高鵬飛基于SolidWorks的雙極三軸線圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、河南科技學(xué)院2009屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于SolidWorks的雙極三軸線圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：高鵬飛所在院系：機(jī)電學(xué)院所在專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：杜家熙 卞平艷完成時(shí)間：2009年5月19號(hào)摘 要圓柱齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWo

2、rks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。基于SolidWorks的雙級(jí)三軸線圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)就是根據(jù)原始的給定參數(shù)，如軸的轉(zhuǎn)速，工作載荷等，設(shè)計(jì)計(jì)算減速器各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸，繪制出減速器機(jī)構(gòu)的各個(gè)相關(guān)附件。從而運(yùn)用實(shí)體造型軟件SolidWorks繪制出實(shí)體，檢查減速器設(shè)計(jì)尺寸的合理性，并進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)仿真。關(guān)鍵字：減速器，Solidworks,實(shí)體造型AbstractCylindrical gear reducer widely exists in large range of different industries, and is an indi

3、spensable mechanical transmission device. The problem of current reducer is that size, weight, and the transmission ratio is large while the mechanical efficiency is rather low. Powerful, easy-to-use and technological innovation are the three major characteristics of SolidWorks, the Solid Works beco

4、me a leading, mainstream 3D CAD solution. SolidWorks can provide different design programs to reduce errors in the design process and improving product quality. SolidWorks not only to provide such a powerful and at the same time engineers and designers for each, the operation is simple and convenien

5、t, easy to learn and use. SolidWorks bases on three axes of the two-stage design of cylindrical gear reducer is given in accordance with the original parameters, such as shaft speed, work load and so on, all the structural design and calculation of the size reducer，drawing the annex parts of the cyl

6、indrical gear reducer. Thus the solid modeling software is indispensable in inspection of a reasonable size reducer design, and simulation movement.Key words : Cylindrical gear reducer, SolidWorks, simulation movement目 錄1 緒論11.1 圓柱齒輪減速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2 實(shí)體造型軟件的選擇21.3 本文研究的主要內(nèi)容42 減速器的參數(shù)設(shè)計(jì)42.1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖說明42.2 設(shè)計(jì)

7、原始數(shù)據(jù)52.3 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配及電機(jī)的選擇52.6 滾動(dòng)軸承的選擇112.7 軸的尺寸設(shè)計(jì)112.7.1 軸1的設(shè)計(jì)112.7.2 軸2的設(shè)計(jì)112.7.3 軸3的設(shè)計(jì)112.7.4 各軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖112.8 連接鍵的選擇122.8.1 連接聯(lián)軸器2和軸1的鍵122.8.2 連接軸2和齒輪2的鍵的選擇122.8.3 連接軸2和齒輪3的鍵的選擇122.8.4 連接軸3和齒輪4的鍵的選擇122.8.5 連接聯(lián)軸器4與軸3的鍵的選擇123 構(gòu)件參數(shù)校核123.1 校核軸承的使用壽命123.3 校核鍵的強(qiáng)度154 潤滑與密封155 減速器附件的選擇及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖165.1 窺視孔及窺視孔蓋165.2 放

8、油孔及放油螺塞M18175.3:油標(biāo)M16175.4 通氣孔M12175.5 起蓋用螺釘185.6 定位銷M10185.7 凸緣式軸承端蓋185.8 減速器裝配過程196 結(jié)束語19致謝20參考文獻(xiàn)211 緒論1.1 圓柱齒輪減速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀50年代初期，減速器制造僅是按得到的樣機(jī)及資料仿制，品種少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，未形成系列。沈陽變壓器廠在1953年翻譯了蘇聯(lián)圖紙，建立起仿蘇的產(chǎn)品系列并開始試制，并于1956年試制成功仿蘇220kY油浸絕緣電壓減速器，1958年試制成功仿蘇220kY油浸絕緣電流減速器。此，中國已可以制造05kV220kV各種規(guī)格的電流減速器和電壓減速器并形成了系列。958年后

