减速器设计

机械设计第一周——总体设计和传动件设计

1．原始数据 III 04 ：

1) 工作轴输入功率P=6（kW ） 2) 工作轴转速n=65（r/min ）

2．拟定两级圆柱齿轮设计方案

由于本设计中，选择两级圆柱齿轮的基本方案进行设计。

即书上图1-5（b ）。

3．选择电动机

选择Y 系列三相交流异步电机。 1) 电机功率Pm 计算

电机所需功率P0满足η

w

P P =

0，其中Pw 为工作装置所需功率（本题中相当于工作轴

输入功率），kW ；η为由电动机至工作装置的传动装置的总效率。

则882.097.0992.098.02322

33

22

1=⋅⋅=⋅⋅=ηηηη。

其中η1~η3依次为：滑块联轴器效率；轴承（初步考虑使用圆锥滚子轴承）效率；8级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）效率。

则kW P P w

80.60==

η

。

一般电机输出0)3.1~1(P P m =，取中间值，即参数为1.2，kW P P m 16.82.10==。

2) 选择电动机

要求电动机输出功率kW P P m 16.82.10==。

二级减速器的传动比i 一般在8~40之间，以此计算电动机所需转速：w n i n ⋅=0，带入计算得电动机转速应在：520~2600之间。

由表8-184，选择Y160L-6型Y 系列（IP44）封闭式三相异步电动机，其额定功率11kW ，满载转速970r/min ，同步转速1000r/min 。

3) 电机转速n

由表2-3知，两级展开式圆柱齿轮减速器的传动比范围一般为8~40，最高60。 因为要求的工作效率小于电机的额定功率。故不需要较大的力矩输出。因此输出转速取同步转速1000r/min 。

取总传动比i=1000/65=15.38，电动机轴→I 轴→II 轴→III 轴→工作轴四部分的传动比为：1,4.11,3.74,1.从而使得s f i i 1.1≈。电机转速min /1000r n i n w m =⋅=。

4．减速器的运动学设计和动力学参数计算 1) 转速

电动机轴 min /100010r i n n I =⋅=

I 轴 min /1000r i n n f II I =⋅=

II 轴

m in /3.243r i n n s III II =⋅=

III 轴

min /654r i n n w III =⋅=

工作轴 min /65r n w =

2) 输入功率

电动机轴

kW P P I

80.610==

η

I 轴

kW P P II

I 66.62

==

η

II 轴

kW P P III

II 41.63

==

η

III 轴

kW P P w

III 17.64

==

η

工作轴 kW P w 6=

3) 输入转矩

电动机轴

m N n P T ⋅==94.649550

0 I 轴

m N n P T I

I

I ⋅==03.639550

II 轴

m N n P T II

II

II ⋅==6.2519550

III 轴

m N n P T III

III

III ⋅==5.9069550

工作轴

m N n P T w

w

w ⋅==5.8819550

5．两级圆柱齿轮传动的设计 1) 高速级圆柱齿轮传动设计

高速级圆柱齿轮选择斜齿圆柱齿轮。

a. 选择齿轮类型、精度等级、齿轮材料和齿数等。

小齿轮选择40Cr 材料，调质处理后，硬度241~286HBS ，取250HBS ；大齿轮选择使用#45钢，正火处理，硬度169~217HBS ，取200HBS 。保证大小齿轮之间硬度相差50HBS 。（由《机械设计》表6-5。）

由于要求载荷平稳，则选择8级精度的齿轮。（由《机械设计》表6-4。）

由于传动比11.4=f i ，则选择小齿轮齿数281=z ，则大齿轮齿数11508.1151≈=z 。 初步选择螺旋角 20=β b. 按齿面接触强度设计。

由《机械设计》公式6-55由：

[]()31

2

11590d H u KT u d ϕσ+⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≥；其中d ϕ为齿宽系数，K 为载荷综合系数，[]H σ为许用接触应力。

根据《机械设计》图6-28，有，小齿轮[]MPa H 700=σ；大齿轮[]MPa H 480=σ。则取[]MPa H 480=σ

对称布置，软齿面，故取4.1~8.0=d ϕ，取9.0=d ϕ。11.4==f i u 。 由于工作均匀平稳，且对称结构，故取2.1=K

带入得小齿轮分度圆直径：[]()mm u KT u d d H 05.541590312

1=+⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≥ϕσ 中心距mm i d

a f 995.137)1(2

1=+=。取整，中心距mm a 138=。

模数设计公式：[]mm Y z KT m F Fs d 2.123

21=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≥σϕ。初步选旋角

15=β。则齿轮模数