设计单级圆柱齿轮减速器的分享

UG的天空

一、前言
" m: a6 w/ i9 s$ ~/ m(一)
设计目的：
9 |+ p( f$ q' o+ p( X( s' q" l通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
# R) V( @/ z9 R3 W6 s8 Y8 L本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
" N. x* V3 T$ D& j, ^; t减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
1 u0 h$ G6 I9 @8 s2 S: o" q二、传动系统的参数设计
. T& o. P5 t# W0 q原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。
6 r- ~/ a5 c& c% A+ o# o. {# Q工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
1 S/ w' G& D- K; H6 ]. O/ n. Y  ?: h工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。
动力来源：电力，三相交流380/220伏。
3 _0 K. b% ?: {& p9 M8 `6 x1
1 {5 I6 {7 R$ V3 q2 E、电动机选择
3 Z" S( p+ c9 a  M" X& Z（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
* i3 a6 A6 H: F- P; \! f（2）、电动机功率选择：
& a# W: }9 t' x( Z, R" d①传动装置的总效率：
5 n, {4 f- J0 Q! \4 M5 p=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率：
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
9 S4 M0 _; k: a) S. A, p=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率：
+ a' P! s% a! ~0 Z; e% k. |=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。
⑶、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
6 O, m, }- {# I: {. y1 R% x=（60×v）/（2π×D/2）
6 I8 p/ q$ v) u3 x+ Z. `- b" o3 _=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
) \/ y3 G; d3 L6 s* Z根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。
其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。
2 、计算总传动比及分配各级的传动比
* d# e3 E# n3 v6 c  Y2 c* L7 a) I（1）、总传动比：i =1440/96=15
（2）、分配各级传动比：
根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）
6 l( W; T+ l/ R- O* q=15/5=3
3 、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
$ t3 i. }8 o0 n8 ~=960r/min
=1440/3=480(r/min)
1 u( W' f* A- i3 y=480/5=96(r/min)
6 T4 o7 Y5 o7 m' L, b4 @/ @⑵计算各轴的功率（KW）
: Y/ I0 A2 D( r1 r1 p+ o电动机的额定功率Pm=5.5KW
' m- L3 w: s7 ]. g, G3 b3 C所以
. x* ^, u4 G$ G1 n/ d& G3 XP =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
' N0 }8 D/ f5 D9 b=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩（N•mm）
; I' K$ Y+ z! N4 v  J- ]2 T' e3 zTI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
# D2 h6 k) b  S7 n! e  z=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
（一）齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
/ v/ t) y( G2 c; D8 J4 A考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）确定有关参数和系数如下：
传动比i
$ K2 e. l& I. y' p, |, v) Y取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
=5×20=100 ，所以取Z
实际传动比
3 L0 l& N4 o5 V; W1 J/ n9 Q0 l% }i =101/20=5.05
' v0 F/ S) ^1 B6 u传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齿数比： u=i
" j) X! L" ?; u0 R, m+ _取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
则 h *m=3，h ）m=3.75
8 h6 B9 C, v9 d9 G+ |h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指导书取 φ
6 f) S/ s5 T/ r$ a, ?齿宽： b=φ =0.9×60mm=54mm
- `" c) a8 X6 |6 f' p8 \; G0 E+ {=60mm ，
b
齿顶圆直径：d ）=66，
+ T0 P  V$ N3 R5 hd
齿根圆直径：d ）=52.5，
- ~8 f/ m! a0 k: r5 Bd ）=295.5
. U, `' \# y0 C# V7 c, I" z基圆直径：
d cos =56.38，
d cos =284.73
' n0 s* U' z3 I7 E) ?' c% H4 x(3)计算齿轮传动的中心矩a：
1 U" \5 q2 W5 b& Q. J7 |6 H- n* H3 Qa=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
+ }2 P0 W* |# s) n3 ]3 P1 、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
1 g* k# W( s+ R9 x根据指导书并查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
7 b& g' k1 E1 z7 r4 u: h3 W" r2 A∴选d=25mm
8 H) h3 m9 j' t⑵、轴的结构设计
1 a5 N# K' E: U/ ^$ Y$ \3 _) e①轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
3 e. I% C4 T  t% c* `∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
6 a0 ?; n( [! {/ k4 u考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L =（2+20+55）=77mm
III段直径：
初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
- M2 x+ |! j9 Q) S# P4 S; v" m' H=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直径：
由手册得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
" I0 _, p& b1 M3 P$ B7 j2 ?" z( W长度与右面的套筒相同，即L
* k. e4 @$ {0 T) C8 KⅤ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
( g& O$ a1 W  |; R取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
$ Y5 x, h# K3 SⅥ段直径：d =41mm， L
Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2 、输出轴的设计计算
! S, v( r) L8 Z1 a9 i⑴、按扭矩初算轴径
. x8 d8 D: ^) _, G% k选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
1 D, Q5 a% @6 ^! N/ E, ~根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
/ B- F! Z: U- a9 K" O: l8 `=110× (2.168/76.4) =38.57mm
# ]) Q  Q5 S7 e* f* ]考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
% c, A% E. N: \9 c⑵、轴的结构设计
) H6 G+ }1 u: M+ ]' v①轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
; H( G- T! M; T' p# q! o- s②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则 d =42mm L = 50mm
5 ^6 {  d9 i, f6 N' h- p  @L = 55mm
, U8 r5 {. V% vL = 60mm
6 S3 N" ^1 g' M4 C) j/ E! mL = 68mm
7 p0 R$ T1 R2 N5 v, [L =55mm
L
9 H( o; Z! m) Y) S9 ?0 |8 g四、滚动轴承的选择
1 、计算输入轴承
  G% J, v2 |& D选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
5 D! m9 o; {1 G& B% }2 m' V( e' m. r( d$ E2 、计算输出轴承
选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1 、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ，L =65mm
查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
/ ]% I' N+ r4 U) C则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
7 s4 Q, V7 v) S2 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
4 L+ l! n& ?% s1 ?& ~查手册得，选用C型平键，得：
/ _0 O% d$ c7 d8 v: S) `; K装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
# _* e! n# s/ _& M) G则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
3 、输入轴与带轮联接采用平键联接 =25mm L
查手册
选A型平键，得：
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50
! w# I+ W4 G# [0 ^4 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
) ^. a% A" S+ E6 y6 W4 }L
7 [* |4 R: r- c/ b  I% e' `查手册
选A型平键，得：
- `. w$ p) D5 p2 B3 r- B装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
" ]) E0 R/ K- C6 K. Y; u则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
% e* ~2 K( h5 ]# n, ^箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：
七、轴承端盖
主要尺寸计算
& ^, |' M6 [; t轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
  t% H- C, O0 R、挡圈 ：GB886-86
查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58
2
、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
) s" N& w$ V' _. x9 g0 ^6 P8 S! [3
、角螺塞
M18
×
" L. ~/ ^* b' v9 c$ T8 h1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
设计参考资料目录
1 S5 h; h4 o% n; [, x/ s1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1999.6
2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州：浙江大学出版社，1997.11

huhaibotomy

您倒是把图上上来啊