9、開始在仿制產(chǎn)品的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)。沈陽變壓器廠、華通開關(guān)廠試制成功l0kV環(huán)氧樹脂澆注電流減速器，取代了仿蘇產(chǎn)品。同時(shí)對(duì)油浸絕緣減速器進(jìn)行了改型設(shè)計(jì)，形成了新的減速器系列。0年代后，沈陽變壓器研究所先后組織了多次全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)，完成了05kV干式電流、電壓減速器，l0V澆注絕緣電流、電壓減速器，35kV油浸絕 緣電流、電壓減速器，110kV油浸絕緣電流、電壓減速器新系列的設(shè)計(jì)、試制，提高了產(chǎn)品的技術(shù)性能，使產(chǎn)品更符合中國國內(nèi)市場(chǎng)的需要。1970年后，我國減速器的整體技術(shù)水平有了更大的提高，品種日益增加。沈陽變壓器廠先后又試制成功330kV和500kV油紙絕緣電流減速器。西安電力電容器廠也試制成功5

10、00kV電容式電壓減速器。 各減速器制造廠也不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)和完善，我國已具有當(dāng)時(shí)國際上減速器行業(yè)最高電壓等級(jí)的產(chǎn)品制造能力。 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動(dòng)效率，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇最適合的減速器。減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標(biāo)的減速器有40余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計(jì)的不同結(jié)構(gòu)的減速器；減速器的

11、型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動(dòng)級(jí)數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計(jì)的不同特性的減速器。圓柱齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。減速器制造方面，國內(nèi)目前生產(chǎn)廠家數(shù)目眾多，如對(duì)各種類型的圓柱齒輪機(jī)圓錐圓柱齒輪或者齒輪蝸桿減速機(jī)系列產(chǎn)品.在各類專用傳動(dòng)裝置的開發(fā)機(jī)制造方面，國內(nèi)近幾年取得的明顯的進(jìn)展，如重慶齒輪箱有限責(zé)任公司生產(chǎn)的MDH28型磨機(jī)邊緣驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置，其最大功率已達(dá)7000KW，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)5000KN.m，總重46噸，生產(chǎn)的1700熱連軋主傳動(dòng)齒輪箱子的

12、最大模數(shù)為30，重量達(dá)180噸。由杭州前進(jìn)齒輪箱有限公司生產(chǎn)的gwc70/76型1.2萬噸及裝箱船用齒輪箱，傳動(dòng)功率已達(dá)6250KW。由南京高精齒輪股份有限公司及重慶齒輪箱有限公司生產(chǎn)的里磨系列齒輪箱最大功率已達(dá)3800KW，由西安重型機(jī)械研究所、洛陽重重齒輪箱有限公司、荊州巨鯨傳動(dòng)機(jī)械有限公司等開發(fā)制造的重載行星齒輪箱系列產(chǎn)品在礦山、冶金、建材、煤炭及水電等行業(yè)也都得到了廣泛應(yīng)用，其中西安重型機(jī)械研究所開發(fā)的水泥行業(yè)輥壓機(jī)懸掛系列行星齒輪箱的輸入功率已達(dá)1250KW，用于鋁造軋機(jī)的行星齒輪箱有司責(zé)任公司、杭州前進(jìn)出論箱有限公司、西安重型機(jī)械研究所開發(fā)的風(fēng)力發(fā)電增速箱系列產(chǎn)品也逐步取代進(jìn)口產(chǎn)品

13、，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問題，也未解決好。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的

14、形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍，如能輔以納米級(jí)的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。減速器業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)及蝸桿減速機(jī)，也包括了各種專用傳動(dòng)裝置，如增速裝置、條素裝置、以及包括柔性傳動(dòng)裝置在內(nèi)的各類復(fù)合傳動(dòng)裝置等，產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、電力、工程機(jī)械及石化等行業(yè)。其作為傳動(dòng)機(jī)械行業(yè)里的一個(gè)重要的分支，在機(jī)械制造領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。近幾年，隨著中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，減

