哈工大机械设计课程设计二级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书

目录一.传动装置的总体设计......................................................11.1分析或确定传动方案..................................................11.2选择电动机..........................................................21.3计算传动装置的总传动比并分配传动比..................................31.4计算传动装置各轴的运动和动力参数....................................3二.传动零件的设计计算......................................................42.1选择材料、热处理方式及精度等级......................................42.2确定计算公式........................................................52.3高速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸..............................52.4低速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸..............................8三.轴的设计计算............................................错误!未定义书签。3.1高速轴设计计算......................................错误!未定义书签。3.2中间轴的设计计算....................................错误!未定义书签。3.3输出轴的设计计算....................................错误!未定义书签。3.4输出轴的校核计算..................................................15四.键的设计和计算.........................................................19五.校核轴承寿命...........................................................19六.联轴器的选择...........................................................206.1输入轴联轴器.......................................................206.2输出轴联轴器.......................................................20七.减速器附件及其说明....................................错误!未定义书签。0八.整体结构的的最初设计....................................错误!未定义书签。九.参考文献..............................................................221一．传动装置的总体设计1.1分析或确定传动方案1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机传送带组成。2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大其传动方案如下：图一：传动方案简图根据要求，选用二级斜齿圆柱齿轮减速器，将动力传送到传送带上，实现传送带预先设计的参数及其相应的功能。设计的原始数据要求：传送带的初拉力：F=2400N传送带卷筒直径：d=300mm传送带带速：v=1.0m/s关于减速器的生产和工作的要求：机器产量为大批量；机器工作环境为清洁；机器载荷特性为平稳载荷；机器最短工作年限为六年二班。21.2选择电动机1.2.1选择电动机的结构形式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此，无特殊要求时应选用三相交流电动机，其中以三相交流异步电动机应用广泛。所以选择使用三相交流异步电动机。并按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机。全封闭自扇冷式结构，电压为380V。1.2.2选择电动机的容量（功率）首先计算工作机有效功率：KWFvW4.21000124001000P式中，F——传送带的初拉力，由设计原始数据，F=2400N；V——传送带的带速，由设计原始数据，V=1.0m/s。从原动机到工作机的总效率：4234221＝299.0×499.0×297.0×0.96＝0.8504式中，——联轴器传动效率，由参考文献[1]P81页表9.1，10.99；——轴承传动效率，由参考文献[1]P81页表9.1，——齿轮啮合效率，30.97；——卷筒传动效率，40.96。则所需电动机功率：kW82.28504.04.2WdPP1.2.3确定电动机的转速工作机卷筒轴的转速：sadDV/r7.633001601000100060nW式中，d——传送带卷筒轴直径。由设计原始数据，d=300mm。二级圆柱齿轮减速器传动比'i=8～40，所以电动机的转速的可选范围为:dn'iWn=(8～40)×63.7=（509.6～2548.0）r/min.3符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、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，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，由参考文献[1]P142页表14.1，选定电动机型号为Y132S-6，其主要性能如下表所示。