一级标准直齿圆柱齿轮减速器设计

一级标准直齿圆柱齿轮减速器设计

纪成美

纪成美（烟台工程职业技术学院，烟台264006）

摘要：根据实际，学院工厂要生产一批单级标准直齿圆柱齿轮减速器，传动功率P＝10Kw，电动机驱动，主动轴转速n＝960rpm,传动比i＝4,单向运转，闭式，载荷平稳，使用寿命10年，单班工作制，要求完成装配图、零件图有主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、及编写主动轴和从动轴数加工艺。

关键词：传动装置；圆柱齿轮

中图分类号：TH13文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）08-0056-01

1拟定传动方案及机构简图

机构简图如图1所示。如何合理布置传动顺序，可按下列原则加以配置：①带传动与齿轮传动同时应用时，应尽可能布置在高速级，使之在传递相同功率时，转速较高，扭矩较小，结构较紧凑。②蜗杆传动应布置在高速级，使其工作齿面有较高的相对滑动速度，以利于形成润滑油膜，提高效率和承载能力，延长寿命，同时也可获得较小的结构尺寸。③圆锥齿轮因精度等级较高的圆锥齿轮制造较困难，应限制其圆周速度。

2确定减速器的类型

减速器的类型很多，选定的类型为一级直齿圆柱齿轮减速器。

3电动机的选择

①选择电动机的类型：根据生产实际性选择Y系列三相交流异步电动机。②电动机功率的计算：根据题目要求选用同步转速为1000/min的电动机。因此，电动机型号为Y180L-6，其额定功率为15kw，满载转速970rpm，基本符合题目所需要求。③计算总传动比及分配各级传动比：传动比的计算：选定电动机后，根据电动机的额定转速n及工作机轴转速nw，计算传动装置的总传动比：i＝n/nw。分配各级传动比：传动装置总传动比i是各级传动比的连乘积。

4传动零件的设计计算

4.1齿轮的选择及设计计算

4.1.1选择齿轮材料几精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220～250HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为170～210HBS。精度等级选8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤3.2～3.6μm。

4.1.2按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可用公式求出d1值。确定有关参数与系数：①T1；②载荷系数K，查表取K＝1.1；③齿数z和齿宽系数ψd；小齿轮的齿数z1取为25，则大齿轮的齿数z2＝100。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面为软齿面，选取ψd＝1。④许用接触应力[бH]。

4.1.3主要尺寸计算：d1＝mz1＝2.5×25＝62.5mm；d2＝mz2＝2.5×100＝250mm；b＝ψd·d1＝1×62.5＝62.5mm。经圆整后取b2＝65mm；b1＝70mm；a＝1/2m（z1+z2）＝1/2×2.5×（25+100）mm＝156.25mm

4.1.4按齿根弯曲疲劳强度校核由公式得出бF，бF≤[бF]则校核合格。确定有关系数与参数：①齿形系数YF。查表得YF1＝2.65,YF2＝2.18。②应力修正系数YS。查表得YS1＝1.19,YS2＝1.80。

4.1.5验算齿轮的圆周速度v：v＝πd1n1/60×1000＝π×62.5×960/60×1000＝3.13m/s。由此可知，选8级精度是合格的。

4.2从动轴的设计计算

4.2.1选择轴的材料，确定许用应力由题条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表查得强度极限бB＝650MPa，再由表得许用弯曲应力[б-1b]＝60MPa。

4.2.2按扭转强度估算轴径根据表得C＝118～107。又由公式得：考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将直径加大10％～20％，取为25.74～30.96mm。由设计手册取标准直径d1′＝30mm。

4.2.3设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。1）确定轴上零件的位置和固定方式。要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。齿轮从轴的右侧装入，齿轮的左侧用轴肩定位，右侧用套桶固定。这样齿轮在轴上的轴向位置完全确定。齿轮的轴向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，轴向采用过盈配合固定。2）确定各轴段的直径。如图2所示，轴段①（外伸端）直径最小，d1′＝30mm；考虑到要对安装在轴段①上的联轴器进行定位，轴段②上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段②上安装轴承，轴段②必须满足轴承内径的标准，故取轴段②的直径d2′＝35mm；用相同的方法确定轴段③、④的直径d3′＝40mm,d4′＝50mm；为了便于拆卸左轴承,取d5′＝35mm。3）确定各轴段的长度。齿轮轮毂宽度为70mm，为保证齿轮固定可靠，轴段③的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为68mm;为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为18mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段④的长度取22mm，轴承支点距离l＝128mm；根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取l′＝75mm；查阅有关的联轴器手册取l″＝70mm；在轴段①、③上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5～10mm,键槽宽度按轴段直径查手册得到，取10mm。4）选择轴的结构细节，如圆角倒角退刀槽等的尺寸。

参考文献:

[1]关阳.机械零件设计指导.辽宁：科学技术出版社，1985.

[2]张锦明.机械设计基础课程设计指导书.东南大学出版社，2009.

[3]陈立德.机器设计.上海：上海交通大学出版社，2000.