二級(jí)斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

1、年二級(jí)斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)及其計(jì)算1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動(dòng)裝置；（1）已知條件：運(yùn)輸帶工作拉力F二5100N,運(yùn)輸帶工作速度V二1. lm/s,卷 筒直徑D二350mm（2）傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖，如下：工作條件：一班制連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作有粉塵;使用壽命：十年（大修期三年）；生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7-8級(jí)精度齒輪。動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流（220/380V）；運(yùn)輸帶速度允許誤差±5%。1.2傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程1. 總體傳動(dòng)方案初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如圖3-3. 1所示。二級(jí)圓柱斜齒輪減速器（展開(kāi)式）。傳動(dòng)裝置的總效率na% =“3 =0. 972X0. 9

2、83X0. 99X0. 98=0. 86； n 1=0. 97為齒輪的效率（齒輪為8級(jí)精度）,n 2 =0.98為軸承的效率（硃子軸承），n3=o. 99為彈性聯(lián)軸器的效率，7；二098為剛性聯(lián)軸器2. 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：Po=P</ n a=5. 61/0. 86=6. 5kw 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為n = 6002r/mim經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圉，二級(jí) 圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比i； =840,則總傳動(dòng)比合理范圍為遼=840,電動(dòng)II機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=iaXn= （840） X60. 02=4802400r/min。綜合 考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳

3、動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選定型 號(hào)為Y160M6的電動(dòng)機(jī)，額定功率為7. 5kW,額定電流17. 0A,滿載轉(zhuǎn)速n« = 970 r/min,同步轉(zhuǎn)速 1000r/mino3. 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和傳動(dòng)比分配（1）總傳動(dòng)比山選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n戰(zhàn)和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 為 ifl =n,n/n=970/60. 02 = 16. 16（2）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比分配i = i。二16. 16為減速器的傳動(dòng)比。（3）分配減速器各級(jí)傳動(dòng)比考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，查的iF4. 85, i:=i/it=3. 334. 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）各軸轉(zhuǎn)速I軸m =

4、 二970r/min1【軸Hu = Hi/ ii= 200 r, minIII軸nm = nii/ i：=60 06 r/min卷筒軸niV=nni=60. 06（2）各軸輸入功率I 軸 Pi=P°X r3=6. 5X0. 99 = 6.44 kW1【軸Pn=P】X nxx g=6. 44X0.97X0. 98 = 6. 12 kWIII軸Phi = PiiX n：x n：=6. 12X0. 97X0. 98 = 5. 82 kW卷筒軸 Pxv= PmX Q2X=5. 82X0. 98X0. 98=5. 59 kW（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩T。二9550XP。/ n =63.

5、 99 N. mI 軸 Tx=ToX q ,=63. 35 N.mI【軸 Tii=TiXi】X n.x n 3=292. 07 N.mIII 軸 Tni=TnXi,X n.x n ,=924. 55 N.m卷筒軸 Tn二 TniX q:X/；=887. 94 N.m5. 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（-）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線 斜齒輪（1） 齒輪材料及熱處理小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBS,大齒輪材料為45鋼（常 化），齒面硬度為200HBS,2. 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸因?yàn)榇T齒面齒輪傳動(dòng)，具

6、有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核持面接觸疲勞強(qiáng)度。（1） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩Ti = 63. 35Nm（2）確定齒數(shù)z因?yàn)槭怯昌X面，故取z】 = 25, z2=ix z】=4. 85X25 = 121傳動(dòng)比誤差 i=u=z：!/ Zi=121/25 = 4. 84 i= （4. 85-4.84） /4. 85 = 0. 21%蘭5%,允許（3）初選齒寬系數(shù)0孑按非對(duì)稱布置，由表查得右=1（4）初選螺旋角初定螺旋角0 =12°（5）載荷系數(shù)K載荷系數(shù) K=Ka Kv Kfa K” =1X1. 17X1.4X1.37 = 2.24（6）齒形系數(shù)Y壷和應(yīng)力修正

7、系數(shù)Y%查得 Y 冋=2.58 Y 毗=2. 16 Y 宜=1.599Y 購(gòu)= 1.81（7）重合度系數(shù)Y端面重合度近似為気=1.69,重合度系數(shù)為Y=0.684（8）螺旋角系數(shù)丫戶縱向重合度系數(shù)計(jì)1.690, Y20.89（9許用彎曲應(yīng)力安全系數(shù)由表查得S，= 1.25 工作壽命兩班制，7年，每年工作300天小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl=60nkts =60X271. 47X1X7X300X2X8 = 5. 473 X108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2=Nl/u=5. 473X108/6. 316 = 0. 866X108查圖得壽命系數(shù)= °-89 ,= °-92 :實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力

