二级圆柱齿轮减速器设计及其计算

1．2 减速器的发展状况

减速器是用于原动机与工作机之间的独立的传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更新换代快的特点。渐开线二级圆柱齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动平稳、效率高、所配电机范围广等特点，可广泛应用于各行业需要减速的设备上。二级圆柱齿轮减速器的计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。通过本课题的研究，将进一步对这一技术进行深入地了解和学习。

1．3 减速器的发展趋势

当今的减速器正向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。我国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化，在现代机械中应用极为广泛。

减速机行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速机、行星齿轮减速机及蜗杆减速机，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、条素装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等，产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。其作为传动机械行业里的一个重要的分支，在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色。近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速机行业在国内也取得了日新月异的进步。

1.4 研究内容

1）减速器的设计计算

(1)传动方案的分析和拟订

选择正确合理的传动方案。

(2)电动机的选择

选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的转速。

(3)传动装置的运动和动力参数的计算

计算各轴的转速，功率，转矩。

(4)传动零件的设计计算

外部传动零件和内部传动零件的设计计算

(5)轴的设计计算

B6型带式运输机及二级圆柱齿轮减速器的设计

(6)轴承，联接件，润滑密封及联轴器的选择和验算

(7)箱体的结构设计计算

2传动方案的拟定

带式输送机传动系统方案如图1所示

图1 B6型带式运输机及其二级圆柱齿轮减速器设计

数据编号运输带工作拉力F/N 运输带工作速度v/m.s-1卷筒直径D/mm B6 2250 1．50 290

工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，两班制工作，运输带工作速度允许误差为±5％。

设计要求：1、完成设计说明书一份，约8000字。

2、完成带式传输装置总体设计及减速器部装图、零件图。

3、完成减速器所有零件图及装配。

带式输送机由电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。

2.1电动机的选择。

按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电动机卧式封闭结构380V。

（1）电动机容量的选择。

η根据已知条件由计算得知工作所需有效功率。

工作机所需功率;

1000W

F P υ= 传动装置总体效率η

12340.990.990.960.96ηηηη====弹性联轴器效率 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 卷筒效率算得传动系统总效率

4212345ηηηηηη=

=420.990.990.960.960.99⨯⨯⨯⨯

=0.833 工作机所需电动机功率

"d p =Fv ／1000η=2250×1.50/1000×0.833=4.051kw

因为工作时有轻微振动，故电动机功率略大于"d p

"(1.3 1.5)d d p P =-

= 5.26—6.076 (kw)

由文献[1]表20-5所列Y 系列三相异步电动机技术数据可以确定，满足

r m P P ≥条件的电动机额定功率m P 应取5.5 kw 。

（2）电动机转速选择

根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速：

nw=D

v π100060⨯=6000×1.5/3.14×290=98.8 r/min

通常二级圆柱齿轮减速器传动比取i =8—40

n d = inw=（8~40）×98.8=790.68—3953.4 r/min 由文献[1]表20-5初步选同步转速为1000min

r

1500min

r

和3000

min

r

的电

机，对应于额定功率m P 为5.5kw 的电动机号分别取Y132S1-2型、 Y132S-4型和Y132M2-6型三种。将三种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表：

方案号

电动机型号

额定功率（kw ）

同步转速（min

r

）

满载转速（min r ）

总传动比

电动机质量/kg

一 Y132S1-2 5.5

3000 2900

2.91i

64

B6型带式运输机及二级圆柱齿轮减速器的设计

二 Y132S-4 5.5 1500 1440 1.50i 68 三

Y132M2-6

5.5

1000

960

i

85

通过对这三种方案比较：一 电机重量轻，但传动比大，传动装置外轮廓尺寸大，结构不紧凑；二与三比较，综合考虑电动机和传动装置尺寸，质量，价格及传动比，可以看出，如果传动装置结构紧凑，选用三方案最好即：Y132M2-6系列

2.2 传动比的分配。

带式输送机传动系统总传动比

i=n m/n w=960/98.8=9.72

所以两级圆柱齿轮减速器的总传动比

==∑2312i i i 9.72

为了便于两级圆柱齿轮减速器采用侵油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS ≤350,齿宽系数相等时。考虑面接触强度接近相等的条件，取两级圆柱齿轮减速器的高速级传动比：i1=

=3.689

低速级传动比为

==∑1/2i i i 9.72/3.689=2.635

传动系统各传动比分别为：

01i = i1=3.689 i2=2.635 41i =

2.3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。 1轴（减速器高速轴）：

9601

960

0101===

i n n min

r

"

11d P P η==4.051×0.99=4.01kw

T1=9550

11n P =9550×960

01

.4=39.89 N ·m 2轴（减速器中间轴）

23.260689

.3960221===

i n n min r

21121

23P P P ηηη===4.01×0.96×0.99=3.811kw T2=9550

2

2

n P =9550×23.260811.3=139.86 N ·m

3轴（减速器低速轴）