二級(jí)斜齒輪減速器設(shè)計(jì).教材

1、課程設(shè)計(jì)目錄一、傳動(dòng)方案的擬定及說明.1二、電動(dòng)機(jī)的選擇.1三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .2四、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .3五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.13六、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算.21七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 .22八、 鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表及附件的選擇26九、潤(rùn)滑與密封方式的選擇、潤(rùn)滑劑的選擇 .27一、傳動(dòng)方案的擬定及說明傳動(dòng)方案給疋為二級(jí)減速（包含開式齒輪輪減速和兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)減速），說明如下：為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍，以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案，曳引鏈鏈輪轉(zhuǎn)速：601000 v 6010000.35 oo ,.nw28 r / minzp6125開式齒輪的傳動(dòng)比為4

2、,二級(jí)齒輪傳動(dòng)比 840nd rwihig 28 4 （840）r/min 8964480/min 選用同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)二、電動(dòng)機(jī)選擇1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)2.電動(dòng)機(jī)容量1）曳引鏈的輸出功率p w FW -F 6000 0.35 2.1kW1000 10002）電動(dòng)機(jī)輸出功率P dpd 也傳動(dòng)裝置的總效率1 3 2 4 5式中，12為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由參考書1表2-4查得：彈性聯(lián)軸器1 0.99 ；滾子軸承2 0.98;圓柱齒輪傳動(dòng) 3 0.97 ；開式齒輪

3、帶傳動(dòng)4=0.96,鏈傳動(dòng)5=0.96則0.992 0.985 0.972 0.962 0.768故PdPw丄 2.734kW0.7683電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped考慮到起動(dòng)載荷為名義載荷的1.5倍rw 28r/min0.768Pd 2.734kW由1表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped4kWi =841)、總傳動(dòng)比i =1440/2851.43選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-4。主要性能如下表:電機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速起運(yùn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y112M-44KW1440r/min2.22.64、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i并分配傳動(dòng)比2) 、分配傳動(dòng)比開式齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i34，則二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器總傳動(dòng)

4、比i ° = L 12.86i3二級(jí)減速器中：i1 =4.24i 2 =3.03高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比i11.4*i 。<1.4*12.86 4.24i。12 86低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2 3.03i14.24三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速減速器傳動(dòng)裝置各軸從高速軸至低速軸依次編號(hào)為：i軸、n軸、川軸。各軸轉(zhuǎn)速為：n w1440r/ minn1440339.6r / mini 14.24n339.6112.1r / mini 23.032. 各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)所需功率 Pd計(jì)算各軸輸入功率，即電動(dòng)機(jī)的輸出功率，F(xiàn)0 Fd 2.734kW第一根軸的功率，P Fd 12.7

5、34 0.99 2.71kW第二根軸的功率，P P 2 32.71 0.98 0.97 2.57kW第三根軸的功率，P P 2 32.57 0.98 0.97 2.45kW3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T(N?m)T1=9550x2.71/1440=17.97N ?mT2=9550x2.57/339.6=72.27N ?mT3=9550x2.45/112.仁208.72N ?m四、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1)、選擇材料及熱處理方式減速器采用閉式軟齒面 (HB<=350HBS),8級(jí)精度，查表10-1得確定公式中的各計(jì)算數(shù)值小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)處理HB1=280HBS大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處

6、理HB2=240HBS2)、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：取小齒輪z1=20，則z2 = i2 z1，z2 =20 4.24=85，取Z2 =85并初步選定 3a. 因?yàn)辇X輪分布非對(duì)稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b. 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù) Zh=2.425c. 由圖 10-26 查得 10.76,20.84,則121.603d. 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：17.97 10 N mm。確定需用接觸應(yīng)力e. 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPaf. 由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限因軟齒面閉式傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效，故先按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式確定傳動(dòng)的尺寸，然后驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度

