二級斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)及其計算

1、二級斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)及其計算1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計帶式運輸機地減速傳動裝置；（1）已知條件：運輸帶工作拉力F=5100N,運輸帶工作速度V=1.1m/s,卷筒 直徑 D=350mm.（2）傳動裝置簡圖，如下：圖 3-3.1（3）相關(guān)情況說明工作條件：一班制連續(xù)單向運轉(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)模機械廠，可加工7-8級精度齒輪.動力來源：電力,三相交流（220/380V）；運輸帶速度允許誤差5%.1.2傳統(tǒng)方法設(shè)計設(shè)計過程1. 總體傳動方案初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如圖 3-3.1所示.二級圓柱斜齒輪減速器（展開式）.傳動裝置地總效率n aa = 2 3

2、 3 3 = 0.97 2X 0.983x 0.99 x 0.98 = 0.86 ;n =0.97為齒輪地效率（齒輪為8級精度），n - =0.98為軸承地效率（磙子軸 承），=0.99為彈性聯(lián)軸器地效率,3=0.98為剛性聯(lián)軸器2. 電動機地選擇電動機所需工作功率為：Po = Pw/ n a= 5.61/0.86=6.5kw卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為n= 60.02r/min,經(jīng)查表按推薦地傳動比合理范圍,二級圓 柱斜齒輪減速器傳動比i 一 = 840,則總傳動比合理范圍為i丄=840,電動機|I轉(zhuǎn)速地可選范圍為 n_ = i丄x n=(840)x 60.02 = 4802400r/min.綜合考慮

3、電動機和傳動裝置地尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器地傳動比，選定型號為Y160M 6地電動機，額定功率為7.5kW,額定電流17.0A,滿載轉(zhuǎn)速門日=970 r/min, 同步轉(zhuǎn)速1000r/mi n.3. 傳動裝置地總傳動比和傳動比分配(1) 總傳動比由選定地電動機滿載轉(zhuǎn)速nm：和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動裝置總傳動比為 i a = nm/n = 970/60.02 = 16.16(2) 傳動裝置傳動比分配i = i a =16.16為減速器地傳動比.(3) 分配減速器各級傳動比考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，查地i 1=4.85,i 2=i/i 1=3.334. 傳動裝置運動和動力

4、參數(shù)地計算(1)各軸轉(zhuǎn)速I軸ni = n m=970r/minU軸nii = ni/ i 1 = 200 r/mi n川軸niii = nii/ i 2 = 60.06 r/min卷筒軸n iv=niii =60.06(2) 各軸輸入功率I 軸 P i = F0 x n 3 = 6.5 x 0.99 = 6.44 kWU 軸F ii = Pi x n 1X n 2= 6.44 x 0.97 x 0.98 = 6.12 kW川車由P iii = Pi x n 1 x n 2= 6.12 x 0.97 x 0.98 = 5.82 kW卷筒軸 P iv= Pm x n 2 x 3 =5.82 x 0

5、.98 x 0.98=5.59 kW(3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩 To=9550x Pq/ n m=63.99 N.mI 軸T i = Tqx n 3=63.35 N.mU 軸 Tii = Ti x i 1x n 1x n 2=292.07 N.m川軸T iii = Tii x i 2x n 1x n 2=924.55 N.m卷筒軸 Tiv= Tin x n 2x 3=887.94 N.m5. 齒輪地設(shè)計計算(一)高速級齒輪傳動地設(shè)計計算1 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器地功率及現(xiàn)場安裝地限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線 斜齒輪(1) 齒輪材料及熱處理小齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，

6、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)計齒輪傳動地主要尺寸因為硬齒面齒輪傳動，具有較強地齒面抗點蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強 度設(shè)計，再校核持面接觸疲勞強度.(1) 計算小齒輪傳遞地轉(zhuǎn)矩63.35 N m(2) 確定齒數(shù)z因為是硬齒面,故取 乙=25,z 2= i i z 1= 4.85 X 25= 121傳動比誤差 i = u = Z2/ z 1 = 121/25 = 4.84 i =( 4.85-4.84 ) /4.85 = 0.215%,允許(3) 初選齒寬系數(shù)d按非對稱布置,由表查得 = 1(4) 初選螺旋角初定螺旋角1= 12：(5)

7、載荷系數(shù)K載荷系數(shù) K= Ka Kv Kf- Kf =1X 1.17 X 1.4 X 1.37 = 2.24(6) 齒形系數(shù)丫：和應(yīng)力修正系數(shù)丫丄查得 丫匸=2.58丫比=2.16 丫丄=1.599 丫丄=1.81(7) 重合度系數(shù)丫端面重合度近似為：.+ = 1.69,重合度系數(shù)為丫. = 0.684(8) 螺旋角系數(shù)丫縱向重合度系數(shù)；-：=1.690,丫 = 0.89(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) N1= 60nkt : = 60X 271.47 X 1 X 7X 300X 2X 8 = 5.473 X 10.大齒輪

