二级减速器的设计

机械设计课程设计设计说明书二级减速器的设计学校设计者班级学号指导老师2011年11月目录一．课题二．电动机的选择三．方案为展开式四．总传动比五．轴承的转速六．各轴的功率七．各输入转矩八．齿轮的选择九.轴的结构设计十．轴的校核十一．轴承的校核十二．键联接选择十三．箱体的基本参数十四．减速器润滑方式、密封形式十五.设计小结十六.参考文献一．课题卷扬机起吊的重物为W=15KN,起吊为匀速提升，其提升速度为V=0.65m/s;卷筒与其制动装置（mm550）一起用离合器与减速器输出轴相联。卷筒直径为（mm400）。设卷筒效率97.0。初定减速器的总效率为810.总。所设计的减速器应为二级减速器。选用弹性联轴器。二．电动机的选择PW=F*V=9750NPd=PW/ɳ总=81.09570=12037w卷筒工作转速为：n=DVXπ　100060=40014.365.0100060XXX=31.05r/min由二级圆柱齿轮减速器传动比i2'=8~10，则总传动比合理范围为ia=16~160，综合以上，故电动机可选为：型号为YZR180L-6,转速为nm=963转。三．方案为展开式四．总传动比ia=ɳm/n=963/31.05=31所以减速器的传动比为31又由二级圆柱齿轮减速器i1≈（1.3~1.5）i2当i1=1.3i2时i2=4.88i1=6.35当i1=1.4i2时i2=4.7i1=6.59当i1=1.5i2时i2=4.54i1=6.82选取i2=4.7i1=6.59五．各轴转速nⅡ=ɳm/i1=963/6.59=146r/minnⅢ=ɳm/31=31.06r/min查表得：弹性联轴器的效率ɳ1=0.99滚动轴承的效率ɳ2=0.99选择齿轮的精度为8级，齿轮效率为ɳ3=0.97六．各轴的功率PⅠ=Pd*ɳ1=1.3kwX0.99=12.87kwPⅡ=PⅠ*ɳ2*ɳ3=12.87X0.99X0.97=12.359kwPⅢ=PⅡ*ɳ2*ɳ3=12.359X0.99X0.97=11.868kw七．各输入转矩电动机Td=9550Pd/nm=9550X13÷963=128.92N•mⅠ轴=9550PⅠ/nm=9550X12.87÷963=127.63N•mⅡ轴TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=9550X12.359÷146=808.41N•mⅢ轴TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=9550X11.868÷31.06=3649.04N•m由以上可得表1：各轴功率P(kw）转矩T(N•m)转速r/min传动比电动机13128.929631八．齿轮的选择小齿轮的取材40Cr，表面淬火，查表得：硬度45~50HRC,接触疲劳极限бHlim1130~1150弯曲疲劳极限бF700~740查表得：SF=1.25SH=1ZH=2.5ZE=188Φd=0.5k=1.4由［бF］=бF/SF=700÷1.25=560Mpa［бH］=бH/SH=1140÷1=1140Mpa取齿数Z1=22,则Z2=22X6.59=145实际传动比i1=145/22=6.59查图得：YFa1=2.84YFa2=2.2Ysa1=1.56Ysa2=1.82模数：131212FaSaFYYKTmdz得m≥2.51，查表得模数m=3计算分度圆周直径1d、2d：d1=mZ1=3X22=66mmd2=mZ2=3X145=435mm中心距：a=21m（Z1+Z2)=250.5mmⅠ轴12.87127.639636.59Ⅱ轴12.359808.411464.7Ⅲ轴11.8683649.0431.061齿宽：b=Φd•d1=0.5X66=33mm取b1=35mmb2=30mm齿顶圆直径：da1=d1+2ha=66+2X1X3=72mmda2=d2+2ha=435+2X1X3=441mm齿根圆直径：df1=d1-2hf=66-2X(1+0.25)X3=58.5mmdf2=d2-2hf=435-2X(1+0.25)X3=427.5mm验算齿面接触强度uubdKTZHE12Zσ21H1=10111140Mpa所以合格齿轮圆周速率：V=1000601X(π•d1•n）=1000601X（3.14X66X963）=3.3m/s6m/s所以选择八级合理第二组齿轮：选取材料40Cr，表面淬火，查表得：硬度45~50HRC,接触疲劳极限бHlim1130~1150弯曲疲劳极限бF700~740查表得：SF=1.25SH=1.0ZH=2.5ZE=188Φd=0.6k=1.4由［бF］=бF/SF=720÷1.25=576Mpa［бH］=бH/SH=1180÷1=1180Mpa取齿数Z3=24,则Z4=24X4.7=113实际传动比i2=113/24=4.7查图得：YFa1=2.75YFa2=2.25Ysa1=1.57Ysa2=1.76模数：131212FaSaFYYKTmdzm≥3.66查表得m=4计算分度圆直径：d3=mZ3=4X24=96mmd4=mZ4=4X113=452mm中心距：a=21m（Z3+Z4)=274mm齿宽：b=Φd•d3=0.6X96=57.6mm取b3=60mmb4=55mm齿顶圆直径：da1=d3+2ha=96+2X1X4=104mmda2=d4+2ha=452+2X1X4=460mm齿根圆直径：df1=d3-2hf=96-2X(1+0.25)X4=94mmdf2=d4-2hf=452-2X(1+0.25)X4=442mm验算齿面接触强度uubdKTZHE12Zσ21H1=10471180Mpa所以合格齿轮圆周速率：V=1000601X(π•d3•n）=1000601X（3.14X96X140）=0.7m/s6m/s所以选择八级合理九.轴的结构设计A.初选轴的最小直径选取轴的材料为40Cr。取C=100，Ⅰ轴mmd24nPC≥3ⅠⅠ'1，考虑到联轴器、键槽的影响，取'1d=50mm名称代号单位小齿轮Ⅰ大齿轮Ⅰ小齿轮Ⅱ大齿轮Ⅱ模数mmm34传动比i6.594.7齿数z2214524113分度圆直径dmm6643596452齿顶圆直径damm72441104460齿根圆直径dfmm58.5427.594442中心距amm250.5274齿宽bmm35306055Ⅱ轴mmd47nPC≥3ⅡⅡ'2取d2=50mmⅢ轴mmd76nPC≥3ⅢⅢ'3错误!未找到引用源。,取d3=80mm由查表得：原动机的轴径为55mm又由弹性联轴器TC=KA•T,由表得：KA=2.3所以TC=296.516,,又根据电动机轴径为55mm所以联轴器应选LT8B.初选轴承1轴选轴承为60102轴选轴承为62103轴选轴承为6016各轴承参数见下表：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNdDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor6010508016567422.016.26210509020578335.023.2601680125228711847.539.8C.确定轴上零件的位置和固定方式Ⅰ轴：由于高速轴齿根圆直径与轴径接近，将高速轴取为齿轮轴，使用深沟球轴承承载，一轴端连接电动机，采用弹性柱销联轴器。Ⅱ轴：高速级采用实心齿轮，采用上端用套筒固定，下端用轴肩固定，由于低速轴齿根圆直径与轴径接近，将低速轴取为齿轮轴，，下端用套筒固定，使用深沟球轴承承载。Ⅲ轴：采用实心齿轮，齿轮上端用套筒固定，下端用轴肩固定，使用深沟球轴承承载，下端连接卷扬机，采用离合器连接。十．