带式传动装置中的同轴减速器设计

一 传动方案的拟定及分析

    我的题号为A6B6C1D3

A6----运输带工作拉力F=2800N

B6----运输带工作速度V=1.35m/s

C6----卷筒直径D=340mm

B----二级圆同轴式柱齿轮减速器

    由题目所给的传动方案，本设计为同轴式二级圆柱齿轮减速器，同轴齿轮减速器是常用减速器之一：减速器同轴输出,闭式传动,能有效减少灰尘带来的影响,减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。

1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器

二 电动机的选择

1．电动机类型和结构的选择

  根据环境条件要求，电力，三相交流电，电压380/220V。所以采用Y系列三相异步电动机。

2．电动机容量的选择

1）  工作机所需功率Pw 

其中 =0.96   (见机械设计课程设计手册P9，以下简称课设)

2）  

3）  电动机的输出功率

Pd＝Pw/η

η＝＝0.918

    取

3．电动机转速的选择

nd＝（i1’·i2’…in’）nw

初选为同步转速为1000r/min的电动机

4．电动机型号的确定

由表20－1查出电动机型号为Y132S-4,其额定功率为5.5kW，满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。

计算传动装置的运动和动力参数

传动装置的总传动比及其分配

1．计算总传动比

由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：

i＝nm/nw

nw＝75.87

i＝18.97

2．合理分配各级传动比

由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。

因为i＝18.97，取i＝4.36，i1=i2=4.36

速度偏差为<5%，所以可行。

各轴转速、输入功率、输入转矩

项 目	电动机轴	高速轴I	中间轴II	低速轴III
转速（r/min）	960	960	269.67	75.75
功率（kW）	5.5	5.25	5.15	5.05
转矩（N·m）		34.85	148.9	636.5

三 齿轮传动设计计算

  对于同轴减速器设计，只需设计第二级齿轮传动

1．  选精度等级、材料及齿数

1）材料及热处理；

选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

2）精度等级选用7级精度；

3）试选小齿轮齿数z1＝24，大齿轮齿数z2＝104.64的；

4）初选β＝14。

2．按齿面接触强度设计

按式试算，即    

dt≥

1）确定公式内的各计算数值

（1）  试选Kt＝1.6

（2）  由图10－30选取区域系数ZH＝2.433

（3）  由表10－7选取尺宽系数φd＝1

（4）  由图10－26查得εα1＝0.79，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.66

（5）  由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa

（6）  由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；

（7）  由式10－13计算应力循环次数

N1＝60n1jLh＝7.6×10e9

            N2＝N1/i＝1.75×10e9

（8）  由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.91；KHN2＝0.95

（9）  计算接触疲劳许用应力

   取失效概率为1％，安全系数S＝1.2，由式（10－12）得

             [σH]1＝540MPa

             [σH]2＝522.5MPa2.433

2）计算

（1）          试算小齿轮分度圆直径d1t

d1t≥

=65.08

（2）          计算圆周速度

v==1.12m/s

（3）          计算齿宽b及模数mnt

b=φdd1t=1×65.08mm=65.08mm

mt=2.63

h=2.25mnt=2.25×2.63mm=5.92mm

b/h=10.99

（4）计算载荷系数K

    已知载荷平稳，所以取KA=1.1

根据v=0.0.996m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.1；由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同，

故          KHβ=1.4

由表10—13查得KFβ=1.42

由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数

            K=KAKVKHαKHβ=2.193

（5）          按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得

            d1==mm=72.27mm

（6）          计算模数mn

          mn =2.83

3．按齿根弯曲强度设计

由式(10—17)

               mn≥

1）确定计算参数

（1） 计算载荷系数

K=KAKVKFαKFβ=2.187

（2）  查取齿型系数

由表10－5查得YFa1=2..57；Yfa2=2.16

（3）          查取应力校正系数

由表10－5查得Ysa1=1.58；Ysa2=1.81

（4） 计算[σF]

