齿轮传动的设计详解

题目齿轮传动的设计

系别机械工程系

专业车辆工程

班级141

学生姓名周六圆

学号1608140134

指导教师陈丰

摘要

齿轮传动式机械中最重要的应用最广泛的一种传动形式，对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大，效率高，允许速度高，尺寸紧凑寿命长等特点，因此传动系统中一般首先采用齿轮传动，并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力，是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。

1 传动装置总体设计

1.1设计任务书

1设计任务

设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。

2 设计要求

（1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好；

（2）多有图纸符合国家标准要求；

（3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。

3 原始数据

（1）运输带工作拉力 F=4KN

（2）运输带工作速度V=2.0m/s

(3)输送带滚筒直径 D=450mm

η

（4）传动效率96

=

.0

4工作条件

两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。

1.2 确定传动方案

图1-1(a)展开式两级圆柱齿轮减速器

图1-1(b) 同轴式两级圆柱齿轮减速器

方案（a ）为展开式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比ī=8～40。展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。

方案（b ）为同轴式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比ī=8～40。同轴式圆柱齿轮减速器的特点是减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使载荷沿齿宽分布不均匀，高速级齿轮的承载能力难于充分利用。

综合比较展开式与同轴式圆柱齿轮减速器的优缺点，在本设计中，我将采用展开式圆柱齿轮减速器为设计模版。 1.3电动机的选择 1.3.1 电动机的容量选择

根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率

=

w P 81000

.240001000=⨯=FV .0 kW 设 w η—— 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率； c η—— 联轴器效率， c η=0.99 g η—— 闭式圆柱齿轮传动效率， g η=0.97

b η—— 一对滚动轴承效率， b η=0.99 cy η—— 带式输送机滚筒效率。 cy η=0.96 估算运动系统总传递效率：

w ηηηηηη•

•

•

•

=34231201

式中：

9504

.096.099.09801.099.099.09603.097.099.09603.097.099.099

.034231201=⨯===⨯===⨯===⨯====•

•••cy b w c b g b g b c ηηηηηηηηηηηηηη 得传动系统总效率

8504.09504.09801.09603.09603.099.0=⨯⨯⨯⨯=总η

工作机所需电动机功率

41.98504

.08

==

=

η

w

d P P kW

由表1-1所列Y 系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足d w P P ≥条件的电动机额定功率w P 应取为11kW 。

表1-1Y 系列三相异步电动机技术数据

1.3.2 电动机转速的选择

根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 926.8445014.30

.26000060000≈⨯⨯=⋅=

d v n w πmin /r 19.17926

.841460≈==w m n n i 总

由表1-1初选同步转速为1500min /r 和1000min /r 的电动机，对应用于额定功率kW P w 11=的电动机型号应分别为Y160M-4型和Y160L-6型。把Y160M-4型和Y160L-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表1-2:

表1-2 方案的比较

通过对这两种方案比较可以看出：方案Ⅰ选用的电动机转速高、质量轻、价值低，总传动比为17.19，比较合适，故选用方案Ⅰ。 1.3.3 电动机型号的确定

根据工作条件：两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限为10年，年工作300天，工作机所需电动机功率kW Pd 41.9=及电动机的同步转速min /1500r n =等，选用Y 系列三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y160M-4，其主要性能数据如下： 电动机额定功率 kw Pw 11= 电动机满载转速 min /1460r n m = 电动机轴身直径 mm D 42= 电动机轴身长度 mm E 110= 1.3.4 传动比的分配

带式输送机传动系统的总传动比 19.17926

.841460

===w m n n i 由传动系统方案知

101=i 134=i

所以圆柱齿轮总传动比 19.1734

013412==

=⋅⋅∑i i i i i i

为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两对齿轮材料相同、齿面硬度

350≤HBS 、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比

727.419.173.13.112=⨯==∑i i 低速级传动比 637.3727

.419.171223===

∑i i i 传动系统各传动比分别为：

反应力 0=∑B M ，()N L L F L F t NH 259293222=+=

左支点垂直面的支反应力101=i ，727.412=i ，637.323=i ，134=i 1.3.5 传动系统的运动和动力参数计算

传动系统各轴的转速、功率和转矩计算： 0轴（电动机轴）：

mim r n n m 14600==

Kw P P d 41.90== m N n P T ⋅=⨯==55.611460

41

.995509550

000 1轴（减速器高速轴）：

min 14601

14600101r i n n ===

Kw P P 3159.999.041.90101=⨯==⋅η

m N i T T ⋅=⨯⨯==⋅⋅9345.60199.055.61010101η

2轴（减速器中间轴）：

min 86.308727

.414601212r i n n ===

Kw P P 9461.89603.03159.91212=⨯==⋅η

m N i T T ⋅=⨯⨯==⋅⋅60.2769603.0727.49345.60121212η