15、速器業(yè)在國內(nèi)也取得了日新月異的進(jìn)步。1.2 實(shí)體造型軟件的選擇功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。在目前市場(chǎng)上所見到的三維CAD解決方案中，設(shè)計(jì)過程最簡(jiǎn)便、最方便的莫過于SolidWorks了。就像美國著名咨詢公司Daratech所評(píng)論的那樣：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌

16、，是市場(chǎng)快速增長的領(lǐng)導(dǎo)者。”在無與倫比的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作，使用SolidWorks ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。強(qiáng)大的繪圖自動(dòng)化強(qiáng)化性能使得設(shè)計(jì)師能夠以前所未有的速度從大型裝配件創(chuàng)造產(chǎn)品級(jí)的工程圖。新的輕化制圖工具使得用戶無需加載每一個(gè)部件到內(nèi)存就能創(chuàng)建裝配圖。只需拖拽并釋放一個(gè)裝配件到工程圖中，用戶就能夠在10秒鐘左右生成包括10,000個(gè)組件的裝配件2D圖。許多系統(tǒng)不能創(chuàng)建這樣一個(gè)大型裝配視圖。SolidWorks 2005 還使得設(shè)計(jì)工程師第一次能夠?yàn)榱慵N類多、數(shù)量龐大和配置復(fù)雜的多個(gè)項(xiàng)目生成一個(gè)單一的材料清單，這是加速設(shè)計(jì)到

17、生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其他重要的新的制圖自動(dòng)化包括自動(dòng)序號(hào)標(biāo)注、孔匯總表和修訂跟蹤表。省時(shí)、提高生產(chǎn)力這樣的特性使得產(chǎn)品看起來更好，性能更佳，在市場(chǎng)上也更受歡迎。沒有任何其他軟件能夠與SolidWorks的性能相媲美，SolidWorks 能夠比與之競(jìng)爭(zhēng)的2D產(chǎn)品快10倍地生成工程圖注釋也是吸引2D軟件用戶遷移到3D軟件的一個(gè)重要原因。SolidWorks 可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測(cè)。用智能零件技術(shù)自動(dòng)完成重復(fù)設(shè)計(jì)。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)，用來完成諸如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時(shí)按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。鏡像部件是So

18、lidWorks 技術(shù)的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件（包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的零件）的新的零部件。SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術(shù)能夠自動(dòng)地捕捉并定義裝配關(guān)系.olidWorks 提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。從三維模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。增強(qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。使用RapidDraft技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體

19、脫離，進(jìn)行單獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運(yùn)動(dòng)的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運(yùn)動(dòng)關(guān)系的裝配體而設(shè)計(jì)的獨(dú)特的工程圖功能。SolidWorks 提供了無與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿?、電纜、線和管線生成路徑。通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面?？梢灾庇^地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角

20、和縫合等曲面的操作。最新版本的SolidWorks 2009提供了一種快速預(yù)覽三維輕量化模型的技術(shù)，使得大裝配模型的顯示速度進(jìn)一步提高。同時(shí)，支持在設(shè)計(jì)界面下的真三維顯示效果，達(dá)到了以往專門的三維渲染軟件的顯示效果。方便地編輯大裝配件。可以便捷地從大裝配件中選取一部分零部件進(jìn)行顯示、編輯，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。強(qiáng)化了SWIFT技術(shù)。在 SolidWorks 2007 已經(jīng)推出的Sketch Expert、Mate Expert和Feature Expert的基礎(chǔ)上，又推出了Corner Expert（在復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中自動(dòng)生成合理的圓角）、Tolerance Expert（合理分配公差）和Large

21、Assembly Expert（檢查大裝配是否正確），幫助客戶更加簡(jiǎn)便地生產(chǎn)零件和裝配結(jié)構(gòu)。最大限度地減少客戶的重復(fù)操作，使用戶在使用過程中，更加專注于設(shè)計(jì)本身。SolidWorks以往的版本中已經(jīng)加入了CosmosXpress，讓工程師在設(shè)計(jì)過程中可以體驗(yàn)仿真分析的效果。而SolidWorks2008中將提供Cosmos MotionXpress（運(yùn)動(dòng)仿真分析）、Cosmos FloXpress和DFMXpress（可制造性的分析）等模塊，使得工程師能夠更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。為了更好地滿足設(shè)計(jì)要求，SolidWorks作為最先進(jìn)的實(shí)體造型軟件成為設(shè)計(jì)的首選軟件。1.3 本文研究的主要內(nèi)容基于S

