的影響， d 乘以 0.94，有：5.47MPa 1 180MPa ，。

21、合格M 2 T 2 0.1d3圖 5-2 軸 2 彎矩圖軸 3：圓周力 Ft 2000T3 14900Nd4徑向力 Fr Ft tan Ft tan 20o 5500N156mml AB229 mm， l BC73mm，l AC水平面內(nèi)的支反力FHA156 Ft 10000 N229 t73FHBFt 4900N229垂直面內(nèi)的支反力156FVAFr 2800N22973FVBFr 1700N229圖 5-3軸 3 受力圖3、軸承的校核 因?yàn)樗x器械為卷揚(yáng)機(jī)，且為雙班制。所以為中等強(qiáng)度工作。 實(shí)際工作時(shí)間為 280天，且大修周期為 3 年，基本額定壽命 L10由1 式 17.3C 1 P L1

22、0L10 (C)P若軸承工作轉(zhuǎn)速為 n(r/min) ，所以以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽 命,，由1 式 17.4 所選軸承均為深溝球軸承，所以 3 。16670 Cn (P)查1表 17.8，取 f p 1。Lh 280 16 3 13440h軸承 I ，6208：由1式 17.7， P1 fp(XFr YFa) 2184NC p3 nLh 13.94KN 16670查2表 6-63， Cr 29.5KN 。所以 C Cr ，軸承 I 合格。軸承 II ， 6210：由1式 17.7， P2 fp(XFr YFa) 58000 N 3 nLhC p3 h 22.5KN 16670查2表 6-6

23、3， Cr 35KN所以 C Cr ，軸承 II 合格。軸承 III ，6217：由1式 17.7， P3 fp(XFr YFa) 5500NnLh14KNp 16670查2表 6-63， Cr 83.2KN 所以 C Cr ，軸承 III 合格。4、鍵的校核217255HBS。鍵的材料選用 45 鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。硬度為 擠壓強(qiáng)度條件為 p 4T p (100 200)MPa 。dhlI 號(hào)鍵： b h 10 8,l 工作 46mm4Tp 63.9MPa p (100 200) MPadhl所以 I 號(hào)鍵合格。II 號(hào)鍵： b h 16 10, l工作 74mm.4Tp 24.5MPa p

24、(100 200)MPa dhl所以 II 號(hào)鍵合格。III 號(hào)鍵： b h 14 9,l 工作 56mm.4Tp 101.2MPa p (100 200)MPa dhl所以 III 號(hào)鍵合格。IV 號(hào)鍵： b h 14 9, l工作 47mm.4Tp 118.2MPa p (100 200)MPa dhl所以 IV 號(hào)鍵合格。V 號(hào)鍵 ( 雙鍵)： b h 25 14, l工作 55mm.， 1.5Tp 37.2MPa p (100 200)MPadhl所以 V 號(hào)鍵合格。號(hào)鍵： b h 22 14, l工作 103mm.p 4T 92.5MPa p (100 200)MPadhl所以號(hào)鍵合

25、格。六、箱體及減速器附件說明 箱殼是安裝軸系組件和所有附件的基座， 它需具有足夠的強(qiáng) 度、剛度和良好的工藝性。箱殼多數(shù)用 HT150 或 HT200 灰鑄鐵鑄造而成，易得道美觀 的外表，還易于切削。為了保證箱殼有足夠的剛度，常在軸承凸 臺(tái)上下做出剛性加固筋。當(dāng)軸承采用潤(rùn)滑時(shí)， 箱殼內(nèi)壁應(yīng)鑄出較大的倒角， 箱殼接觸 面上應(yīng)開出油槽， 一邊把運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)飛濺在箱蓋內(nèi)表面的油順列而充 分的引進(jìn)軸承。 當(dāng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)， 有時(shí)也在接合面上開 出油槽，以防潤(rùn)滑油從結(jié)合面流出箱外。箱體底部應(yīng)鑄出凹入部分， 以減少加工面并使支撐凸緣和地 量好接觸。減速器附件：1)視孔和視孔蓋箱蓋上一般開有視孔， 用來檢查嚙

26、合， 潤(rùn)滑和齒輪損壞情況， 并用來加注潤(rùn)滑油。 為了防止污物落入和油滴飛出， 視孔須用視 孔蓋、墊片和螺釘封死。 視孔和視孔蓋的位置和尺寸由查表得到。油標(biāo)采用油池潤(rùn)滑傳動(dòng)件的減速器， 不論是在加油還是在工作時(shí)， 均續(xù)觀察箱內(nèi)油面高度，以保證箱內(nèi)油亮適當(dāng)，為此，需在箱體 上便于觀察和油面較穩(wěn)定的地方，裝上油標(biāo)油標(biāo)已標(biāo)準(zhǔn)化。3）油塞在箱體最底部開有放油孔，以排除油污和清洗減速器。放油 孔平時(shí)用油塞和封油圈封死。油塞用細(xì)牙螺紋，材料為 235 鋼。 封油圈可用工業(yè)用革、石棉橡膠紙或耐油橡膠制成。4）吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘為了便于搬運(yùn)減速器，常在箱體上鑄出吊鉤、吊耳或在箱蓋 上安裝吊環(huán)螺釘。 起調(diào)整個(gè)減速器時(shí)， 一般應(yīng)使用箱體上的吊鉤。 對(duì)重量不大的中小型減速器， 如箱蓋上的吊鉤、 吊耳和吊環(huán)螺釘 的尺寸根據(jù)