8、修正系數(shù)賀=20,查圖取尺寸系數(shù)紅=1許用彎曲應(yīng)力<7環(huán)=%,曲=712如=13Mpa5=0.005346= 0.006086比較光取 咒（10）計(jì)算模數(shù)十罟竺506叱0.6宓侮s訪=4.21承觀按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取弘二5mm (11)初算主要尺寸初算中心距介二叫(可+習(xí)”(2沁0)二跖9.76咖巴取&二355mm "昨嚴(yán)+列)山腫心十120)= 11.79836° 修正螺旋角2a2x355分度圓直徑= fi / cos fi = 5x19/ cos 11.79836° = 97.050z»wd2 =叫z J co

9、s 6 二 5x120/ cos 11.79836° = 612.95022 齒.ry b = 0.6 x97.050 = 58.23wsw 取二 60血型 b2 = 54mm館 54妬=丄=0.556齒寬系數(shù)久97050(12)驗(yàn)算載荷系數(shù)瓷葉局厲丿®050個(gè)1如.刑沁圓周速度 60x100060x1000查得疋y =1.03按巒二心咒，b =,查得S八門，乂|人代厲=bg.25淤)二 54/(2.25x5) = 4.8 ,查圖得©=113,耳二13,住=陀=1.1則 K=l. 6,又 Y廬=0.930, Y二0.688,= 0.717, = 1.65 從而得】

10、匸£第土二匕J匚灼碩86 X 0.668x0.93。xcoJ 15。 憾刃 %V 0.556X193=446滋燉滋.滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。3. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度(1) 載荷系數(shù)3S =1.03, 0=1.17, 331.1,K 二 KAKYKaK 二 1.25x1.03x1.17 xl.l = 1.657(2) 確定各系數(shù)材料彈性系數(shù)Zg查表得 = 18?.8j節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zm查圖得2廠=2.46重合度系數(shù)7查圖得7=°® 螺旋角系數(shù)乙 5 = Jcos? = Jcos 11.79836° = 0.989(3) 許用接觸應(yīng)力試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限

11、二嘰2 =乃00峰。，壽命系數(shù) 查圖得2川二034, Z辺二0駅；工作硬化系數(shù) 二1；安全系數(shù)尙 查表得尙=1°乙尺寸系數(shù)2工查表得Zx = 1,則許用接觸應(yīng)力 為：%二 噸窖z =血哼0.丫夕衛(wèi)二1342加畑S1.05% = 嘰加怎=50e98xlxl =収如廣Sjy.1.05取 o母=o環(huán)=1342.86 姻?a（4）校核齒面接觸強(qiáng)度空 + a = Z品韶工$、Tj = 1249.892102 cyff 呻】女，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求C（二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線 斜齒輪（1）齒輪材料

12、及熱處理大小齒輪材料為45鋼。調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為4050HRC。經(jīng)查圖, 取 <7 ffliml =<J= 1200MPa, Flint 1 = Flin2 =370Mpd。（2）齒輪精度按GB/T10095-1998,選擇6級(jí),齒根噴丸強(qiáng)化。2 -初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸因?yàn)橛昌X面齒輪傳動(dòng)，具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核持面接觸疲勞強(qiáng)度。（10）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩妤=為二9.0光 跟皿（11）確定齒數(shù)z因?yàn)槭怯昌X面，故取 zi = 33, Z2=i2i zi=3. 92X33=129傳動(dòng)比誤差i=u=z2/ zi = 129/33 =

13、3, 9093.909-3.92 i= 3-92=0.28%蘭5%,允許（12）初選齒寬系數(shù)“按非對(duì)稱布置，曲表查得0=0.6（13）初選螺旋角初定螺旋角0 = 12"（14）載荷系數(shù)K使用系數(shù)Ka工作機(jī)輕微沖擊，原動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，所以查表得Kx =1. 25動(dòng)載荷系數(shù)3估計(jì)齒輪圓周速度V = 0443m/s查圖得K* = l. 01;齒向載荷分布系數(shù)K妙預(yù)估齒寬b = 80mm 查圖得K邱=1.171,初取b/h = 6,再查圖得K陰=1.14齒間載荷分配系數(shù) 查表得K血=K=1. 1載荷系數(shù) K=Ka K* KFa K妙二 1.25X1. 01X1. 1X1. 14 = 1.58(

