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5 减速器的设计
在机械设计中，常将整机的减速传动部分设计和制造成独立的闭式传动装置，称为减速器，它是机械工业中最基本和最典型的传动装置。
拟设计为两级圆柱齿轮减速器，采用展开式连接，是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。采用这样的方式是由于所需的传动比相对较大；电动机驱动后，传入两级减速器，带动齿轮转动，输出带动输送机。
5.1 传动装置的总传动比
已知送料机构曲柄盘工作转速n=20r/min，所选用电动机工作转速为750r/min，则电机与曲柄之间的总传动比为：
i?750?37.520
5.2 分配传动装置各级传动比
高速级齿轮的传动比i12为低速级齿轮传动比的１.２倍，即i12?1.2i23。则根据公式i12?i23?37.5 i12?1.2i23可求出
i12?6.71 i23?5.59
电动机和I轴之间，???轴和曲柄盘之间用的都是联轴器，故传动比都是1。
5.3 减速器运动和动力参数计算
5.3.1 0轴（电动机轴）：
P0?Ped?2.2kWn0?n?750r/minT0?9550P0?28N*m n05.3.2 1轴（高速轴）：
PkW1?P0?1?2.2kW?0.99?2.178 n1?n?750r/min
PT1?95501?27.73kWn15.3.3 2轴（中间轴）：
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P2?P?2?3?2.178kW?0.99?0.97?2.09kW1n2?n1750??112r/mini126.71P2?17.82N*mn2
T2?95505.3.3 3轴（低速轴）：
P3?P2?2?3?2.09kW?0.99?0.97?2kWn3?n2112??20r/mini235.59P3?9.55N*mn3表2各轴运动和动力参数
轴名 电动机轴 1轴 2轴 3轴 功率 P/kW 输入 —— 2.178 2.09 2 输出 2.2 2.16 2.07 1.98 转矩 T/(N·m) 输入 —— 27.73 17.82 9.55 输出 28 26.62 17.64 9.36 转速 n/(r/min) 750 750 112 20 传动比 i 1 6.71 5.59 1 效率
T3?9550运动和动力参数的计算结果加以汇总，列出表如下：
? —— 0.98 0.99 0.98
5.4 减速器主要零部件的设计计算
5.4.1齿轮传动设计
齿轮的材料，精度和齿数选择考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性。因传递功率不大，转速不高,两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45号合金钢，锻毛坯。热处理大齿轮正火处理,小齿轮调质处理，均用软齿面且大、小齿轮的齿面硬度分别为280HBS、240HBS；齿轮精度用7级，轮齿表面精糙度为Ra1.6。软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些。
初步规划该减速器的使用寿命为10年，每年按300天计算，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差组精度分别为7、7、7；
鉴于该减速器有轻微震动，空载启动，两级圆柱齿轮的使用系数均取1.0。 由《机械设计》齿轮相对于两轴承非对称布置且大齿轮为软齿面,因此选齿宽系数0.8。
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一.高速级齿轮传动设计
由前面运动及动力参数的计算结果知高速级齿轮传动的最大传递功率为2.2kW，小齿轮最高转速为750r/min、最大扭矩为28 N·m。闭式齿轮的小齿齿数?1??20，40?
１. 定齿轮类型、精度等级、材料极其齿数
(1)按设计给定的方案，选用直齿圆柱齿轮。
(2)运输机为一般工作机器，速度不高，固选７级精度。 (3)小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS； 大齿轮材料为40Cr（调质），硬度为240HBS。 (4)选?1＝24，则Z2?i1*Z1=6.71X24=161
按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 ２. 按齿面接触强度设计 d1t?2.323??1u?1?E2?() ?du??H?(1)选?t?1.2 小齿轮传递的转距为28N*m
选齿宽系数?d?0.8，由表查得材料的弹性影响系数?E?189.8MPa。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim?600MPa，大齿轮的触疲劳强度为?Hlim?550MPa。
由式??60?n?j?Lh计算应力循环次数
N1?60n1jLN?60?750?1?8?300?10?1.08?109 N2?N1?1.61?108 i1212取接触疲劳寿命系数?HN1?0.97，?HN2?1.04
取效率为1%，安全系数S=1,则：
?HN1?lim10.97?600??582MPaS1
?HN2?lim21.04?550??572MPa??H2??S1??H1?? （2）计算：带入??H?中较小的值，求得小齿轮分度圆直径的dt1最小值为
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41.2?1.86?104?1189.82dt1?2.323??()?36.31mm
0.84572圆周速度： v??dt1n60?1000?1.4?10?3m/s
计算齿宽： b??d?d1t?0.8?36.3?29.04mm 计算齿宽与齿高比： 模数 mt?d1t36.31??1.51mm ?124
齿高 h?2.25mt?2.25?1.51?3.40mm ∴
b29.04??8.54 h3.4 计算载荷系数： 根据v?1.4?10?3m/s 7级精度，查得 动载系数
?V?1.12
对于直齿轮 ?H???F??1
查得使用系数 ?A?1 用插值法查得7级精度小齿轮非对
称布置时，?H??1.287 由得?F??1.26
故载荷系数 ???A??V??H???H??1.44 校正分度圆直径： d1?d1t3b?8.54，?H??1.287 可查h??38.58mm ?t 计算模数： m?３. 按齿根弯曲强度计算：
d1?1.61mm ?1 弯曲强度的设计公式为 m?3
2??1?Fa?Sa() 2??F??d?1?FN1?0.86?FE1?500MPa
?FE2?380MPa?FN2?0.89 取弯曲疲劳安全系数 S?1.4
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??F?1???F?2?FN1?FE1?307.14MPaS
???FN2FE2?241.57MPaS 载荷系数 ???A??V??F???F??1.41
查取齿形系数 ?Fa1?2.65 ?Fa2?2.19 查取应力校正系数 ?Sa1?1.58 ?Sa2?1.785
?Fa1??Sa1??F?1?2.65?1.58?0.01363307.14?Fa2??Sa2??F?22.19?1.785??0.0162241.57
42?1.41?1.857?10 ?m?3?0.0162?1.23mm
0.8?242 圆整 m?1.5mm
d1?26 mZ2?6.71Z1?104Z1?４. 几何尺寸计： 分度圆直径：
d1??1m?26?1.5?39mmd2??2m?104?1.5?156mma?d1?d2?97.5mm 2
中心距：
齿轮宽度： b??dd1?31.2mm 取 B2?35mm B1?40mm
至此，高速级齿轮的计算完毕。
用同样的方法计算低速级齿轮的尺寸 m?1.5mm 分度圆直径：
d3?Z3m?25?1.5?37.5mm
d4?Z4m?139?1.5?210mm 中心距： a?d3?d4?123.75mm 220