二級圓柱齒輪減速器解析

1機(jī)械工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)二級圓柱齒輪減速器前言第三、進(jìn)展機(jī)械設(shè)計(jì)根本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、生疏和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)等)以及使用閱歷數(shù)據(jù)，進(jìn)展閱歷估算和數(shù)據(jù)處理等。完成辯論。傳動裝置的總體設(shè)計(jì)比較和選擇傳動方案、選擇電動機(jī)類型及功率選擇電動機(jī)類型: 用Y系列電動機(jī)計(jì)算及說明結(jié)果確定電動機(jī)功率計(jì)算及說明結(jié)果22工作機(jī)的效率工作機(jī)的效率0.96w j傳動裝置中各局部的效率,查手冊中表1-7 0.97齒彈性聯(lián)軸器傳動效率0.99聯(lián)齒式聯(lián)軸器傳動效率0.99l滾子軸承傳動效率 0.98球電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率聯(lián) 滾子齒 滾子齒 滾子l0.990.980.970.980.970.990.980.960.8330.833工作機(jī)所需功率P wF 8.12kW1000wP 8.12kWw所需電動機(jī)功率P Pw9.74kWdP 9.74kWd確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速Y160M-411kW，滿載轉(zhuǎn)1460r/min,電機(jī)級數(shù)：4 60000V

600001.7由 D

w,得nw

72.173r/min。3.14450計(jì)算總傳動比和安排各級傳動比m傳動裝置的總傳動比要求為inmnw

146073

20式中：n

—電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速,r/min.mi一般推舉開放式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比i1

(1.3~1.5)i

,取i1

5,i2

4.2計(jì)算傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)21.各軸轉(zhuǎn)速nnm

1460rminnn ni1nn n

1460 5 292rmin276 73rmin3 i 42式中:n—為電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速,r/min;nnn—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸轉(zhuǎn)速,r/min;m 1、2 32.各軸功率PP 9.64779kW1 d 01PP 9.17119kW2 112PP3 2 23

8.71813kW式中:P—為電動機(jī)輸出功率,KW;dP P、P

—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸輸入功率,KW；Ⅰ、Ⅱ Ⅲ3.各軸轉(zhuǎn)矩T9550P n1 1

