设计单级圆柱齿轮减速器的分享

UG的天空

一、前言
(一)
设计目的：
( D' ~& r& Q( j9 W# H8 i. V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)
8 I9 e* s2 E' c) i) r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。
+ {* B5 L  B) d6 I; H$ @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。
5 J+ r! I+ x. J! K. }6 d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。
9 e2 Z. ~: B: B0 d7 l% O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。
3 b( v6 d* p: u, l3 k; K减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
# s8 @" J1 v' v0 g3 }. r0 Q- `) a) R6 q二、传动系统的参数设计
% @; A1 a9 p5 G. O& V. H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）。
工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
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。
$ t9 b$ u( s2 o6 I1
- E' T: ~* }: y、电动机选择
（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
（2）、电动机功率选择：
* g0 u7 |5 k4 a# B①传动装置的总效率：
=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
=FV/1000η
$ T. x% J, r3 j! `& {  [=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
$ W7 c9 X1 e% x. D6 h) M" y③电动机的输出功率：
( G% z: l9 Z! L# G9 W7 M) v=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 。
8 W8 X1 w7 X- T& h1 D⑶、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
: f0 w7 `! p7 N- P& O=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
: V- ?  ~' O. I6 I+ Q3 Y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
（1）、总传动比：i =1440/96=15
9 c$ @' s4 d/ W7 J（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）
=15/5=3
9 c6 o& d4 z6 A6 v4 K1 z3 、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
9 M3 B9 C; A4 {; E9 J- V8 A1 a=960r/min
( Z! g  p" a' Q; p0 {( t1 T=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率（KW）
( f, L( t8 d! J; @. f2 B' N! t: z. P电动机的额定功率Pm=5.5KW
2 ?9 s# _* Q- D0 z所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
4 r# T: f7 z0 f  C/ C( U- F⑶计算各轴扭矩（N•mm）
- C# a3 ]( X  |TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
# F- [8 j) |; m5 r) ]4 m（一）齿轮传动的设计计算
0 Q* p9 U0 U1 L' U/ i6 b) Z8 }" E（1）选择齿轮材料及精度等级
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
/ Q) B4 m2 x. \( X, B（2）确定有关参数和系数如下：
传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
=5×20=100 ，所以取Z
实际传动比
i =101/20=5.05
: ~& J- j# v' T传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
1 b6 z- j& B, f: t2 S$ i齿数比： u=i
取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
则 h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
" X- S  l6 _( }( `d =3×101mm=303mm
0 S8 B: S$ M2 Q- w& [4 ]8 @由指导书取 φ
- d; V9 O6 X# s/ S2 S, {齿宽： b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齿顶圆直径：d ）=66，
& ^6 P) b6 E5 Z( M7 Xd
齿根圆直径：d ）=52.5，
& v6 N6 u3 w! V4 K9 Ld ）=295.5
基圆直径：
d cos =56.38，
d cos =284.73
8 y: l* e% X) I+ H+ A: r(3)计算齿轮传动的中心矩a：
( L2 ^+ Y. A- r: I, S4 M, @9 m3 U- ea=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
1 、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据指导书并查表，取c=110
2 O, Q% f7 @8 f7 d3 @8 K9 A9 i/ V- Q4 b所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位，固定和装配
, i$ N. s9 G6 x4 @5 `单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
$ W. ?! C: O+ j8 Y②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
∵h=2c
6 s* |; B, X0 ~c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
; q" W) p, y% I考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L =（2+20+55）=77mm
III段直径：
初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
8 U, m9 i9 k8 l9 w) y: l2 C=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
) n' L, O7 p, F, q' s* cⅣ段直径：
由手册得：c=1.5
. I3 ^3 z- O* {7 J& K( T' u+ w) Vh=2c=2×1.5=3mm
1 y- Y) k7 p+ q) q此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
8 V' i! `6 u. K  z6 x; x+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L
  c) L! ]- Q+ p0 F5 c. _' wⅤ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
; n; v( P- S! p& U0 o取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
1 q& u4 ~8 X' o* PⅥ段直径：d =41mm， L
7 W6 a: i3 k) r+ R7 |  TⅦ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
; P, \) I) C3 N9 ]9 |! i2 、输出轴的设计计算
) t) x; C% D& f3 G. p: n+ p0 S⑴、按扭矩初算轴径
: b& H0 Q. |: C& I7 {选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
( Q( f8 s" _' j. T% u$ a根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
/ ]% [+ z& g6 L& _4 |=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
- B1 }0 J: r2 Q7 H3 j! f$ h∴取d=42mm
( J7 K' l: K6 ]⑵、轴的结构设计
①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。
②确定轴的各段直径和长度
, E% V+ A" e# `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。
/ J5 c: K* I/ ~, y. ~则 d =42mm L = 50mm
3 r5 y) G- z2 |# n* kL = 55mm
L = 60mm
) q' L: U8 d1 ~+ ^% b2 r1 k/ \L = 68mm
L =55mm
* U4 P, |- L0 h6 X7 {L
四、滚动轴承的选择
1 、计算输入轴承
$ Q- @) e% f4 v0 R- N, s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.
2 、计算输出轴承
: {7 d3 |$ w6 x+ O- y1 e, z0 k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
# r- \5 N7 Z8 \  S, w0 e4 R/ X5 g1 、输出轴与带轮联接采用平键联接
% z* h0 N6 @; S键的类型及其尺寸选择：
5 Y& ^9 r$ C+ Q2 H$ E( z7 G9 l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
- n# \9 ?. f. L+ Y9 J6 y9 B则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
2 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
1 R& S! q) T7 \3 v. [查手册得，选用C型平键，得：
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
! }& \9 E8 w6 r: Y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
% w, g( ~  V2 v. ]5 G查手册
, I1 m- D8 n- y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
+ a- K8 n0 t- c' R4 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
# A& j, j% }7 l9 u$ I5 j: K查手册
选A型平键，得：
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
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
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：
* G" K& A5 P+ x& s% B( Q七、轴承端盖
主要尺寸计算
  C& `) p- R$ ]9 H8 g轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
8 u6 v  ?  g$ |7 n8 c! o) f$ x八、减速器的
减速器的附件的设计
0 f4 \: [. X' j1
2 V' x4 i5 W5 W3 B) [0 e、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
- s8 i; H" t0 K1 D- H、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
! E: g* f# e, U  ^7 q% }" t" {* E、角螺塞
M18
×
1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
* a, c3 _& n, C6 n% B设计参考资料目录
/ F- W1 m" b4 e9 c3 A+ B1、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
: C% c. P+ ^' B2、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