22、olidWorks的雙級(jí)三軸線圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)就是根據(jù)原始的給定參數(shù)，如軸的轉(zhuǎn)速，工作載荷等，設(shè)計(jì)計(jì)算減速器各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸。從而運(yùn)用實(shí)體造型軟件SolidWorks繪制出實(shí)體，檢查減速器設(shè)計(jì)尺寸的合理性，并進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)仿真。2 減速器的參數(shù)設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖說明電機(jī)1通過聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入減速器3,減速器輸出軸通過聯(lián)軸器4與開式齒輪6連接把動(dòng)力傳遞到運(yùn)輸機(jī)的鼓輪7上,從而帶動(dòng)傳送帶5工作.(圖示輸送帶緊邊在上,向左前進(jìn))圖1 1:電動(dòng)機(jī) 2:聯(lián)軸器 3:減速器 4:聯(lián)軸器 5:帶式運(yùn)輸機(jī) 6:開式齒輪 7:鼓輪2.2 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)1運(yùn)輸機(jī)鼓輪上的圓周力10000N2運(yùn)輸機(jī)輸送帶速度0.3

23、75m/s3運(yùn)輸機(jī)鼓輪直徑500m4運(yùn)輸帶速度允許偏差為5%5減速器的設(shè)計(jì)壽命為5年6工作情況:二班制,連續(xù)工作2.3 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比分配及電機(jī)的選擇設(shè)工作機(jī)構(gòu)所需輸入功率為w，已知卷筒的傳動(dòng)效率為0.96可知:P w=390625KW查表可知:聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為0.99,軸承的傳動(dòng)效率為0.99,齒輪的傳動(dòng)效率為0.92,雙級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)效率為0.95,則:工作機(jī)構(gòu)的總效率=0.99.0.99.0.99.0.99.0.92.0.95=0.8396卷筒的工作轉(zhuǎn)速=D=500mm,V=0.375m/s卷筒的工作轉(zhuǎn)速=143.3r/min查表可知雙級(jí)齒輪傳動(dòng)比i雙<18,取i雙=16.單級(jí)齒

24、輪傳動(dòng)比i單= 35,因此合理的總傳動(dòng)比范圍i總= 4880設(shè)可選電極的轉(zhuǎn)速nd,則nd=i總.nw=(4880).143.3=667.81146.4r/min有同步轉(zhuǎn)速為750,1000的電機(jī)可選,考慮到電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低電機(jī)價(jià)格越高,會(huì)增加制造成本,因此選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y-132M -6型的電機(jī)二級(jí)圓柱齒輪減速器中ih=(1.31.4).il 取ih=1.4 il單級(jí)齒輪傳動(dòng)比i=35,取i=4i總=i.il.ih =i.il.il.1.4=66.9由上式可知il=3.456,ih=il.1.4=4.838設(shè)減速器中軸1的轉(zhuǎn)速為n1,軸2的轉(zhuǎn)速為nII,軸3的轉(zhuǎn)速為nIII,

25、則:n1=960r/min,nII= n1/ih=198.43r/min,nIII= nII/nl=i57.42r/min各軸的輸入功率pI=pd =4.6525KWpII =pI.軸承的傳動(dòng)效率.齒輪嚙合的傳動(dòng)效率=4.65=4.375KWpIII= pII.軸承的傳動(dòng)效率.齒輪嚙合的傳動(dòng)效率=4.201KW設(shè)各軸所承受的轉(zhuǎn)矩分別為T1,TII,TIII 則:TI=9550.pI/nITII=9550.pII/ nIITIII=9550.pIII/nIII計(jì)算結(jié)果如下表所示:軸號(hào)功率KW轉(zhuǎn)矩N.m轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)比I4.5645.34960II4.375210.59198.434.838I