63.107NmT29550P2n2299.94816NmT39550P3n31094.9074NmT 9550pnw w

1062.27Nm傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算AutoCAD2023齒輪過程及結(jié)果如下：第一級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算輸入數(shù)據(jù)如圖：22工作模式設(shè)定如圖：校核如圖：第一級齒輪設(shè)計(jì)最終結(jié)果如下：計(jì)算及說明結(jié)果設(shè)計(jì)傳遞功率/kW:9.74523小輪最高轉(zhuǎn)速/(r/min):1460.00小輪最大扭矩/(N.mm):63744.50預(yù)期工作壽命/h:38400第Ⅰ公差組精度(運(yùn)動精度) :7第Ⅱ公差組精度(運(yùn)動平穩(wěn)性):7第Ⅲ公差組精度(接觸精度) :7名義傳動比 :5.00實(shí)際傳動比 :5.00 i5使用系數(shù) :1.10動載系數(shù) :1.12接觸強(qiáng)度齒間載荷安排系數(shù):1.29接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù):1.49彎曲強(qiáng)度齒間載荷安排系數(shù):1.43彎曲強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù):1.4166支承方式 :非對稱支承傳動方式 :閉式傳動齒面粗糙度Rz /μm:3.20潤滑油運(yùn)動粘度V40/(mm^2/s):22.00小輪齒數(shù)z1 :17z=171b1/mm:68.00b=681小輪變位系數(shù)x1/mm:0.0000小輪分度圓直徑/mm:68.00d=681齒輪法向模數(shù)mn /mm:4.00m=4n小輪計(jì)算接觸應(yīng)力 /MPa:448.47小輪接觸疲乏許用應(yīng)力/MPa:605.36小輪接觸疲乏極限應(yīng)力/MPa:730.00小輪計(jì)算彎曲應(yīng)力 /MPa:50.57小輪彎曲疲乏許用應(yīng)力/MPa:295.18小輪彎曲疲乏極限應(yīng)力/MPa:275.00小輪材料及熱處理方式 :合金鋼調(diào)質(zhì)小輪齒面硬度 /HV10 280.0040Cr大輪齒數(shù)z2 :85z=852中心距 /mm:204.000大輪齒寬b2 /mm:68.00b=682大輪變位系數(shù)x2 /mm:0.0000大輪分度圓直徑 /mm:340.00d=3402大輪計(jì)算接觸應(yīng)力 /MPa:448.47大輪接觸疲乏許用應(yīng)力/MPa:473.78大輪接觸疲乏極限應(yīng)力/MPa:485.00大輪計(jì)算彎曲應(yīng)力 /MPa:46.71大輪彎曲疲乏許用應(yīng)力/MPa:210.44大輪彎曲疲乏極限應(yīng)力/MPa:195.00大輪齒面硬度 /HBW :210.0066大輪材料及熱處理方式:構(gòu)造鋼正火極限傳遞功率(kW):10.876134545輸入數(shù)據(jù)如圖：工作模式設(shè)定如圖：校核如圖：計(jì)算及說明結(jié)果i計(jì)算及說明結(jié)果i4設(shè)計(jì)傳遞功率/kW:9.17119小輪最高轉(zhuǎn)速/(r/min):292.00小輪最大扭矩/(N.mm):299948.18預(yù)期工作壽命/h:38400第Ⅰ公差組精度(運(yùn)動精度) :7第Ⅱ公差組精度(運(yùn)動平穩(wěn)性):7第Ⅲ公差組精度(接觸精度) :7名義傳動比 :4.00實(shí)際傳動比 :4.00使用系數(shù) :1.10動載系數(shù) :1.07接觸強(qiáng)度齒間載荷安排系數(shù):1.28接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù):1.51彎曲強(qiáng)度齒間載荷安排系數(shù):1.42彎曲強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù):1.4366支承方式 :非對稱支承傳動方式 :閉式傳動齒面粗糙度Rz /μm:3.20潤滑油運(yùn)動粘度V40/(mm^2/s):22.00小輪齒數(shù)z1 :17z=171b1/mm:110.00b=1101小輪變位系數(shù)x1/mm:0.0000小輪分度圓直徑齒輪法向模數(shù)mn/mm:/mm:110.506.50d=110.503m=6.5n小輪計(jì)算接觸應(yīng)力 /MPa:471.33小輪接觸疲乏許用應(yīng)力/MPa:595.63小輪接觸疲乏極限應(yīng)力/MPa:730.00小輪計(jì)算彎曲應(yīng)力 /MPa:53.70小輪彎曲疲乏許用應(yīng)力/MPa:258.79小輪彎曲疲乏極限應(yīng)力/MPa:275.00小輪材料及熱處理方式 :合金鋼調(diào)質(zhì)40Cr小輪齒面硬度/HV10 280.00大輪齒數(shù)z2 :68z=682中心距 /mm:276.250大輪齒寬b2 /mm:110.00b=1102大輪變位系數(shù)x2 /mm:0.0000大輪分度圓直徑 /mm:442.00d=4424大輪計(jì)算接觸應(yīng)力 /MPa:471.33大輪接觸疲乏許用應(yīng)力/MPa:490.75大輪接觸疲乏極限應(yīng)力/MPa:485.00大輪計(jì)算彎曲應(yīng)力 /MPa:49.26大輪彎曲疲乏許用應(yīng)力/MPa:183.62大輪彎曲疲乏極限應(yīng)力/MPa:195.00大輪齒面硬度/HBW :210.00大輪材料及熱處理方式:構(gòu)造鋼正火極限傳遞功率4畫裝配草圖(kW):9.942424.1454516.2,得各軸的最小直徑分別為:P 9.64d C3 11023 1 n 14601d CP3d CP3n10239.17292Pd C 33 3n3

112 8.18250.35mm352.52式中:C為軸強(qiáng)度計(jì)算系數(shù),40Cr和45鋼所對應(yīng)的系數(shù)分別為102和112?？紤]到實(shí)際狀況,可將這三軸的最小軸徑定為22mm, 35mm和52mm。初選聯(lián)軸器聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外,有些還具有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉(zhuǎn)速較高,為減小啟動載荷,緩和沖擊,應(yīng)選用具有較機(jī)聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉(zhuǎn)速較低,不必要求具有較小的轉(zhuǎn)動慣量,但傳遞轉(zhuǎn)矩較大,又因減速器與工作機(jī)不在同一底座上,要求具有較大的軸線偏移補(bǔ)償,因此選減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器選用LT6聯(lián)軸器Y4282 GB/T 43232023;減速器Y4082GY7聯(lián)軸器Y48112J15084