电动机型号额定功率/kW同步转速/（r·min）满载转速(r·min)Y132S-6310009602.02.01.3计算传动装置的总传动比并分配传动比1.3.1总传动比由选定的电动机满载转速mn和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为i＝mn/＝960/63.7＝15.071.3.2分配传动比i＝1i×2i——式中21,ii分别为一级、二级齿轮传动比。考虑润滑条件，为使俩大齿轮直径相近。高速级传动比为1i＝i4.107.154.14.59，则2i＝1/ii＝3.28。1.4计算传动装置各轴的运动和动力参数1.4.1各轴的转速轴：n＝mn＝960r/min轴：Ⅱn＝1/　Ⅰin＝960/4.59＝209.15r/min轴：Ⅲn＝Ⅱn/2i＝209.15/3.28=63.76r/min卷同轴：卷n=Ⅲn=63.7r/min1.4.2各轴的输入功率轴：ⅠP＝dp×1＝2.82×0.99＝2.79kW轴：ⅡP＝Ⅰp×η2×3＝2.79×0.99×0.97＝2.68kW轴：ⅢP＝ⅡP×η2×3＝2.68×0.99×0.97＝2.57kW卷同轴：卷P＝ⅢP×η2×η1=2.57×0.99×0.99＝2.52kW1.4.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩dT=9550mdnP=9550×2.82/960=2.81×410N·mm4轴：ⅠT＝dT×1=2.81×410×0.99=2.78×410N·mm轴：ⅡT＝ⅠT×1i×2×3=2.78×410×4.59×0.99×0.97=1.22×510N·mm轴：ⅢT＝ⅡT×2i×2×3=1.22×510×3.28×0.99×0.97=3.86×510N·mm卷同轴：卷T=ⅢT×2×1=3.86×510×0.99×0.99=3.78×510N·mm。整理以上数据，制成表格以备用户随时方便查阅。减速器运动学和动力学参数一览表轴名功率/PKW转矩/T()Nmm转速/n1(min)r传动比i效率电机轴2.8242.811096010.99Ⅰ轴2.7942.78109604.590.96Ⅱ轴2.6851.2210209.153.280.96Ⅲ轴2.5753.861063.761.000.98卷筒轴2.5253.781063.76二、传动零件的计算2.1选择材料、热处理方式及精度等级考虑到带式运输机为一般机械，且该齿轮传动为闭式传动，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，由表6.2得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217～255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度为162～217HBW，平均硬度为190HBW。大小齿轮齿面硬度差为46HBW，在30～50HBW范围内，选用8级精度。取高速级小齿齿数1Z=20，高速级大齿轮Z2=i×Z1=4.59×20=91.8,取Z2=91齿。取低速级小齿轮3齿数3Z=19齿，大齿轮4齿数4Z=3Z×3.28=62.89.取4Z=63。根据所选齿数重新修订减速器运动学和动力学参数。减速器运动学和动力学参数更新后一览表5轴名功率/PKW转矩/T()Nmm转速/n1(min)r传动比i效率电机轴2.8242.811096010.99Ⅰ轴2.7942.78109604.550.96Ⅱ轴2.6851.2110210.983.310.96Ⅲ轴2.5753.851063.741.000.98卷筒轴2.5253.771063.742.2确定计算公式由于是闭式软齿面齿轮传动，其主要失效形式是齿面接触疲劳点蚀。故按照齿面接触疲劳强度进行设计，再对齿根弯曲疲劳强度进行校核。2.3高速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动：（由参考文献[1]P103页式6.8）2131)][(12HEHdttZZZZuuTKd式中各参数为：1)小齿轮传递的转矩，=2.78×410N·mm。2)设计时，因v值未知，𝐾𝑣不能确定，初取tK=1.6。3)由参考文献[1]P104表6.6取齿宽系数d=0.9。4)初选螺旋角=15°，由参考文献[1]图6.15选取区域系数ZH=2.435)由参考文献[1]P103页表6.5查得弹性系数。6)齿数比u=𝑖1=4.55。7)由参考文献[1]P99页式6.1，端面重合度：6848.115cos9112012.388.1cos112.388.121ZZ由参考文献[1]P99页式6.2，轴面重合度：5337.115tan209.0318.0tanZ0.3181d由参考文献[1]P104图6.16查得：Z=0.775。8)由参考文献[1]图6.26查得螺旋角系数Z=0.9869)由参考文献[1]P116式6.26，许用接触应力,。由参考文献[1]P115图6.29（e）、图6.29（a）得接触疲劳极限应力1limH=570MPa2limH=410MPa。小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数分别为：N1=60n1ahL=60×960×（2×8×250×6）=1.382×109hN2=891110037.355.410382.1iNh由参考文献[1]P116图6.30查得寿命系数：N1Z=1.0，N2Z=1.11。由参考文献[1]P116表6.7，取安全系数[H]1=1lim1ZNHHS=1×570=570MPa[H]2=2lim2ZHNHHS=1.11×410=455.1MPa故取2[][]455.1HHMPa初算小齿轮1的分度圆直径，得2131)][(12HEHdttZZZZuuTKd=34221.62.78104.551189.82.430.7750.98()41.40.94.55455.1mm确定传动尺