14、15) 齒形系數(shù)Y壷和應(yīng)力修正系數(shù)Y統(tǒng)當(dāng)量齒數(shù) z"i =zi/cos" 0 =19/ cos312" =35. 26 z"2=z2/cos 0 = 120/ cos'1丫 =137. 84查圖得 丫他=2.45 Y他=2. 15Y他=1.65 Y購(gòu)=1.83(16) 重合度系數(shù)Y1 1十端面重合度近似為凡=1.88-3. 2X (習(xí) 乃)】cos"= 1.88-3.2X (1/33 + 1/129) Xcosl2"=1.72=arctg (tg%/cos©) =arctg (tg20° /cosl2

15、76; ) =20.41031°爲(wèi)二"亦或g0cos %) = .26652-因?yàn)関 = sa /cos A ,則重合度系數(shù)為Y? =0. 25+0. 75 cos燉/ % =0. 669(17) 螺旋角系數(shù)丫戶軸向重合度%二険in厲歡& =0護(hù)i增爐兀=1.34,取為1 丫戶=1 門20"二。.669(18) 許用彎曲應(yīng)力安全系數(shù)由表查得S，= 1.25工作壽命兩班制，7年，每年工作300天小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Nl = 60nkt=60X43. 09X1X7X300X2X8 = 8. 687 X107大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2=Nl/u=8. 687X10

16、7 /3. 909 = 2. 22X107查圖得壽命系數(shù)=0-92,F場(chǎng)=0.9了 ；實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)電廠=20,查圖取尺寸系數(shù)忍=1許用彎曲應(yīng)力 *°先=筈環(huán)常 =562.4咖比較光=0.007422 J 理“ -0.006996 ,%取%(10) 計(jì)算模數(shù)陛 >3仟冬 丫以 V 曲 § =寸2xL58x9.0挈竺xQ Q07422x0.669".9xcos2 12。 丫宓0V 0.6x33=5.73?按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取弘二(11)初算主要尺寸初算中心距介二叫(可+習(xí)"(2 cos 0)二496.86陶牟 取&a

17、mp;二500mmj8 = arccos 1+z = 1359049°修正螺旋角加分度圓直徑&二叫習(xí)/ cos 0二203.704W2W2d2 =叫乙'cos 0 = 796.296咖齒寬b =札d= 122.22胸牟 取外二130咖?2, b2 = 124型牟 =- = 0.61齒寬系數(shù) 久(12) 驗(yàn)算載荷系數(shù)疋v =-里嚴(yán)1 = 0.459/s圓周速度 60x1000查得瓦=1-01按您二0Q, "124朋加，查得=1183,乂|護(hù)M 二切(2一2%”)二 9.1笳，查圖得心W, =1-25,疋恐二0=1.1則 K=l. 611, 乂 Y20. 887

18、, Y二0.667, % =1彷，取為 1，© ="09。從而 得hjrr Y Yj cos3 j3 = 5.678加燉 <mnZ1 叫滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。3.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度(5) 載荷系數(shù)=1-25,爲(wèi)二 1.01, 二 1.183,心二忌二 1.1,匕心H 643(6) 確定各系數(shù)材料彈性系數(shù)Zg查表得=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zm查圖得Z克= 2.45重合度系數(shù)乙查圖得7=0%螺旋角系數(shù)乙= JCOS=0-9859(7)許用接觸應(yīng)力試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限ml二嘰2 = 1200峰Q壽命系數(shù) 查圖得Z如二0腿，2皿二18；工作硬化系數(shù) 二1；安全系數(shù)5,查表得5,

19、 = 1°乙尺寸系數(shù)2工查表得2工=1,則許用接觸應(yīng)力 為：% =歸孕旦=1120如% 二 b型0礬勺=222.86Mpa取o母=g環(huán)=1120翅加(8)校核齒面接觸強(qiáng)度%=眷皿J瓦=沖g"叭,滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要 求。二.具體二級(jí)齒輪減速器軸的方案設(shè)計(jì)(1)高速軸I材料為20CrMnTi,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS,查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力0】二巧0拠加。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步計(jì)算軸徑，取 = 105%王&42.3=105x3= 5&.5mm271.47由于軸端開(kāi)鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故需增大軸徑5%"7%,取最小軸徑 必血=60型購(gòu)

