一級斜齒圓柱齒輪減速器設計

王德鼎

一、設計目的

設計一種帶式運輸機用的V帶傳動及斜齒圓柱齒輪減速器。用來進行帶式的運輸散料，如小麥、花生、稻子、砂礫、煤等。輸送機的運動方向不變，工作載荷也穩定，工作環境比價適中。能夠很好的進行貨物的運輸，能在一定的環境下進行工作。改用一級斜齒圓柱齒輪，裝備設置也比較簡單，運行起來也比較方便，斜齒輪也增加了傳動的效率，使傳動更穩定。

二、設計內容

1.傳動方案的可行性

根據所設計的減速器的要求，進行對一些零部件的選擇。需要進行初驗證，看自己的方案時候可行，是否能保證傳動穩定可靠

2.機械傳動的總體設計

（1）選擇電動機、計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比、計算傳動裝置的運動和動力參數。

選擇電動機類型和結構形式：Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機.電源電壓380V，結構為臥式電動機。

（2）確定電動機的功率

電動機到輸送帶的總功率η

由機械設計課程設計工作表2-3查得，v帶傳動功率η=0.96，球軸承的效率η=0.99（兩對齒輪軸軸承和一對卷筒軸軸承），齒輪副效率η=0.97（齒輪精度為8級），彈性銷聯軸器η=0.99，卷筒的效率η=0.97，帶入得總功率η=0.859

由電動機的工作效率的公式，查機械課程設計第二版表20-1，選擇電動機的功率為3kw。

（3）確定電動機的轉速

按照機械設計課程設計第二版表2-1推薦的傳動比合理范圍，取得v帶的傳動比i=2～4，單機圓柱齒輪減速器的傳功比i=3～5，則總傳動比i=6～20。電動機的轉速的選擇范圍是n=696～230r/min

課程設計中，通常多選用同步轉速為1500r/min或1000r/min的電動機，如無特殊要求，一般不選用750r/min。有因為綜合考慮減輕電動機及傳動系統的重量、尺寸的協調性和節約資金，選用第二種方案，因此選定電動機的型號為Y10022-4

3.計算傳動系統的總傳動比和分配各級傳功比

根據傳動比公式，計算出傳動系統總傳動比i=12.32，接著分配傳動系統傳動比。根據指導書，取齒輪減速器i=4（單級減速器i=3～5合理）

4.機械傳動系統運動和動力參數的計算

根據功率的計算公式，計算出各個軸的功率：電動機軸P=3kw，Ⅰ軸P=2.88kw，Ⅱ軸P=2.77kw，卷筒軸P=2.71kw

各個軸的轉速Ⅰ軸=464.3r/min，Ⅱ軸=116.1r/min，卷筒軸n=116.1r/min

5.v帶的設計

帶傳動的設計準則是，在保證不打滑的前提下，最大限度的發揮帶傳動的工作能力，同時保證帶具有一定的疲勞強度和壽命。

（1）根據設計算出帶的功率，然后依照機械設計圖4-11選取A型V帶

（2）選取各個帶輪的基準直徑，參考機械設計書進行選取

（3）驗算傳動傳動比的誤差和帶速

6.軸的結構設計

① 高速軸的設計

因為對該軸沒有特殊要求，因此選用調質處理的45鋼（因為45鋼多用于制造，這種鋼的機械性能很好）

（1）初步估算軸徑

按照扭轉強度估算輸出端帶輪處的最小軸徑。先根據機械設計表11-3，按45鋼計算，有現有的數據可計算出最小的帶輪直徑d=22.05。

由于安裝帶輪處有一個鍵槽，軸徑應增加5%，所以去安裝帶輪處的軸徑為24mm

（2軸的各個階段的軸徑和長度

（3）軸的強度的校核，和軸承的支反力和彎矩圖

（4）軸承壽命的校核

②低速軸的設計

同樣如此，對于該軸沒有特殊的要求，因此選用調質處理的45鋼

（1）初步估算軸徑

按照扭轉強度估算輸出端帶輪處的最小軸徑，加上所有的數據可得，最小的軸徑d=31.67mm

由于安裝聯軸器處有一個鍵槽，軸徑應增加5%，為使所選用的軸徑與聯軸器相連后相適應，需同時選取聯軸器。從手冊上查得，選用LX3彈性柱銷聯軸器J38X60/Y38x82。故所選取軸與聯軸器連接的軸徑為38mm。

（2）軸的各個階段的軸徑和長度

（3）軸的強度的校核，和軸承的支反力和彎矩圖

（4）軸承壽命的校核

7.齒輪傳動的設計

（1）選擇齒輪材料、熱處理、齒面強度、精度等級及齒數

精度等級：運輸機為一般工作機器，速度不高，故齒輪選用8級精度。

硬度：因為傳遞功率不大，轉速不高，選用軟齒面齒輪傳動。齒輪選用便于制造且價格便宜的材料。小齒輪：45鋼（調質），硬度250HBs，大齒輪：45鋼（正火），硬度為200HBs

（2）齒輪的各個數據的計算，重合度計算，螺旋角選取

（3）接觸疲勞強度和接觸應力循環次數，用接觸應力

（4）圓周速度，因為速度較低，齒輪選取8級或者9級精度均可，考慮到加工刀疤形成應力集中對齒輪疲勞強度硬性影響，故設計初選8級精度

（5）計算和校核疲勞彎曲強度

8.減速器箱體及其附件設計

根據先前零部件的設計和選取，來進行對減速器箱體的設計和計算。材料一般選取鑄鐵。要做到能夠完全的包裹著零部件，有可以拆卸觀察齒輪運轉情況的端蓋。根據要求，計算出箱座壁厚，箱蓋壁厚等。

9.潤滑與密封

由于高速級齒輪的圓周速度小于2m/s，所以軸承采用脂潤滑。

軸承內密封：由于軸承用油潤滑，為了防止齒輪捏合時擠出的熱油大量沖向軸承內部，增加軸承的阻力，需在軸承內側設置擋油盤。

軸承外密封：在減速器的輸入軸和輸出軸的外伸段，為防止灰塵水份從外伸段與端蓋間隙進入箱體，所有選用氈圈密封。

減速器外伸軸的密封件，具體由各軸的直徑取值定，軸承旁還設置封油盤。

參考文獻：

[1]徐起賀.《機械設計課程設計》.機械工業出版社.2018年.

[2]陳立德.《機械設計基礎課程設計指導書》.高等教育出版社.2008年.

[3]張鋒.《機械設計課程設計手冊》.高等教育出版社.2010年.

[4]吳宗澤.《機械設計課程設計手冊》.高等教育出版社.2012?年.

河南工學院機械工程學院 河南 新鄉 453003