26、II4.201698.757.423.456表1 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)參數(shù)2.4 傳動(dòng)齒輪的尺寸設(shè)計(jì) 高速級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)小齒輪的齒數(shù)為Z1, 大齒輪的齒數(shù)為 Z2, Z1取26則Z2=Z1 . ih =4.838.26 =125.58圓整后取為126 小齒輪1的材料為40Cr(調(diào)質(zhì)) 硬度為280HBS 大齒輪2的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)) 硬度為240HBS按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)小齒輪分度圓直徑為d1t ,則d1t² （1）取載荷系數(shù)kt=1.6 ,=14º ,壓力角=20º查表得 ZH=2.43 , 1=0.77 , 2=0.865則=1+=1.635T小輪=9.55

27、15;1000000×PI/ nI=45×10³N.m設(shè)齒寬系數(shù)為d由于兩支撐對(duì)小齒輪為不對(duì)稱布置,查表取d=1彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa½設(shè)兩齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N1,N2則N1=60×nI × j×lh=60×960×1×5×365×16=1.68×1000000000N2=N1/ih=3.47×10000000查表可知區(qū)域系數(shù)ZH=2.433, 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.91,KHN2=0.95設(shè)兩齒輪的疲勞極限應(yīng)力分別為lim1,li

28、m2 取lim1=600MPa,lim2=550MPa取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,設(shè)許用接觸用力為HH= (H1+H2)/2H1=KHN1.lim1/S=0.91×600=546MPa,H2=KHN2.lim2/S=0.95×550=522.5MPa則H=(H1+H2)/2=534.25MPa設(shè)小齒輪分度圓直徑為d1t由上可知d1t³2×1.6×0.45×10000/(1.35×1)×5.838/4.838×(189.8×2.433/534.25)²=45.81mm設(shè)小齒輪圓周速

29、度為V,則 V=3.14 ×d1t ×nI/ (60×1000)2.3m/s設(shè)齒寬為b ,則b=d× d1t=45.81mm設(shè)模數(shù)為mnt, 則mnt= d1t×cos/ Z1=45.81×cos14º/26=1.70齒高h(yuǎn)=(1+2.5) × mnt=2.25×1.6=3.825mm齒輪縱向重合度 =0.318×d× Z1×tan=2.01計(jì)算載荷系數(shù):取使用系數(shù)KA=1由齒輪V=2.3m/s,7級(jí)精度得:動(dòng)載荷系數(shù)KV=0.8齒向載荷分布系數(shù)KH=1.417齒間載荷分布系

30、數(shù)KH= 1.2載荷系數(shù) K=KA× KV× KH× KH=1.36設(shè)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑為d1,則:d1= d1t³ K/Kt=45.81׳1.36/1.6=43.39mm計(jì)算模數(shù) mnmn= d1×cos/ Z1=43.39×cos14º/26=1.61按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算mn³2KT1.Y.COS².YFa.Ysa/(d. Z1².F) （2）設(shè)載荷系數(shù)為K,.KF由上可知b/h=42.76/3.6=11.88KF=1.32 , KF=KH=1.2K

31、=1×0.8×1.32×1.2=1.27螺旋角影響系數(shù)Y=0.87計(jì)算當(dāng)量齒數(shù):ZV1=Z1/ cos³=26/ cos³14º=28.48ZV2=Z2/ cos³=126/ cos³14º=138查表可得齒形系數(shù)YFa1=2.53, YFa2=2.14計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力設(shè)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限為fe1, fe2;可知fe1=520 , fe2=480彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.84, KFN2=0.88彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4F1= KFN1. fe1/S=312F2= KFN2. fe2/S=

32、301.7計(jì)算YFa1. YSa1/F1, YFa2. YSa2/F2并加以比較YFa1. YSa1/F1=2.53×1.63/312=0.0131YFa2. YSa2/F2=2.14×1.83/301.7=0.0129取兩者中的較大值0.0131mn³2×1.27×0.45×100000×0.87 ×COS²14º/(1×26²×1.66×1.35) =1.1參照模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表mn取為2a= (Z1+ Z2).mn/(2.cos)=156.7mm圓整后取15

