二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果第一章 電動(dòng)機(jī)的選擇及功率的計(jì)算1.1電動(dòng)機(jī)的選擇 1.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型 據(jù)2，按工作要求選用JO2型電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。電源的電壓為380V。 1.1.2選擇電動(dòng)機(jī)功率 根據(jù)已知條件，工作機(jī)所需要的有效功率為：其中 F: 運(yùn)輸帶工作拉力V: 運(yùn)輸帶工作速度 電動(dòng)機(jī)所需要的功率為: 式中為傳動(dòng)系統(tǒng)的總功率: 由2表2-5確定各部分效率為: 三角帶傳動(dòng)效率軸承傳動(dòng)效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率(設(shè)齒輪精度為8級(jí)),工作機(jī)傳動(dòng)效率,聯(lián)軸器效率,代入上式得： 電動(dòng)機(jī)所需要的功率為: 因載荷平穩(wěn),電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可.選電動(dòng)機(jī)功率為4kw，T200L-2系列電動(dòng)機(jī).1.1.3確定電動(dòng)

2、機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速： 按推薦的傳動(dòng)副傳動(dòng)比的合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 同步轉(zhuǎn)速1500電動(dòng)機(jī)尺寸大，造價(jià)高，故不可取。 選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JO2-42-6，其主要參數(shù)見(jiàn)表1：同步轉(zhuǎn)速（）額定功率（）滿載轉(zhuǎn)速（）10004.09601.81.8第二章 傳動(dòng)比的分配及參數(shù)的計(jì)算2.1總傳動(dòng)比2.2分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 按浸油潤(rùn)滑條件考慮，取高速級(jí)傳動(dòng)比 而 2.3傳動(dòng)裝置的運(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:2.3.1 I軸（高速軸電動(dòng)機(jī)軸）電動(dòng)機(jī)軸： 2.3.2 軸(中間軸) 2.3.3 軸(低速軸) 將上述計(jì)

3、算結(jié)果列表2-1中,以供查詢表2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)參數(shù)軸(高速軸)軸（中間軸）軸（低速軸）轉(zhuǎn)速 nr/min960273.50100.92功率 P(kw)3.423.283.15轉(zhuǎn)矩 T(N.m)33.98114.53298.05傳動(dòng)比i3.512.71第三章 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算3.1斜齒輪傳動(dòng) 3.1.1選擇齒輪材料，并確定許用應(yīng)力。大小齒輪均采用40Cr,調(diào)制。熱處理方法:小齒輪調(diào)制處理(280HBS)大齒輪調(diào)制處理(250HBS) 硬度差HBS=280-250=30HBS 由1圖9-39和圖9-40查出試驗(yàn)齒輪的疲勞極限，確定許用應(yīng)力。 3.1.2選擇齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)。 由于是軟齒面

4、傳動(dòng)，根據(jù)加工等級(jí)要求。參考1表9-12，選擇8級(jí)精度，要求齒面粗糙度，滾齒。取小齒輪齒數(shù),則,取大齒輪齒數(shù)。初選螺旋角；參考1表9-11，選齒寬系數(shù)。齒數(shù)比（即實(shí)際傳送比）為傳動(dòng)比誤差，所以齒數(shù)選擇合理。 3.1.3按照齒面接觸強(qiáng)度，計(jì)算小齒輪分度圓直徑（式（9-44）。 3.1.4協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)。計(jì)算中心距：經(jīng)試算，取a=120(mm),保證模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值，且在合適范圍內(nèi)。計(jì)算螺旋角： 3.1.5計(jì)算主要幾何尺寸。計(jì)算分度圓直徑：齒寬：取 3.1.6校核齒根彎曲強(qiáng)度。計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)： 從1表9-10查出復(fù)合齒形系數(shù)（插入法），。由于,所以取計(jì)算輪齒完全強(qiáng)度。 按照1式（9-45），輪齒彎曲強(qiáng)度條

5、件所需要的模數(shù)為它小于設(shè)計(jì)結(jié)果,滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件。3.2斜齒輪傳動(dòng) 3.2.1選擇齒輪材料，并確定許用應(yīng)力。 大小齒輪均采用40Cr,調(diào)制。熱處理方法:小齒輪調(diào)制處理(280HBS)大齒輪調(diào)制處理(250HBS) 硬度差HBS=280-250=30HBS 由1圖9-39和圖9-40查出試驗(yàn)齒輪的疲勞極限，確定許用應(yīng)力。 3.2.2選擇齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)。(1)由于是軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，根據(jù)加工等級(jí)要求。參考1表9-12，選擇8級(jí)精度，要求齒面粗糙度，滾齒。 (2).選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù),取 (3).選取螺旋角初選螺旋角=。選擇齒寬系數(shù) 齒數(shù)比（即實(shí)際傳送比）為傳動(dòng)比誤差，所以齒數(shù)選擇合理。 3.2.

