带式运输机的二级直齿圆柱齿轮减速器计算及说明.doc

计算及说明 结果一选择电动机1.电动机类型选择 按工作要求和工作条件选用一般的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式 Y（IP44）封闭结构，电压为380V。 系列三相异步电动机2.电动机容量 a.卷筒轴的输出功率PW PW=FV/1000=620*1.6/1000=0.992kw PW=0.992kwb电动机输出功率Pd： Pd = PW/ 传动装置的总效率： =12.23.32.4式中1234为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率，由表2.4查的：弹性联轴器1=0.99；滚动轴承2=0.99；圆柱齿轮传动3=0.97；卷筒轴滑动轴承4=0.97则： =0.992*0.993*0.972*0.97=0.86 故 Pd = PW/=0.992/0.86=1.15kw Pd=1.15kwc.电动机额定功率Ped由20章表20.1选取电动机额定功率Ped=1.5kw Ped=1.5kw3.电动机的转速a.为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2.1查的单级圆柱齿轮传动比范围i=3至6，则电动机转速可选范围为： nd =nW*i*i=1053至4212r/min 电动机的型可见，同步转速为1500r/min和3000r/min的电动机均符合，但是这里首选同 号为Y90L-4步转速为1500r/min的电动机，所以选定电动机的型号为Y90L-4。 b.型号额定功率/kw满载转速/r/min额定转矩/r/min最大转矩/r/minY90L-41.5 1400 2.32.3 计算及说明 结果安装型中心高/mmABCDEFGHKABACADHDBBLB380到2801401255624508209010180175155190155355二计算传动装置的传动比1.传动装置总传动比 i= nm/ nW=1400/117=122.分配各级传动比 由于本设计方案中的运动简图总的传动比只有两个单级齿轮传动，所以取高速 i1=4轴小齿轮与高速轴大齿轮的传动比i1=4 i2=3 i2=i/ i1=12/4=3所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围3.各轴转速电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为 n=nW=1400r/min n=1400 r/min n=n/i1=1400/4=350r/min n=350 r/min n=n/ i2=350/3=117r/min n=117 r/min4.各轴输入功率按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率则： P= Ped01=1.5*0.99=0.48kw P=0.48 kw P= Ped12= Ped0112=1.5*0.99*0.99*0.97=1.42kw 计算及说明 结果 P=Ped23=Ped011223=1.5*0.99*0.99*0.99*0.97*0.97=1.36kw P=1.42kw P=1.36kw01电动机与轴之间联轴器的效率12高速轴传动的效率，包括高速级齿轮副和轴的一对轴承的效率23低速级传动效率，包括低速级齿轮副和轴上的一对轴承效率5.各轴的转矩 T=9550P/n=9550*1.48/1400=10.09N.m T=10.09 N.mT=9550P/n=9550*1.42/350=38.74N.m T=38.74 N.m T=9550P/n=9550*1.36/117=111N.m T=111N.m项目电动机轴0高速轴中间轴低速轴转速r/min14001400350117功率/kw1.501.481.421.36转矩/N.m10.2310.0938.74111.00传动比1243效率0.990.950.91三传动零件的设计计算1.高速齿轮的设计计算a.确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数 z1=25 因传动尺寸无严格要求，由表4-2查得，小齿轮采用40Cr调质，齿面硬度为 z2=100（241到286）HBW，取240HBW；大齿轮采用45钢调质，齿面硬度为（197到255）HBW，取240HBW,精度等级7级，取z1=25;z2=25*4=100。计算及说明 结果b.