立磨機(jī)減速裝置整體式建模設(shè)計(jì)方案

1、立磨機(jī)減速裝置整體式建模設(shè)計(jì)方案1引言1.1立磨減速機(jī)的研究現(xiàn)狀和研究意義立磨減速機(jī)是立磨機(jī)的核心部位， 立磨機(jī)的主要特點(diǎn)是：耗電量低、粉磨效 率高、系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、入磨力度大、烘干能力強(qiáng)、產(chǎn)品細(xì)度便于調(diào)控、化學(xué)成分 也容易控制，比且它的噪聲低、漏風(fēng)少、占地面積小、投資少。這就使立磨減速 機(jī)越來(lái)越受到所有水泥行業(yè)的重視，國(guó)家上，已經(jīng)有許多家公司相繼推出各種型 號(hào)的立磨機(jī)，在國(guó)，大多數(shù)水泥廠也采用立式磨機(jī)。立磨減速機(jī)是驅(qū)動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，位于立式磨機(jī)的下部。它是磨機(jī)傳 動(dòng)的心臟部分，磨料的碾壓就是依靠立磨減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的碾壓過(guò)程， 在碾壓的過(guò)程中，磨輥上所施加的壓力，也是通過(guò)減速機(jī)最后

2、傳到機(jī)座地基中去 的。由于立磨的規(guī)格不同，其所需的轉(zhuǎn)矩和軸向壓力也不同。大型立磨減速機(jī)（4200kW及以上），且日常達(dá)到5000噸的水泥生產(chǎn)線的關(guān)鍵 設(shè)備，過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間需要進(jìn)口，進(jìn)口的主要公司有德國(guó)FLENDER瑞士MAAG丹麥SMITH日本SEISA等等。2005年以來(lái)，我國(guó)有幾家企業(yè)也對(duì)立磨減 速機(jī)進(jìn)行了研制和開發(fā)，如齒輪有限責(zé)任公司、捷力齒輪箱技術(shù)以及高精傳動(dòng)設(shè) 備制造集團(tuán)。由此可見(jiàn)，不管是從用戶效益、制造商效益及社會(huì)效益考慮，立磨減速機(jī)的 研制都應(yīng)該很有意義，盡早的開發(fā)和占領(lǐng)國(guó)的大型立磨減速機(jī)的市場(chǎng)，對(duì)任何一個(gè)企業(yè)都有巨大的價(jià)值和意義。本文設(shè)計(jì)的是5.6m的立磨機(jī)的減速裝置，其

3、加載和自重構(gòu)成的壓力可達(dá)到 650噸，考慮到工作時(shí)的動(dòng)載荷，最大壓力可達(dá)到 1900噸。本文設(shè)計(jì)的 5.6m的立磨機(jī)的減速機(jī)也應(yīng)該算是立磨減速機(jī)中的大規(guī) 格型號(hào)了。2立磨減速機(jī)的總體設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1設(shè)計(jì)方案的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)隨著水泥工業(yè)設(shè)備大型化的提高，立磨機(jī)的規(guī)格也不斷再增大，與之配套的立磨減速機(jī)的功率也隨之加大，結(jié)構(gòu)和性能也都有了更高的要求。根據(jù)減速 機(jī)傳動(dòng)功率的大小，一般可以把立磨減速機(jī)分為四代：第一代是首級(jí)為錐齒輪， 后面加上兩級(jí)的圓柱齒輪副的立磨減速機(jī)；第二代是首級(jí)為錐齒輪，后面加上一級(jí)的行星齒輪的立磨減速機(jī)；第三代是指首級(jí)為錐齒輪，后面加一級(jí)圓柱齒輪副 再加上一級(jí)行星齒輪副立磨

4、減速機(jī)；第四代是非凡和弗蘭德兩公司合作開發(fā)的 DMGV減速機(jī)，此種傳動(dòng)方式的有點(diǎn)在于立磨減速機(jī)箱體不承擔(dān)磨盤的壓力。目 前在我國(guó)大都采用第二、三代減速機(jī)，通過(guò)運(yùn)用人字齒自動(dòng)找中的特點(diǎn)， 兩對(duì)螺 傘可以分擔(dān)受力，這樣就解決了大規(guī)格螺旋傘齒輪的難題，同時(shí)輸入軸的兩端采 用圈滑動(dòng)的圓柱滾子軸承，這樣就便于自動(dòng)找中，比且所有的分流級(jí)齒輪都采用 齒形、齒向修形，齒輪精度定為 5級(jí)，可滿足傳遞3 5005 400 kW等大功 率的要求。本次設(shè)計(jì)的5.6m立磨減速機(jī)的傳動(dòng)特點(diǎn)：采用了錐齒輪 + 斜齒圓柱齒輪+ 行星齒輪三級(jí)傳動(dòng)，減速機(jī)與磨機(jī)融合為一體，其中輸出法蘭直接與磨盤相連， 這樣就可以更大的來(lái)傳遞扭矩