σF1=500Mpa

σF2=380MPa

KFN1=0.95

KFN2=0.98

[σF1]=339.29Mpa

[σF2]=266MPa

（5）          计算大、小齿轮的并加以比较

=0.013376

=0.016368

         大齿轮的数值大。

2）设计计算

mn≥=2.09取mn=2.5

4．几何尺寸计算

1）计算中心距

z1=28.05，取z1=29

z2=126.44   取Z2=127

a=199.68

a圆整后取200mm

按调整后的中心距修正螺旋角

14.3615。

修正

d1=74.84mm

d2=325.16mm

2）计算齿轮宽度

B1=80mm，B2=75mm

3）结构设计

以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。

五 轴的设计计算

拟定输入轴齿轮为右旋

中间轴：

1．初步确定轴的最小直径

d≥＝=30.28mm

2．求作用在齿轮上的受力

Ft1==1306.5N

Fr1=Ft=463N

Fa1=Fttanβ=321N；

Ft2=4580N

Fr2=1718N

Fa2=428.43N

3．轴的结构设计

1）拟定轴上零件的装配方案

  

 i. I-II段轴用于安装轴承33306，故取直径为30mm。

ii. II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为33mm。

iii. III-IV段为小齿轮，外径90mm。

iv. IV-V段分隔两齿轮，直径为38mm。

v.V-VI段安装大齿轮，直径为34mm。

vi.VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为30mm。

2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1. I-II段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。

2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。

3. III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度85mm。

4. IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。

5. V-VI段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为80mm。

6. VI-VIII长度为44mm。

4．求轴上的载荷

5．精确校核轴的疲劳强度

1）判断危险截面

   由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面

2）截面IV右侧的

     

截面上的转切应力为

由于轴选用40cr，调质处理，所以

，，。

（[2]P355表15-1）

a)      综合系数的计算

由，经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为，，

（[2]P38附表3-2经直线插入）

轴的材料敏感系数为，，

（[2]P37附图3-1）

故有效应力集中系数为

查得尺寸系数为，扭转尺寸系数为，

（[2]P37附图3-2）（[2]P39附图3-3）

轴采用磨削加工，表面质量系数为，

（[2]P40附图3-4）

轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为

b)      碳钢系数的确定

碳钢的特性系数取为，

c)      安全系数的计算

轴的疲劳安全系数为

735

故轴的选用安全。

输入轴：

1．初步确定轴的最小直径

2．轴的结构设计

1）          确定轴上零件的装配方案

3．按弯扭合成应力校核轴的强度

W=74569N.mm

T=50336N.mm

45钢的强度极限为，又由于轴受的载荷为脉动的，所以。

输出轴

1．初步确定轴的最小直径

2．轴的结构设计

1）轴上零件的装配方案

4．求轴上的载荷

Mm=9875N.mm

T=659000N.mm

6. 弯扭校合

连轴器的选择

由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。

二、高速轴用联轴器的设计计算

    由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，

计算转矩为

所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4（GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5（GB4323-84）

其主要参数如下：

材料HT200

公称转矩

轴孔直径，

轴孔长，

装配尺寸

半联轴器厚

（[1]P163表17-3）（GB4323-84）

三、第二个联轴器的设计计算

由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，

计算转矩为

所以选用弹性柱销联轴器TL10（GB4323-84）

其主要参数如下：

材料HT200

公称转矩

轴孔直径

轴孔长，

装配尺寸

半联轴器厚

（[1]P163表17-3）（GB4323-84）

减速器附件的选择

通气器

由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5

油面指示器

选用游标尺M16

起吊装置

采用箱盖吊耳、箱座吊耳

放油螺塞

选用外六角油塞及垫片M16×1.5

润滑与密封

一、齿轮的润滑

采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为50m。

二、滚动轴承的润滑

由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。

三、润滑油的选择

齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。

四、密封方法的选取

选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。

密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。

轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。