确定需用应力查表4.19-3，Hlim1=730MPa ；Hlim2=600MPa Hlim1= 730MPa查表4.20-3，Flim1=620MPa；Flim2=470MPa Hlim2= 600MPa查表4-10，取SHmin=1.1；SFmin=1.25 Flim1= 620MPa Flim2= u= z2/z1=100/25=4 470MPa N1=60*1*1400*2*8*365*10=49.0108 SHlim=1.1 N2= N1/u=49.0108/4=12.3108 SFlim=1.25查教材图4.20 得ZN1=0.925 ZN1=0.925 ZN2=0.980 ZN2=0.980查教材图4.22 得YN1=0.820 YN1=0.82 YN2=0.890 YN2=0.89查教材图4.23 得YX1=YX2=1 YX1=YX2 =1H1=Hlim1/SHmin.ZN1=(7300.925/1.1)MPa=613.86MPa H1= 613.86MPaH2=Hlim2/SHmin.ZN2=(6000.980/1.10MPa=534.54MPa H2= 534.54MPa F1=Flim1/SFmin. YN1YX1=(6200.8201/1.25)MPa=406.72MPa F1= 406.72MPaF2=Flim2/SFmin. YN2YX2=(4700.8901/1.25)MPa=334.64MPa F2= 334.64MPac.齿面接触疲劳强度计算计算及说明 结果（1）计算工作转矩 T1=9.55106P/n=(9.551061.5/1400N.mm=10232N.mm T1=10232 N.mm (2)初步计算小齿轮直径，由式（4.10）得： d1AdT1/(dH2)(u1/u)1/3查教材表4-8，取Ad=96 Ad=96查表4-7齿宽系数d=1 d196（10232/5345/4）1/3mm=34.1mm d1=35mm取d1=35mm;则齿宽b=d1d=35mm b=35mm(3)按齿面接触疲劳强度设计 由式（4.9）得d1(2KT1/d)(u1/u)(ZEZHZ/H)21/3因为载荷均与平稳，查教材表4-4得KA=1.00 KA=1.00设计齿轮精度为7级，V=d1n/601000=351400/601000=2.56查图4.9，取KV=1.06 KV=1.06齿轮非对称布置，d=1；查教材图4.12取K=1.09 K=1.09KAFT/b=(KA2T1/d1)/b=(1210232/35)/35=16.70查表4-5取K =1.2 K =1.2K= KAKVKK=11.061.091.2=1.38 K=1.38(4).齿面接触应力：查图4.14得ZH=2.5 ZH=2.5查表4-6得ZE=189.8MPa ZE=189.8 MPa=1.88-3.2(1/z1+1/z2)cos=1.88-3.2(1/25+1/100)=1.72 =1.72Z=(4-)/31/2=(4-1.72)/31/2=0.87 Z=0.87计算及说明 结果则d1(2KT1/d)(u1/u)(ZEZHZ/H)21/3=28mmm= d1/z1=28/25mm=1.12mm,取m=1.25 m=1.25则d1=mz1=1.2525mm=31.25mm d1=31.25 mmb= d1d=31.25mm b=31.25 mm(4).校核齿轮弯曲疲劳强度由图4.18查得，YFa1=2.65；YFa2=2.18 YFa1=2.65 YFa2=2.18查图4.16查得，YSa1=1.60;YFa2=1.78 YSa1=1.60因=1.72，所以得Y=0.25+0.75/=0.686 YFa2=1.78F1=2KT1/bd1m YFa1YSa1Y=（21.38102320）/(31.2531.251.25) F1=67.28 2.651.600.686=67.28MPaF1=406.72MPa MPaF1F2=2KT1/bd1m YFa2YSa2Y=F1 YFa2YFa2/YFa1YSa1 F2=61.57 =67.28(2.181.78)/(2.651.60)=61.57 MPaF2 F2=334.64MPa大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求(5).确定传动主要尺寸d1=31.25mmd2=d1i1=31.254mm=125a=( d1+ d2)/2=(31.25+125)/2mm=78mm计算及说明 结果模数m齿数分度圆直径a1 齿宽b1.25z1=25d1=31.25207836Z2=100d2=125312.低速齿轮的计算a.确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数 z1=28 因传动尺寸无严格要求，由表4-2查得，小齿轮采用40Cr调质，齿面硬度为 z2=84（241到286）HBW，取240HBW；大齿轮采用45钢调质，齿面硬度为（197到255）HBW，取240HBW,精度等级7级，取z1=28;z2=28*3=84。b.