33、5mm修正角1=arcos(Z1+ Z2).mn/2 .a)=11.291ºB2=d.d1=43.39mm圓整后取為45mm 查表可知大齒輪齒寬B1=B2+(510)取B1=B2+5=45+5=50因此小齒輪分度圓直徑d1= Z1. mn/cos1=53.1mm大齒輪分度圓直徑d2= Z2. mn/cos1=256.9mm 低速級(jí)齒輪的尺寸設(shè)計(jì)取Z3=28,則Z4= Z3. il=28×3.456=96.7圓整后Z4取97T小齒輪=9.55×1000000×pII/ nII=198400N .m低速級(jí)小齒輪的硬度選為280HBS, 低速級(jí)大齒輪的硬度選為

34、240HBS,材料為45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼查表可知彈性影響系數(shù)ZE=189.8 MPa½應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3=60×198.43×j×lh=3.5×100000000N4= N3/ il=1.1×100000000KF=KH=1.2 ,KH=1.426 , KF=1.4區(qū)域系數(shù)ZH=2.4333=0.785 , 4=0.86設(shè)兩齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)為KHN3 ,KHN4查表可知KHN3=0.94, KHN4=0.97設(shè)兩齒輪的疲勞極限為lim3=600 , lim4=550安全系數(shù)S取為1設(shè)兩齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力分別為H3 , H4H3= KHN

35、3×lim3/S=564 , H4= KHN4×lim4/S=533.5H= (H3+ H4)/2=548.75d3t³(2×1.6×1.984)×100000/(1×1.645)×4.456/3.456×(189.8×2.433)/548.75)=70.6mm大齒輪圓周速度V4=3.14×d3t×nIII/60×1000=0.73m/s齒輪寬度b=d×d3t=70.6mm模數(shù)mnt= d3t.COS/Z3=70.6×cos14/28=2.46齒

36、高h(yuǎn)=2.25×mnt=5.54mm齒輪縱向重合度=0.318×d×Z3×tan=2.22計(jì)算載荷系數(shù)查表選取使用系數(shù)KA=1動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.2齒向載荷分布系數(shù) KH取為1.426齒間載荷分布系數(shù)KH取為1.2載荷系數(shù)K=KA×KV×KH×KH=2.05校核分度圓直徑:d3=d3t³k/kt=76.68mm計(jì)算模數(shù)mn:mn=d3. COS/ Z3=2.66按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算:mn³2KT1.Y.COS².YFa.Ysa/(d. Z1².F)齒款與齒高之比:b/h=70.6/5

37、.54=12.68取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4設(shè)兩齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為fe1,fe2查表可知fe3=520 , fe4=480設(shè)兩齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)分別為KFN1, KFN2查表可知KFN3=0.88 , KFN4=0.9由重合度得螺旋角影響系數(shù)Y=0.87F3= KFN3. fe3/S=326.9 , F4= KFN4 .fe4/S=308.6設(shè)兩齒輪齒形系數(shù)分別為YFa3, YFa4查表可知YFa3=2.55, YFa4=2.18YFa3. Ysa3/F3=0.0125 , YFa4 .Ysa4/ F4=0.0126mn³2KT1.Y.COS².YFa.Ysa/

38、(d. Z1².F)=1.856綜合以上情況mn取為3中心距a=(Z3+ Z4).mn/(2.cos)=193.3mm圓整后取為195mm修正螺旋角：2=arcos(Z3+ Z4).mn/2 .a)=15.9423º小齒輪3的分度圓直徑 d3= Z3. mn/ cos2=87.36mm大齒輪4的分度圓直徑 d4= Z4. mn/ cos2=302.6mm齒寬b4=d×d4=87.36mm ,圓整后取為90mm小齒輪3的齒寬b3=b4+5=95mm各齒輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖2 軸2大齒輪圖3 軸2小齒輪圖4 軸3齒輪2.5 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器2的選擇由于選擇電機(jī)的型號(hào)是Y