5、，同時(shí)減速機(jī)也可以承受來(lái)自磨輥的壓力。2.2立磨減速機(jī)的工作原理圖2-1立磨減速機(jī)剖示圖如圖2-1所示，通過(guò)電機(jī)、聯(lián)軸器和鍵聯(lián)的結(jié)帶動(dòng)水平布置的螺旋錐齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣螺旋錐齒輪副就改變了傳動(dòng)的方向，被動(dòng)錐齒輪安裝在圓柱齒輪軸1上面。第二級(jí)減速裝置是圓柱齒輪軸1與第二級(jí)大齒輪相互嚙合，大齒輪通過(guò)鍵 聯(lián)結(jié)帶從而動(dòng)齒輪軸2運(yùn)動(dòng)。齒輪軸2通過(guò)雙聯(lián)齒套帶動(dòng)行星輪系的傳動(dòng)， 行星 傳動(dòng)類型為ZK-H,其中的太陽(yáng)輪為兩端有齒的齒輪軸，太陽(yáng)輪的布置是浮動(dòng)形 式，這樣可以使行星輪間載荷分配均勻。 太陽(yáng)輪與行星齒輪相互嚙合，行星齒輪 被安裝在行星架上，其中行星齒輪嚙合的齒圈被固定在箱體上， 這樣，通過(guò)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，

6、行星架通過(guò)圓柱銷和螺栓就可以帶動(dòng)輸出法蘭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣也就實(shí)現(xiàn)輸出扭矩以及磨盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2-2三維裝配圖2.3 5.6m立磨主減速機(jī)技術(shù)參數(shù)序號(hào)123456789名稱。電機(jī)功率(KW)輸入轉(zhuǎn)速(rpm)輸出轉(zhuǎn)速(rpm)減速機(jī)速比軸向載荷KN 最大軸向載荷KN 油量(L)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 減速機(jī)重量(t)5.6m430099022.0444.903F=6560Fmax=18900 400077.2Kgm2105立磨主減速機(jī)表3.1 5.6m立磨主減速機(jī)齒輪傳動(dòng)參數(shù)表中心距(mm) 模數(shù)(mm) 齒數(shù) 齒寬(mm) 螺旋角 速比第一級(jí)/ 22(大端)21/50199/2.381第二級(jí)94018

7、22/80330103.6364第三級(jí)5761237/59/155250/5.18912.4齒輪模數(shù)和齒數(shù)的選擇原則減速機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，已知條件首先是傳動(dòng)的功率P或力矩T,其次是要求的傳動(dòng)速比u。由齒輪接觸應(yīng)力公式可知：g -一表示正比于)由彎曲應(yīng)力公式可知再用X叫的同等條件代入上兩式，經(jīng)變換寫滋可得1由此分析可知，齒輪節(jié)圓直徑 d，和傳動(dòng)要求一定的情況下，小齒輪的齒數(shù) 與齒輪的彎曲應(yīng)力成正比，所以在低速重載傳動(dòng)中，由于其能力主要是由輪齒的 彎曲強(qiáng)度所決定，故減少齒數(shù)，增大模數(shù)總體上對(duì)傳動(dòng)是有利的。 對(duì)閉式結(jié)構(gòu)的 硬齒面(HB350)的齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，其承載能力主要取決于齒根彎曲強(qiáng)度。 另一方 面，齒

8、面接觸疲勞極限與彎曲疲勞極限的比值大約為 2.5 一 3,所以要達(dá)到齒輪 輪齒接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的等強(qiáng)度條件，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中也要求齒輪選用較大的 模數(shù)和盡量減少齒數(shù)，以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度。3第一級(jí)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求立磨減速機(jī)的高速級(jí)選用的是錐齒輪傳動(dòng)。 錐齒輪副的齒形為螺旋齒，由于 國(guó)只能加工模數(shù)小于6,直徑小于1000克林根貝爾格傘齒輪這樣 5.6m立磨減 速機(jī)的錐齒輪就超出了該尺寸的限制，因此我們將齒形改成格里森制，但由于模 數(shù)較大，磨齒不易實(shí)現(xiàn)，我們采取調(diào)質(zhì)精加工后氮化處理的辦法， 這樣齒輪的表 面硬度得到了保證，但齒輪的硬化層不如滲碳淬火的齒輪深， 裝配的精度就不夠高，所以齒

9、輪材料選為為38CrMoA。3.2錐齒輪傳動(dòng)的分析及設(shè)計(jì)錐齒輪傳動(dòng)承載能力的設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮齒輪材料、熱處理質(zhì)量、齒輪精度、 安裝精度、彈性變形、載荷大小及其特征等因素的影響。 第一級(jí)錐齒輪的設(shè) 計(jì)，可根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，初步選擇齒輪分度圓直徑，再驗(yàn)算 其承載能力。目前在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面有兩種方法，分別為根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度和齒根 彎曲強(qiáng)度來(lái)確定格林森制弧齒錐齒輪小輪分度圓直徑的線圖。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中， 可按以上兩圖選擇各自的小輪分度圓直徑，然后取其中的較大值。錐齒輪齒數(shù)的選擇應(yīng)考慮輪齒強(qiáng)度、壽命和平穩(wěn)性。對(duì)于相同直徑的齒輪：齒數(shù)少有利于增強(qiáng) 輪齒的彎曲強(qiáng)度；齒數(shù)多有利于平穩(wěn)性和接觸強(qiáng)度。

