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1、二级齿轮减速器的设计一、 传动装置的总体设计减速器的传动方式如图1所示，为二级齿轮减速器，大批量生产，工作环境清洁，机器载荷平稳，工作年限为6年2班制。图1.减速器传动装置图1.1 电动机的选择1.1.1 选择电动机类型根据设计要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380 V。1.1.2 选择电动机容量根据设计数据，工作机的有效功率为Pw=Fv1000=1900*0.91000=1.71kW从电动机到工作机输送带之间的总效率为：=1224324式中，1、2、3、4分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。由表9.1取1=0.99、2=0.99、3=
2、0.97、4=0.96，则=1224324=0.992x0.994x0.972x0.96=0.82所以电动机所需工作功率为Pd=Pw=1.71kW0.82=2.01kW1.1.3 确定电动机转速按表2.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比i=840，而工作机卷筒轴的转速为nw=60*1000*vd=60*1000*0.9*250rmin68.75rmin所以电动机转速的可选范围为nd=inw=840*68.75rmin=5502750 rmin符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、及价格等因素，为
3、使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min的电动机。 根据电动机类型、容量和转速，查表15.1选定电动机型号为Y112M-6，其主要性能如表1：表1. Y112M-6电动机主要性能电动机型号额定功率/Kw满载转速/(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y112M-62.29402.02.0电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如表2：表2. 电动机的主要安装尺寸和外形尺寸型号HABCDEFxGDGKbb1b2AAHAL1Y112M-6 1121901407028608*7241224519011550154001.2 计算传动装置总传动比并分配传动比总传动比i为i=nmnw=9
4、40r/min68.75r/min=13.67分配传动比i=i1*i2考虑润滑条件，为使结构紧凑，各级传动比均在推荐值范围内，取iI=1.4iII，故i1=1.4i=1.4*13.67=4.37i2=ii1=13.674.37=3.131.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数1.3.1 各轴的转速I轴： nI=nm=940rminII轴： nII=nIi1=940rmin4.37=215.10rminIII轴： nIII=nIIi2=215.1 0rmin3.13=68.75rmin卷筒轴：nW=nIII=68.75rmin1.3.2 各轴的输入功率I轴： PI=Pd1=2.01 kW*0.9
5、9= 1.99kWII轴： PII=PI23=1.99kW*0.99*0.97=1.91kWIII轴： PIII=PII23=1.91 kW*0.99*0.97=1.83 kW卷筒轴：P卷=PIII12=1.83*0.99*0.99=1.80 kW1.3.3 各轴的输入转矩 电动机的输出转矩Td为 Td=9.55x106*Pdnm=9.550*106*2.01 kW940 rmin=2.04*104Nmm则 I轴： TI=Td1=2.04*104Nmm*0.99=2.02*104Nmm II轴：TII=TI12iI=2.02*104Nmm*0.99*0.97*4.37=8.48*104Nmm
6、III轴：TIII=TII23iII=8.48*104Nmm*0.99*0.97*3.13=2.55*105Nmm 卷筒轴：T卷=TIII12=2.55*105Nmm*0.99*0.99=2.50*105Nmm 将以上结果汇总到表，如下轴名参数电动机轴I轴II轴III轴滚筒轴转速n/（r/min）940940215.168.7568.75功率P/(kW)2.011.991.911.831.80转矩T/(Nmm)2.04*1042.02*1048.48*1042.55*1052.50*105传动比i14.373.131效率0.990.960.960.96二、传动件设计2.1 高速级直齿圆柱齿轮传
7、动设计2.1.1 选择第一级齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，由文献1表6.2得：小齿轮调制处理，齿面硬度为217255HBW，平均硬度为236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162217HBW，平均硬度为190HBW。大小齿轮齿面平均硬度差为46HBW，在3050HBW之间。选用8级精度。2.1.2初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。由d1=32KT1du1u(ZEZHZH)2式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩T1，由前面设计可知，(2) 设计时，因