6、3按照齒面接觸強(qiáng)度，計(jì)算小齒輪分度圓直徑（式（9-44）。 3.2.4協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)。計(jì)算中心距：經(jīng)試算，取a=158(mm),保證模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值，且在合適范圍內(nèi)。取標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算螺旋角： 3.2.5計(jì)算主要幾何尺寸。計(jì)算分度圓直徑：齒寬：取 3.2.6校核齒根彎曲強(qiáng)度。計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)： 從1表9-10查出復(fù)合齒形系數(shù)（插入法），。由于,所以取計(jì)算輪齒完全強(qiáng)度。 按照1式（9-45），輪齒彎曲強(qiáng)度條件所需要的模數(shù)為：它小于設(shè)計(jì)結(jié)果,滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件。 第四章 軸的設(shè)計(jì)及校核 選取軸的材料為45鋼,調(diào)制處理.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1初步確定軸的最小直徑 按1式13-2初步估算軸的最小直徑. 根據(jù)表

7、15-3 取，于是得: 考慮到軸的外伸端開(kāi)有鍵槽，將計(jì)算軸頸加大3%5%后，參照表13-3取標(biāo)準(zhǔn)直徑18mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器的,為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩,查表14-1,取=1.8則有 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003選用LX型彈性套柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的孔徑d=20mm.故取,聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52mm。因應(yīng)比聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度略短，即。 4.1.2擬定軸上零件的裝配方案.軸上裝配有彈性套柱銷聯(lián)軸器,滾動(dòng)軸承、封油圈、圓柱斜齒輪、鍵、軸承端蓋.4.1.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑

8、和長(zhǎng)度。 （1）為了滿足彈性聯(lián)軸器的軸向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。,故取二段的直徑，左端用軸承端蓋定位。 （2）初步選擇滾動(dòng)軸承 參照工作要求根據(jù)，因軸承只受徑向力作用，故選用深溝球軸承。由1表12-15（摘自GB/T 276-1994),選擇軸承代號(hào)6005，得尺寸 故取第三段直徑，為與軸承和擋油板配合，取。 因圓柱斜齒輪，因此選。軸承右端用軸肩定位，即。第六段因安裝齒輪，可使其直徑大于第七段，即。齒輪左端用軸肩固定，即。軸承端蓋的總寬度為20（mm)，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，取端蓋的外端面與V帶輪右端面的距離l=30(mm)，故取。取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離a

9、=16(mm),同時(shí)考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置是，應(yīng)距箱體內(nèi)必一段距離，設(shè)s=8(mm)。故。取軸環(huán)長(zhǎng)度為。為使與中間軸大齒輪正確嚙合，取中間軸大小齒輪距離為5（mm)。 確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角 ，圓角。4.2軸的結(jié)構(gòu)校核 4.1.4輸入軸上斜齒輪的受力分析。 已知：軸的 4.2.1求作用在齒輪上的力 已知：斜齒大齒輪分度圓直徑 斜齒小齒輪分度圓直徑 小斜齒輪上的作用力有： 4.2.5計(jì)算輸出軸的支座反力和彎矩。 輸入軸支撐跨度l=199(mm)。左右兩個(gè)支座分別為A和B,斜齒輪對(duì)稱布置在如入軸支撐跨度的中點(diǎn)C。 4.1.5.1斜齒輪圓周力作用在水平面上，其上支座反力為

10、C處的水平彎矩為 4.2.5.2斜齒輪徑向力和軸向力作用在垂直面上（使軸在V面上產(chǎn)生彎曲變形），根據(jù)軸系力矩的平衡條件，有 得到垂直面上A支座的反力為 由軸系力的平衡條件 得C處左側(cè)的垂直彎矩為 C處右側(cè)的垂直彎矩為 注：在集中力偶作用的C處，彎矩圖發(fā)生突變。彎矩圖的突變值為： 集中力偶為 可見(jiàn)，軸C處彎矩突變值等于集中力偶的大小，說(shuō)明垂直面的外力和內(nèi)力計(jì)算結(jié)果是正確的。4.2.5.3計(jì)算C處左,右兩側(cè)的合成彎矩： 可見(jiàn)，C處右側(cè)的合成彎矩較大。 4.2.6輸入軸在CD段承受的扭矩等于它傳遞的轉(zhuǎn)矩 4.2.7計(jì)算危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。 C處是危險(xiǎn)截面，按式（13-3）計(jì)算該處的當(dāng)量彎矩（對(duì)一般轉(zhuǎn)

11、軸可視其轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)性質(zhì)，取扭矩矯正系數(shù)為a=0.6)。4.2.8計(jì)算C處的需要軸頸。參考1表13-1和表13-4得到45號(hào)鋼調(diào)制的軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力 由于C處開(kāi)有一個(gè)鍵槽（斜齒輪用平鍵連接作周向固定），故將直徑增大5%后得到,它小于該處實(shí)際直徑29mm,故軸的彎扭組合強(qiáng)度足夠。 雖然從上面的強(qiáng)度核算結(jié)果來(lái)看，輸入軸的強(qiáng)度裕度較大，但是從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和滿足外伸段強(qiáng)度考慮，并不能因此而減少軸徑。另外，軸徑稍大可以提高軸的剛度，有利于保證軸系的正常工作。4.3II軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 初步估算軸的最小直徑 軸上有鍵槽，故加大3