10、在初步確定第一級(jí)速比時(shí)，考慮到 05.6m立磨主減速機(jī)總速比為44.9，其 中本級(jí)錐齒輪傳動(dòng)主要起換向作用， 應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)與制造的相互影響。 在實(shí)際 的設(shè)計(jì)時(shí)選擇了速比為 2.38，采用格林森制弧齒，主要考慮到如果設(shè)計(jì)中錐齒 輪傳動(dòng)速比選擇過(guò)大，其結(jié)果勢(shì)必造成模數(shù)變大和被動(dòng)大錐齒輪直徑較大，而較大模數(shù)的弧齒錐齒輪在國(guó)加工是非常困難的，而后面的傳動(dòng)相對(duì)加工要容易實(shí) 現(xiàn)，因此第一級(jí)錐齒輪采用較小速比 2.38。強(qiáng)度計(jì)算中，其疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算方法是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量圓柱齒輪為計(jì)算基礎(chǔ)。3.2.1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即22.92 3d1tZeK2H R 10.5 R u（

11、1）確定公式的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K t。2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。T11T3）選取錐齒輪齒寬系數(shù)4）查得材料的彈性影響系數(shù)Ze5)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限HIim1 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2 06)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。N160n 1 jL hNiN2 i7）取接觸疲勞壽命系數(shù) K HN1 ， K HN2。8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%安全系數(shù)S,得KHN1 lim1H1KHN 2 Iim2H 2（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入H中較小的值。dit2.9232ZeKT12H R 105 R u2）計(jì)算圓周速度V。Gm3)60 1000計(jì)算

12、齒寬b。R R d1t R.u214）2計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v，6級(jí)精度查得動(dòng)載荷系數(shù)K錐齒輪，Kh Kf 1 ；查得使用系數(shù)Ka 1 ；小輪和大輪的支承為一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂，齒向載荷分布系數(shù) 可按下式計(jì)算KH KF 1-5KH be故載荷系數(shù)K KaKvKh Kh5）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得6）計(jì)算模數(shù)。diZi322按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算m4KT10.5 R 2zj . u2 1YFaYsa（1）確各定公式的各計(jì)算值1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE1 ；2）取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni，Kfn2 ；3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S

13、,由次得KFN1 FE1SKFN2 FE2s4）計(jì)算載荷系數(shù)K。KKaKvKf Kf5）查取齒形系數(shù)。由公式u生業(yè)cot 1 tan 2，可得1，2Z1 d1由錐齒輪當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算公式ZvJ可得:cos小齒輪當(dāng)量齒數(shù)Zv1，大齒輪當(dāng)量齒數(shù)ZV2。由以上數(shù)據(jù)可查得齒形系數(shù)YFa1，YFa26）查取應(yīng)力校正系數(shù)。查得應(yīng)力校正系數(shù)匕1 , Ysa2。7）計(jì)算大、小齒輪的YsaYFa并加以比較。FYSa1YFa1F 1YSa2YFa2F 2取數(shù)值大的（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞 強(qiáng)度所決定的承載能

14、力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力， 僅 與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得 的模數(shù)并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑di，算出小齒輪齒數(shù)。diZi 一m大齒輪齒數(shù)z2 i w分度圓直徑 d1 mz， d2 mz2。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞 強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，也避免了浪費(fèi)。3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及錐齒輪三維建模圖錐齒輪作為通用零件采用了參數(shù)化建模設(shè)計(jì)3.3.1小錐齒輪軸建模圖（1）輪齒的參數(shù)化建模圖通過(guò)草繪錐齒輪輪齒兩個(gè)界面，利用混合掃描工具形成一個(gè)輪齒圖3-1掃描混合形成的第一組輪齒(2)陣列輪齒

15、形成小錐齒輪如下圖所示圖3-2陣列后形成的小錐齒輪3.3.2大錐齒輪建模由于采用參數(shù)化建模，故只需把齒輪參數(shù)更改為大錐齒輪參數(shù)即可模數(shù)齒數(shù)壓力角齒頂系數(shù)齒間系數(shù)嚙合輪齒數(shù)變位系數(shù)齒寬小齒輪22212010.25500.3212199大齒輪22502010.25210.3212199大錐齒輪的建模圖如下圖所示圖3-3錐齒輪三維效果圖第一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算如下 立磨減速機(jī)錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 基本數(shù)據(jù)功率(kw) P=4300.00小輪轉(zhuǎn)速(rpm) N1=990.000001 大輪轉(zhuǎn)速(rpm) N2=415.80000工況系數(shù)KA=l.25壓力角(deg.) AN=20.00 齒頂高系數(shù)Han=

16、0.85齒輪形式：弧齒錐齒輪小輪大輪齒數(shù)2150.變位系數(shù)(mr)0.32120.3212切向變位系數(shù)(mr)0.0400.040大端分度圓直徑(mm462.0001100.0001幾何尺寸傳動(dòng)形式：減速器大端模數(shù)(mm M=22.000 凈齒寬(mm)B=199.0 螺旋角(deg.) B =0頂隙系數(shù)cn=0.188端面，齒線重合度Eab 1.282.42材料及熱處理參數(shù)總重合度Er=2.74大輪小輪材料等級(jí)22熱處理方式氣體氮化氣體氮化硬度58.0058.00接觸應(yīng)力極限值1200.001200.00彎曲應(yīng)力極限值310.00310.00精度等級(jí)IQ=6中點(diǎn)分度圓直徑(mm 384.94

