减速器设计

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1、3.5减速器的设计3.5.1齿轮各参数的设计3.5.2各轴的参数设计3.5减速器的设计由于电机转速为970r/min,而实际输出的转速为低转速，所以应在电机与传 动链轮中间装上减速器。先计算传动链轮的实际转速，即为刮板链条的速度v=0.5m/s。已知链轮直 径为324.4mm，将链轮线速度换为转速为n=27r/min。因此电机跟链轮之间的传动比为n =n2， n2为电动机的转速；0 n1算得，n 0=36图3-2减速器传动简图对于如图所示的减速器，现需设计各齿轮参数，并且校核各齿轮的强度；设 计各轴的参数，并校核其强度。上面已经选定埋刮板所需电机，其功率P=22KW，转速n=970r/min。

2、所要求 的输出转速n =27r/min。0因此可确定总的传动比i=970/27=35.9。取总传动比i=36。由于有两级齿轮, 传动比分配为i =6， i =6。分配传动比之后，齿轮1和齿轮3的模数、齿数可 1234以是一样的；齿轮2和齿轮4的模数、齿数也可以是一样的。3.5.1齿轮各参数的设计1、齿轮材料选择与许用应力确定常用齿轮材料一般多采用锻件或轧制钢材，本次设计的齿轮选用45#钢。45#钢的力学性能如下表所示：表3-545#钢的力学性能热处理方式硬度接触疲劳极限弯曲疲劳极限HBSb/ MPaH limb/ MPaF lim正火156217350400280340调质1972865506

3、20410480由上表可见，小齿轮选用45#钢调质，b=580MPa，H lim 1齿轮选用 45#钢正火，b =380MPa，b=310MPa。H lim 2F lim 2参考文献，可求得许用接触应力b = b hiimi =526 (MPa)H1s 1.1Hb440b = f lim1 =355(MPa)f 1 S1.25Fb =346(MPa)H 2b =249(MPa)F 2其中，Sh和SF是齿轮传动的安全系数，查文献可知S 2、齿轮结构参数设计b=450MPa ；大F lim1(3-5)(3-6)H =1.1，SF =1.259。根据齿面的接触疲劳强度设计参数，先计算小齿轮上的转矩：

4、PT=9.55x 106=2.1 x 10 5 (N mm)n因此，根据齿面接触疲劳强可知，小齿轮分度圆直径应满足,(3-7)：2KT i +1/Z Z、-(E H )23 0 i Q dH其中i为齿轮传动比。参考文献，对于一般减速器，其齿轮应按7级精度制造10。由于减速机的驱动部分是电动机，按照相关文献的规定，其载荷系数K(3-8)应取1.5。齿宽系数0d取1.1。对于标准齿轮区域系数ZH =2.5。弹性系数ZE，查文献，可取Z =189.9。E求得d1 - 76-8mm取小齿轮齿数z二39，则,1z = i - z = 234，2 1模数m=f=晋=1-97mm;由标准模数系列表(GB/T

5、1357-1987) 9可知,1最佳选择是第一系列，模数m=2mm。齿宽b= 0 d =84.5mm。取大齿轮b =85,d 12根据文献的相关规定，小齿轮的齿宽适当增大，取b =90m m。所以，可具体确1定齿轮的各参数：d = mz =78mm， d = mz =468mm。1 1 2 23、验算轮齿的弯曲强度由文献查得对应齿数的齿形系数Y =2.41, Y =2.06；对应的应力修正系数Fa1Fa 2Y =1.67，Y =1.97 。Sa1Sa 2根据轮齿弯曲强度的验算公式2 KTY YSa1 Fa1 =188.2(MPa) bm 2 z1 F 1(3-9)Y Y(J Fa 2 Sa 2

6、 =189.8(MPa)F 2 F1 Y YFa1 Sa1F2(3-10)因此，此齿轮是满足齿根弯曲强度条件的。4、齿轮圆周速度的验证v=兀吧=4.31 (m/s)60 X1000查相关文献，齿轮传动精度等级可知，齿轮的圆周速度在规定的范围内, 即选用的7级精度是合适的。参照文献，可绘出齿轮2的零件图，如图3-3所示：til-0:技求襄茨L.記上理调责.230-250HES2. 来标注區士兰径R53. 来标注爭鱼C24 漬除毛阑模数m2齿数Z234齿形角20齿顶高 系数h霍1全齿高h4. 5000齿厚3. 1420精度等 级7-FK件号件数容称材料备注1齿轮245tt月北民族学院减速器齿轮设计