8、應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2= N1/u = 5.473 X 10/6.316 = 0.866 X 10:查圖得壽命系數(shù)；實驗齒輪地應(yīng)力修正系數(shù)-,查圖取尺寸系數(shù)二許用彎曲應(yīng)力Y pv ?上=0.006086 上=0.005346比較,取飛(10)計算模數(shù)舛 3嚴尊耳 打為 co/0 =處14學(xué) 2006086x0696x() 仔Mzi 6.!0,6x19=A2mm按GB/T1357-1987圓整為標準模數(shù),取飛(11) 初算主要尺寸初算中心距-,取a=355mm右阻Or%) 亠 5x(19 + 120) 八,_ p = arccos= arcco?= 11.73830修正螺旋角-_二分度圓直徑-.d2

9、=/ cos /5=5 x 120/ cos 11 798361 =612.950齒寬&二啊i =(16x97050= 58一23柳,取當二60w朋，毎=54用朋,- = 0,556齒寬系數(shù)，二-(12) 驗算載荷系數(shù)匸同旳 x97.050x271 47 . _ .v = 1. s圓周速度 查得-按二二I：”查得、1 ,又因制肛折(225%) = 54/(225絢=48,查圖得: - 一，i _ ,.則 K= 1.6,又 Y： =0.930,Y=0.688，二.從而得】：比?并生0 F工丄仆1.4M J D 幷 00創(chuàng)戲K U&819孔K CM 15。佩和 抵 胃V O.556 X 193=4

10、.46mm滿足齒根彎曲疲勞強度.3 校核齒面接觸疲勞強度(1) 載荷系數(shù)=1.25 =103 =1-17 怠二紜=1=KAKrKAK9 = L25xl.03xl.17xl.l = 1.657 螺旋角系數(shù)/Z# =低亦二 Jm訂 179聲6二 Q989(2)確定各系數(shù)材料彈性系數(shù)?查表得一：jm：節(jié)點區(qū)域系數(shù)：m查圖得三-重合度系數(shù)：查圖得；：-1：1(3)許用接觸應(yīng)力試驗齒輪地齒面接觸疲勞極限,壽命系數(shù)f 查圖得-；工作硬化系數(shù)L I；安全系數(shù) 三查表得心匸二：；尺寸系數(shù)：二查表得：二-1,則許用接觸應(yīng)力 為：校核齒面接觸強度要求.(二)低速級齒輪傳動地設(shè)計計算1齒輪材料，熱處理及精度考慮此減

11、速器地功率及現(xiàn)場安裝地限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線 斜齒輪(1) 齒輪材料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 crffid 二加債 12OOMPa0Fli 1 P 血=370Mpa.(2) 齒輪精度按GB/T10095- 1998,選擇6級,齒根噴丸強化.2 初步設(shè)計齒輪傳動地主要尺寸因為硬齒面齒輪傳動，具有較強地齒面抗點蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強 度設(shè)計，再校核持面接觸疲勞強度.(10) 計算小齒輪傳遞地轉(zhuǎn)矩 訂=二 11 kN -m(11) 確定齒數(shù)z因為是硬齒面，故取 z = 33,z - = i _1 z - = 3.92 X 33

12、= 129傳動比誤差i = u = z_l z129/33 = 3,9093.909-3 92 i =3 92= 0.28 %蘭5%,允許(12) 初選齒寬系數(shù)-丄按非對稱布置，由表查得：2= 0.6(13) 初選螺旋角初定螺旋角- = 12：(14) 載荷系數(shù)K使用系數(shù)K二工作機輕微沖擊，原動機均勻平穩(wěn)，所以查表得K = 1.25動載荷系數(shù)K 估計齒輪圓周速度v= 0.443m/s查圖得K = 1.01;齒向載荷分布系數(shù)預(yù)估齒寬b= 80mm 查圖得K-三=1.171,初取b/h = 6,再查圖得K- = 1.14齒間載荷分配系數(shù) 查表得Kh = Ki = 1.1載荷系數(shù) K=心K K_ k

13、L=1.25 X 1.01 X 1.1 X 1.14 = 1.58(15) 齒形系數(shù) Y:和應(yīng)力修正系數(shù)丫；當量齒數(shù) z i = z I /cos ,；-= 19/ cos 丨 J = 35.26z； = z/cos120/ cos= 137.84查圖得 丫呂=2.45丫匚=2.15 丫=1.65 丫二=1.83(16)重合度系數(shù)丫1 1= +端面重合度近似為I=【1.88-3.2 X( 一 - ) cosX( 1/33 + 1/129) X cos12 = 1.72:=arctg (tg !/cos - )= arctg (tg20 R/cos12)匚一亠 11.26652：/cos 、7

14、,則重合度系數(shù)為Y： = 0.25+0.75 cos :/ 1 二=【1.88 3.2=20.41031:因為0.669螺旋角系數(shù)丫軸向重合度二亠匸二1.34,取為1丫 = = 0.669(18)許用彎曲應(yīng)力安全系數(shù)由表查得S?二1.25 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)N仁 60nkt ? = 60X 43.09 X 1X 7X 300X 2X 8 = 8.687X 10大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2= N1/u = 8.687 X 10 /3.909 = 2.22 X 10一 查圖得壽命系數(shù) ,又因引注折(22琬)二9185,查圖得則 K= 1.611,又 丫1 =0.