17、1916.526線速度(m/s)Vt=19.952扭矩(N.m)小輪 T仁41475.451切向力(N )Ft=215490.10*接觸應(yīng)力 *節(jié)點(diǎn)處接觸區(qū)系數(shù)ZH=2.131彈性系數(shù)ZE=189.812接觸比系數(shù)Zep=0.972螺旋角系數(shù)ZB=0.905動(dòng)載系數(shù)KV=1.059齒向載荷分布系數(shù)Khb=1.875端面載何分布系數(shù)Kha=1.000計(jì)算接觸應(yīng)力(Mpa)SHC=949.71小輪大輪壽命系數(shù)ZN=1.00001.0000潤(rùn)滑系數(shù)ZL=1.05721.0572速度系數(shù)ZV=1.02031.0203尺寸系數(shù)ZX=1.00001.0000粗糙度系數(shù)ZR=1.12811.1281許用接觸

18、應(yīng)力值(Mpa)1460.231460.23接觸應(yīng)力安全系數(shù)1.53761.5376許用最小接觸安全系數(shù)1.301.30*彎曲應(yīng)力 *動(dòng)載系數(shù)Kv= 1.059齒向載荷分布系數(shù)Kfb=1.875端面載何分布系數(shù)Kfa=1.000螺旋角系數(shù)YB=0.750接觸比系數(shù)Yep=0.753小輪大輪齒形系數(shù)YFa= 1.96452.0113應(yīng)力集中系數(shù)YSa= 1.98601.9429尺寸系數(shù)YX= 0.89980.8998壽命系數(shù)YN= 1.06861.0776敏感系數(shù)YDT= 1.02311.0145表面狀況系數(shù)YRT= 1.01651.0165計(jì)算彎曲應(yīng)力(Mpa)370.94372.54許用彎曲

19、應(yīng)力值(MPa)620.00620.00彎曲應(yīng)力安全系數(shù)1.671.61許用最小彎曲安全系數(shù)1.60臨界轉(zhuǎn)速比N=0.35 嚙合剛度 CG=20.0000單齒剛度 Cp=4.00003.4輸入軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算3.4.1輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算將輸入軸受力簡(jiǎn)化后，如圖3-4所示:圖3-4輸入軸受力簡(jiǎn)圖截面1、7為受外力面，截面3、5為支點(diǎn)。則輸入軸強(qiáng)度剛度計(jì) 算如下：截面總數(shù)=功率(Kw)=4300.00轉(zhuǎn)速(rpm)=990.000彈性模量(Mpa)=206000.00抗扭模量(Mpa)=79400.000支承間距(mm)=654.00彎曲疲勞極限(MPa)=600.00扭轉(zhuǎn)疲勞極限(Mpa)=30

20、0.00拉伸強(qiáng)度極限(MPa)=1000.00允許最大撓度(mm)=0.13000允許最大偏轉(zhuǎn)角(rad)=O .00100允許最小疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)=1.80000截面號(hào)鍵槽寬度鍵槽深度100200300400500600700截面號(hào)截面直徑距離圓角半徑1190-36622211-101332200042203743530065406300734374238640FHMHFVMVI029180.000215490.00I軸慣性矩極慣性矩抗彎模量抗扭模量163971170.000127942300.000673380.8001346762.000297297060.000194594100.00

21、0673380.8001346762.0003114990200.000229980300.000922247.1001844494.0004114990200.000229980300.0001045365.000RHB=38549.73RVB=284684.00輸出數(shù)據(jù)RHA= 9369.72RVA=69194.042090730.0005397607800.000795215600.0001045365.0002090730.0006397607800.000795215600.0002650719.0005301438.0007*2650719.0005301438.000軸疲勞強(qiáng)度與

22、剛度計(jì)算結(jié)果截面號(hào)撓度偏轉(zhuǎn)角(rad)10.0769080.00021020.0212230.00021030.0000000.00021040.0528880.00000450.0000000.00042060.0351790.00045670.0964510.000479總扭轉(zhuǎn)變形（扭轉(zhuǎn)角）=0.170543度截面號(hào)SCSTS110000.000006.304916.30491210000.000005.437915.43790310000.000007.350517.35051419.0024821.9127314.3562652.803058.331782.65673617.69179

23、29.49626150000029.4962629.49613軸最大撓度計(jì)算結(jié)果最大撓度:0.096451rnrn位于截面 7DEF=0.1300mm通過(guò)最大轉(zhuǎn)角:0.000479rad位于截面 7SAF=1.8000通過(guò)3.4.2小錐齒輪軸的建模設(shè)計(jì)草繪圖如下圖所示圖3-5小錐齒輪軸草繪圖小錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)拉伸后建模圖圖3-6小錐齒輪軸建模圖3.5第二軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算3.5.1第二軸的設(shè)計(jì)計(jì)算將第二軸受力簡(jiǎn)化后，如圖3-7所示:圖3-7第二軸受力簡(jiǎn)截面5、8為受外力面，截面2、10為支點(diǎn)。則第二軸強(qiáng)度剛度計(jì)算如下 截面總數(shù)=10功率(Kw)=4300.00轉(zhuǎn)速(rpm

24、)=415.000彈性模量(Mpa)=206000.00抗扭模量(MPa)=79400.000支承間距(mm)=935.50彎曲疲勞極限(Mpa)=700.00扭轉(zhuǎn)疲勞極限(MPa)=350.00拉伸強(qiáng)度極限(MPa)=1000.00允許最大撓度(mm)=0.08000允許最大偏轉(zhuǎn)角(rad)=0.00100允許最小疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)=1.80000截面號(hào)鍵槽寬度鍵槽深度1002003004005006007802588025980251000截面號(hào)截面直徑距離圓角半徑1320-92223460033468824360198554023730639054857360598283606980934

