常用的机械传动_二级减速器设计说明

1、 机械设计综合训练U 知识模块：常用的机械传动 车辆专业16-2 班级 设计者 明瑞 指导教师 王琦 2018 年11 月 工程技术大学 任务： 方案(4)图: 结论栏 方案数据：车辆16-2班28号 题号 滚筒圆周力F/kN 带速 v/ m - s-1 滚筒直径D/mm 滚筒长度L/mm ZLL-9 3.8 0.88 400 800 工作年限 工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量 10 2 多灰尘 稍有波动 小批 工作条件B: 一、电机选择 (1) 选择电机系列 (2) 选择电动机功率 =3.344? 卷筒所需有效功率 总效率： ?= ?联?承 ?啮?链?筒 ? = ? 1000 3800

2、 x0.88 1000 按表4.2-9取: 齿轮啮合效率：？?齿=0.97 (齿轮精度为8级) 滚动轴承效率：？?承=0.99 联轴器效率：？?联=0.99 滚筒效率:?筒=0.96 链传动效率：？?链=0.93 则传动总效率：？=?联?承 ?啮?链?筒 42 =0.99 X0.99 X0.97 x 0.93 X0.96 =0.798 所需电动机功率: ?= ? ? 3.344 0798= 4.19? 查表4.12-1,可选丫系列三相异步电动机 丫132S-4型，额定功率？?o = 5.5?, 或选用丫系列三相异步电动机丫132M2-6型，额定功率？?o= 5.5?。 (3) 确定电动机转速

3、60? 60 x0.88?小 滚同轴转速：? = ? = ?x0.4 = 420? 同步转速为1500 r/min及1000 r/min两种方案进行比较，由表 4.12-1查 得电动机数据，计算出的总传动比如下表: 、分配传动比 i 链=2.0 i 高=3.90 i 低=2.93 链传动：i链=2.0（常用围24） 减速器：i 减=22.85/2.0=11.43 ?高=V （1.3 14） ?减=3.85 4.00，取 3.90 （ 围 35） 11.43e ?低 =2.93（ 围 35） 三、传动装置各轴的运动和动力参数计算 0轴：0轴及电动机轴 ?0 = :?= 4.19? ?0 = :9

4、60 ?/ ? 3?1 3 3 4.19 X 1034 ?0 = :9.55 X 10 ?= 9.55 X 10 X= 4.17 X10 ? ? 960 I轴：1轴即减速器高速轴 ?1 = ?0 ？01 = ?0 ?联=4.19 X 0.99=4.15kW ?1 = ?0 = 960 ?/ ? 3 ?13 4.15X1034 960 ?1 = 9.55 X 10 初=9.55 X10 X = 4.13 X 10 ? ? II轴: II轴即减速器中间轴 ?2= ?1 ？12= ?1 ?齿?承 =4.15 X 0.97 X 0.99=3.99kW ?1?1960 = = = 2?01?高3.90

5、=246.15?/? cc3?233.99X103cccc ?2 =9.55 X 103話=9.55 X103X =1.54 X 105? 川轴即减速器低速轴 ?3 = ?2 ？23 = ?2 ?齿?承 = 3.99 X 0.97 X 0.99=3.83kW ?2?224615 2.93 ?3 =耳=E=84.01?/? 3 ?3= 9.55 X 10 ?333.83 X1035 云=9.55 X10 X840 = 4.35 X 10 ? ? W轴：W轴即传动滚筒轴 ?4 = ?3 ？34 = ?3 ?链?承 = 3.83 X 0.96 X 0.99=3.64W ?3 = ?23 ?2 ?链

6、8401 =42.0?/? ?2 = 3 ?43 3.64X1035 ?4 = 9.55 X 103 = 9.55 X103 X- = 8.27 X 105? ? 轴序号 入轴功率p /kW 转速n /r/mi n 转矩T /N - mm 传动型式 传动比 效率n 0 4.19 960 4.17 X104 联轴器 1.0 0.96 I 4.15 960 4.13 X104 齿轮传动 3.90 0.96 n 3.99 246.15 1.54 X105 齿轮传动 0.96 川 3.83 84.01 4.35 X105 2.93 链传动 2.0 0.99 IV 3.64 42.0 8.27 X105

7、 四、减速器以外传动零件的计算链传动设计 已知数据：传动比i链=2.0，传递功率P = ?承 ?山=0.99 X3.83 = 3.79kW 小链轮转速m=nm= 84.01,载荷稍有波动 （根据任务书中工作条件B）。 设计过程：（1）取链轮齿数： 链轮齿数Z1=21 Z2=41 乙=21, Z2=iz 1=2X 21 1=41 （或 43）（齿数互质） （2）选定链型号，确定链节距p： 由式4-8得 ? ?0?厂 1.5x0.91x3.79 1 = 5.17 kW 式中，工况系数Kx由表4-6查得小链轮齿数系数Kz由图4-13 查得Kz =0.91 ;多排链系数Kp按单排链由表4-7查得Kp=

