一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)過程及計(jì)算說明

1、工作時(shí)間： 14400小時(shí)P入=7.5kwn入=950 r/mini=4.04允許偏差5%Pd=7.5Kn電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速950 r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6P電動(dòng) =11KWn電動(dòng)=970r/minnI=950 r/minnII=235.15r/minPI=7.5kwPII=6.916kwTd=75394.737 Nmm題目：設(shè)計(jì)一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)過程及計(jì)算說明一、 傳動(dòng)方案(1） 工作條件：雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，中等沖擊，兩班制工作，每天工作16個(gè)小時(shí)，使用年限3年，每年工作300天。163003=14400小時(shí)（2）原始數(shù)據(jù)：輸入功率P入=7.5kw；輸入轉(zhuǎn)速n入=950 r/min；傳動(dòng)

2、比i=4.04，允許偏差5%。二、電動(dòng)機(jī)選擇(1) 電機(jī)所需的工作功率：Pd=7.5KW(2) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速950 r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的比較情況見下表1：(4) 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比, 因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6，額定功率為Ped =11KW，滿載轉(zhuǎn)速n電動(dòng)=970r/min。三、計(jì)算總傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=i傳動(dòng)=4.04四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n電動(dòng)= 970 r/min nI=950 r/min nII=nI/ i齒輪=950/4.04=235.1

3、5r/min2、計(jì)算各軸的功率（KW）PI=7.5kwPII=PI2軸承2齒輪=7.50.9920.972=6.916kw3、計(jì)算各軸扭矩（Nmm）Td = 9550Pd / n電動(dòng)=95507.51000/950=75394.737 NmmTI=75394.737 NmmTII=280875.19 Nmmd154.51mma137.37mma=140mmTI=9550PI/nI=95507.51000/950=75394.737 NmmTII=9550PII/nII=95506.9161000/235.15=280875.19 Nmm五傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算- 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算由工程實(shí)際

4、可知，在閉式齒輪傳動(dòng)中，對(duì)于軟尺面齒輪，按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，彎曲疲勞強(qiáng)度校核。（1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)和齒數(shù)考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40MnB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為260HBS（表16-4）。大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS（表16-4）由GB/T 3480-1997提供的線圖可查得：Hlim1=700MpaHlim2=560MpaFlim1=240Mpa Flim2=190Mpa同時(shí)根據(jù)表16-7可以查得：SF=1.3 SH=1.1HP1=Hlim1 /SH=636Mpa HP2=Hlim2 /SH=509MpaFP1=Flim1 /SF =185

5、Mpa FP2=Flim2/SF =146Mpa (2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由表16-5，取載荷系數(shù)K=1.3（電動(dòng)機(jī)，中等沖擊） 齒寬系數(shù)d=0.8（對(duì)稱布置，軟尺面）nI=950 r/min TI=75394.737 Nmm=i傳動(dòng)=4.04d132KTId1(ZEZHZHP1)2 mm ZE材料彈性系數(shù)； ZE=188.0ZH節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒輪ZH=2.5Z螺旋角系數(shù)，Z=2cos 初選螺旋角=14d154.51mm5.1.2.1 確定中心距a: ad12(1+i)=0.554.51(1+4.04) =137.37mm應(yīng)該盡量圓整成尾數(shù)0或5，以利于制造和測(cè)量，所以初定a=140

6、mm。mn=2mmz1=27z2=109i=4.037=13.729d1=55.59mmd2=224.41mmd1=21.325mmL1=50mm一般z1=1730 初選z1=25，則z2=i傳動(dòng)z1=4.0425=101代入mn=2acosz1+z2=2140cos1425+101=2.156mm由標(biāo)準(zhǔn)取: mn=2mm，則z1+ z2=135.84 取136則：z1=z1+ z21+i=26.98 取 27z2=136-27=109則：i=4.037 與i傳動(dòng)=4.04比較起來，誤差為0.91%，小于5%，所以可用。=cos-1m（z1+ z2）2a=13.729，滿足要求。5.1.2.2

7、 小齒輪：d1=227/cos=55.59mm大齒輪：d2=2109/cos=224.41mm5.1.2.3 齒輪寬度 按強(qiáng)度要求，取齒寬系數(shù)為d=0.8則齒輪工作寬度為：b=d d1=0.855.59=44.472mm 取 50mm（3）按齒輪彎曲強(qiáng)度校核Flim1=2KT1bdmYfa Ysa=21.375394.73744.47255.5922.141.83=155.26MpaFP1=185Mpa通過本計(jì)算證明設(shè)計(jì)在安全范圍內(nèi)六軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）輸入軸.1按扭矩強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算選用40MnB調(diào)質(zhì)，硬度為241286HBS（與先前設(shè)計(jì)的小齒輪對(duì)應(yīng)）根據(jù)公式21-2：d=C3pn mmPI=

8、7.5kw nI=950 r/min 根據(jù)表21-2：C=10798 取C=102 則：d110237.5950=20.31mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d1=21.325mm 取d1=25mm 長(zhǎng)度L1=50mm6.1.1.2輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)d2=33mmL2=70mmd3=40mmL3=31mmd4=47mmL4=13mmd5=42mmL5=48mmd6=40mmL6=31mmFt1=811.63NFr1=987.28NFAH=FBH=1356.27NFAV=FBV=493.64NMCV=29124.76 NmmMC=85155.39 NmmMe=96425.16 Nmm當(dāng)直徑變化處的端

