减速器相关计算.docx

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减速器相关计算

1.减速器的概述

减速器原理减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置。

此外，减速器也是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的问转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。

降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。

减速器的作用减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成，比较容易理解。

减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器;按照传动的级数可分为单级和多级减速器按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

（1）蜗轮蜗杆减速器的土要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输人轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。

但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。

（2）谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。

输入转速不能太高。

（3）行星齿轮减速器行星减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时，即小体积大转矩，而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。

（4）展开式两级圆柱齿轮减速器展开式两级圆柱齿轮减速器是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。

（5）两级圆锥-圆柱齿轮减速器单级圆锥齿轮减速器及两级圆锥-圆柱齿轮减速器用于需要输人轴与输出轴成90D配置的传动中。

（6）同轴式两级圆柱减速器同轴式两级圆柱减速器的径向尺寸紧凑，但径向尺寸较大。

减速器的种类繁多，如今应用于各个领域，总体的发展趋势如下：

1高水平、高性能。

圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4

倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。

2积木式组合设计。

基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。

3型式多样化，变型设计多。

摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

齿轮减速器应用范围广泛，例如，内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比具有许多优点，能够适用于机械、冶金、矿山、建筑、轻工、国防等众多领域的大功率、大传动比场合，能够完全取代这些领域中的圆柱齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，因此，内平动齿轮减速器有广泛的应用前景。

2.传动方案的拟定

设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器，如图2.1

1.工作条件：

使用年限10年，工作为1班制，载荷平稳，单向传动，室内工作

2.原始数据：

运输带曳引力F=1500N,运输带速度v=1.1m/s,滚筒直径D=220m。

2.2电动机的选择

1.电动机类型选择：

丫系列三相异步电动机。

（1）传动装置总效率n总，

=0.96x0.98-x0.97x0.99x0.9（5=0.85

式中，n轴承——V带轮效率，n联轴器——齿轮效率，n滚筒——滚筒效

率。

2.电动机功率选择:

式中，Pd—电动机所需工作效率.

3.确定电动机转速：

60x1000xv60x1000x1.1.心宀、

丹*===95.5厂niin（.2_3）

浪简jrxP^x220/

式中，n滚筒一滚筒转速。

根据【1】P69表2-5中提供的合理的传动比范围，取V带传动比1=2〜4,一级圆柱齿轮传动比lc=3〜6,则合理传动比i=6〜24,故电动机转速的可选范围为nd=i*n滚筒=573〜2292r/min。

4.确定电动机型号

符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min。

则由【1】P171表2.11查出三种适合的电动机型号。

表1.1电动机选择

万案

电动机型号

额定功率

电动机转速

1

Y100L2-4

2.2

1430

2

Y112M-6

2.2

940

3

Y132S-8

2.2

710

综合考虑电动机的转速、价格等，2、3方案的转速低，价格较高，故选取

Z方1。

2.3计算总传动比及分配各级的传动比

1.总传动比计算

（2-4）

=14.9?

式中，i总——总传动比，n电动机——电动机转速。

2.分配各级传动比

齿轮传动比i齿轮，V带轮传动比i带，取i齿轮=4,

•-—

•位=常轮X%;

=374

/瞎乾

2.4运动参数及动力参数计算

1.计算各轴转速

殆=傀邮I=143（h;5un

=%/*=1430/=382.4/?

min

F八74

n—驾/—彳*2•霭=95."min

"7加/4'

2.计算各轴功率

R=P、=1.94KW

=2?

=L94x0.96=1.86KW

&=£xq怡章x耳齿枪=1居6x0.98x0.96=1.75KW

3.计算各轴扭矩

95知览7?

_9乃0疋10001.94~1430

95501000x1.86

382.4

=46451Ar*?

//w

9550x1000x155

95.5

=175000Af-/7/w

2.5传动零件的设计计算

2.5.1皮带轮传动的设计计算

1.确定计算功率由【2】P137表7-4查得K=1.2

7^=^x7?

1=L2xl.S6=2323^/F

式中，Pea——计算功率。

2.确定V带截型

根据Pca及"查【2】P137图7-11确定用Z型带。

3.确定带轮基准直径

（1）查【2】P138表7-5取小带轮直径dd1=75mm1

（2）验算带速v

xx//；jtx75x1430.*

—=片67/7•'S

60x100060x1000

（2-8）

（3）计算大带轮直径dd2

J=/x/iix（l-£）=3.73x75x0.9S=274+2^z

（2-9）

查【2】表7-5dd2=280mm

⑷实际传动比

/=|—么—=E=3.81心x（1y）75x0.98

（2-10）

传动比误差

3,81-3.73

3*73

3.确定带长及中心距

（1）初取中心距ao

0/7仏+心）冬勺冬2厲+血）

24S.5^<70^710取zz€=500inn

（2）确定带长Ld

式中，Ldo初选带长。

查【2】P127表7-2取Ld=1600mm

（3）计算实际中心距

5.验算包角ai

j一j■

旳=180。

———I-57=156.9°>120°

6.确定V带的根数

查【3】表14.1-13

&=0.91，查【3】表14.1-15K

1=1.16，查

P1=0.35△Pi=0.03。

2.323

0.38x0.911.16

=5.79

7.确定初拉力F0

/：

=500x^（—-1）+/?