8、1。 链节距 根据R =5.17 kW 及n1 =84.01 r/min ，由图4-11选定链型号为28A,由 (3)验算链速 ?1?1?21x84.01x44.45 v =1 1= = 1 307?/ ? 15 ?/ ? 60X100060X1000. 转速适宜。 (4) 确定中心距以及链节数 初选 ao= (3050) p=1333.52222.5mm,取 ao=2000mm .2?0?1 + ?2? 2 ?2- ?1 ) 2 2?) 2X200021+41 = + + 44.452 44.45 ,41- 21 2000 2 2?) = 121.22 取Lp=122节(偶数)。 确定实际中

9、心距 链节数Lp=122 中心距 a=2000.39mm ?- ?0122- 121.22 a= ?0+2?= 2000+ 2= 200Q39? 五、减速器以传动零件的计算 1.高速级圆柱直齿轮的设计 已知数据：传动比i 1=3.90，传递功率R=41.3kW , 小齿轮转速n仁960r/min，载荷稍有波动。 设计过程: (1)选择齿轮材料、确定精度等级及许用应力 小齿轮材料选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度241286HBS(表5-1 ),取 250280HB大齿轮材料选用 ZG310-570,正火处理，表面硬度 156217HB取 162185HB选择齿轮精度等级 8级(GB10095-

10、88)，查图5-16 (b)，得 =690MP ?2 = 440MPa 应力循环次数: ?1 = 60?1? = 60 X960 X1 x(2 X10 x300 X8) =2.76 x 109 ?1 9 2.76 X109 3.90 8 7.08 X10 链节数Lp =扌+宁+帀( 查图5-17得Zni=1.12 , ZN2=1.17 （允许有一定点蚀） 取 Zw=1.0 , Smin=1.0 , Zlvr=0.92 由式（5-29）得 Zxi=Z2=1.0 取乙vR=0.92 由式（5-24）确定接触疲劳许用应力 ? 1 = :?2?1?1 ? = 690 X 1.12 X 10 X 1.0

11、 X0.92 = 711.0MPa ?2，计算中?= （2）按接触疲劳强度确定中心距 a 由式（5-18） / ?1? a （u+1） V 丄（一二二）? 2?1?丿 3 ?13 41.34 式中 ?1 = 9550 X 10 帀=9550 X 10 X 阪=4.13 X 10 N mm 初选K? = ? = 1.15 初选螺旋角?= 10,由式（5-42）计算？?？= ?= ?10 = 0.992 取？?？ = 0.35，减速传动比u=i=3.90 由表 5-5，得?= 189.8? 由式（5-41）计算ZH 端面压力角: a t = arcta n tan a n （右）=arctan t

12、an20 （COS10-） = 20.2835 ? = ?；?）= arctan （?10 ?20.2835 ） = 9.3912 2?93912 - 2? ? = V?=2 4634 ？?202835 ?20.2835 由式（5-39）计算中心距 ?3 /?1 ? 2 ? （?+ 1）2?莎（？?）=122.21mm 圆整取a=125mm 一般取? = (0.010.02)? = (0.010.02) X125= 1.252.50? 取标准法面模数？?？= 2.5?(考虑硬齿面，模数取大值) ?= 105 ?1 = 20 ?2 = 2? 齿数：？?1 = = 19.9 ?2= ?1 = 77

13、.78 圆整取：？1 = 20 ?2= 79 78 齿轮分度圆直径： ?1 = ?1 : =50.000? ?2 = ?2 = 197.500? 齿轮齿顶圆直径： ?1 =?1 + ? 2? ? 2 ? ? =55.000mm ?2 : =?2 + ? 2? ?: ? =203.500? 齿轮基圆直径： ?1 : =?1?= 46.98? ?2 : =?2?= 185.589mm 圆周速度: ?1?1 v=-2.51?/? 修正螺旋角: ?=arc?；?；?+ =11.478 2.低速级圆柱直齿轮的设计 已知数据：传动比i 2=2.93，传递功率P2=15.4kW, 小齿轮转速n2=246.1

14、5r/min，载荷稍有波动 设计过程： (1)选择齿轮材料、确定精度等级及许用应力 小齿轮材料选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度241286HBS(表5-1 ),取 250280HB大齿轮材料选用 ZG310-570,正火处理，表面硬度 156217HB取 162185HB选择齿轮精度等级 8级(GB10095-88)，查图5-16 (b)，得 ?1 = 690MPa ?2 = 440MPa 应力循环次数: ?1 = 60?1 ? = 60 X246.15 X1 X（2 X10 X300 X8） = 7.09 X108 ?17.09 X1088 ?2=容=9= 242 X10 查图5-17得Z