轴的校核对于Ⅰ轴dⅠ=66mmTⅠ=127.63N•mɑ=20̇Ft=2TⅠ/dⅠFr=Ft•tanɑ=1407.68N齿轮圆周速率：V=1000601X(π•d1•n）=1000601X（3.14X66X963）=3.32m/s外力F=P1/V=3876NFrFtABL1=108.5L2=40.5k=122求垂直面的支承反力：F1v=5.375.1055.37*Ft=1435.37*5.3867=1014.2NF2v=Ft-F1v=3867.5-1014.2=2853.3N求水平面的支承反力：F1H=5.375.1055.37*rF=776NF1H=Fr-776=631.68NK=121.2mmF1F=LKF=5.375.1052.1213876=3285NM2F=F•K=469.77N•mMav=F1V•L1=107N.mMa'v=F2V•L2=68.96N.mMaF=F1FXL1=346.56N.mMa=Mav+MaF=453.56N.mMa`=Ma'v+MaF=415.52N.m轴传递的转矩T1=127.63N.mmNTMMae97.45956.1276.056.4536.02222轴的材料40CrбB=750MpaMPab751mmMdbe43.39751.01097.4591.03331所以此轴设计合宜④绘制垂直面的弯矩图：Fv1014.2NL2AL1B1839.1NMav=107N.mMa'v=68.96N.m⑤绘制水平面的弯矩图FH776NAB631.68NMa'H=23.688N.mMHMaH=81.868N.mAB十一．轴承的校核Ⅰ轴：L1=108.5L2=40.5AFAyFr1BFBydⅠ=66mmTⅠ=127.63N•mɑ=20̇Ft=2TⅠ/dⅠFr=Ft•tanɑ=1407.68N对BB=FAy•(L1+L2)+Fr1•L2=0对AA=FBy•(L1+L2)-Fr1•L1=0得：FAy=369NFBy=1038.7N取FBy=1038.7N查表得X=1,Y=0，5.1pf，0.1tf，ε=3,20kNYFXFPar7.1038取轴承预期寿命hLh10000基本额定动载荷kNLnfPfChtpr151060622.0kN所以轴承6010安全，合格Ⅱ轴：Fr1FByL1L2L3FAyFr2L1=55mmL2=53mmL3=40.5mmFt=2T/dFr=Ft•tanɑ=1407.68NFr1=6130NFr2=1352.8N对BB=FAy•(L1+L2+L3)-Fr1(L2+L3)+Fr2•L3=0对AA=FBy•(L1+L2+L3)-Fr2•(L1+L2)+Fr1•L1=0得：FAy=3565NFBy=-1211N取FAy=pkNLnfPfChtpr186.2710606所以选取6210合格Ⅲ轴：Fr1L1L2FByFAyFr1L1=53.5mmL2=155mm对BB=FAy•L2+Fr1•（L2-L1）=0对AA=FBy•L2-Fr1•L1=0得：FAy=-3848NFBy=2028N取FAy=p基本额定动载荷kNLnfPfChtpr1710606所以选取6016合格十二．键联接选择1.键类型的选择选择45号钢，其许用挤压应力[MPap150][Ⅰ轴右端连接弹性联轴器，键槽部分的轴径为45mm，轴段长84mm，所以选择单圆头普通平键(A型)键b=14mm,h=9mmⅡ轴轴径为55mm，所以选择圆头普通平键（A型）键b=16mm,h=10mm,Ⅲ轴轴段长为68mm，轴径为85mm，所以选择圆头普通平键（A型）键b=22mm,h=14mm十三．箱体的基本参数名称符号参数设计原则箱体壁厚δ100.025a+3=8箱盖壁厚δ190.02a+3=8凸缘厚度箱座b151.5δ箱盖b1131.5δ1底座b2252.5δ箱座肋厚m80.85δ地脚螺钉型号dfM220.036a+12数目n6轴承旁联接螺栓直径d1M160.75df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2M12（0.5-0.6）df连接螺栓的间距l150150~200轴承盖螺钉直径d3M11（0.4-0.5）df观察孔盖螺钉d4M9（0.3-0.4）df定位销直径d8（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距离C118C1=C1mind2至凸缘边缘距离C216C2=C2min