卷筒直径D=480mm-工作转速n=75rmin-运输带的有效拉力F=3200N.教学文案.doc

。卷筒直径D=480mm,工作转速n=75rmin,运输带的有效拉力F=3200N.

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2014年12月20日
目录
一、 设计题目....................................3
二、 拟定传动方案................................3
三、 选择电动机..................................4
四、确定传动装置的总传动比和分配传动比 …..............5
五、 计算传动装置的运动和动力参数................5
六、 齿轮的设计..................................7
七、 轴的设计和键的校核…………………………………10
八、 输出轴联轴器的选择..........................18
九、 减速器的各部位附属零件的设计................18
十、 润滑方式的确定..............................19

一.设计题目
设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。轻微震动，双向运转，在室内常温下长期连续工作。卷筒直径D=480mm,工作转速n=75r/min,运输带的有效拉力F=3200N.
二. 拟定传动方案
为估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案。由先知条件r/min，计算出传动装置的总传动比为13或20（一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机），根据总传动比数值，初步拟定二级传动比的多种方案。指导书上已经分析其优缺点。经过比较，选用带式运输机的二级展开式圆柱直齿轮减速器，如下图。

三．选择电动机二
1.选择电动机类型：
按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结构，电压380V，Y型。
2. 选择电动机的容量
输送带速度
卷筒轴输出功率
电动机输出功率
由电动机到运输带的传动总功率为

—滚动轴承的传动效率：0.99
—圆柱齿轮的传动效率：0.97
—弹式联轴器的传动效率：0.96
—齿式联轴器的传动效率：0.99

则：
所以
由表20.1选取电动机额定功率
3.确定电动机转速
为便于选择电动机转速，推算出电动机可选范围。由表2.1查的单级齿轮传动比范围i=3-6，则电动机转速可选范围为。可见，同步转速为、、的电动机均符合。这里初选和的电动机比较，如下表：
方案
电动机型号
额定功率kw
电动机转速r/min
传动装置传动比
同步
满载
总传动比
高级
低级
1
Y132M-4
7.5
1500
1440
19.20
4.8
4
2
Y160M-6
7.5
1000
970
13
4
3.25
由表中数据可以看出两个方案均可行，但方案2传动比小，传动装置结构尺寸较小，因此选方案2，选定电动机型号为Y160M-6.
四.确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
分配传动比:,则
注：为高速级传动比，为低速级传动比。
五. 计算传动装置的运动和动力参数：
电动机轴： 转速 r/min
输入功率kw
输出转矩N/mm
高速轴（1轴）： 转速r/min
输入功率
输出转矩
中间轴（2轴）： 转速
输入功率
输入转矩
低速轴（3轴）： 转速
输入功率
输入转矩
卷筒轴（4轴）： 转速
输入功率：

各轴运动和动力参数表

轴号
功率kw
转矩N/mm
转速r/min

电动机
6.59
64881
970
1轴
6.46
63601
970
2轴
6.20
24366
243
3轴
5.95
75763
75
4轴
5.83
74235
75

六、齿轮的设计
高速级齿轮设计
1.确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数
因传动尺寸无严格限制，并且传动效率较小，由表4-2查得，小齿轮采用40Cr调质，齿面硬度为（241~286）HBW，取260HBW.大齿轮采用45调质，齿面硬度（197~255）HBW,取230HBW。精度七级。
取Z1=24,Z2=24*4=96
2. 确定许用应力
查图4.19-3，得
查图4.21-3，得
查表4-10，取

查图4.20，得
查得4.22，得
查图4.23，得

3. 齿面接触疲劳强度计算
（1） 计算工作转矩：T1=64800N/mm
（2） 初步计算小齿轮直径，由式（4.10）得

查表4-8，取Ad=90
查表4-7齿宽系数取1，则
d1>=55.7,取d1=60mm,b=60mm.
(3)按齿面接触疲劳强度计算
由式（4.9）得

因工作有轻微冲击，查表4-4得KA=1.35
设计齿轮精度为7级，
查图4.9取KV=1.06
齿轮非对称布置，查图4.12取
KAFt/bd1=48.6
查表4-5，取

(4)计算齿面接触应力
查图4.14得
查表4-6得

则d1>=45.7，取d1=50，则m=d1/z1=2.08，取m=2.5
则d1=mZ1=2.5*25=60mm，b=60mm
（4） 校核弯曲疲劳强度
由图4.18查得，
查图4.16得，
所以
由式（4.11）得

大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求。
（5） 确定传动主要尺寸
d1=60mm，d2=d1i1=60*4=240mm
A=d1+d2/2=150mm
（6） 绘制轮齿零件工作图（略）
低速级齿轮设计
1.确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数
因传动尺寸无严格限制，并且传动效率较小，由表4-2查得，小齿轮采用40Cr调质，齿面硬度为（241~286）HBW，取260HBW.大齿轮采用45调质，齿面硬度（197~255）HBW,取230HBW。精度七级。
取Z1=30,Z2=30*3.25=98
4. 确定许用应力
查图4.19-3，得
查图4.21-3，得
查表4-10，取

查图4.20，得
查得4.22，得
查图4.23，得

5. 齿面接触疲劳强度计算
（1）计算工作转矩：T1=24366N/mm
（2）初步计算小齿轮直径，由式（4.10）得

查表4-8，取Ad=90
查表4-7齿宽系数取1，则
d1>=40.7,取d1=50mm,b=50mm.
(3)按齿面接触疲劳强度计算
由式（4.9）得

因工作有轻微冲击，查表4-4得KA=1.35
设计齿轮精度为7级，
查图4.9取KV=1.03
齿轮非对称布置，查图4.12取
KAFt/bd1=26.32
查表4-5，取