15、n1=1.17, ZN=1.26 （允许有一定点蚀） 取 Zw=1.0 , Smin=1.0, Zlvr=0.92 由式（5-29）得 Zx1=Z ?2，计算中?= ? 2 = 510.05 ? （2）按接触疲劳强度确定中心距 a 由式（5-18） 2 7 ?1 ? 2 a （u+ 1）-（二二二）? 2?） 3 ?231545 式中？?1 = 9550 X 10 ?2= 9550 X105.97 X10 N- mm 2 2 初选K ? = ?1.15 初选螺旋角?= 10,由式（5-42）计算？?？= v?= V?10 = 0.992 取？?？ = 0.35,减速传动比u=i=2.93 由表

16、 5-5，得?= 189.8? 由式（5-41）计算ZH 端面压力角a t =arcta n tan a ntan20 （右）=arctan （cos矿）=2.2835 ? = ?2?加）= arctan （?10 ?20.2835 ） = 9.3912 2? _ _ ? = V；? = q?202835。？202835。= 24634 2?93912 78 齿轮分度圆直径: 齿轮齿顶圆直径: 齿轮基圆直径： 圆周速度： 修正螺旋角： ?1 = ?1 = :125.000? ?2 = ?2 = 385.000? ?1 =?1 + ? 2? ? =135.000? ?2 : ? =?2 + 2?

17、 ?= =395.000? ?1 : =?1?= 117.462? ?2 : =?2?= 361.782mm ?1?2 V = 70-102 = 57.997?/ ? ?= arc ? ?1(?+ 1) 2? =11.478 ?= 105 ?1 = 20 ?2 = 由式（5-39）计算中心距 =256.1222mm 3 / ?1 “ ？?？ 2 ? (?+1)说( ft ) 圆整取a=260mm 般取?= (0.010.02)? = (0.010.02) X260= 2.60 5.20? 取标准法面模数？?？= 5.0?（考虑硬齿面，模数取大值） 2? 齿数：？1 = ?河？巧=26.06 ?

18、2= ?1 = 76.36 圆整取：？1 = 27 ?2= 77 3、校核 1、高速级: 接触疲劳强度 电机驱动，稍有波动，选取？?？ = 1.25 圆周速度？= ?書?= 2.51?, 8级精度, 由图 5-4 (a), ?1/100= 0.25，取? = 1.3 齿宽?= ?= 0.35 X135= 47.25? ? 由图5-7b，按二0.45轴刚性较小，硬齿面，非对称布置？?？= 1.13 -1 由表 5-4，取？?？ = 1.2, 载荷系数：? = ? = 1.25 X 1.3 X 1.13 X1.2 = 2.2035 ?146.98 齿顶压力角?1 = ?_?1 = ?= 31.33

19、1 ?155 ?2185.589 ?2 = ?_2 = ?= 24.219 ? ?2203.5 1 重合度? =?1(?1 - ?) + ?2( ?2 - ?) = 1.859 重合度系数？?？= ? = 0.845 .? = ?启?評=2.4634 X 189.8 X 0.845 2 x2.2035X4.13X104x(3 90+ 1) X“r = 449.704MPa 4725 X502 X3.9 ? ?合格 (2)验算齿根弯曲疲劳强度 ?1 = 20, ?2 = 79, 由图5- 14得： ?1 : =2.81,?2 = 2.26 由图5- 15 得: ? ?1 =1.55, ?2 =

20、1.73 由式5 - 48得： 0.75 ?= ? 0.25 + ?” = 0.653 由图 5 - 16b 得：?1 = ?2 = 200MPa 由图 5 - 19 得：?1 = ?2 = 1.0 由式(5-32)，m=2.512, ?1 = ?2 = 1.0 取，？= 2.0? = 1.4 许用弯曲应力：?1 = ?2=竺?严空也？?=X1.0 X1.0= 285.714 ?I -4 2?12x2.2035x41300 齿根弯曲应力：？?1 = ?1?1? = 47.25X50X25 X2.81 X 1.73 X0.653 = 97.82MPa ?1 ?F1合格 ?2?22.26x1.73

21、 ?2 = ?1 ?2?2 = 97.82 X帝p87.81MPa ?1:?12.81 X 1.55 ?2 ?F2合格 2、低速级： 接触疲劳强度 电机驱动，稍有波动，选取？?？= 1.25 圆周速度？=薯需=1.610?, 8级精度, 由图 5-4 , ?1/100= 0.4347,取? = 1.17 齿宽?= ? = 0.35 X260= 91? ? 由图5-7b，按?y = 0.728轴刚性较小，硬齿面，非对称布置？?？= 122 由表 5-4，取？?？ = 1.2， 载荷系数： ?= ? = 1.25 X 1.17 X122 X1.2= 2.1411 ?1117.462 齿顶压力角?1 = ?_J = ?卞 =29.531 小小?2361.782 ?2 = ? ?2= ?= 23 666 ？2?2395000 1 重合度?= 厉？ ?(？? - ?) + ?2( ?2 - ?) = 1.781 重合度系数？?？= ? 丁-