15、887,Y ： =0.667,一 八-一 .從而得嚀 口叫滿足齒根彎曲疲勞強度.3 校核齒面接觸疲勞強度(5) 載荷系數(shù)一，V, l,K=K曲色陶=1643(6) 確定各系數(shù) 材料彈性系數(shù)3查表得七 :了: 節(jié)點區(qū)域系數(shù)：三查圖得汀 重合度系數(shù)-查圖得-螺旋角系數(shù)-：-（7）許用接觸應(yīng)力試驗齒輪地齒面接觸疲勞極限L_ 壽命系數(shù)查圖得，；工作硬化系數(shù)1 ；安全系數(shù) 三查表得心匸二：；尺寸系數(shù)：二查表得：二-1,則許用接觸應(yīng)力 為：知二金葺雖= 112昨%廠魚孕雖=222&Mpa取-.-（8）校核齒面接觸強度KFt + 1= ZZZ = 931.5Mpa 莊 = 105x3n（1）高速軸I材料為2

16、0CrMnTi,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為241286HBS查得對稱循環(huán) 彎曲許用應(yīng)力 kJ工：.按扭轉(zhuǎn)強度計算，初步計算軸徑，取丄 = 56.5 幡朋27147由于軸端開鍵槽,會削弱軸地強度,故需增大軸徑5%7%取最小軸徑 d血=6臨4146dj血 Ai =105x?| =153,15朋幡（2）軸II材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS查得對稱循環(huán)彎曲許 用應(yīng)力 kJ.按扭轉(zhuǎn)強度計算，初步計算軸徑，取1二42 98,取安裝小齒輪處軸徑d血二156測（3）軸III材料為40Cr,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為241286HBS查得對稱循環(huán)彎曲許 用應(yīng)力1-八-按扭轉(zhuǎn)強度計算,初步計算軸徑,取二d通2

17、應(yīng)= 105x31 = 162.31由于軸端開鍵槽，會削弱軸地強度，故需增大軸徑5%7%取最小軸徑=172軸I,軸II,軸III地布置方案與具體尺寸分別如圖 28,圖29,圖210所軸承地選擇及壽命計算第三節(jié)第一對軸承27U7齒輪減速器咼速級傳遞地轉(zhuǎn)矩具體受力情況見圖3 1(1) 軸I受力分析齒輪地圓周力齒輪地徑向力齒輪地軸向力27 _2xl 46xQgd7 9705= 30088x= 300837/tan 20cos 11 79836= 1118727屯二 二 Fh tan 0=30088 x tan 11.79836 = 628刃(2)計算軸上地支反力經(jīng)計算得垂直面內(nèi)二一：-1-：；，軸I

18、垂直面內(nèi)受力軸I水平面內(nèi)受力岡一帀岡軸I軸承受力情況圖3 1水平面內(nèi) = 7453 = 22635(3) 軸承地校核初選軸承型號為32014 輕微沖擊,查表得沖擊載荷系數(shù) /? = L2計算軸承A受地徑向力一虻-軸承B受地徑向力尺卻計算附加軸向力= 25971查表得3000型軸承附加軸向力 匚J -1則軸承A -1 ,軸承B工. 丄-丄 計算軸承所受軸向載荷由于,即B軸承放松,A軸承壓緊由此得冷 計算當量載荷F邊-9947=0朋洽 X& 二 04 二 L4軸承 A e=0.43,則., = 0.625X = 04=14 軸承 B e=0.43,二則-. 軸承壽命計算iin1 廠zLt = (-y = 1566h因二匚，按軸承B計算-第二對軸承9.553 =8.3kN.m齒輪減速器低速級傳遞地轉(zhuǎn)矩具體受力情況見圖32（1）軸II受力分析_ 27_ 2x89x10 203.704，竺色二 32721M齒輪地圓周力42.98= 8733227齒輪地徑向力:-齒輪地軸向力八一.（2）計算軸上地支反力經(jīng)計算得垂直面內(nèi) I水平面內(nèi) 尬必 764MF迦= 91760（3）軸承地校核初選軸承型號為32928輕微沖擊,查表得沖擊載荷系數(shù) /? = L2 計算軸承A受地徑向力-,J-17 -心“ a 皿軸承B受地徑向力亠