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设计一斗式提升机用传动装置二级斜齿轮同轴式减速器

一斗式提升机传动装置概述

(1)一斗式提升机作为一种常见的输送设备，广泛应用于矿山、煤炭、建材、粮食等行业，其主要功能是将散状物料从地面提升至高处。传动装置作为一斗式提升机的核心部分，承担着将动力传递至提升斗的任务，其性能的优劣直接影响到提升机的运行效率和稳定性。传动装置的设计不仅要满足机械强度和可靠性的要求，还要考虑到经济性和维护的便捷性。

(2)在传动装置的设计中，二级斜齿轮同轴式减速器是常用的减速形式之一。这种减速器具有结构紧凑、传动效率高、安装方便等优点，能够有效降低电机转速，增加输出扭矩，从而满足一斗式提升机在提升物料过程中对扭矩的需求。设计时，需要综合考虑齿轮的模数、齿数、材料选择以及热处理工艺等因素，以确保减速器的承载能力和使用寿命。

(3)为了提高一斗式提升机传动装置的可靠性和效率，还需关注传动装置的润滑、冷却和密封等环节。合理的润滑系统可以减少齿轮磨损，延长使用寿命；有效的冷却措施可以降低温度，防止过热；而良好的密封性能则能防止灰尘和水分进入，保证传动装置在恶劣环境下也能稳定运行。这些细节的处理对于一斗式提升机的整体性能至关重要。

二级斜齿轮同轴式减速器设计原理

(1)二级斜齿轮同轴式减速器的设计原理基于齿轮传动的基本原理，通过两个斜齿轮副的啮合实现扭矩的传递和速度的降低。在设计中，通常采用一对斜齿轮副作为第一级减速，另一对斜齿轮副作为第二级减速。以一对斜齿轮为例，其基本设计参数包括模数m、齿数z、压力角α、齿宽b等。模数m决定了齿轮的尺寸，通常取值为2.5至10mm；齿数z则根据所需的减速比和齿轮的强度来选取，一般第一级齿轮的齿数在20至50之间，第二级齿轮的齿数在30至70之间；压力角α通常取20°或30°，以适应不同的传动要求和加工工艺；齿宽b则根据齿轮箱的空间尺寸和载荷大小来确定。

以某型号减速器为例，其第一级齿轮模数m为5mm，齿数z为40，压力角α为20°；第二级齿轮模数m为4mm，齿数z为60，压力角α为20°。通过计算，该减速器的减速比为1:1.5。在实际应用中，减速器的输入转速为960r/min，输出转速为640r/min，输出扭矩为800N·m。这种设计能够确保减速器在满足传动比要求的同时，具有良好的承载能力和效率。

(2)在设计二级斜齿轮同轴式减速器时，齿轮的强度计算是一个关键环节。根据GB/T3480-1997《斜齿轮传动装置通用技术条件》，齿轮的强度计算主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度。对于齿面接触强度，通常采用赫兹理论进行计算，其计算公式为σH=(2×Ft×cosα)/(πD1×(1-ε2)×(1-ε1)×(1+μ))，其中Ft为齿轮承受的径向力，D1为齿轮分度圆直径，ε1和ε2分别为齿面硬化和材料压缩变形系数，μ为摩擦系数。对于齿根弯曲强度，则采用威廉姆斯公式进行计算，其计算公式为σF=(2×Ft×sinα)/(πD1×(1-ε)×(1+μ)×b)×(z/2)，其中Ft为齿轮承受的径向力，ε为齿根材料压缩变形系数，b为齿轮宽度，z为齿数。

以某型号减速器为例，其输入功率为75kW，转速为960r/min，输出转速为640r/min，输出扭矩为800N·m。根据计算，该减速器的齿轮齿面接触强度σH为253MPa，齿根弯曲强度σF为263MPa。通过对比GB/T3480-1997中规定的许用应力，该减速器的强度满足设计要求。

(3)二级斜齿轮同轴式减速器的装配也是设计过程中的重要环节。在装配过程中，需要确保齿轮副的啮合精度、轴承间隙以及齿轮与箱体的同心度等。齿轮副的啮合精度通常通过齿面接触精度和侧隙来控制。齿面接触精度要求齿轮副在接触区内达到一定的接触面积，一般要求接触面积不小于齿面面积的60%；侧隙则要求齿轮副在啮合状态下具有一定的间隙，以补偿齿轮的弹性变形和温度变化。轴承间隙的调整需要根据轴承的类型和尺寸进行，以保证轴承在运行过程中的稳定性。齿轮与箱体的同心度则通过调整齿轮轴与箱体的配合来实现，要求齿轮轴与箱体的同轴度误差不大于0.05mm。

以某型号减速器为例，其齿轮副的啮合精度为0.01mm，侧隙为0.015mm；轴承间隙为0.01mm；齿轮轴与箱体的同轴度误差为0.03mm。通过严格装配，该减速器在运行过程中表现出良好的性能，满足了一斗式提升机的传动要求。

三、减速器主要部件设计与计算

(1)减速器的主要部件包括齿轮、轴、轴承、箱体等。齿轮是减速器传递扭矩的关键部件，其设计需考虑齿形、齿数、模数等因素。以某型号减速器为例，其第一级齿轮采用斜齿轮，模数m为5mm，齿数z为40，压力角α为20°。在设计过程中，需计算齿轮的齿宽b、齿高h、齿顶高ha、齿根高hf等参数。根据计算，齿轮齿宽b为100