GB/T 5843—2023。初選軸承6305,6308,6312。箱體尺寸計(jì)算名稱符號具體數(shù)值名稱符號具體數(shù)值箱座壁厚δ箱蓋壁厚δ1箱蓋凸緣厚度b1箱座凸緣厚度b箱座底凸緣厚度b2地腳螺釘直徑df10mm10mm15mm15mm25mm24mm地腳螺釘數(shù)目n6軸承旁聯(lián)接螺釘直徑d1蓋與座聯(lián)接螺釘直徑d2d的間距2l軸承端蓋螺釘直徑d3視孔蓋螺釘直徑d4定位銷直徑d軸承旁凸臺半徑R118mm12mm150mm12mm10mm10mm24mm1齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ210mmddf 1 2C134\26\18df 2C228\16箱座肋厚m9mm大齒輪齒頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ14mm結(jié)合以上參數(shù),可設(shè)計(jì)出傳動裝置的裝配草圖,其構(gòu)造形式如以下圖所示:ABCABC921007294176減速器布局草圖軸的校核計(jì)算低速軸校核計(jì)算低速軸構(gòu)造和受力分析圖如下:軸構(gòu)造圖Ⅰ軸構(gòu)造圖Ⅰ軸受力圖R1

F8838.Nt4F t4

FR2”

1206.1NFF

FR2FR2水平面受力圖 F 3464.3F

FR2”

1206.1N水平面彎矩圖垂直面受力圖

F””5761.F

541552

F R2R2合成彎矩圖M合成彎矩圖MM 2M2xy xzN.mmg)h)轉(zhuǎn)矩圖

T=1123236N3.mmT657504Nmm當(dāng)量彎矩圖657504當(dāng)量彎矩圖657504i)45B

650MPa,S

360MPa.軸的彎曲應(yīng)力校核步齒輪Ⅳ所受的力:

計(jì)算及說明 結(jié)果F圓周力Ft4

d3

70FF

8838.2N

8838.2F tF F徑向力Fr4

tan20 2tan203464.3Nt3 d3

F 3464.3N轉(zhuǎn)矩 T3

T=1123236N.mm3計(jì)算支承反力水平面反力F ”

176Fr4F

2258.2 R1

” 2258.2FR1FFF” r4FFR2

94

F

270

R2”FF 176F”” t4 5761.2NR1 270

”” 5761.2F F F ””3077FFR2 t4

””8838.25761.23077N R2畫軸彎矩圖合成彎矩圖,如g)圖所示合成彎矩M MT=T3轉(zhuǎn)矩圖,見圖h)許用應(yīng)力

2M 2xy xz

1b

60MPa,0b

102.5MPa應(yīng)力校正系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù) 60102.50.5850b畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩T0.5851123236657504NmmT657504Nmm當(dāng)量彎:在齒輪Ⅳ中間處M” M2T2581667.8Nmm當(dāng)量彎矩圖,見圖i)M”581667.8Nmm校核軸徑軸徑d30.1M”31b581667.80.16045.965mmd45.965mm經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。合格。結(jié)果結(jié)果經(jīng)過初步推斷，截面Ⅰ的應(yīng)力較大，并且較集中。因此，下面將對Ⅰ截面進(jìn)展安全系數(shù)校核。45B650MPa，S360MPa。對稱循環(huán)疲乏極限0.44 286MPaB0.44650286MPa1b 0.300.30650195MPa 195MPa11B脈動循環(huán)疲乏極限 1.72861.7486MPa0b486MPa0b 1.61.6195312MPa0312MPa01等效系數(shù)21b0b22864864860.18 0.180b 2 2195312 0.251 0 0.25 3120截面Ⅰ上的應(yīng)力212270.8Nmm541552Nmm合成彎矩：M 581667.8NmmI

MI581667.8Nmm彎曲應(yīng)力幅：

M

16.95MPa

16.95MPaa彎曲平均應(yīng)力： m

W 0.1703

a 0mT扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：WT

112323.60.2703

1.64MPa

1.64MPaa扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：a有效應(yīng)力集中系數(shù)

m2

0.82MPa

m

0.82MPar=3mm，由D/d1.1r/d3/800.0375和B650MPa1

tk 1.95,kt

1.24tk 1.95k1.24。t

0.92外表狀態(tài)系數(shù) 由附錄5查出0.92尺寸系數(shù) 由附錄6查出0.73,0.72安全系數(shù)彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，kN1，由式16.5得

0.73,0.72s6.29k 1286ks N 1bkaa

1.8 16.95

6.29

m 0.920.73

s=64.85k 1195ksk

N 1 amss

1.24 1.640.250.730.920.726.2964.85

64.85

S=6.26>1.5[S]合格復(fù)合安全系數(shù) s

6.261.5[s]2s2 s2

6.29264.852軸承驗(yàn)算

經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。aa高速軸軸承驗(yàn)算r or C52.8KNC 31.8KNN8000r/min(脂潤滑r or 計(jì)算及說明 結(jié)果軸承壽命計(jì)算經(jīng)計(jì)算：F2TFt1 d

12608981804.4NF67.5 t21r1 t1 F Ftan20656.7r1 t1 水平受力分析:

r1R1 194r1

F203” r1

482.6NR2垂直面受力分析:

264 264

t1701804.470478.4NFR1 264 264FR2 t1 F ””FF ””1804.4R2 t1 F左邊軸承徑向力Fr1

174.12478.42

509N

509NFFr1FFr1F右邊軸承徑向力Fr2

482.62132621411N118..8fd1.2X1Y01

1.222

f(XF

)1.2(1509)610.8N

P610.8Nr1d12Pfd(r1d12

)1.2114111693.2N

P1693.2N2根本額定壽命2P1

P,所以只需要對該軸右邊的軸承進(jìn)展壽命校核：2L10h2

106 Cr( 60n P2

106 52800 ( 601460 1693.2

346456h8年

Lh101

346156h故高速級軸承滿足壽命要求。故高速級軸承滿足壽命要求。當(dāng)量靜載荷P0r1Fr1509NP0r2Fr21411N安全系數(shù)S 正常使用圓柱滾子軸承，查表18.14，得S020P0r1509NP0r21411N計(jì)算額定靜載荷 C0r1SP0 0r125091018NC0rS 20C0r2SP0 0r2214112822NC0rC0r11018NC0r許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算C0r22822NC0r1P1C640.80.01218.19，得f111r152800由P2C1693.2528000.032，查圖18.19，得f 1f 11112r2f 112N1f11N0180008000N2f12N0180008000均大于工作轉(zhuǎn)速1460r/min。N8000r/min1N28000r/min檢驗(yàn)結(jié)果該軸承合格。合格結(jié)果結(jié)果軸承壽命計(jì)算左邊軸承徑向力F r11829.325026.625394NF 5394N右邊軸承徑向力F r2228.726292669.3Nr1F 669.3Nr2沖擊載荷系數(shù)，查表18..8得f 1df 1dX1，Y0PfXF)153945394N1dr1P5394NP2fd(XFr2)1669.3669.3N根本額定壽命1P2669.3N查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊?第查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊?第676-2，得Cr51.5kN51500N，C 53KN。因P P0r1 2，只計(jì)算左邊軸承：L h1061060n P( )3Cr10660194(515005349)37.6104h8年2故中速級軸承滿足壽命要求。L h7.6104h10軸承載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷P F0r1r15349NP 5349NP F0r10r2r2669.3NP 669.3N0r20計(jì)算額定靜載荷 C0r1SP0 0r12534910698NC0rC 10698NCC0r2SP0 0r22669.31338.6NC0r10r0rC0r21338.6NC0r許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算1P1C53490.1,查圖18.19，得f110.96r151500f 0.9611P2C669.30.013，查圖18.19，得f 1f 112r25150012許用轉(zhuǎn)速N N1f11N00.9670006720N fN 6720r/min1212 0N 170007000N 7000r/min2均大于工作轉(zhuǎn)速194r/min。經(jīng)檢驗(yàn)該軸承合格。合格。結(jié)果結(jié)果軸承壽命計(jì)算左邊軸承徑向力F r12258.225761.22F 6187.96Nr1右邊軸承徑向力F F 3304.94Nr2r21206.12307723304.94N18..8fd1.1r1X1Yr1

f1.1P1

f(XFd1dd1

2Pf(X2d

)1.113304.943635.43N

P6806.76N12根本額定壽命12

P3635.43N2P21

P,所以只需要對該軸左邊的軸承進(jìn)展壽命校核：2666-1，得Cr81.8KN81800N。L10h1

106 Cr( 60n P1

106 81800 ( 6073 6806.76

396245h384008年軸承載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷

L10h1

396245h0r1 r1P F 0r1 r1FP0rF

3304.94N

P0r1

6187.96N0

18.14，得S0

P0r2

3304.94NC=51.8kN00r0計(jì)算額定靜載荷 C0r1

SP0

1.86187.9611138.33NC0r

S 1.8許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算

C0r2

SP0

1.83304.945948.89NC0r

C C0r1 0rC Cf1

P1Cr1C

6806.7681800

0.08318.19f

0r2 0rP211C11

3635.4381800

0.04418.19，得f

f 0.98r21 11 許用轉(zhuǎn)速N Nf N 0.9850004900r/1 11

f12121N f21

12N0

150005000r/min

N4900r/min均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工作轉(zhuǎn)速73r/min。校驗(yàn)結(jié)果 該軸承合格。

N 5000r/min2合格2鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算22mm4-1①，可知d22~30mm時可選用鍵87708mm7mm，鍵長l70mm。鍵的接觸長度llb701060mm。p35[]130MPa。p

87.348Nm，hh4mm，2 2T1

287.348

[

]，符合要求。p dhl 22460109 p鍵標(biāo)記：鍵8770 GB10962023。材料選用45鋼。中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為48mm，4-1，可知當(dāng)d44~50mm時可選用鍵1498014mm9mm，80mm。p45[]130MPa，則此聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：ppp4

]19424813