7、田祯轮比例1:02:05图3-3齿轮2的零件图毛坯直 径热处理硬度(HB)抗拉强度O屈服点OS弯曲疲劳强度O-1扭转疲劳强T-13.5.2各轴的参数设计减速器中一共有三根轴，分别编号为轴1,轴2,轴3,如图3-x所示。轴的 材料为45#钢，45#钢的力学性能如下表3-6和表3-7所示。表3-6 45#钢的力学性能(mm)bMPaMPaMPaMPa 200调质170-255650360300155 3- = Cx3；(3-11)0.2卜3 -求得最小轴径d33.4mm。轴上有键槽，应增大5%,即d35.07mm。由减速器的基本结构可知，最小轴径应该是与联轴器相连接轴的部分。参考 相关文献，根据联

8、轴器型号，对应高速转轴的联轴器内径是50mm 13，因此，选 择最小轴径d=50mm。2、轴上零部件的选择参考文献,轴承选择深沟球轴承6012CE型号，其内径为60mm,外径95mm， 厚度 20mm 14。轴的结构从联轴器部分，其直径依次增大5mm。各段直径皆可确定。齿轮1距右边机壳距离为90mm，齿轮3距左边机壳的距离为90mm，中间 轴两齿轮的距离设计为20mm，因此，各轴每段的长度皆可确定。3、各轴的结构结构图图3-4轴1的结构图20,90f-90 一95一90200OLOO0O0LQOc6.005弋丿4图3-5轴2的结构图图3-6轴3的结构图4、轴强度检核在此减速器中轴1为高速转轴，

9、校核轴1的强度。参考文献，可画出轴上的受力简图、弯矩图以及扭矩图【15,如图3-7所示:分析小齿轮上的受力:在齿廓节点处，若略去摩擦力，则轮齿间相互作用的总压力为法向力F，n其方向为轮齿的啮合线，F可分解为F和F两个分力，如图3-7所示，参考文ntr献，各力的计算公式为10:2TFt = d(3-12)1F = F tan ar t(3-13)其中，T为小齿轮上的转矩，即电动机提供的转矩T，d为小齿轮的分度圆1直径，d =78mm。a为分度圆压力角，对于标准齿轮的a =20 0,因此可求得:1F = 5.38x103 NmmtF =1.96 x 103 Nmmr图中各分力可求，在垂直面，由工M

10、 = 0可知，C-F x L + F x L = 0AV AC r BCL = 375mm， L = 135mm， L = 240mmACBCAB求得F = 705.6NAV在水平面内，由工M = 0可知，C-F x L + F x L = 0AH AC r BC求得F = 1936.8NAV可求得垂直面和水平面的弯矩M和M :1 2M = F x L = 1.69 x105Nmm1 AVABM = F x L = 4.6 x105Nmm2 Ah AB因此，合成弯矩： M =JM 2 + M 2 = 4.9x 105NmmT 12知卅t F 久=2.1 x 105 N扭矩：T= t 2Nmm由

11、图3-7可知，截面B为危险截面，参考相关文献，按第三强度理论，计算应力a =2 + 412(3-14)其中，由弯矩产生的弯曲应力a是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转 切应力1常常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折 合系数a，则计算公式变为:Q = Jo 2 + 4(ai )2(3-15)ca式中的弯曲应力为对称循环应力。当扭转切应力为静应力时，取a =0.3 ；当 扭转切应力为脉动循环变应力时，取a =0.6；若扭转切应力为对称循环变应力时, 则取a =1。在此处，扭转切应力是静应力，所以取取a =0.3oMo = T T对于直径为d的圆轴，弯曲应力为W，扭转切应力

12、t二=，将工和aW 2W代入式中，则轴的弯扭合成强度条件为Tr；(M、丄4(aT、JM2 + (aT)216)o =()2 + 4()2 二、(3-16)0 W2WW其中，W为轴的抗弯截面系数，对于圆轴抗弯计算公式为：W 二吆沁 O.ld3(3-17)32其中，d为轴截面的直径，此处d=78mm。由上面的已知条件可求得o =10.41 (MPa)0查表3-6,即45#钢的力学性能可知,o o ，故所设计的轴满足强度要求。0-1致谢在论文设计的过程中，指导老师给了我很多建议和指正，使我在设计的过程 中更加清楚了方向，使自己对所设计的机构有了更清楚的了解，在此表示衷心的 感谢。同时也要感谢同寝室同学给予的帮助，很多自己模糊的地方，在跟寝室同学 一起讨论后最终得以解决。在本次论文的设计过程中，自己学会了很多知识，虽然设计中的大部分知识 都是以前学过的，但温故而知新，在设计的过程中，通过进一步对书本知识的仔 细琢磨，领悟到了以前没有学到的