25、08013103609350其他計(jì)算同輸入軸。軸最大撓度計(jì)算結(jié)果最大撓度：0.056498rnrn位于截面5DEF=0.1200mm通過(guò)最大轉(zhuǎn)角:0 .000212rad位于截面10SAF=1.8000通過(guò)3.5.2第二軸的建模設(shè)計(jì) 繪制第二軸的草繪圖如下3-8第二軸草繪圖通過(guò)旋轉(zhuǎn)拉伸后的建模圖如下3-9拉伸后第二軸建模圖通過(guò)繪制漸開線，鏡像與陣列操作產(chǎn)生第二軸上的輪齒，其建模圖如下3-10第二軸完整建模圖3.6鍵的強(qiáng)度計(jì)算輸入軸鍵的強(qiáng)度校核：鍵材料為42CrMo b=850Mpa安全系數(shù)取n=2.5，則許用擠壓應(yīng)力b850 b340MPan 2.5許用剪切應(yīng)力0.5 170MPa鍵擠壓應(yīng)力應(yīng)

26、滿足紅dkl鍵剪切應(yīng)力應(yīng)滿足紅dbl按兩倍過(guò)載計(jì)算剪切應(yīng)力式中：最大工作力矩 T=41475 x 103Nmm軸徑 d=190mm鍵與毅接觸高度k=10mm鍵寬度b=45mm鍵工長(zhǎng)度l=285mm153.2MPa68MPa 2 41475 1000代入公式后190 10 2852 82950 1000190 45 285鍵強(qiáng)度安全。3.7滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算3.7.1 輸入軸已知小錐齒輪受軸向力 Fa=177KN,徑向力F=147KN從結(jié)構(gòu)上 看，輸入軸作為輸入軸，分別設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)心滾子軸承（小錐齒輪端） 和一個(gè)圓柱滾子軸承（電機(jī)端），在其之間設(shè)計(jì)兩個(gè)推力調(diào)心滾子軸 承。軸向力主要由兩個(gè)推力調(diào)心滾

27、子軸承承擔(dān)，而徑向力主要由調(diào)心 滾子軸承和圓柱滾子軸承承擔(dān)，從而簡(jiǎn)化計(jì)算如下：推力調(diào)心滾子軸承壽命推力調(diào)心滾子軸承承擔(dān)全部軸向力 Fa=177KN（不承擔(dān)徑向力）， 則其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P=177KN按其壽命計(jì)算公式計(jì)算Lh=54062h,滿足 設(shè)計(jì)使用要求。 調(diào)心滾子軸承壽命按軸的支反力計(jì)算，調(diào)心滾子軸承承擔(dān)徑向力Fr= 161KN（不承擔(dān)軸向力），則其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 P=161KN,按其壽命計(jì)算公式計(jì)算Lh=76660h,滿足設(shè)計(jì)使用要求。 圓柱滾子軸承壽命按軸的支反力計(jì)算，調(diào)心滾子軸承承擔(dān)徑向力 Fr=108KN（不承擔(dān) 軸向力），則其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P=108KN按其壽命計(jì)算公式計(jì)算 Lh=67000

28、h,滿足設(shè)計(jì)使用要求。3.7.2 二軸已知錐齒輪受軸向力Fa=102KN,徑向力Fr=147KN圓柱齒輪受 軸向力Fa=87KN徑向力Fr=182KM從結(jié)構(gòu)上看，二軸分別設(shè)計(jì)了一 個(gè)雙列圓錐滾子軸承（圓柱齒輪端）和一個(gè)圓柱滾子軸承（錐齒輪端）。 軸向力主要由雙列圓錐滾子軸承承擔(dān)，而徑向力主要由雙列圓錐滾子 軸承和圓柱滾子軸承共同承擔(dān)，從而簡(jiǎn)化計(jì)算如下： 雙列圓錐滾子軸承壽命按軸的支反力計(jì)算，雙列圓錐滾子軸承承擔(dān)軸向力Fa=15K N徑向力Fr=291KN則其當(dāng)動(dòng)負(fù)荷P=321KN按其壽命計(jì)算公式計(jì)算Lh=40084h,滿足設(shè)計(jì)使 用要求。 圓柱滾子軸承壽命按軸的支反力計(jì)算，圓柱滾子軸承承擔(dān)徑向

29、力 Fr=256KN（不承擔(dān)軸向力）， 則其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P=256KN,按其壽命計(jì)算公式計(jì)算Lh=95662h,滿足設(shè)計(jì)使用要 求。4第二級(jí)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)總體要求5.6m立磨減速機(jī)的第二級(jí)級(jí)傳動(dòng)是采用漸開線斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)。之所以選用漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)，因?yàn)樗哂械闹饕攸c(diǎn)有 傳動(dòng)功率和圍都很大大； 傳動(dòng)效率高，單對(duì)齒輪可達(dá)到 98% 99.5%,比且精度越高, 其效率就越高； 對(duì)中心距敏感性較小，裝配和維修相對(duì)簡(jiǎn)單。 能夠容易的進(jìn)行變位切削其他修緣和修形，這樣就適應(yīng)了高傳動(dòng)質(zhì)量的要求； 易于進(jìn)行精加工。這里選得齒輪副為斜齒圓柱齒輪，齒輪材料為17CrZNiZMo進(jìn)行滲碳淬火處理，齒