7、，查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力lim1 =600MPa 大齒輪的為Hm2 =550MPah.由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9N160n 1jLh 60 1440 1 (6 16 300)2.5 10N292.5 104.2485.87 10K HN 2=0.96i.由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) K hn 1 =0.90h 1 = Khni imi /S=540MpaH 2 = K HN2 lim 2 /S=528 MpaH =( H 1 + H 2)/2=543 Mpa d1t >=31.7mm3) 、計(jì)算(1) 計(jì)算圓周速度：V=d1t ji n1/60000=2.39m/s(2) 計(jì)

8、算齒寬B及模數(shù)mntB=0 dd1t =1X31.7mm=31.7mmmnt = d1t cos 3 / z1=1.53mmH=2.25 mnt =3.445mmB/H=31.7/3.445=9.2(3) 、計(jì)算縱向重合度=0.318 $ d z1tan 3 =1.704(4) 、計(jì)算載荷系數(shù)由表 10-8.10-4.10-13.10-3分別查得：KA 1.25,Kv1.12,Kh1.456,Kf 1.35,KhKf 1.2故載荷系數(shù)KkA Kv Kh Kh1.25 1.12 1.456 1.2 2.446(5) 、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式10 10a得(6) 、計(jì)算模數(shù)mn

9、tmnt = d1 Cos 3 /Z1=1.76mm4) 、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)2KTY cos2 YF1Ysa1aZ2F13mni(1)、計(jì)算載荷系數(shù)：K Ka Kv Kf Kf1.25 1.121.2 1.352.268、根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y 0.85(3)、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù)20Zv1爭(zhēng) 22.19，cos 15Zv2853cos 15,94.3(4)、由1圖 10-5 查得 Yf1 2.72, YFa22.21由表10-5 查得 Ys11.57,a丿YS2 1.775a '由圖10-20C 但得 FE1 =500 MPa fE2 =38

10、0 MPa由圖10-18 取彎曲疲勞極限 Kfn1 =0.85, Kfn2=0.88計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得:f 1 = K fn1fe 1 /S=303.57 MPaf 2 = K fn 2 fe2 /S=238.86 MPa(5)、計(jì)算大小齒輪的YF1Ysa1，并比較F1YF1Ysa12.72 1.57F1303.57YF2Ysa22.21 1.775F2238.84YF1Ysa1丫F2Ysa2，故F1F2且(6)、計(jì)算法向模數(shù)0.01470.01642YF2Ysa2 代入1式(11-15 )計(jì)算。F2mm 32 2268 1797 103 °85

11、cos215 0.01642 1.141 1.6202對(duì)比計(jì)算結(jié)果，為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，則需按分度圓直徑 d1=36.5mm來計(jì)算應(yīng)有的數(shù)，于是有：取 mn1 2mm/r、 rnrrd1 COS36.5 cos15丄（7） 、則 z,117.62，故取 z1=18mn2.則 z2 =i2 z-i =76，取 z276（8）、計(jì)算中心距a1mn（N z2）2 （18 76） 97.32mm2cos2 cos15“取 a1=97mm（9）、確定螺旋角mn（Z1Z2）1 arccos 2a2（1876）rarccos14.3 “297（10） 、計(jì)算大小齒輪分度圓直徑：乙mn“d1=37 mmc

12、os14.3d2 =r 157mmcos14.3（11）、確定齒寬dad1 1 37 37mm取 B2 37mm，耳 42mm5）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（略）配合后面軸的設(shè)計(jì)而定低速軸的齒輪計(jì)算1） 、選擇材料熱處理方式（與前一對(duì)齒輪相冋）（HB<=350HBS）,8級(jí)精度，查表10-1得小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)處理HB 1=280HBS大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HB 2=240HBS2） 、取小齒輪 z3=20，則 z4=i3 z3 3.03 20=60.6 取 z4=61，初步選定 3= 15°3)、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：% J ，. a£/t /確定公式中的各計(jì)算數(shù)值a. 因?yàn)辇X輪分布

