三級減速器的設計

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1、 畢 業(yè) 設 計（論文） （說 明 書） 題 目：三級減速器的設計 姓 名： 王 正 光 編 號： 20122001889 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書 姓名 王正光 專業(yè) 機械設計與制造 任 務 下 達 日 期 2015 年 4 月 12

2、 日 設計（論文）開始日期 2015 年 4 月 12 日 設計（論文）完成日期 2015 年 6 月 20 日 設計（論文）題目： 三級減速器的設計 A·編制設計

3、 B·設計專題（畢業(yè)論文） 指 導 教 師 劉 東 曉 系（部）主 任 張 君

4、 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄 機 械 系 機械設計與制造 專業(yè)，學生 王正光 于 年 月 日 進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。 設計題目： 三級減速器的設計 專題（論文）題目：

5、 指導老師： 劉東曉 答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生 王正光 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)? 。 答辯委員會 人，出席 人 答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員

6、會委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語 第 頁 共 頁 學生姓名： 王正光 專業(yè) 機械設計與制造 年級 12級機設三班 畢業(yè)設計（論文）題目： 三級減速器的設計

7、 評 閱 人： 指導教師： 劉東曉 （簽字） 年 月 日 成 績： 系（科）主任： 張君 （簽字） 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）及答辯評語：

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12、 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文） 摘 要 減速器是一種由封閉在箱體內的齒輪，蝸桿蝸輪等傳動零件組成的傳動裝置，裝在原動機和工作機之間用來改變軸的轉速與轉矩，以適應工作機需要。減速器結構緊湊，傳動效率高，使用維護方便，因而在工業(yè)中應用廣泛。 減速器的結構隨其類型和要求的不同而異，一般由齒輪，軸，軸承，箱體和附件等組成。對于即將畢業(yè)的學生來說，本次設計的最大成果就是：綜合運用機械設計、機械制圖、機械制造基礎、金屬材料與熱處理、公

13、差與技術測量、理論力學、材料力學、機械原理、計算機應用基礎以及工藝、夾具等基礎理論、工程技術和生產實踐知識。掌握機械設計的一般程序、方法、設計規(guī)律、技術措施，并與生產實習相結合，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，具備了機械傳動裝置、簡單機械的設計和制造的能力，還煅練了學生自覺學習軟件的能力。 關 鍵 詞：減速器,設計,制造  目 錄 摘 要 1 第1章 緒論 4 1.1 減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.1.1 我國減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.1.2 國外減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.2 減速器的發(fā)展趨勢 5 1.3 本文研究對象及意義 6 1.3.1 本文研究對象

14、 6 第2章 傳動裝置總體設計 8 2.1 設計任務 8 2.1.1 設計任務和要求 8 2.1.2 原始數據 8 2.2 確定傳動方案 8 2.3 選擇電動機和傳動比的分配 9 2.3.1 確定電動機功率 9 2.3.2 分配各級傳動比 9 2.4 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算 9 2.4.1 各軸的轉速 9 2.4.2 各軸輸入轉矩 10 第3章 齒輪設計計算 12 3.1 高速軸齒輪的設計 12 3.1.1 主要參數 12 3.1.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 12 3.1.3 校核齒面接觸疲勞強度 14 3.2 第二級傳動齒輪

15、設計 15 3.2.1 主要參數 15 3.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 15 3.3 第三級傳動齒輪設計 19 3.3.1 主要參數 19 3.3.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 19 3.3.3 校核齒面接觸疲勞強度 21 第4章 軸的設計 23 4.1 Ⅰ軸的設計 23 4.2 Ⅱ軸的設計 26 4.3 Ⅲ軸的設計 30 4.4 Ⅳ軸的設計 33 第5章 滾動軸承的校核 37 5.1 Ⅰ軸承校核 37 5.2 Ⅱ軸承校核 37 5.3 Ⅲ 軸承校核 37 5.4 Ⅳ 軸承校核 38 第6章 箱體的設計計算 39 第7章 齒輪傳動

16、介紹和減速器工藝 40 7.1 齒輪傳動特點 40 7.2 影響齒輪壽命的因素 40 第8章 減速器潤滑方式及潤滑劑的選擇 42 8.1 減速器的潤滑方式 42 8.2潤滑劑的選取 43 8.3潤滑油的選取 44 第9章 運用計算機輔助設計軟件展現(xiàn)減速機三維圖 46 結 論 49 致 謝 50 參考文獻 51 第 52 頁 第1章 緒論

17、 1.1 減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1.1 我國減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 減速機在我國的發(fā)展已有近40年的歷史，廣泛應用于國民經濟及國防工業(yè)的各個領域。產品已從最初單一的擺線減速機，發(fā)展到現(xiàn)在五大類產品，即擺線減速機、無級變速器、齒輪減速機、蝸輪蝸桿減速機、電動滾筒。據初步統(tǒng)計，減速機用量比較大的行業(yè)主要有：電力機械、冶金機械、環(huán)保機械、電子電器、筑路機械、化工機械、食品機械、輕工機械、礦山機械、輸送機械、建筑機械、建材機械、水泥機械、橡膠機械、水利機械、石油機械等，這些行業(yè)使用減速機產品的數量已占全國各行業(yè)使用減速機總數的60%～70%。 “十五”期間，由于國家采取了積極的財政政策，拉動了