30、輪精度設(shè)定為 6級(jí)以上。4.2中間級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)分析及設(shè)計(jì)4.2.1漸開線斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)5.6m立磨主減速機(jī)的中間級(jí)傳動(dòng)采用了漸開線斜齒圓柱齒輪 傳動(dòng)。漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)具有的主要特點(diǎn)有： 傳動(dòng)的功率和圍很大； 傳動(dòng)效率很高，單對(duì)齒輪可達(dá) 98滬99.5%,精度越高，其效 率越高； 對(duì)中心距敏感性小，裝配和維修相對(duì)簡(jiǎn)便； 能夠進(jìn)行變位切削和各種修緣、修形，以適應(yīng)提高傳動(dòng)質(zhì)量的 要求； 易于進(jìn)行精確加工。齒輪副為斜齒圓柱齒輪，齒輪材料為17CrZNiZMq滲碳淬火，齒輪精度6級(jí)以上。5.6m立磨主減速機(jī)第一、三級(jí)考慮因素較多，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定第一、三級(jí)要求后再確定第二級(jí)參數(shù)，因要求結(jié)構(gòu)緊

31、湊，該級(jí)采用硬齒面斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。它具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，適用于大多 數(shù)機(jī)械傳動(dòng)，重合度大，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)4.3斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)分析及設(shè)計(jì)第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算如下：漸開線圓柱齒輪疲勞強(qiáng)度計(jì)算*基本輸入?yún)?shù)*傳遞功率（kw） 小輪轉(zhuǎn)速（rpm）AN=20.00大輪轉(zhuǎn)速（rpm）Han=1.00頂隙系數(shù)Cn=.25*p=4300N仁415.00000使用系數(shù)KA=1.25壓力角( )N2=114.12500齒頂高系數(shù)齒輪幾何參數(shù)*輪齒類型：?jiǎn)涡饼X輪小齒輪 大齒輪齒數(shù)22B=lx330.0法向變位系數(shù) 0.37780.0707=10.0分度圓直徑(mm) 402.1089 1462.214

32、0齒頂 圓直徑 (mm)451.2401A=940.0000齒根圓直徑 (mm)370.7094傳動(dòng)類型:減速法向模數(shù)(mm) Mn=18.0080凈齒寬(mm)1500.2910中心距（nnn1419.7600實(shí)際齒數(shù)比u=3.6364基圓直徑（mm） 377.1735 1371.5400齒輪精度等級(jí) IQ=6全齒高（mm） 40.2653 40.2653節(jié)圓線速度（m/s）Vt=8.811節(jié)圓直徑(mm)405.49021474.5100寬徑比B/D1=0.821齒頂厚 (mm)10.752714.7161端面重合度epa=1.537最大滑差率1.03561.0355軸向重合度epb=1.

33、013*料及熱處理等參*小齒輪大齒輪熱處理質(zhì)量等級(jí)22熱處理方式滲碳淬火滲碳淬火齒面硬度58.0058.00試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力1450.001450.00試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力410.00嚙合型式：外嚙合溫度40度潤(rùn)滑油粘度320.000允許少量點(diǎn)蝕 修型方式:不修形*410.00/應(yīng)力分析 *扭矩(Nm) 小齒輪T1=98941.45 大齒輪 T2=359787.10 接觸載荷系數(shù)(Mpa) K=4.7251 臨界轉(zhuǎn)速比 嚙合剛度N=0.16CG=20.2527切向力(N) Ft=492112.60 徑向力(N) Fr=181877.50軸向力(N) Fx=86772.74單對(duì)齒

34、剛度CP=14.4385*節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)彈性系數(shù)接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 動(dòng)載系數(shù)齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)接觸應(yīng)力 *ZH=2.384ZE=189.812ZZKv=1.050KHKH =0.807B =0.992B =1.302a =1.000小齒輪大齒輪計(jì)算接觸應(yīng)力（Mpa）h = 1029.441029.44接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 潤(rùn)滑油系數(shù) 速度系數(shù) 尺寸系數(shù) 粗糙度系數(shù) 工作硬化系數(shù) 單對(duì)齒嚙合系數(shù) 計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力 接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)ZNT=ZL= 1.0812ZV= 0.9965ZX= 0.8798ZR= 1.1163ZW= 1.0000ZBD= 1.000

35、0 (Mpa)1.1862 1.18621.08120.99650.87981.11631.00001.0000接觸強(qiáng)度最小允許安全系數(shù) * *彎曲應(yīng)_力1400.081400.081.76811.76811.30*動(dòng)載系數(shù)Kv=1.050齒向載荷分布系數(shù)KF B =1.261齒間載荷分配系數(shù)KFa =1.000 彎曲強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 彎曲強(qiáng)度重合度系數(shù)YB =0.917Y& =0.725齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 輪緣系數(shù)YF= 1.1924YS= 2.2244YBM= 1.0000小齒輪1.35032.11211.0000大齒輪尺寸系數(shù)YX= 0.87000.8700彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)YNT= 0

36、.94530.9453計(jì)算彎曲應(yīng)力(Mpa)333.38358.48計(jì)算齒輪的許用彎曲應(yīng)力(Mpa) F= 447.81447.81彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)2.152.00彎曲強(qiáng)度最小允許安全系數(shù)1.604.4第三軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算將第三軸受力簡(jiǎn)化后，如圖4-1所示圖4-1第三軸受力簡(jiǎn)圖截面5、10為受外力面，截面2、7為支點(diǎn)。則第三軸強(qiáng)度剛度 計(jì)算如下：截面總數(shù)=10功率(Kw)=4300.00轉(zhuǎn)速(rpm)=114.125彈性模量(MPa)=206000.00抗扭模量(MPa)=79400.000支承間距(mm)=605.00彎曲疲勞極限（MPa）=600.00扭轉(zhuǎn)疲勞極限（Mpa）=300.