13、非對(duì)稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b. 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)zH2.425c. 由圖 10-26 查得 0.76,0.85,1 2貝 U1.611 2d. 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：T2 72.27 103N mm確定需用接觸應(yīng)力e. 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPaf. 由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限因軟齒面閉式傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效，故先按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式確定傳動(dòng)的尺寸，然后驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度，查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力lim1 =600MPa 大齒輪的為Hm2 =550MPah.由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)8N160n 1jLh 60 339.6 1

14、 (6 16 300)5.89 10N25.89 1083.0381.94 10i. 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.96KHn2=0.97H 1 = K HN1 Iim1 /S=576Mpah 2= K hn2 lim 2 /S=533.5 MpaH =( H 1+ H 2 )/2=554.8 Mpa d1t >=50.854)、計(jì)算(1) 、圓周速度：V=d1t 刃 n1/60000=0.904m/s(2) 、計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntB=0 dd1t =1X50.85=50.85mmmnt = d1t cos 3 / z1 =2.456mmH=2.25 mnt =5.5

15、26mmb/h=50.85/5.526=9.2(3) 、計(jì)算縱向重合度=0.318 $ dZ1tan 3 =1.704a 由表 10-8.10-4.10-13.10-3分別查得：Ka 1.25, Kv 1,Kh 1.465,Kf 1.36, Kh Kh 1.2故 載荷系數(shù) K=1.25*1*1.2*1.465=2.2(4 )、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由式10-10a得ITd1 = d1t 一=56.54mm Kt(5)計(jì)算模數(shù)mntmnt = d1 cos 3 / Z3=2.73mm5) 、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-17mn12KT2Y cosYF1Ysa1F1a上式中KKa Kv

16、心心1.25 1 1.2 1.362.042 a Z1b根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)丫3 =0.85c計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù)20 19 61zv13“2219，Zv2367.7cos 15cos 15由1圖 10-5 查得 YF12.72, YF2 2.28由圖 10-20C 但得 fe1 =500 MPa fe2 =380 MPa由圖10-18取彎曲疲勞極限 Kfni=0.86, Kfn2=0.89d計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得:f i = K fn 1 fe1 /S=307.14 MPaf 2 = K fn 2 fe2 /S=241.

17、57 MPae比較YfY1F1"1.5710.01363307.14YF2Ysa2F2228 1730.01633241.57且 YF1Ysa1斗2“2，故應(yīng)將YF2Ysa2F1F2代入1式（11-15 ）計(jì)算。F2f法向模數(shù)m12KTYfY1 cos2a(U 1)乙2F121 1.61 202 2°4 3396 103 °85 COS215 0.01633 3對(duì)比計(jì)算結(jié)果，為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，則需按分度圓直徑d1=55.6mm來計(jì)算應(yīng)有的數(shù)，于是有：d1 cos取mn1 3mm 乙56.54 cos1518，故取z1 =18mn3.貝y z2 =i2 z1

18、=55g中心距mn(Z12cosz2)3 (18 型 113mm2 cos15'取 a1=113mmh確定螺旋角1 arccos2a3 (18 55)arccos1432 113i計(jì)算大小齒輪分度圓直徑d3= Z3mn56mmcos143d4= "g170mmcos14.3”J 齒寬B4ad3 1 56 56mm取 B4 56mm, E33 61mm4）、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，（略）配合后面軸的設(shè)計(jì)而定五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.高速軸I設(shè)計(jì)1） 按齒輪軸設(shè)計(jì)，軸的材料取與高速級(jí)小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-31，取A 1002）初算軸的最小直徑高速軸I為輸入軸，最小直徑處跟

19、 V帶輪軸孔直徑。因?yàn)閹л嗇S上有鍵槽, 故最小直徑加大 6% dmin=13.1mm。考慮到此端要和聯(lián)軸器的孔配合，故取 dmin =16mm高速軸工作簡(jiǎn)圖如圖（a）所示rndk1也d首先確定個(gè)段直徑A段：d1=16mm由最小直徑算出B段：d2=18mm根據(jù)油圭寸標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為18mm的C段：d3=20mm與軸承（角接觸球軸承 7204）配合，取軸承內(nèi)徑D段：d4=26mm 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=3mmE段：d5 =37mm將高速級(jí)小齒輪設(shè)計(jì)為齒輪軸，考慮依據(jù)課程設(shè)計(jì)指G段，d7=20mm,與軸承（角接觸球軸承 7204）配合，取軸承內(nèi)徑F段：d6 =26mm,設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩

20、高度h=3mm第二、確定各段軸的長(zhǎng)度A 段：L1=45mmB段：L2=33mm考慮軸承蓋與其螺釘長(zhǎng)度然后圓整取33mmC段：L3=20mm,與軸承（角接觸球軸承 7204）配合，加上擋油盤長(zhǎng)度 （參考減速器裝配草圖設(shè)計(jì)p24）L3 =B+A 3+2=10+8+2=20mmG段：L7=20mm,與軸承（角接觸球軸承 7204）配合，加上擋油盤長(zhǎng)度 （參考減速器裝配草圖設(shè)計(jì)p24）F 段：L6 6mm ， L6=A 2-2=8-2=6mmE段：L5 40mm，齒輪的齒寬EBi 40mmD段：L4 =80mm,考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內(nèi)壁寬度減在去箱體內(nèi)已定長(zhǎng)度后圓整得 L4=80mm2、軸

21、n的設(shè)計(jì)計(jì)算1） 、按齒輪軸設(shè)計(jì)，軸的材料取與高速級(jí)小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-31，取A 1002）初算軸的最小直徑軸n的設(shè)計(jì)圖如下:F-1丿ch山 rL V首先，確定各段的直徑A段：d1=35mm,與軸承（角接觸球軸承 7207）配合B段:d2 -40mm與齒輪孔配合C段：d3 -50mm定位軸肩，取 h-5mmD段：d4 -46mm,非定位軸肩E段：d5-35mm,與軸承（角接觸球軸承 7207）配合F 段：d6 -33mmG段：d7 -30mm,聯(lián)軸器的孔徑然后、確定各段軸的長(zhǎng)度A段：Li-34mm,由軸承長(zhǎng)度， 3， 2,擋油盤尺寸B段:L2-54mm齒輪齒寬減去

22、2mm便于女裝C段：L3-6mm,軸環(huán)寬度，取圓整值D段：L4 -55mm由兩軸承間距減去已知長(zhǎng)度確定E段：L5 -23mm,由軸承長(zhǎng)度F段：L6-30mm,考慮軸承蓋及其螺釘長(zhǎng)度，圓整得到G段：L7 -50mm聯(lián)軸器孔長(zhǎng)度軸的校核計(jì)算，第一根軸與第二根軸各軸段直徑遠(yuǎn)大于計(jì)算所得最小直徑，且轉(zhuǎn)矩小，無 需校核。第三根軸：求軸上載荷已知：Ft 2634N, Fr 963N,Fa 675N設(shè)該齒輪齒向是右旋，受力如圖：Li 62.25mm ,L2121.25mm由材料力學(xué)知識(shí)可求得水平支反力：Fnhi 1186NFnh2 612NM H 75367N mm垂直支反力：Ma 46854N mm,Fn

23、v1 446N,Fnv2 228NMV1 27632 N mm,MV2 74472 N mmM179863N mm,合成彎矩1M2106325N mm由圖可知，危險(xiǎn)截面在B右邊算得W=7830ca=M ca/W=15.23MPa<70MPa軸材料選用40Cr查手冊(cè) 1 70MPa符合強(qiáng)度條件！六、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算1. I軸軸承型號(hào)為7204的角接觸球軸承1）計(jì)算軸承的徑向載荷：Fr1. FrNH 1 FNv1703? 1360?1531NFr2 FrNH 2 FNv 2<1136? 872? 1139N2） 計(jì)算軸承的軸向載荷（查指導(dǎo)書p125） 7204的角接觸球軸承的基本

