一级减速器开式齿轮传动.docx
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一级减速器开式齿轮传动
一级圆柱齿轮减速器设计说明书
一、传动方案拟定…………….………………………………3
二、电动机的选择…………………………………………….4
三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比…….…….6
四、传动装置的运动和动力设计……………………………..7
五、齿轮传动的设计…………………………………………..15
六、传动轴的设计………………………….…………………..18
七、箱体的设计………..…………………….………………….27
八、键连接的设计………………………………………………29
九、滚动轴承的设计……………………………………………31
十、润滑和密封的设计………………………………………32
十一、联轴器的设计……………………………………………33
十二、设计小结……………………………………………….....33
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器
１、工作条件：
输送带常温下连续工作，空载起动，工作载荷平稳，使用期限5年，两班制工作，输送带速度容许误差为±5%，环境清洁。
２、原始数据：
输送带有效拉力F=6500N；
带速V=0.8m/s；
滚筒直径D=335mm；
方案拟定：
采用开始齿轮传动与减速齿轮的组合，即可满足传动比要求；同时由于带传动具有良好的缓冲、吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。
二、电动机选择
1、电动机类型和结构的选择：
选择Y系列三相
异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2、电动机容量选择：
电动机所需工作功率为：
式
（1）：
Ｐd＝ＰＷ／ηa（KW）
由式
（2）：
ＰＷ＝ＦV/1000（KW）
因此Pd=FV/1000ηa（KW）
由电动机至运输带的传动总效率为：
η总=η１×η２×η２×η３×η４×η5
式中：
η1、η2、η3、η4、η5分别为开式齿轮传动、轴承、圆柱齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。
取η１=0.98（开式齿轮传动），η２＝0.98，η３＝0.98,η４＝0.99（弹性联轴器），η5=0.96（卷筒）。
则：
η总=0.98×0.98×0.98×0.98×0.99×0.97
=0.886
所以：
电机所需的工作功率：
Pd=FV/1000η总
=（6500×0.8）/（1000×0.886）
=5.87（KW）
3、确定电动机转速
卷筒工作转速为：
n卷筒＝60×1000·V/（π·D）
=（60×1000×0.8）/（335·π）
=45.63（r/min）
根据《机械设计基础课程设计指导书》上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，取开式齿轮传动比I1’=２～４。
则总传动比理论范围为：
Ia’＝６～２４。
故电动机转速的可选范围为:
Nd’=Ｉa’×n卷筒
=（6～24）×45.63
=274～1095（r/min）
则符合这一范围的转速有：
720、1000r/min
），根据容量和转速，由指导书附表9-1查出两种适用的电动机型号（制表如下）:
方
案
电动
机型
号
额定功率
电动机转速
（r/min）
电动机重量
kg
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
开式齿轮传动
减速
器
1
Y160L-8-
7.5
750
720
140
15.77
4
3.9
2
Y160M-6
7.5
1000
970
116
21.2
4
5.3
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
以及带传动、减速器传动比，我们选择第一种方案。
此选定电动机型号为Y160L-8，其主要性能：
电动机主要外形和安装尺寸：
中心高H
外形尺寸
L×（AC/2+AD）×HD
底角安装尺寸A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×E
装键部位尺寸F×GD
160
605×382.5×315
254×210
15
42×110
12×45
三、确定传动装置的总传动比和分配各级传动比：
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为：
Ia=nm/n=nm/n卷筒
=720/45.63
=15.77
2、分配各级传动装置传动比：
总传动比等于各级传动比的乘积，
Ia=i0×i1（式中i0、i1分别为带传动
和减速器的传动比）
为使带传动的尺寸不至过大，满足齿轮传动的传动比大于带传动的传动比要求，取i0=4（普通开式齿轮i0=2～4），
因为:
Ia=i0×i1
所以:
i1＝Ia／i0
＝15.77/4
＝3.94
四、传动装置的运动和动力设计：
将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，其中：
i0,i1为相邻两轴间的传动比；
η01，η12为相邻两轴的传递效率；
PⅠ，PⅡ为各轴的输入功率（KW）；
P’Ⅰ，P’Ⅱ为各轴的输出功率（KW）；
TⅠ，TⅡ为各轴的输入转矩（N·m）；
T’Ⅰ，T’Ⅱ为各轴的输出转矩（N·m）；
nⅠ,nⅡ为各轴的转速（r/min）。
可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数:
1、运动参数及动力参数的计算:
（1）计算各轴的转数：
Ⅰ轴：
nⅠ=nm
=720（r/min）
Ⅱ轴：
nⅡ=nⅠ/i1
=720/3.94=182.7（r/min）