37、00拉伸強(qiáng)度極限（MPa）=1000.00允許最大撓度（rad）=0.12000允許最大偏轉(zhuǎn)角（rad）=0.00100允許最小疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)=1.8000截面號(hào)鍵槽寬度10020030049028590286007008009001000鍵槽深度截面號(hào)截面直徑1110-67.51238000338067.534420157.535420327.506380537.53738060508340672.559340777.55103608500其他計(jì)算同輸入軸。距離軸最大撓度計(jì)算結(jié)果：最大撓度:0.010552mm最大轉(zhuǎn)角:0 .000043rad圓角半徑位于截面 10DEF=0.1200mm

38、 通過(guò)位于截面 10SAF=1.80004.5第三軸建模設(shè)計(jì)第三軸草繪圖如下圖圖4-2第三軸草繪圖第三軸拉伸后建模效果圖圖3-7第三軸三維效果圖4.5三軸軸承的選取已知圓柱齒輪受軸向力 Fa=87KN,徑向力Fr=182KN，從結(jié)構(gòu)上 看，三軸分別設(shè)計(jì)了兩個(gè)同規(guī)格圓柱滾子軸承（軸兩端），在底端設(shè)計(jì) 了一個(gè)推力調(diào)心滾子軸承。軸向力全部由底端的推力調(diào)心滾子軸承承 擔(dān)，這在齒輪旋向上是必須考慮的，而徑向力全部由兩個(gè)同規(guī)格圓柱 滾子軸承承擔(dān)，從而簡(jiǎn)化計(jì)算如下： 圓柱滾子軸承壽命按軸的支反力計(jì)算，選取承擔(dān)徑向力最大的單個(gè)圓柱滾子軸承計(jì) 算，最大的單個(gè)圓柱滾子軸承承擔(dān)徑向力 Fr=203KN（不承擔(dān)軸向力

39、）， 則其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P=203KN按其壽命計(jì)算公式計(jì)算 Lh=49040lh，滿 足設(shè)計(jì)使用要求。 推力調(diào)心滾子軸承壽命推力調(diào)心滾子軸承承擔(dān)全部軸向力 Fa=87KN（不承擔(dān)徑向力），則 其當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P=87KN按其壽命計(jì)算公式計(jì)算Lh=512054h,滿足設(shè) 計(jì)使用要求。5第三級(jí)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求第三級(jí)傳動(dòng)選用行星齒輪的傳動(dòng)，以為和普通定軸齒輪傳動(dòng)相 比，行星齒輪傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊并且承載能力大這是因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)可以使功率分流， 各中心輪構(gòu)成的共軸傳 動(dòng)也形成了合理的嚙合齒輪副，這樣可使每個(gè)齒輪承受的負(fù)荷變小， 并允許這些齒輪采用更小的模數(shù)。另外，其結(jié)構(gòu)

40、上也充分利用了嚙合 承載能力大的特點(diǎn)，通過(guò)齒圈本身的可容體積，從而縮小其外廓尺寸， 就使其體積更小，質(zhì)量更小，結(jié)構(gòu)緊湊且承載能力更大。通常，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量都會(huì)是普通齒輪傳動(dòng)的1/2-1/5 齒輪傳動(dòng)的效率高這是因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，因?yàn)樗哂卸鄠€(gè)均勻分布 的行星輪，使得作用于中心輪與轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力互相平衡，這樣就有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率。一般在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)的布 置較為合理的情況下，行星齒輪的傳遞效率值可達(dá)0.97-0.99。 傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解只要適當(dāng)?shù)倪x擇了行星齒輪傳動(dòng)類型以及配齒的方案，就可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪來(lái)獲得很大的傳動(dòng)比。在作為傳遞

41、運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳動(dòng) 之中，其傳動(dòng)比可達(dá)到上千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比較 大時(shí)，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。而且，它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn) 動(dòng)的合成與分解，以及各種雜的運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力強(qiáng)由于應(yīng)用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪系，均勻地分布在中心輪的周 圍，這樣可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力互相平衡。同時(shí)，也會(huì)使得參與 嚙合的齒數(shù)增多，所以行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊能力和抗振 動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作可靠。圖3-8行星輪系三維效果圖總之，這樣的結(jié)構(gòu)可以把定軸線傳動(dòng)變成動(dòng)軸線傳動(dòng)，數(shù)個(gè)行星齒輪可以分擔(dān)載荷，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了功率的分流；比且它的輸入軸與輸 出軸具有同軸性，就是輸入軸與輸出軸均