39、132M1-6,可知電動(dòng)機(jī)的輸出軸的軸頸為38mm由于軸I的轉(zhuǎn)速nI=960r/min, TI=45.34mm故選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為LT6.J型 聯(lián)軸器4的選擇由pIII=4.201KW ，TIII=698.7×1000N.m ，nIII=57.42r/min，取A0=112初估軸III的最小直徑：d3min= A0³pIII/ nIII=46.8mm由TIII及d3min可選型號(hào)為HL4的J型聯(lián)軸器2.6 滾動(dòng)軸承的選擇初估3個(gè)軸的最小直徑d1min= A0³p1/ n1=18.7mmd2min= A0³p2/ n2=31.4mmd3min= A0

40、79;pIII/ nIII=46.8mm由聯(lián)軸器2的軸孔直徑32mm選擇軸1上的軸承型號(hào)為7008c的軸承，內(nèi)徑為40mm由軸2的最小軸徑選擇內(nèi)徑為40mm的7008c軸承由聯(lián)軸器4及軸3的最小軸徑選擇內(nèi)徑為55mm的7011C軸承2.7 軸的尺寸設(shè)計(jì) 軸1的設(shè)計(jì)由聯(lián)軸器LT6得與聯(lián)軸器相配合的軸的直徑為32mm,與軸承7008C配合的軸的直徑為40mm，齒輪軸的直徑為da=46mm 軸2的設(shè)計(jì)與軸承7008C配合的軸的直徑為40mm,與齒輪2，3配合的軸的直徑為46mm,軸環(huán)的直徑為53mm 軸3的設(shè)計(jì)由于選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為HL4，與聯(lián)軸器配合的軸的直徑為45mm,與7011C配合的軸的直徑

41、為55mm,與齒輪4配合的軸的直徑為57mm,軸環(huán)的直徑為65mm,長度為12mm. 各軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖5 軸1尺寸圖6 軸2尺寸圖7 軸3尺寸2.8 連接鍵的選擇 連接聯(lián)軸器2和軸1的鍵由于配合處軸徑為32mm,選取鍵的規(guī)格為10×8，鍵長L1=L-(510),L=58mm,靠系列取L1=50mm. 連接軸2和齒輪2的鍵的選擇由于配合處軸徑為46mm，取鍵的規(guī)格為14×9. 鍵長L1=L-(510)，L=43mm,靠系列L1取L1=36mm 連接軸2和齒輪3的鍵的選擇由于配合處軸徑為46mm，取鍵的規(guī)格為14×9. 鍵長L1=L-(510)，L=93mm, 靠系列

42、L1取L1=80mm 連接軸3和齒輪4的鍵的選擇由于配合處軸徑為62mm,取鍵的規(guī)格為18×11，鍵長L1=L-(510)，L=88mm,靠系列L1取為80mm 連接聯(lián)軸器4與軸3的鍵的選擇由于軸徑為45mm,取鍵的規(guī)格為14×9. 鍵長L1=L-(510)，L=82mm, 靠系列L1取為70mm3 構(gòu)件參數(shù)校核3.1 校核軸承的使用壽命軸上個(gè)力的分布如下圖所示：圖8 軸2總受力圖兩軸承采用正裝方式，設(shè)與外加軸向載荷Fae方向一致的派生軸向力的軸承編號(hào)為2由以上可知nIII=57.42r/min , TIII =698.7×1000N.m, 齒輪分度圓直徑為302

43、.6mmFte=2 TIII/d=4618N , Fr= Fte.tan20º/ cos=1748N , Fae=Fte.tan把空間力系分解在水平方向和鉛直方向兩個(gè)方向上,求Fr1v,Fr2v以及Fr1h, Fr2h圖9 軸2水平面上受力圖由力矩的平衡可知: Fae.d/2+ Fr.72.5=Fr1v(130+72.5) Fr1v=1611N , Fr2v=136.6N圖10 軸2垂直面上受力圖Fr1h= Fte×130/(130+72.5)=2964.6N , Fr2h= FteFr1h=1653.4NFr1=Fr1v² + Fr1h²=3374N,