(4)计算齿面接触应力
查图4.14得
查表4-6得

则d1>=32.64mm，取d1=800，则m=d1/z1=2.67，取m=3
则d1=mZ1=3*30=90mm，b=90mm
（4）校核弯曲疲劳强度
由图4.18查得，
查图4.16得，
所以
由式（4.11）得

大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求。
（5）确定传动主要尺寸
d1=90mm，d2=d1i1=90*3.25=294mm
A=d1+d2/2=192mm
（6） 绘制轮齿零件工作图（略）
七. 轴的设计和键的校核
1.高速轴的设计
①材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取，查表6-3取C=110
②各轴段直径的确定：

由，p=6.59,则
，电动机轴径，且，查手册表7-7，取=35,=58mm,
因为靠轴肩定位，所以取=46,=30，
段装配轴承，取=50，选用6010轴承，=23，
段是定位轴承，取=56，根据箱体内壁线确定后再确定。
段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴

查手册得=3.3，得e=2.2<,因此做成齿轮轴. 此时齿宽为60。
装配轴承所以==50，=34
2.校核该轴和轴承：=56，=153，=97
作用在齿轮上的圆周力为：

径向力为
①求垂直面的支承反力：

②求水平面的支承反力：
由得

③求F在支点产生的反力：

④绘制垂直面弯矩图

⑤绘制水平面弯矩图

⑥绘制F力产生的弯矩图

⑦求合成弯矩图：
考虑最不利的情况，把与直接相加

⑧求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

⑨计算危险截面处轴的直径
因为材料选择调质，查课本226页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：

因为，所以该轴是安全的。
3弯矩及轴的受力分析图如下：

4键的设计与校核:
根据，由于d1=35在范围内，故轴段上采用键：,
采用A型普通键:
键校核.为=58mm综合考虑取=45mm。

所以取键为b*h*l=10*8*45
2.中间轴的设计：
①材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取，C=110
②各轴段直径的确定：

由, p=6.20,则
,
段要装配轴承，查表15.5取=35，选用6010轴承，=36，
装配低速级小齿轮，且取=56，=88，
段主要是定位高速级大齿轮，取=66，=10，
装配高速级大齿轮，取=56，=51
段要装配轴承，取=50，=36
③ .校核该轴和轴承：=71，=82，=56
作用在2、3齿轮上的圆周力：

径向力：

求垂直面的支反力

计算垂直弯矩：
/mm

求水平面的支承力：

计算、绘制水平面弯矩图：

求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

计算危险截面处轴的直径：
n-n截面:
m-m截面:
由于，所以该轴是安全的。
④弯矩及轴的受力分析图如下

⑤键的设计与校核
已知。参考教材表14.1，取
查表14.2得
取键长为70.取键长为35，
根据挤压强度条件，键的校核为：

所以所选键为:
3.从动轴的设计
①材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取，C=110。
②确定各轴段直径

考虑到该轴段上开有键槽，因此取，=60。
轴承盖段
轴承段，选用6010轴承，
自由段取=56,=15
轴环段取=66,=15
大齿轮段，,取=50,=38
轴承段，选用6010轴承，
③校核该轴和轴承:=71,=138,=97
作用在齿轮上的圆周力：

径向力：
求垂直面的支反力：

计算垂直弯矩：

求水平面的支承力。

计算、绘制水平面弯矩图。

求F在支点产生的反力

求F力产生的弯矩图。

F在a处产生的弯矩：

求合成弯矩图。
考虑最不利的情况，把与直接相加。

求危险截面当量弯矩。
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）

计算危险截面处轴的直径。
因为材料选择调质，查课本226页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：

=56>d,所以该轴是安全的。
④弯矩及轴的受力分析图如下：

⑥键的设计与校核：
因为d1=56,查表14.1选键为，由表14.2得
初选键长为56,校核所以所选键为:
装联轴器的轴直径为35, 查表14.1选键为，查表14.2得
初选键长为40,校核所以所选键为:
八.输出轴联轴器的选择：
计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取
,查手册1011页,选用安全销弹性块联轴器
KLA4.
九. 减速器的各部位附属零件的设计.
(1)窥视孔盖与窥视孔：
在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔, 大小只要够手伸进操作可。

以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙,了解啮合情况.润滑油也由此注入机体内.
(2)放油螺塞
放油孔的位置设在油池最低处，并安排在不与其它部件靠近的一侧，以便于放
油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加强密封。
(3)油标
油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量.因此要安装于便于观察油面及油面稳定之处即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度确定。
(4)通气器
减速器运转时，由于摩擦发热,机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏,所以在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气自由逸处，保证机体内外压力均衡，提高机体有缝隙处的密封性，通气器用带空螺钉制成.
(5)启盖螺钉
为了便于启盖，在机盖侧边的边缘上装一至二个启盖螺钉。在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖；螺钉上的长度要大于凸缘厚度，钉杆端部要做成圆柱形伙半圆形，以免顶坏螺纹；螺钉直径与凸缘连接螺栓相同。
在轴承端盖上也可以安装取盖螺钉,便于拆卸端盖.对于需作轴向调整的套环,装上二个螺钉,便于调整.
6）定位销
为了保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销。两销相距尽量远些，以提高定位精度。如机体是对称的,销孔位置不应对称布置.
(7)环首螺钉、吊环和吊钩
为了拆卸及搬运，应在机盖上装有环首螺钉或铸出吊钩、吊环，并在机座上铸出吊钩。
(8)调整垫片
用于调整轴承间隙,有的起到调整传动零件轴向位置的作用.
(9)密封装置
在伸出轴与端盖之间有间隙,必须安装密封件,以防止漏油和污物进入机体内.
十. 润滑方式的确定
因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。

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