卷筒轴：
nⅢ=nⅡ/i2
=182.7/4=45.63（r/min）
（2）计算各轴的功率：
Ⅰ轴：
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1
=5.87×0.98=5.75（KW）
Ⅱ轴：
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=5.75×0.98×0.98
=5.52（KW）
卷筒轴:
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η3·η4
=5.52×0.98×0.99×0.98=5.25（KW）
计算各轴的输入转矩：
因为电动机轴输出转矩为：
Td=9550·Pd/nm=9550×5.87/720
=77.8（N·m）
Ⅰ轴：
TⅠ=Td·η01=Td·η1
=77.8×0.98×0.98=74.7（N·m）
Ⅱ轴：
TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η3
=74.7×3.94×0.98×0.98×0.98=277（N·m）
卷筒轴：
TⅢ=TⅡ·η23=TⅡ·η3·η4
=277×4×0.98×0.98×0.98×0.98
=1022（N·m）
计算各轴的输出功率：
由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：
所以：
P’Ⅰ=PⅠ×η=5.75×0.98=5.63（KW）
P’Ⅱ=PⅡ×η=5.52×0.98=5.4（KW）
P’Ⅲ=PⅢ×η=5.25×0.98×0.99=5.09（KW）
计算各轴的输出转矩：
由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：
所以：
T’Ⅰ=TⅠ×η
=74.7×0.98=73.2（N·m）
T’Ⅱ=TⅡ×η
=277×0.98=271.4（N·m）
T’Ⅲ=TⅢ×η
=1022×0.98×0.99=991.5（N·m）
由《机械零件》表1得到：
η1=0.98
η2=0.98
η3=0.98
η4=0.99
i0为带传动传动比
i1为减速器传动比
滚动轴承的效率η在本设计中取0.98。
综合以上数据，得表如下:
轴名
效率P（KW）
转矩T（N·m）
转速n
r/min
传动比i
效率
η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
5.87
77.8
720
3.94
0.98
Ⅰ轴
5.75
5.63
74.7
73.2
720
1.00
0.96
Ⅱ轴
5.52
5.4
277
271.4
182.7
4.00
0.97
卷筒轴
5.25
5.09
1022
991.5
45.63
五、齿轮传动的设计：
（1）、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。
齿轮精度初选8级
（2）、初选主要参数
Z1=20，u=3.94
Z2=Z1·u=20×3.94=78.85
取ψa=0.3，则ψd=0.3·（i+1）·=1.48
（3）按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
d1≥
确定各参数值
载荷系数查《机械零件》表6-6取K=1.0
小齿轮名义转矩
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.75/720
=0.747×105N·mm
材料弹性影响系数
由《机械零件》表6-7ZE=189.8
区域系数ZH=2.5
重合度系数
εt=1.88-3.2·（1/Z1+1/Z2）
=1.88-3.2×（1/20+1/79）=1.68
Zε=
许用应力查《机械零件》图6-21（a）
查表6-8按一般可靠要求取SH=1.25
则
取两式计算中的较小值，即［σH］=256Mpa
于是d1≥
=
=72.2mm
（4）确定模数
m=d1/Z1≥72.2/20=3.6
取标准模数值m=3.5
（5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算
校核
式中小轮分度圆直径d1=m·Z=3.5×20=70mm
齿轮啮合宽度b=Ψd·d1=1.48×70=103.6mm
复合齿轮系数YFS1=4.38YFS2=3.95
重合度系数Yε=0.25+0.75/εt
=0.25+0.75/1.72=0.686
许用应力《机械零件》查图6-22（a）
σFlim1=460MPaσFlim2=320Mpa
查表6-8，取SF=1.25
则
计算大小齿轮的并进行比较
<
取较大值代入公式进行计算则有
=54.6<［σF］2
故满足齿根弯曲疲劳强度要求
（6）几何尺寸计算
（1）分度圆直径d1
d1=mn*z1/cos（β）=3.5*20/0.984401=71.11mm
（2）分度圆直径d2
d2=mn*z2/cos（β）=3.5*79/0.984401=280.88mm
（3）齿顶高ha1
ha1=han'*mn=1*3.5=3.5mm
（4）齿顶高ha2
ha2=han'*mn=1*3.5=3.5mm
（5）齿根高hf1
hf1=（han'+cn'）*mn=（1+0.2）*3.5=4.2mm
（6）齿根高hf2
hf2=（han'+cn'）*mn=（1+0.2）*3.5=4.2mm
（7）齿高h1
h1=ha1+hf1=3.5+4.2=7.7mm
（8）齿高h2
h2=ha2+hf2=3.5+4.2=7.7mm
（9）齿顶圆直径da1
da1=d1+2*ha1=71.1092+2*3.5=78.11mm
（10）齿顶圆直径da2
da2=d2+2*ha2=280.881+2*3.5=287.88mm
（11）齿根圆直径df1
df1=d1-2*
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