24、額定動(dòng)載荷 Cr=43.3KN,基本額定靜載荷 Cor=50.5KW, e=0.37 , Y=1.6 兩軸承派生軸向力為：Fd1Fr1- 478N,Fd2&2一 356N2Y2Y因?yàn)?Fa Fd2 496N356N852N Fd1 356N軸左移，左端軸承壓緊，右端軸承放松Fai Fa Fd2 852 N、Fa 2 Fdi 356N2） 計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷，取載荷系數(shù)fp 1.5因?yàn)?Fa1852 0.56 e 0.37 X 10.4,Y11 .6Fr1531P1fp XFr1 YFa12963因?yàn)?Fa23560.312 e, X2 1,1 0Fr21139P2fp XFr2

25、YFa21709所以取P P22963 N3）校核軸承壽命663106 C10643.3 103 3Lh （_） h （） h 43750 h60n P60 14402963按一年300個(gè)工作日，每天2班制.壽命11年故所選軸承適用。2.n軸軸承1）計(jì)算軸承的徑向載何：FMJfNh1FNv1V2446291722612NFr2JfNh2FNv2J1762652188N2） 計(jì)算軸承的軸向載荷（查指導(dǎo)書p125） 7205角接觸球軸承的基本額 定動(dòng)載荷 Cr=43.3KN,基本額定靜載荷 Cor=50.5KW, e=0.37 , Y=1.6兩軸承派生軸向力為：Fd1 電 816N,Fd2 Fx2

26、59N2Y2Y因?yàn)?Fd1 Fa 816N496N1312N F'a Fd2 1193N軸右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊Fa2 Fa Fd1 1312N、Fa1 Fd2 59N2）計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷，取載荷系數(shù)fp 1.5因?yàn)?.026 e 0.37 X 11, Y10Fr1 2612p1fp XFr1 YFa13918N因?yàn)橐?3126.98 e, X20.4,Y21.6Fr2188P2fp XFr2 YFa23262 N所以取P p 3918N3）校核軸承壽命,106 ,C、10643.3 103、3 一 “c"“Lh （）h（） h 712365h60n P60

27、 339.63918按一年300個(gè)工作日，每天2班制.壽命15年故所選軸承適用。2.川軸軸承1）計(jì)算軸承的徑向載何：FM JfNh 1 FNv1V29482 11072 3149NFr2 JfNh2 FNv2 J15132 268 1616N2） 計(jì)算軸承的軸向載荷（查指導(dǎo)書p125） 7207的角接觸球軸承的基本 額定動(dòng)載荷 Cr=90.8KN,基本額定靜載荷 Cor=114KW e=0.4 , Y=1.5兩軸承派生軸向力為：Fd1 FrL 1050N,Fd2 皂 539N2Y2Y因?yàn)?Fd1 Fa 1134N1050N2184N Fd2 539N軸右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊Fa2 F

28、d1 1050N、Fa2 Fa Fd1 2184N2）計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷，取載荷系數(shù)fp 1.5因?yàn)?050 0.3334 e 0.37 X 11 , Y10Fr1 31495fp XFM YFa14724 N因?yàn)?1841.35 e, X204丫21.5Fr21616p2fp XFr2 YFa25885 N所以取P F25885N3) 校核軸承壽命Lh10-(-)60n F106(90.8 103 )360 112.1(58851076572h按一年300個(gè)工作日，每天2班制.壽命24年故所選軸承適用。七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算公稱尺寸bx h軸的公稱直 徑(mm)鍵長(zhǎng)度(mm)工作長(zhǎng)度(mm)鍵類 型高速軸6X 5163529A中間 軸8x 7283426A低速 軸8X 7306456A12 x 8405543A由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，材料選用45鋼，所以許用擠壓應(yīng)力p 110MPa，所以上述鍵皆安全。滿足設(shè)計(jì)要求八、鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表及附件的選擇1鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表名稱符號(hào)減速器及其形式關(guān)系機(jī)座壁厚0.025a+3mm=6.84mm取 8mm機(jī)蓋壁厚S 10.02a+3=6.06mm<8mm取 8mm機(jī)座凸緣厚度b1.