哈工大机械设计课程设计说明书二级展开式齿轮减速器-超超完美版(所有公式均用公式编辑器键入-修改方便)

目录一、传动方案的拟定 (2)二、电动机的选择及传动装置的运动、动力参数计算 (3)2.1 选择电动机的结构形式 (3)2.2 选择电动机的功率 (4)2.3确定电动机的转速 (4)2.4计算传动装置的总传动比并分配传动比 (5)2.4.1总传动比 (5)2.4.2分配传动比 (6)2.5计算传动装置各轴的运动和动力参数 (6)2.5.1各轴的转速 (6)2.5.2各轴的输入功率 (6)2.5.3各轴的输入转矩 (6)三.传动零件的设计计算 (7)3.1 选择材料、热处理方式及精度等级 (7)3.1.1 齿轮材料及热处理 (7)3.1.2根据所选齿数重新修订减速器运动学和动力学参数 (8)3.2 失效形式及设计准则确定 (8)3.3 高速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸 (8)3.4 低速级齿轮，初定齿轮传动及齿轮主要尺寸 (12)四、轴的设计计算 (16)4.1高速轴的设计计算 (16)4.1.1已知参数 (16)4.1.2选择轴的材料 (16)4.1.3初算轴径 (16)4.1.4结构设计 (17)4.2中间轴的设计计算 (18)4.2.1已知参数 (18)4.2.2选择轴的材料 (19)4.2.3初算轴径 (19)4.2.4结构设计 (20)4.3输出轴的设计计算 (21)4.3.1已知参数 (21)4.3.2选择轴的材料 (21)4.3.3初算轴径 (21)4.3.4结构设计 (21)五、轴系部件校核计算 (23)5.1输入轴轴系部件的校核 (23)5.1.1轴的受力分析 (23)5.1.2轴的强度校核 (25)5.1.3键连接的强度校核 (26)5.1.4轴承寿命校核 (26)5.2中间轴轴系部件的校核 (27)5.2.1轴的受力分析 (27)5.2.2轴的强度校核 (30)5.2.3键连接的强度校核 (30)5.2.4轴承寿命校核 (31)5.3输出轴轴系部件的校核 (32)5.3.1轴的受力分析 (32)5.3.2轴的强度校核 (34)5.3.3键连接的强度校核 (35)5.3.4轴承寿命校核 (36)六、联轴器的选择 (37)6.1输入轴联轴器 (37)6.2输出轴联轴器 (37)七、润滑密封设计 (37)7.1啮合件（齿轮）的润滑设计 (37)7.2轴承润滑设计 (37)7.3密封方式确定 (37)八、减速器附件及其说明 (38)九、参考资料 (40)一、传动方案的拟定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。

二、电动机的选择及传动装置的运动、动力参数计算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。

2.2 选择电动机的功率首先计算工作机有效功率：KW Fv W 4.21000124001000P =⨯==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：4234221ηηηηη=∑＝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9.1，10.99η=；——轴承传动效率，由参考文献[1]P81页表9.1，——齿轮啮合效率，；——卷筒传动效率，。

则所需电动机功率：kW 82.28504.04.2===∑ηWd P P2.3确定电动机的转速工作机（套筒）的转速：W 6010001000601n 63.7/min 300v r D ππ⨯⨯⨯==≈⨯式中，d ——传送带卷筒轴直径。

由设计原始数据，d=300mm 。

由参考文献[1]表9.2，两级齿轮传动840i ∑'=，所以电动机的转速范围为：=d n 'i ∑W n =(8～40)×63.7=（509.6～2548.0）r/min符合这一范围的同步转速为750 r/min 、1000 r/min 、1500 r/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1000 r/min 的电动机。

根据电动机的类型、容量和转速，由参考文献[1]表15.1，选定电动机型号为Y132S-6，其主要性能如下表所示。

2.02.0电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下：2.4计算传动装置的总传动比并分配传动比2.4.1总传动比由选定的电动机满载转速n w 和工作机主动轴转速n可得传动装置总传动比为：∑i ＝w n /n ＝960/63.7＝15.072.4.2分配传动比∑i ＝1i ×2i式中21,i i 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 ＝=⨯∑i 4.1=⨯07.154.1 4.59，则2i ＝1/i i ∑＝3.28。