20、(2)軸II材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS,查得對(duì)稱循環(huán)彎曲 許用應(yīng)力0】二應(yīng)購(gòu)。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步計(jì)算軸徑，取 = 155取安裝小齒輪處軸徑尬遜二1咒咖15(3)軸III材料為40Cr,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為24廣286HBS,查得對(duì)稱循環(huán)彎曲 許用應(yīng)力ki=350o按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度訃算，初步計(jì)算軸徑，取 = 105 = 105%nf ° = 162.31mm K囚11 山于軸端開(kāi)鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故需增大軸徑5%"7%,取最小軸徑 必血=172咖軸I,軸II,軸III的布置方案與具體尺寸分別如圖28,圖29,圖2 10所示。圖28圖2-9-<7i專

21、-圖 210第三節(jié)軸承的選擇及壽命計(jì)算（一） 第一對(duì)軸承譏溼亠竺竺竺十&加 齒輪減速器高速級(jí)傳遞的轉(zhuǎn)矩Z27147具體受力情況見(jiàn)圖3-1（1）軸I受力分析齒輪的圓周力21右 97©體=Fr =-5= 30088x一竺竺一 = 11187 齒輪的徑向力 21 i co$£cosll.79836-齒輪的軸向力尸敢=% tan = 30088xtanll.79836° = 6285M（2）計(jì)算軸上的支反力軸I垂言面內(nèi)受力軸2K平圓內(nèi)受力軸軸承受力情況圖31水平面內(nèi)尺曲/二7453N,理二22635N（3）軸承的校核初選軸承型號(hào)為32014輕微沖擊，查表得沖擊載荷

22、系數(shù)辦二1° 計(jì)算軸承A受的徑向力尺池二初席十為/ = 11284"軸承B受的徑向力禺刃二少尹瓦7 = 25971姑 計(jì)算附加軸向力 查表得3000型軸承附加軸向力兀=FJQY） 則軸承A月34/=兀川（2托）=7052JAT,軸承B月購(gòu)=禺跑'（2托）二16232A7 計(jì)算軸承所受軸向載荷由于陥+也他,即B軸承放松，A軸承壓緊 山此得爲(wèi)如二99巧皿氏良二16232腫 計(jì)算當(dāng)量載荷F労47=Q 燙冷 X血=04，N = 1.4軸承A e二0.43,刀如112洌血?jiǎng)t Pat = f?（X十= 221 TIN,p=0.625X/ = 0.4,r5/ = 1.4軸承Be二

23、0.43,張則P葢=$ *（X現(xiàn)F闔+丫誌遜）=3 97 3 6N 軸承壽命舐計(jì)算i n | oyLh =（一=156 刃因PPbi ,按軸承B計(jì)算 60®丿報(bào)（二）第二對(duì)軸承齒輪減速器低速級(jí)傳遞的轉(zhuǎn)矩 具體受力情況見(jiàn)圖3-29.55x41.04x0.9842.98= .9kN.m（1）軸II受力分析齒輪的圓周力臨噸令=喘曲耳=Fy =舛空些= 32721"齒輪的徑向力3+3 COS0齒輪的軸向力監(jiān)二驗(yàn)二九曲"21125"（2）計(jì)算軸上的支反力經(jīng)計(jì)算得垂直面內(nèi) 陥二-18601阿碼冊(cè)二-2933帖水平面內(nèi) FpjAQ - 25764 NtF趣= 9176

24、077（3）軸承的校核初選軸承型號(hào)為32928輕微沖擊，查表得沖擊載荷系數(shù)辦二12 計(jì)算軸承A受的徑向力尺說(shuō)二$山十=3771N軸承B受的徑向力陰衛(wèi)二遜 十Fybs =91753" 計(jì)算附加軸向力 查表得3000型軸承附加軸向力盡二耳«汕） 則軸承A月s"二鳥(niǎo)a沁2托）=門654憶軸承B月跑二馬曲（2托）二劉974" 計(jì)算軸承所受軸向載荷由于F獷九+F遜尺迅,即B軸承放松，A軸承壓緊 山此得 = 65214 = 50974 計(jì)算當(dāng)量載荷嚴(yán)= 2.1洌心=04%十 軸承 A e=0. 36, %則 Pah =（X鈕出仙十 YasFqa） - 149514M,2? = 0.56>