哈工大机械设计课程设计减速器

一、传动方案拟定

传动方案：

图1.

工作机：

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图2.

传动方案简要说明：

传动方案如图1，原动机伸出轴通过联轴器与减速器输入轴相连。减速器输出轴通过联轴器与工作机（带式运输机）相连，使原动机的运动传递到工作机上。减速机为二级展开式圆柱齿轮减速器，通过两对减速齿轮进行减速，其中输入轴上安装第一级小齿轮（远离原动机一侧），中间轴安装第一级大齿轮和第二级小齿轮，输出轴安装第二级大齿轮。

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二、电动机的选择和传动装置的运动、动力参数计算

工作机输出功率P?Fv?2000?1.2W?2.4kW。由参考文献[1]表9.1查得齿轮传动效率?1?0.97，滚动轴承传动效率?2?0.99。为补偿两轴线偏移，缓冲振动，选用弹性柱销联轴器，传动效率为?3?0.99。

P电机?P?13?22?32?2.4?2.737kW 0.973?0.992?0.992

由参考文献[1]表14.1选择Y系列三相异步电动机Y100L2-4，同步转速1420r/min，额定功率3kW。

三、传动零件的设计计算

3.1确定传动比

传动装置的总传动比i?由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw确定。其中nw?

所以i??60v60?1.2??81.89r/min。 ?d3.14?0.28nm1420??17.340。 nw81.89

由参考文献[1]，对于二级展开式圆柱齿轮减速器，可取i1?1.4i2，所以取

i1?.4i??.4?17.340?4.927，i2?i?17.340??3.519。 i14.927

3.2第一级减速齿轮设计

对第一对减速齿轮，考虑到斜齿轮传动平稳，适合于高速传动，因此选用斜齿圆柱齿轮。

3.2.1选择齿轮材料、精度等级

减速器为一般机械，大、小齿轮均采用45钢，采用软齿面。查参考文献[2] 表6.2可知，45钢采用调制处理，齿面平均硬度为236HBW，正火处理齿面平均硬度可达190HBW。因此小齿轮采用调制处理，大齿轮采用正火处理，使大齿轮齿面 2

硬度比小齿轮齿面硬度低30~50HBW。

考虑到减速器为一般机械，不需要过高精度等级，因此选用8级精度。

3.2.2初算传动尺寸

采用软齿面闭式传动，其设计准则是按齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲劳强度。由参考文献[2]式(6.21)得：

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d1?2KT1u?1ZEZHZ?Z?2() ?du[?]H

式中，d1为小齿轮分度圆直径。K为齿轮传动计算载荷，K?KAKvK?K?。查参考文献[2]表6.3可知在原动机工作特性为均匀平稳，工作机工作特性均匀平稳的条件下，选取使用系数KA?1.00。动载系数Kv与节圆速度有关，由于速度未知，初选Kv?1.20。齿向载荷分布系数K?与齿宽系数?d有关。由于齿轮为非对称布置，查参考文献[2]表6.6，取?d?1.0。查参考文献[2]图6.12取K??1.05。查参考文献

[2]表6.4得齿间载荷分配系数K??1.2。

所以K?KAKvK?K??1.00?1.20?1.05?1.2?1.512。 电动机输出转矩T?9.55?106P2.737?9.55?106??18407.3N?mm，则小齿轮n1420

传递的转矩T?T1?2?3?18407.3?0.99?0.99?18041.0N?mm。

u为大小齿轮齿数比，取u?i1?4.927。

由参考文献[2]表6.5查得弹性系数ZE?189.8MPa，初选螺旋角??12?，由参考文献[2]图6.15查得节点区域系数ZH?2.46。

初选z1?19，z2?z1i1?19?4.927?93.613，取z2?94。 则端面重合度???[1.88?3.2(1111?)]cos??[1.88?3.2(?)]cos12??1.641，z1z21994

轴面重合度???0.138?dz1tan??0.318?1.0?19?tan12??1.284。由参考文献[2] 3

图6.16查得重合度系数Z??0.800，由图6.26查得螺旋角系数Z??0.99。

许用接触应力???H?ZN1?Hlim，查参考文献[2]图6.29e、图6.29a可知接触疲劳SH

强度?Hlim1?570MPa，?Hlim2?390MPa。小齿轮1与大齿轮2的循环次数分别为

N1?60n1aL10h?60?1420?1?4?250?3?8?2.0448?109

N12.0448?109

N2???4.188?108 i14.927

由参考文献[2]图6.30得寿命系数ZN1?1.0，ZN2?1.07。取安全系数SH?1.0得

[?]H1?ZN1?Hlim11.0?570?MPa?570MPa SH1.0

[?]H2?ZN2?Hlim21.07?390?MPa?417.3MPa SH1.0

取[?]H?[?]H2?417.3MPa，则小齿轮1分度圆直径

3

d1?

32KT1u?1ZEZHZ?Z?2()?du[?]H2?1.512?18407.34.927?1189.8?2.46?0.8?0.992??()?37.464mm1.04.927417.3 ?

小齿轮节圆速度v??d1tn1

60?1000?3.14?37.464?1420?2.784m/s，则由参考文献[2]60?1000

图6.7查得动载系数Kv?1.18与初设的1.20差别不大，不需修正。 模数mn?d1cos?37.464?cos12???1.928，取mn?2。 z119

mn(z1?z2)2?(19?94)??115.52mm。 2cos?2cos12?则中心距a?

圆整为a?116mm，则螺旋角

??arccosmn(z1?z2)2(19?94)?arccos?13?3'32.38'' 2a2?116

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修正??13?3'32.38''，发生变化的参数有ZH?2.30，?a?1.590，???1.544，Z??0.80，Z??0.97，计算得d1t?34.769mm。 则模数mn?

中心距a?34.769cos13?3'32.38''?1.782，取mn?2。 19mn(z1?z2)2?(19?94)??116mm。 2cos?2cos13?3'32.38''

mn(z1?z2)2(19?94)?arccos?13?3'32.38''。 2a2?116螺旋角??arccos

小齿轮分度圆直径d1?mnz12?19??39.01mm?34.769mm。 cos?cos13?3'32.38''

mnz22?94??192.99mm。 cos?cos13?3'32.38''大齿轮分度圆直径d2?

大齿轮齿宽b2??dd1?1.0?39.01mm?39.01mm，取b2?40mm，取b1?45mm。

3.2.3校核齿根弯曲疲劳强度

校核齿根弯曲疲劳强度，要满足

?F?2KT1YFYSYsY??[?]F bmnd1

其中，K、T1、mn、d1值同前，b?b2?40mm。 当量齿数

zv1?z119??20.55 cos3?cos313?3'32.38''

z294??101.68 33cos?cos13?3'32.38''zv2?

查参考文献[2]图6.20和图6.21查得，齿形系数YF1?2.80，YF2?2.25。应力修正系数YS1?1.54，YS2?1.77。由图6.22查得重合度系数Y??0.74，螺旋角系数 Y??0.87。许用弯曲应力可由[?]F?YF?Flim求得。 SF 5