9、面是為了固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，則直徑變化值要大些，一般可以取（68mm）。則：d2=33mm d3=40mm d4=47mm d5=42mm d6=40mm3段安裝軸承，初選用7208AC型深溝球軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度B=17mm，外徑D=72mm L3=B+3+（23）=31mm考慮到齒輪端面與箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)該有一定距離。去套筒長(zhǎng)為3+（23）=13mm，通過密封蓋軸承段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮帶輪和箱體外壁應(yīng)該有一定距離而定，因此取該段長(zhǎng)度L2=70mm L4=13mm 5段長(zhǎng)度應(yīng)該略小于齒輪寬度，齒輪寬度取50mm L5=48mm L6=31mm按彎矩復(fù)合

10、強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑：d1=55.59mm 大齒輪分度圓直徑：d2=224.41mm求轉(zhuǎn)矩：TI=75394.737 Nmm TII=280875.19 Nmm求圓周力：Ft1=2T1/d1=2712.53N Ft 2=2T2/d2=2503.23N求徑向力Fr：Fr1= Ft1tan=2712.53tan200=987.28N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=118mm水平面支撐反力：FAH=FBH= Ft1/2=2712.53/2=1356.27NC點(diǎn)彎矩：MCH= FAHLA/2=1356.27118/2=80019.93 Nmm垂直面支撐反力：FAV=FBV= Fr1/2=49

11、3.64NC點(diǎn)彎矩：MCV= FAVLA/2=493.64118/2=29124.76 Nmm合成彎矩：MC=MCH2+MCV2=85155.39 Nmm扭矩：TI=75394.737 Nmm由圖可見a-a截面處最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：Me=MC2+（T）2認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得：Me=85155.392+（0.675394.737）2=96425.16 Nmm計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：輸入軸選用40MnB調(diào)質(zhì)，硬度為241286HBSB=980MPa -1b=100MPad3Me0.1-1b=396425.160.1100=21.28mm考慮到鍵槽對(duì)軸

12、的削弱，將d值加大4%可得：d=1.0421.28=22.13mm小于初定直徑33mm，通過本計(jì)算證明設(shè)計(jì)在安全范圍內(nèi)軸水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖合成彎矩圖（2）輸出軸.1 按扭矩強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217255HBS（與先前設(shè)計(jì)的大齒輪對(duì)應(yīng)）根據(jù)公式21-2：d=C3pn mmPII=6.916kw nII =235.15r/min根據(jù)表21-2：C=118107 取C=112 則：d111236.916725.25=34.57mm6.1.2.2輸入軸軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)d1=35mmL1=43mmd2=43mm L2=61mmd3=45mm，L3=46mmd4=47mm

13、，L4=48mmd5=59mm，L5=13mmd6=40，L6=31mmFt2=2503.23NFr2=911.10NFAH=FBH=1251.62NMCH=76348.82 NmmMCV=27788.55 NmmMC=81248.67 Nmm軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定。兩軸承分別以軸肩和大筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向固定。1段d1取35mm L1=43mm2段安裝密封件d2=43

14、mm L2=61mm3段安裝軸承，初選用7209AC型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm，寬度B=19mm,外徑D=80mm，d3=45mm，L3=46mm4段安裝齒輪：d4=47mm，L4=48mm5段為軸環(huán)：d5=59mm，L5=13mm6段裝軸承d6=40，L6=31mm按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算大齒輪分度圓直徑：d2=224.41mm求轉(zhuǎn)矩： TII=280875.19 Nmm求圓周力：Ft2=2T2/d2=2503.23N求徑向力Fr：Fr2= Ft2tan=2503.23tan200=911.10N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=122mm水平面支撐反力：FAH=FBH= Ft2/2=25

15、03.23/2=1251.62NC點(diǎn)彎矩：MCH= FAHLA/2=1251.62122/2=76348.82 Nmm垂直面支撐反力：FAV=FBV= Fr2/2=455.55NC點(diǎn)彎矩：MCV= FAVLA/2=455.55122/2=27788.55 Nmm合成彎矩：MC=MCH2+MCV2=81248.67 NmmMe=1878088.376Nmm軸水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖合成彎矩圖扭矩：TII=280875.19 Nmm由圖可見a-a截面處最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：Me=MC2+（T）2認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得：Me=81248.6

16、72+（0.6280875.19）2=1878088.376 Nmm計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：輸出軸選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217255HBSB=650MPa -1b=60MPad3Me0.1-1b=31878088.3760.160=31.47mm考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值加大4%可得：d=1.0431.47=32.73mm小于初定直徑35mm，通過本計(jì)算證明設(shè)計(jì)在安全范圍內(nèi)七軸承的校核由機(jī)械手冊(cè)查得：軸承7208AC的Cr=35.2kN C0r=24.5kN軸承6209的Cr=36.8kN C0r=27.2kNLh=14400小時(shí)C1=11261.36NC2=12774.91Np =30.16 MPa根據(jù)已知的工作壽命可知預(yù)計(jì)壽命為：Lh=163003=14400小時(shí)輸入軸承受力：Fa1=0 Fr1=Fav2+Fah2=1443.31N 故P= Fr1=1443.31NC1=fp Pft（60n106）1=11261.36NCr=35200N，通過本計(jì)算證明設(shè)計(jì)在安全范圍內(nèi)溫度系數(shù)ft=1 載荷性質(zhì)（中等沖擊）fp=1.2 nI=950 r/min輸出軸承受力：Fa2=0 Fr2=Fav