^=593.V

（2^13）

（2-14）

（2-15）

（2-16）

3】表14.1-17b

取，6根

（2-17）

8.计算带轮轴所受压力Q

a1569°

|Q=2^sin^=2x6x59.3>siii厶亠=69721’

2.5.2齿轮传动的设计计算

1•选择齿轮的材料及精度等级

设计的齿轮传动是闭式传动，通常采用软齿面。

（1）小齿轮45钢调质，齿面平均硬度260HBS。

（2）大齿轮45钢正火，齿面平均硬度200HBS。

精度等级：

运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度，初选v=2m/s

2.参数选择

（1）小齿轮齿数Zi=22，大齿轮齿数乙=i*Zi=88，齿轮传动比u=4。

（2）计算传动误差△i=0%。

（3）查【2】P75表5-13取?

d=1（对称布置）。

3.计算小齿轮转矩

中，P——I轴功率

4.确定载荷系数K

查【2】P66图5-10（a）Ka=1.05。

（3）齿向载荷分布系数KB查【2】P68图5-13取。

KB=1.29

（4）齿间载荷分配系数K.

（2-21）

查【2】P69图5-15取Ka=1.22

（5）载荷系数K

只=只不属皿=1x1,051.29xL22=1^65

5.按齿面接触疲劳强度设计

（1）求许用接触应力[cH]

查【2】P76图5-23取接触疲劳极限cHm1=700MPa,cHm2=560MPa,

查【2】P77表5-15取安全系SHim仁SHim2=1

（2）弹性系数查【2】P71表5-12取ZE=189.8咖林如

（3）节点区域系数查【2】P71图5-18取。

ZH=2.5

（4）重合度系数Z£

（5）所需小齿轮直径d1

（6）验算圆周速度

（7）修正小齿轮直径

查【2】P66图5-10（a）取Kv'=1.02

7.确定传动尺寸

（1）确定模数m

（3）中心距a

dx=22=44//m

=択二、=2xS8=1了6"刃/

（2-29）

（4）确定齿宽（4）确定齿宽bib2

l\-員Omw*by-44ww

8.齿根弯曲疲劳强度校核

（1）求许用弯曲应力[cF]

（2）查【2】P79图5-26取寿命系数Yni=YN=1,查【2】P78图5-25取弯曲疲劳极限cFlim1=290MPacFlim2=220MPa查【2】P79图5-27取尺寸系数Yxi=Yq=1,查【2】P77表5-15取安全系数SFlimi=SFlimi=1.5。

（3）齿型系数丫Fa1Y卩32查【2】P73图5-21取丫Fa1=2.75,丫Fa2=2.75。

（4）应力修正系数YSa1,YSa2,查【2】P74图5-22取，YSa1=1.57,丫Sa2=1.78.

（5）重合度系数丫£

（6）校核齿根弯曲疲劳强度cF

•••故弯曲强度足够。

2.6轴的设计计算

261从动轴设计

1.选择轴的材料确定许用应力

P165表9-1o

cs=650MPa,弯曲疲劳极限b[c

轴的材料为45钢，调制处理，查【2】抗拉强度极限cb=MPa抗拉屈服极限

-1]b=60MPa

2.按扭转强度估算轴的最小直径

一级齿轮减速器的低速轴为转轴，从结构上考虑，输出端轴径应最小，最小

//>118x^1.75/955=31.^;;

考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，取d=32mm

3.齿轮上作用力计算

p]7电

7=9.55x106-=9.55x|10s—=1752V*w

n195.5

巧=2%二2x1了刃°%76=19886*（2-35）

/；=/；taii20°=723.8Ar（2-36）

式中，T――齿轮作用力，Ft――圆周力，Fr――径向力

4.轴的结构设计

（1）联轴器的选择

可采用弹性圆柱销联轴器，查【1】P130表2-83，取型号为HL2联轴器：

32X82GB5014-85

（2）确定轴上零件的位置与固定方式

在一级减速器中，将齿轮置于箱体中央，轴承对称分布，轴外伸端安装联轴器，齿轮靠轴肩和套筒实现轴向定位，靠平键以及过盈配合实现周向固定，