12、%-5%，取d=28mm。4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核（1） 擬定軸上零件裝配方案 軸上裝配有:斜齒輪,單列圓錐滾子軸承,套筒。（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承同時(shí)受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30206型，其尺寸為： 故取，而 取安裝齒輪處的軸段的直徑，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知斜齒輪的小輪轂寬度，大輪轂寬度為。為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，小斜齒輪右端和大斜齒輪左端均

13、采用軸肩定位。軸肩處的直徑,。,。取軸環(huán)的長(zhǎng)度取齒輪距箱體內(nèi)壁距離,同時(shí)考慮到箱體的鑄造誤差，應(yīng)距箱體距離s=8(mm),故。 軸的總長(zhǎng)度 （3）軸上零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，查手冊(cè)，查得平鍵截面（GB/T 10951979）。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣，聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為2mm.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1初步確定軸的最小直徑 4.4.2擬定軸上零件裝配方案 軸上裝配有:斜齒輪,單列圓錐滾子軸承,套筒,聯(lián)軸器

14、,軸承端蓋,螺栓。4.4.3根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）為了滿足要求,軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表（141），考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50142003）選用LX型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其最大轉(zhuǎn)矩為560N.m,聯(lián)軸器的孔徑，故選，聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為使軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第二段長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)選。第六段安裝軸承,左端采用軸肩定位,右端采用端蓋定位,選。根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中選用0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)

15、精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承32307型，其尺寸為，故取。（2） 取安裝齒輪的軸段二段的直徑，齒輪的左端采用軸肩定位，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位已知斜齒齒輪的輪轂，。軸環(huán)。軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆，和對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，取端蓋的外端面和聯(lián)軸器的右端面的距離l=30mm,故取。（3） 為了保證軸與軸兩斜齒輪的正確嚙合，則： 得： 且4.4.4軸向零件的周向定位齒輪聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，根據(jù)，鍵，為了保證齒輪與軸有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為過(guò)渡配合，選鍵，。第五章 傳動(dòng)零件及軸承的潤(rùn)滑、密封的選擇5.1齒輪潤(rùn)滑的選擇 齒輪的圓周速度，可選用浸油潤(rùn)滑

16、，浸油潤(rùn)滑是將傳動(dòng)件一部分浸入油中，傳動(dòng)件回轉(zhuǎn)時(shí)，粘在其上的潤(rùn)滑油被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑。同時(shí)，油池中的油被甩到箱壁上可以散熱，箱體內(nèi)應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑油以保證潤(rùn)滑及散熱需要。 潤(rùn)滑油選全損耗系統(tǒng)用油（GB4431989）代號(hào)：LAN22，在40時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度為。凝點(diǎn)（傾點(diǎn)）不低于-5，閃點(diǎn)（開(kāi)口）不低于150。主要用途用于小型機(jī)床齒輪箱，傳動(dòng)裝置軸承，中小型電機(jī)風(fēng)動(dòng)工具等。5.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 對(duì)齒輪減速器，當(dāng)浸油齒輪的圓周速度時(shí)，滾動(dòng)軸承宜采用脂潤(rùn)滑。當(dāng)齒輪的圓周速度時(shí)，滾動(dòng)軸承多采用油潤(rùn)滑。滾動(dòng)軸承選鈣鈉基潤(rùn)滑脂（ZBE360011988）ZGN2。滴點(diǎn)不低于135.主要用途用于工作溫度在801

17、00，有水分或較潮濕環(huán)境中工作的機(jī)械潤(rùn)滑。多用于鐵路、機(jī)車、列車等滾動(dòng)軸承（溫度較高者）潤(rùn)滑，不適合低溫工作。5.3減速器的密封 減速器需要密封的部位一般有伸出處、軸承室內(nèi)側(cè)、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。5.3.1軸伸出處的密封為了防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)、灰塵等侵入軸承室的密封效果。氈圈式密封簡(jiǎn)單、價(jià)廉，但對(duì)軸頸接觸面的摩擦較嚴(yán)重。主要用于脂潤(rùn)滑及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過(guò)）的油潤(rùn)滑。5.3.2箱體結(jié)合面的密封為了保證箱座、箱蓋聯(lián)接處的密封聯(lián)接，凸緣應(yīng)有足夠的寬度，結(jié)合面要經(jīng)過(guò)精刨或刮研。聯(lián)接螺栓間距不應(yīng)過(guò)大以保證壓緊力。為了保證軸承孔的精度，剖分面間不得加墊片，只允許右剖面間涂以密封膠。為提高密封性，左箱座凸緣上銑出回油溝,使?jié)B入凸緣聯(lián)接縫隙面上的油重新流回箱體內(nèi)。鑄造箱體材料一般多用鑄鐵HT150或HT200，鑄造箱體較易獲得合理和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，剛度好易進(jìn)行切削加工。5.4減速器箱體結(jié)構(gòu)尺