确定需用应力查表4.19-3，Hlim1=730MPa ；Hlim2=600MPa Hlim1= 730MPa查表4.20-3，Flim1=620MPa；Flim2=470MPa Hlim2= 600MPa查表4-10，取SHmin=1.1；SFmin=1.25 Flim1= 620MPa Flim2= u= z2/z1=84/28=3 470MPa N1=60*1*1400*2*8*365*10=12.2108 SHlim=1.1 N2= N1/u=49.0108/4=4.1108 SFlim=1.25查教材图4.20 得ZN1=0.982 ZN1=0.982 ZN2=1.049 ZN2=1.049查教材图4.22 得YN1=0.890 YN1=0.890计算及说明 结果YN2=0.910 Y N2=0.910查教材图4.23 得YX1=YX2=1 YX1=YX2 =1H1=Hlim1/SHmin.ZN1=(7300.982/1.1)MPa=642.76MPa H1= 642.76MPaH2=Hlim2/SHmin.ZN2=(6001.049/1.10)MPa=572.18MPa H2= 572.18MPa F1=Flim1/SFmin. YN1YX1=(6200.8201/1.25)MPa=441.44MPa F1= 441.44MPaF2=Flim2/SFmin. YN2YX2=(4700.8901/1.25)MPa=342.16MPa F2= 342.16MPac.齿面接触疲劳强度计算（1）计算工作转矩 T1=9.55106P/n=(9.551061.42/350N.mm=38745N.mm T1=38745 N. mm (2)初步计算小齿轮直径，由式（4.10）得： d1AdT1/(dH2)(u1/u)1/3查教材表4-8，取Ad=96 A d=96查表4-7齿宽系数d=1 d196（38745/5724/3）1/3mm=51.8mm d1=55mm取d1=55mm;则齿宽b=d1d=55mm b=55mm(3)按齿面接触疲劳强度设计 由式（4.9）得d1(2KT1/d)(u1/u)(ZEZHZ/H)21/3因为载荷均与平稳，查教材表4-4得KA=1.00 K A=1.00设计齿轮精度为7级，V=d1n/601000=55350/601000=1.03查图4.9，取KV=1.02 K V=1.02计算及说明 结果齿轮非对称布置，d=1；查教材图4.12取K=1.09 K =1.09KAFT/b=(KA2T/d1)/b=(1238745/55)/55=25.61查表4-5取K =1.2 K =1.2K= KAKVKK=11.021.091.2=1.33 K=1.33(4).齿面接触应力：查图4.14得ZH=2.5 Z H=2.5查表4-6得ZE=189.8MPa ZE=189.8 MPa=1.88-3.2(1/z1+1/z2)cos=1.88-3.2(1/25+1/100)=1.727 =1.727Z=(4-)/31/2=(4-1.727)/31/2=0.87 Z =0.87则d1(2KT1/d)(u1/u)(ZEZHZ/H)21/3=42mmm= d1/z1=42/28mm=1.50mm,取m=2 m =2则d1=mz1=228mm=56mm d1=56mmb= d1d=56mm b=56mm (4).校核齿轮弯曲疲劳强度由图4.18查得，YFa1=2.65；YFa2=2.22 YFa1=2.65 YFa2=2.22查图4.16查得，YSa1=1.60;YFa2=1.76 YSa1=1.60因=1.727，所以得Y=0.25+0.75/=0.684 YFa2=1.76F1=2KT/bd1m YFa1YSa1Y=（21.3338745）/(56562) F1=67.28 2.651.600.684=47.66MPaF1=441.44MPa MPaF1计算及说明 结果F2=2KT1/bd1m YFa2YSa2Y=F1 YFa2YFa2/YFa1YSa1 F2=61.57 =47.66(2.221.76)/(2.651.60)=43.20 MPa d-，所以取51mmd-=60mm d-=51mm(3)确定各段轴段长度 L-=57mm位置轴段长度/mm 说明装联轴器轴段-L-=57因半联轴器配合部分长度L1=60mm为了保证轴端挡板紧压联轴器，而不会压在轴的端面上，故L-略下于L1，取L-=57mm。装左轴承端盖轴段-L-=53轴段-的长度由轴承端盖宽度及联轴器的安配尺寸A要求决定，这里取L-=30+23=53mm。装轴承段-；-L-=16轴段-，即为滚动轴承的宽度B=16mm。L-=39轴段-段的长度由滚动轴承宽度B=16mm，轴承与箱体内壁距离3=5mm，箱体内壁到齿轮的距离S=14mm，及齿轮轮毂与装配轴段的长度差此处取4mm，所以L-=16+5+14+4=39mm。轴环段-L-=15轴环宽度一般为轴肩高度的1.4倍，即L-=1.49/2=6.3mm。取L-=15mm自由