2.5计算传动装置各轴的运动和动力参数 2.5.1各轴的转速 I 轴： I n ＝m n ＝960r/minII 轴： Ⅱn ＝1/　Ⅰi n ＝960/4.59＝209.15r/min III 轴：Ⅲn ＝ Ⅱn / 2i ＝209.15/3.28=63.76r/min 卷筒轴：卷n =Ⅲn =63.7r/min 2.5.2各轴的输入功率I 轴： ⅠP＝d p ×1η＝2.82×0.99＝2.79kW II 轴： ⅡP ＝Ⅰp ×η2×3η＝2.79×0.99×0.97＝2.68kW III 轴： ⅢP ＝ⅡP ×η2×3η＝2.68×0.99×0.97＝2.57kW卷筒轴：卷P＝ⅢP ×η2×η1=2.57×0.99×0.99＝2.52kW 2.5.3各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩d T =9.55×106mdn P =9.55×106×2.82/960=2.81×410N·mm I 轴：ⅠT ＝d T ×1η =2.81×410×0.99=2.78×410 N·m m II 轴： ⅡT ＝ⅠT ×1i ×2η×3η=2.78×410×4.59×0.99×0.97=1.22×510 N·m mIII 轴： ⅢT ＝ⅡT ×2i ×2η×3η=1.22×510×3.28×0.99×0.97=3.86×510N·m m卷筒轴：卷T =ⅢT ×2η×1η=3.86×510×0.99×0.99=3.78×510 N·m m 。

整理以上数据，制成表格。

减速器运动学和动力学参数一览表三.传动零件的设计计算3.1 选择材料、热处理方式及精度等级 3.1.1 齿轮材料及热处理考虑到卷筒机为一般机械，且该齿轮传动为闭式传动，小齿轮选用40Cr ，调质，齿面硬度为306～332HBW ；大齿轮选用40Cr ，调质，齿面硬度为283～314HBW 。

取小齿齿数1Z =20，则Z 2=i ×Z 1=4.59×20=91.8 取Z 2=91。

取小齿轮3齿数3Z =19，则4Z =3Z ×（15.07 4.55÷）=62.89.取4Z =63。

所有齿轮均按GB/T10095－1998，选择8级精度。

3.1.2根据所选齿数重新修订减速器运动学和动力学参数根据实际设计的传动比对2.5.3中表格里各种有关运动参数进行更新，得到下表：减速器运动学和动力学参数更新后一览表3.2 失效形式及设计准则确定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。

3.3 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：2131)][(12H E H dt t Z Z Z Z u u T K d σφβξ⨯+⨯≥式中各参数为：小齿轮传递的转矩，=设计时，因v 值未知，K 不能确定，初取t K =1.6；由参考文献[1]表8.6取齿宽系数0.9d ϕ=；初选螺旋角=15β︒；由参考文献[1]表8.5查得弹性系数Z E =189.8√EEE；由参考文献[1]图8.14选取区域系数 Z H =2.43；齿数比u=4.55.由参考文献[1]P133页式8.1，端面重合度：1211111.88 3.2cos 1.88 3.2cos15 1.62742091Z Z αεβ⎡⎤⎛⎫⎡⎤⎛⎫=-+=-+=⎢⎥⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎣⎦由参考文献[1]式8.1，轴面重合度：5337.115tan 209.0318.0tan Z 0.3181d =⨯⨯⨯== βφξβ由参考文献[1]图8.15查得：=0.775由图8.24查得螺旋角系数βZ =0.98由参考文献[1]图8.28得接触疲劳极限应力小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数分别为N 1=60n 1a h L =60×960×（2×8×300×6）=1.659×109hN 2= =⨯=55.410659.1i N 9113.646×108E由参考文献[1]P147图8.29查得寿命系数：N1Z =1.0, N2Z =1.11。

由参考文献[1]P147表8.7，取安全系数 1.0H S =[H σ]1=SH N 1lim 1Z σ=1×770=770 MPa[H σ]2=SH HN 2lim 2Z σ=1.11×600=666 MPa故取MPaH H 666][][2==σσ初算小齿轮1的分度圆直径1td ，得确定传动尺寸：计算载荷系数K=1.01.151.121.21.5456A V K K K K K βα=⨯⨯⨯=式中，——使用系数。