二级减速器课程设计完整版.docx

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二级减速器课程设计完整版

计算及说明

结果

1.设计任务

1.1设计任务

设计带式输送机的传动系统，工作时有轻微冲击，输送带允许速度误差±4%，二班制，使用期限12年（每年工作日300天），连续单向运转，大修期三年，小批量生产。

1.2原始数据

滚筒圆周力：

输送带带速：

滚筒直径：

1.3工作条件

二班制，空载起动，有轻微冲击，连续单向运转，大修期三年；三相交流电源，电压为380/220V。

2.传动系统方案的拟定

带式输送机传动系统方案如下图所示：

带式输送机由电动机驱动。

电动机1通过联轴器2将动力传入两级齿轮减速

计算及说明

结果

器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5带动输送带6工作。

传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，高速级为斜齿圆柱齿轮传动，低速级为直齿圆柱齿轮传动，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀。

展开式减速器结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。

3.电动机的选择

3.1选择电动机的结构和类型

按设计要求及工作条件，选用Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V。

3.1.1选择电动机的容量

根据已知条件计算，工作机所需要的有效功率

设：

η4w——输送机滚筒轴至输送带间的传动效率；

ηc——联轴器效率，ηc=0.99（见《机械设计课程设计（西安交通大学出版社）》表3—1）；

ηg——闭式圆柱齿轮传动效率，ηg=0.98（同上）；

ηb——滚动轴承（一对球轴承），ηb=0.99（同上）；

ηcy——输送机滚筒效率，ηcy=0.96（同上）。

估算传动装置的总效率

式中

传动系统效率

工作机所需要电动机功率

计算及说明

Pw=2.16kW

传动总效率

η=0.8680

Pr=2.4884kW

结果

选择电动机容量时应保证电动机的额定功率Pm等于或大于工作机所需的电动机动率Pr。

因工作时存在轻微冲击，电动机额定功率Pm要大于Pr。

由《机械设计课程设计（西安交通大学出版社）》表3—2所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足选Pm≥Pr条件的电动机额定功率Pm应取为3kW。

3.1.2确定电动机转速

由已知条件计算滚筒工作转速

传动系统总传动比

由《机械设计（高等教育出版社）》表18—1查得，展开式两级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为i=8~60，故电动机转速的可选范围为

由《机械设计课程设计（西安交通大学出版社）》表3—2可以查得电动机数据如下表：

方案

电动机型号

额定功率（kw）

满载转速（r/min）

总传动比

1

Y100L-2

3

2880

28.26

2

Y100L2-4

3

1440

14.13

3

Y132S-6

3

960

9.42

通过对以上方案比较可以看出：

方案1选用的电动机转速最高、尺寸最小、重量最低、价格最低，总传动比为28.26。

但总传动比最大，传动系统（减速器）尺寸大，成本提高。

方案2选用的电动机转速中等、质量较轻、价格较低，总传动比为14.13。

传动系统（减速器）尺寸适中。

方案3选用的电动机转速最低、质量最重、价格高，总传动比为9.42。

对于展开式两级减速器（i=8~60）综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，选用方案2比较合理。

Y100L2-4型三相异步电动机的额定功率Pm=3kw，满载转速nm=1440r/min。

由《机械设计课程设计（西安交通大学出版社）》表3—3电动机的安装及外型尺寸（单位mm）如下：

A

B

C

D

E

F

G

H

K

AB

AC

AD

HD

BB

L

160

140

63

28+0.009

-0.004

60

8

24

100

12

205

205

180

245

170

380

计算及说明

Pm=3kW

电动机

Y100L2-4型

电动机转速

nm=1440

r/min

总传动比i=14.13

结果

查得电动机电动机基本参数如下：

中心高，

轴伸出部分用于装联轴器轴端的直径，

轴伸出部分长度。

3.2传动比的分配

带式输送机传动系统的总传动比i=14.13

由传动系统方案可知

因此，两级圆柱齿轮减速器的总传动比

为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度HBS≤350,、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比

低速级传动比

传动系统各传动比分别为

3.3传动系统的运动和动力参数计算

取电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴、中速轴为2轴、低速轴3轴，带式输送机滚筒轴为4轴。

各轴的转速如下

计算及说明

结果

计算出各轴的输入功率

计算出各轴的输入转矩

运动和动力参数的计算结果如下表格所示:

轴号

电动机

两级圆柱齿轮减速器

工作机

0轴

1轴

2轴

3轴

4轴

转速n（r/min）

1440

1440

336

102

102

功率P（Kw）

2.4884

2.4635

2.3901

2.3189

2.2728

转矩T（N•m）

16.50

16.34

67.95

217.36

213.03

两轴联接、传动件

联轴器

齿轮

齿轮

联轴器

传动比i

1

4.286

3.297

1

传动效率η

0.99

0.9702

0.9702

0.9801

（注：

除了电动机轴的转矩为输出转矩外，其余各轴的转矩为输入转矩。

）

计算及说明

结果

4.减速器齿轮传动的设计计算

4.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

1、初选精度等级、材料及齿数

（1）材料及热处理：

选择小齿轮材料40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。

（2）齿轮精度：

7级

（3）初选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=103

（4）初选螺旋角β=14°

（5）压力角α=20°

2、按齿面接触疲劳强度设计

（1）.由《机械设计.（高等教育出版社第九版）》式（10-24）试算小齿轮分度圆直径，即

确定公式中的各参数值。

试选载荷系数KHt=1.0。

由式（10-23）可得螺旋角系数Zβ。

计算小齿轮传递的转矩：

由图10-20查取区域系数。

由表10-7选取齿宽系数。

由表10-5查得材料的弹性影响系数。

由式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数

计算及说明

结果

计算接触疲劳许用应力

由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为和

由式（10-15）计算应力循环次数：

由图10-23查取接触疲劳寿命系数。

取失效概率为1%、安全系数S=1

取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

计算小齿轮分度圆直径。

（2）调整小齿轮分度圆直径

1）计算实际载荷系数前段数据准备。

圆周速度v

齿宽b

2）计算实际载荷系数KH。

查得使用系数。

根据v=2.183m/s、7级精度，由图10-8查得动载荷系数Kv=1.08。

齿轮的圆周力，

，

计算及说明

结果

查表10-3得齿间载荷分配系数。

由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称分布时，。

其载荷系数为

3）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径

3、按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）由式（10-20）试算齿轮模数，即

1）确定公式中的各参数值

试选载荷系数

由式（10-19），可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数

由式（10-19）可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数

计算

由当量齿数，查图10-17得齿形系数、。

由图10-18查得应力修正系数。

由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限。

由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数、。

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-14）

设计及说明

结果

因为大齿轮的大于小齿轮，所以取

2）试算模数

（2）调整齿轮模数

1）计算实际载荷系数前的数据准备

①圆周速度v

②齿宽b

③宽高比。

2）计算实际载荷系数

①根据，7级精度，由图10-8查得动载系数。

②由

查表10-3得齿间载荷分配系数。

③由表10-4用插值法查得,结合查图10-13可得。

则载荷系数为

3）由式（10-13）,可得按实际载荷系数算得的齿轮模数

由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，取由弯曲疲劳强度算得的模数m=1.037mm并从标准中就近取；而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，取按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即

计算及说明

结果

取则大齿轮的齿数，取,两齿轮齿数互为质数。

4.几何尺寸计算

（1）计算中心距

考虑模数从1.037mm增大圆整至2mm，为此将中心距圆整为90。

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

（3）计算分度圆直径

（4）计算齿轮宽度

取、。

5.圆整中心距后的强度校核

齿轮副的中心距在圆整之后，应重新校核齿轮强度，以明确齿轮的工作能力。

（1）齿面接触疲劳强度校核

满足齿面接触疲劳强度条件

（2）齿根弯曲疲劳强度校核

6.主要设计结论

齿数、，模数，压力角，螺旋角变位系数，中心距，齿宽。

小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。

齿轮按照7级精度设计。

齿顶圆大齿轮齿顶圆直径，做成实心式齿轮。

4.2低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算

1初选精度等级、材料及齿数

计算及说明

结果

材料及热处理：

选择小齿轮材料40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。

1）齿轮精度：

7级

2）初选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=79

3）压力角α=20°

2按齿面接触疲劳强度设计

（1）.由《机械设计.高等教育出版社第九版》式（10-24）试算小齿轮分度圆直径，即

1）确定公式中的各参数值。

1　试选载荷系数。

2　计算小齿轮传递的转矩：

3　由图10-20查取区域系数=2.433。

4　由表10-7选取齿宽系数

5　由表10-5查得材料的弹性影响系数

6　由式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数。

⑧计算接触疲劳许用应力

由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为和

由式（10-15）计算应力循环次数：

由图10-23查取接触疲劳寿命系数

取失效概率为1%、安全系数S=1

取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

2）计算小齿轮分度圆直径。

α=20°

计算及说明

结果

调整小齿轮分度圆直径

1）计算实际载荷系数前段数据准备。

圆周速度v。

齿宽b。

2）计算实际载荷系数。