单级直齿圆柱齿轮减速器

设 计 计 算 及 说 明 结 果

一 设计任务书

1. 设计方案

设计题目：带式输送机的传动装置设计方案图如下：

2. 设计条件

2．1工作条件

空载起动、连续单向运转，载荷较平稳，运输带允许误差为5%；

2 .2使用期限及检修间隔

工作期限为10年，小批量生产，单班制,每年工作300日；检修期定为三年；

3. 设计要求

1）设计一级闭式圆柱齿轮减速器；

2）完成装配图1张，零件图2张；

3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写

4）相关参数：运输带卷筒所需功率P=8.422KW；

运输带卷筒工作转速n=866minr；

传动比i=4.24。

二 传动方案简述

1. 电动机选择

1．1 电动机类型的选择

按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。

1.2确定电动机的功率和型号

1：联轴器效率

2：圆柱齿轮传动效率

3：开式齿轮传动效率

4：滚动轴承传动效率 （一对）

由参考书[1]表2-4查得：1=0.99（齿式联轴器）, 2=0.98(7级精度), 3 =0.95, 4=0.99(球轴承)，

（1）传动装置的总效率：

34321

894.099.095.098.099.03

（2）计算电动机所需功率dP

KW 593.8894.00.5894.0PPd

由参考书[1] 表16-3可选取电动机的额定功率为10KW。

（3）确定电动机转速

电动机通常采用的同步转速有minr1500和minr1000两种，现对两种转速作对比。

由参考书[1]表16-3可知，同步转速是minr1000的电动机，其满载转速mn是minr970；同步转速是minr1500的电动机，其满载转速mn是minr1440

总传动比nnim，其中mn为电动机的满载转速。

现将两种电动机的有关数据列于表1作比较

表1 两种电动机的数据比较

方案 电动机型号 额定功率/KW 同步转速/(r/min) 满载转速/(r/min) 总传动比i

Ⅰ Y160M-6 7.5 1000 970 11.548

Ⅱ Y132M-4 7.5 1500 1440 17.142

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，为了使传动装置结构紧凑，选用方案Ⅰ较合理。

（4）确定电动机型号

894.0

KWP593.8d

根据电动机功率和同步转速，选定电动机的型号为Y160M-6。查参考书[1]表16-3和16-4，可知电动机有关参数如下：

电动机的额定功率KW5.7P0

电动机的满载转速mn=minr970

电动机的外伸轴直径D=42mm

电动机的外伸轴长度E=110mm

2．传动比确定

传动装置总传动比和分配各级传动比

1）传动装置总传动比

i=548.1184970mwnn

2）分配到各级传动比

因为减速器传动比11.548i齿。i齿=i12i其中i1为齿轮高速级的传动比，i2为齿轮低速级的传动比。根据低高i）1.5~3.1（i，取高i=1.3则

3.8755.7743.13i.1i齿1

2.9803.87511.548iii1齿2

3）传动装置中各轴的转速计算

根据传动装置中的安装顺序，对轴依次编号：0轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。

minr970nnm0

Ⅰnminr970nnm0

minr250.323minr3.875970inn1ⅠⅡ

minr84nnⅢ

电动机的型号为Y160M-6

额定功率：KW5.7P0

满载转速：mn=minr970

总传动比：

i 548.11

高速级传动比：

980.2i低速级传动比：875.3i21

minr970n0

minr970nⅠ

minr250.323nⅡ

minr84nnⅢ

3．传动装置的运动和动力参数计算

电动机：

转速：n0=970minr

输入功率：P0=Pd=593.5KW

输出转矩：T0=95500nPd=m55.065m970593.59550NN

Ⅰ轴：

转速：Ⅰnminr970nnm0

输入功率：KW482.599KW.099.0593.5PP410Ⅰ

输入转矩：TⅠ= T0=95500ⅠPn=m53.969m970482.59550NN

Ⅱ轴：

转速： minr250.323minr3.875970inn1ⅠⅡ

输入功率：KWPP319.599KW.098.0482.542ⅠⅡ

输入转矩：mNmNnPT910.022323.250319.595509550ⅡⅡⅡ

Ⅲ轴：

转速：minr84nnⅢ

输入功率： 5.003KW0.99KW0.95319.543ⅡⅢPP

输入转矩： m568.739m845.0039550n9550ⅢⅢⅢNNPT

现将两种电动机的有关数据列于表2作比较

表2 各轴运动和动力参数

P0=593.5KW

T0=55.065

KW482.5PⅠ

TⅠ=53.969

KWP319.5Ⅱ

ⅡT202.910

5.003KWⅢP

ⅢT568.739

轴 号 功率（KW） 转矩（mN） 转速（minr）

电机轴 593.5 55.065 970

Ⅰ轴 482.5 53.969 970

Ⅱ轴 319.5 910.022 250.323

Ⅲ轴 5.003 568.739 866

三 传动件设计

1. 齿轮设计

（一）闭式齿轮设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数

1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动；

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度齿轮传动；

3）材料的选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为45钢，并进行调质处理，平均硬度为235HBS，大齿轮的材料为45钢，并进行正火处理，平均硬度为190HBS，两者硬度差为50HBS；

4）选小齿轮齿数为Z1=31，大齿轮齿数Z2可由Z2=i11Z

得Z2=120.125，取120；

5）初选螺旋角=13;

2.按齿根弯曲疲劳强度设计

按公式：

mtn3Faa21d21t3][zcos2KSFYYYT

1）确定计算参数

(1）试选载荷系数Kt=1.7；

(2）小齿轮传递的扭矩

Z1=31

Z2=120

1TTⅠ= T0=95500ⅠPn=m53.969m970482.59550NN

=5.3969mm104N；

(3）由[2]图10-30选取区域系数433.2HZ；

(4）由[2]图10-26查得：；855.0；788.021

故端面重合度643.1855.0788.021；

(5）由[2]表10-7，选取齿宽系数1d；

(6）大小齿轮均采用45钢锻造，由[2]表10-6查得材料系数a8.189MPZE；

（7) 由[2]图10-20(c),按齿面硬度查得：查得小齿轮的弯曲疲劳强度极1FE=380MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限2FE=325MPa；

（8）计算应力循环次数。按[2]中式（10-13）。

N1=60nⅠjLh，式中：j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数，在此处中j=1；Lh为齿轮的工作寿命，单位为小时。在此处，

Lh=2班制8小时年10天300

所以，应力循环次数为

N1=60nⅠjLh=）1030082（197060=2.794109

N2= N1/1i=2.794109/3.875=7.210810

（9）由[2]图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K1FN=0.86，K2FN=0.91

（10）计算当量齿数。

Z1v=31cosZ=13cos31333.51

Z2v=31cosZ=13cos1203=129.73

（11）查取齿形系数

应力循环次数

N1=2.794109

N2=7.210810