42、在同一的主軸線上。所以， 很多時(shí)候，人們用行星齒輪傳動(dòng)來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng)， 并且作為各種 機(jī)械傳動(dòng)裝置中的減速器、增速器和變速器。尤其是在那些要求體積 小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊以及傳動(dòng)效率較高的起重運(yùn)輸、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和 兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置中，還有那些需要差速器的汽車以及坦克等車 輛的齒輪傳動(dòng)裝置中，毋庸置疑，行星齒輪傳動(dòng)得到了越來(lái)越廣泛的 應(yīng)用。行星齒輪的傳動(dòng)技術(shù)已成為各國(guó)機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。5.6m立磨減速機(jī)的輸出級(jí)采用的 ZK一 H型行星齒輪傳動(dòng)，這里就 是利用了行星齒輪傳動(dòng)具有體積小、重量輕、承載能力較大、效率高 和工作較平穩(wěn)的特點(diǎn)。其中具體的傳動(dòng)類型為NGW(ZK-H)即太陽(yáng)輪、 行星

43、齒輪和齒圈。均載機(jī)構(gòu)采用的是太陽(yáng)輪浮動(dòng)形式， 這樣便于達(dá)到 行星輪間載荷均勻的分配。太陽(yáng)輪、行星齒輪材料選為為17CrZNiZMq 行星輪的處理采用了滲碳淬火，齒輪精度在6級(jí)以上，齒圈材料選為 34CrNIMo行星架材料選用為 ZG230-5Q5.2行星齒輪傳動(dòng)分析及設(shè)計(jì)5.2.1行星齒輪傳動(dòng)分析及設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)，要使各齒輪的齒數(shù)和行星輪數(shù)滿足傳動(dòng)比條 件、同軸條件、鄰接條件、裝配條件，這四個(gè)條件關(guān)系到行星齒輪機(jī) 構(gòu)能否裝配、能否運(yùn)動(dòng)。同心條件是為了保證中心輪和行星架軸線重合條件下的正確嚙合，其三個(gè)基本構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線必須重合于主軸線，即各對(duì)嚙合齒輪間的中心距必須相等。鄰接條件是為了保證行

44、星輪系能夠運(yùn)動(dòng)， 其相鄰兩行星輪的齒頂 圓不得相交。設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，一般首先確定傳動(dòng)比和行星輪個(gè) 數(shù)，顯然確定的傳動(dòng)比和行星輪個(gè)數(shù)要符合鄰接條件的要求。為了保證裝配，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足行星輪個(gè)數(shù)與各齒輪齒數(shù)符合一定的關(guān)系，這稱為裝配條件。對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，不僅多對(duì)齒輪同時(shí)參與嚙合，行星輪作 空間復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，而且還存在零件浮動(dòng)和負(fù)荷均載等問(wèn)題。均載機(jī)構(gòu)采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)形式，以達(dá)到行星輪間載荷分配均勻的目的。 它是使太 陽(yáng)輪在受力不平衡的條件下，能徑向游動(dòng)，而且離心力小，提高了均 載效果和裝置的平穩(wěn)性。因?yàn)樘?yáng)輪重量小，浮動(dòng)靈活，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，故應(yīng)用廣泛。在本設(shè)計(jì)中的載荷不均勻系數(shù)取1.11

45、.15 傳動(dòng)比條件本設(shè)計(jì)采用2K 一 H（NGW類型速比應(yīng)滿足下式：i=l+Zb/Za，將 傳動(dòng)比各項(xiàng)代入i=1+Zb/Za=5.1891。 同軸條件Zb-Za=2ZH即外嚙合齒輪副的中心距與嚙合齒輪副的中心距相等。顯然本設(shè)計(jì)滿足同心條件。 鄰接條件為避免兩相鄰行星輪的齒頂相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于 其齒頂圓半徑之和。在本設(shè)計(jì)中，相鄰兩行星輪的中心距為 814.587729.017，滿足該條件。 裝配條件為保證四個(gè)行星輪均布裝入兩中心輪的齒間：Za+Zb/np二Y（整數(shù)）Za 一太陽(yáng)輪 Zb 一齒圈 ZH 一行星輪 np 星輪個(gè)數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示，顯然本設(shè)計(jì)滿足裝配條件。 齒輪強(qiáng)度校核第三級(jí)

46、行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算如下：太陽(yáng)輪與行星輪齒輪疲勞強(qiáng)度計(jì)算 GB廳3480 一 97*基本輸入?yún)?shù)*傳遞功率（kw） p=4300使用系數(shù)KA=1.25輸入轉(zhuǎn)速（rpm） N仁 114.37250壓力角（ ）AN=20.00該級(jí)速比 ux=5.15910齒頂高系數(shù)Han=1.00頂隙系數(shù)Cn=0.25齒輪幾何參數(shù)*輪齒類型： 直齒輪*傳動(dòng)類型：減速小齒輪大齒輪齒數(shù)3759法向變位系數(shù) 0.12430.1243分度圓直徑(mm) 444.0000708.0000齒頂圓直徑A=576.0000齒根圓直徑u=1.5946基圓直徑(mm) 全齒高(mm)Vt=2.147節(jié)圓直徑B=0.721齒頂厚(mm)1.730最大滑差率(mm) 470.9830(mm) 416.9830417.2235 665.302427.000027.0000(mm)8.72370.9481*444.00009 .61091熱處理質(zhì)量等級(jí) 熱處理方式 齒面硬度 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力法向模數(shù)(mm) Mn