8、v值未知，不能确定，故可初选载荷系数Kt = 1.11.8，此处初取 = 1.4。(3) 由表6.6取齿宽系数。(4) 由表6.5查得弹性系数。(5) 由图6.14查得节点区域系数。(6) 齿数比。(7) 初选= 19, 则 ，取。传动比误差小于，符合设计要求。(8) 端面重合度系数=1.88 -3.21z1+1z2=1.88 -3.2119+183=1.65。由图6.16查得重合度系数Z=0.87。(9) 接触许用应力可由H= ZNHlimSH求得。由图6.29（e）、（a）得接触疲劳极限应力Hlim1=570MPa，Hlim2=390MPa，由表6.7查得安全系数SH=1.0。大小齿轮1、
9、2的应力循环次数分别为N1=60n1aLh=609401.0282506=1.354109N2= N1i1=3.10108由图6.30查得寿命系数ZN1=1.0，ZN2=1.13（允许有局部点蚀）；由表6.7，取安全系数SH=1.0。H1= ZN1HlimSH= 1.05701.0 =570.0MPaH2= ZN2HlimSH= 1.133901.0 =440.7MPa故取H1= H2= 429.0MPa计算小齿轮1的分度圆直径d1t， 得 d1t32KtTdu+1uZEZHZH2=321.4202001.04.37+14.37189.82.50.87429.02 =40.07 mm2.1.3
10、确定传动尺寸(1) 计算载荷系数K。由表6.3查得使用系数KA=1.0。齿轮线速度如下式v= d1tn160*1000=40.0794060*1000=1.97 m/s由图6.7查得动载荷系数KV = 1.08(设轴刚性大)；由图6.12查得齿向载荷分布系数K=1.09；由表6.4查得齿间载荷分布系数K=1.1，故K=KAKVKK=1.01.081.091.1=1.29(2) 对 d1t进行修正。因为K与Kt有较大差异，故需对按照Kt值设计出来的 d1t进行修正，即d1= d1t3KKt=40.0731.291.4=38.99mm(3) 确定模数mm= d1z1= 38.99 19=2.05按
11、表6.1，取m=2。(4) 计算传动尺寸。中心距a= mz1+z22= 219+832=102 mm齿轮直径及齿宽为b=dd1=1.038mm=38mm取b2=38mm，b1=45mm。2.1.4 校核齿根弯曲疲劳强度F= 2KTbmd1YFYsYF式中各参数：(1) K、T、m同前。(2) 齿宽b = b2=38 mm。(3) 齿形系数YF与应力修正系数Ys。查图6.20得齿形修正系数YF1=2.75，YF2=2.24。由图6.21查得应力修正系数Ys1=1.53，Ys2=1.78。(4) 查图6.22得重合度系数Y=0.66。(5) 许用弯曲应力可由下式算得F= YNFlimSF查图6.2
12、9得弯曲疲劳极限应力Flim1=220 MPa，Flim2=170 MPa查图6.32得寿命系数YN1= YN2=1.0。查得安全系数SF=1.25，故F1= YN1Flim1SF= 1.0220 1.25=176 MPaF2= YNFlim2SF= 1.0170 1.25=136 MPa故F1= 2KTbmnd1YF1Ys1Y= 21.2920200382382.751.530.66=50.12 MPa F1F2= F1YF2Ys2YF1Ys1=50.122.241.782.751.53=47.49 MPaF2 满足齿根弯曲疲劳强度要求。2.1.5 齿轮传动其它几何尺寸各齿轮的尺寸及参数计算
13、详见下表3。表3.齿轮1、2的尺寸参数圆柱齿轮几何尺寸表序号项目代号计算公式计算结果1齿数齿轮1z1/19齿轮2z2/832模数(mm)m/23压力角（度)/204齿顶高系数/15顶隙系数/0.256中心距(mm)amz1+z221027齿顶高(mm)齿轮1ha1ha*m2齿轮2ha228齿根高(mm)齿轮1hf1ha*+*m2.5齿轮2hf22.59分度圆直径(mm)齿轮1d1m*z38齿轮2d216610齿顶圆直径(mm)齿轮1da1da= d+2*ha40齿轮2da216811齿根圆直径(mm)齿轮1df1df= d-2*hf35.5齿轮2df2163.52.2.1 选择第二级齿轮材料、热处理方式和精度等级与高速级一样，低速级大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，小齿轮调制处理，齿面硬度为21725HBW，平均硬度为236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162217HBW，平均硬度为190HBW。大小齿轮齿面均硬度差为46HBW，在3050HBW之间。选用8级精度。2.2.2 初步计算传动主要尺寸因是闭式软齿面传动，按齿面接触疲劳强度进行设计。根据d332KT3du+1uZEZHZH2式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩T2。T2=84800Nmm(2) 设计时，因v值未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数