44、 Fr2=Fr2v² + Fr2h²=1658.5N 取e=0.43 則Fd1=e. Fr1=1451N , Fd2= e. Fr2=713.2NFaeFd2 >Fd1可知軸承1被壓緊,軸承2被放松 Fa1= FaeFd2=2032N , Fa2=Fd2=713.2N查表知軸承基本額定靜載荷C0=30500NFa1/ C0=0.067, Fa2/ C0=0.023利用線性插值法:0.067介于0.058與0.087之間,二者分別對(duì)應(yīng)的數(shù)值是0.43和0.46e1=(0.0670.058)/(0.0870.058)×(0.460.43)0.43=0.4390.

45、023介于0.015和0.029之間, 二者分別對(duì)應(yīng)的數(shù)值是0.38和0.40e2=(0.0230.015)/(0.0290.015)×(0.40.38)0.38=0.391Fd1=e1.Fr1=1481.2N ,Fd2=e2.Fr2=648.5NFa1=FaeFd2=1967.5N , Fa2=Fd2=648.5NFa1/ C0=0.065 , Fa2/C0=0.021 二者相差不大 ,所以確定e1=0.439, e2=0.391Fa1=1967.5N , Fa2=648.5N , Fa1/Fr1=0.58>e1 Fa2/Fr2=0.391=e20.065介于0.087和0.

46、058之間,二者對(duì)應(yīng)的數(shù)值分別為1.23和1.30利用線性插值法得:Y1=1.3(0.0650.058)/(0.0870.058)×0.07=1.283,X1=0.44Y2=0 , X1=1,fp取1.1則P=fp(X.FrY.Fa)P1=1.1(0.44×33741.283×1967.5)=4409.7 , P2=1.1×1658.5=1824.35因?yàn)镻1>P2,所以按P1計(jì)算:Lh=1000000/(60×57.42)×(72×1000/4409.7)³=174423小時(shí)實(shí)際使用壽命為Lh=5×

47、;365×2×8=29200小時(shí)由于 Lh > Lh 所以軸承滿足壽命要求3.2 校核的強(qiáng)度在減速器內(nèi)部的三根軸中,在中間的軸承受載荷最大,只校核它的強(qiáng)度把軸2的受力分解在水平面和鉛垂面上:水平面上FNH1=2964.6N, FNH2=1653.4N,垂直面上FNr1=136.6N , FNr2=1611N圖11 水平面上彎矩圖圖12 垂直面上彎矩圖:圖13 總彎矩圖Mmax=4.885×100000N.m圖14 扭矩圖ca=(M/W)²4(.T/2W)²=34.46<h=60MPa3.3 校核鍵的強(qiáng)度連接齒輪4與軸3的鍵的強(qiáng)度 L

48、=80mm b×h=16×10鍵與輪轂槽的接觸高度k=0.5h=5 ,T=698.7 , p=2×698.7×1000/(5××57×80)=61.3p<p=110MPa,故安全4 潤滑與密封減速器采用脂潤滑的潤滑方式,潤滑油牌號(hào):HJ-50,密封裝置:擋油環(huán),氈封油圈圖15 擋油環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5 減速器附件的選擇及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.1 窺視孔及窺視孔蓋圖16 窺視孔蓋剖視圖圖17 窺視孔蓋上視圖D4=6,A=6,A1=A+(56)D4,A2=0.5(A+A1),B1=箱體頂部寬-（1520）， B=B1-(56)D4,B2=0.5(B+B1),R=5,H根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)5.2 放油孔及放油螺塞M18圖18 放油孔剖視圖D0=26,L=23,l=12,a=3,D=19.6,S=17,D1=175.3:油標(biāo)M16圖19 油標(biāo)結(jié)構(gòu)尺寸圖D=26mm,D1=22mm,d1=4mm,d2=16mm,d3=6mm,h=35mm,a=12mm,b=8mm,c=5mm5.4 通氣孔M12圖20 通氣孔剖視圖D=22mm,D1=19.6mm,S=17