18、內需，固定資產投資力度加大，各行業(yè)的發(fā)展駛入了快車道。特別是基礎建設的投資，使冶金、電力、建筑機械、建筑材料、能源等加快了發(fā)展，因此，對減速機的需求也逐步擴大。預計“十一五”期間，隨著國家對機械制造業(yè)的重視，重大裝備國產化進程的加快以及城市改造、場館建設等工程項目的開工，減速機的市場前景看好，整個行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，尤其是齒輪減速機的增長將會大幅度提高，這與進口設備大多配套采用齒輪減速機有關。因此，業(yè)內專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機，尤其是大型硬齒面減速機及中、小功率減速機，以滿足市場的需求。 從行業(yè)內企業(yè)發(fā)展情況來看，近年來，江蘇省、浙江省的民營企業(yè)發(fā)展速度很快，已經成為行業(yè)中

19、的一支生力軍。此外，山東省淄博地區(qū)的減速機廠家也很多。一些發(fā)展速度較快的民營企業(yè)，在完成了原始積累后，不斷發(fā)展壯大。他們緊跟市場變化，及時調整產品結構，對產品質量的要求也在不斷提高。為了增強競爭力，他們加大購置檢測設備、實驗設備以及擴大廠房的資金投入，加工能力及技術水平提高很快，同時還重視人才的培養(yǎng)與引進，企業(yè)已開始向規(guī)范化、標準化方向發(fā)展。 1.1.2 國外減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 眼前國外工程機械緊要配套件大多半都出產歷史久遠，技藝成熟、供應富余，出產集中度高，品牌效應突出。配套件的開展隨主機的開展而開展，同時配套件自身的開展反過來又推進主機的開展。眼前國外工程機械配套件的開展形勢好過主機的

20、開展形勢。 在流體產物范疇內，眼前世界上最大的流體產物締造企業(yè)，美國的派克公司，成立于1918年，也有近100年歷史，能夠提供種類齊全的、高技藝程度的液壓件、密封件及一切的液壓附件。 眼前世界上最大的用于靜液壓體系的變量液壓元件締造企業(yè)，德國的博士――力士樂公司，已有200多年的歷史，從1953年開端一切締造液壓元件，也有50年以上歷史。其最具特征的產物是用于靜液壓傳動的變量體系液壓元件，不管是斜盤式或斜軸式，閉式或開式體系液壓元件種類都十分齊全，能為各種需求靜液壓體系元件的工程機械配件。 還有世界上最大的傳動部件締造企業(yè)，德國的ZF公司，成立于1915年，也有近100年歷史，能為各種工

21、程機械提供種類齊全的傳動部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士公司等，都有50年以上，以至100年以上的久遠歷史，能滿足工程機械各種高技藝程度的電氣體系和電氣元件的請求。 1.2 減速器的發(fā)展趨勢 減速機發(fā)展趨勢如下： 高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設計?；緟挡捎脙?yōu)先數，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。 型式多樣化，變型設計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式

22、、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。 促使減速器水平提高的主要因素有： 理論知識的日趨完善，更接近實際（如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優(yōu)化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等）。 采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高。 結構設計更合理。加工精度提高到ISO5－6級。軸承質量和壽命提高，潤滑油質量提高。 自20世紀60年代以來，我國先后制訂了JB1130－70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標淮，除主機廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產廠。目前，全國生產減速器的企業(yè)有數百家，年產通用減速器

23、25萬臺左右，對發(fā)展我國的機械產品作出了貢獻。 20世紀60年代的減速器大多是參照蘇聯(lián)20世紀40－50年代的技術制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當時的設計、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國際水平有較大差距。改革開放以來，我國引進一批先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術和科研攻關，逐步掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設計制造技術。材料和熱處理質量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179－60的8－9級提高到GB10095－88的6級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4－5級。部分減速器采用硬齒面后，體積和質量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高

24、，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到很大的作用。 我國自行設計制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達42000kW ，齒輪圓周速度達150m/s以上。但是，我國大多數減速器的技術水平還不高，老產品不可能立即被取代，新老產品并存過渡會經歷一段較長的時間。 1.3 本文研究對象及意義 1.3.1 本文研究對象 硬齒面減速機主要包括平行軸系列和垂直軸系列，平行軸減速器是按國家標準(GBl9004—88))生產，產品經優(yōu)化設計，具有國際八十年代先進水平，它主要包括ZDY (單級)、ZLY(兩級)、ZSY(三級)和ZFY(四級)四大系列，垂直軸減速器是按國家標準(JB/T9002—1999)生產，

25、用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置，它主要包括DBY、DCY和DFY三大系列。 ZSY硬齒面減速機包括：ZSY160,ZSY180,ZSY200,ZSY224,ZSY250, ZSY280, ZSY3 15,ZSY355,ZSY400等系列。 主要有以下幾點特點： 中心距，公稱傳動比等主要參數均經優(yōu)化設計，主要零、部件互換性好。 齒輪均采用優(yōu)質合金鋼經滲碳、淬火、而成，齒面硬度達HRC54—62． 體積小、重量輕、精度高、承載能力大、效率高，壽命長，可靠性高、傳動平穩(wěn)、噪音低。 一般采用油池潤，自然冷卻，當熱功率不能滿足時，可采用循環(huán)油潤滑或風扇，冷卻盤管冷卻。

26、 ZSY減速機輸入轉速一般n、≤1500r／min 。ZSY硬齒面減速機(2)齒輪傳動圓周速度不大于20米／秒。可廣泛用于冶金、礦山、化工、建材、起重、運輸、紡織、造紙、儀器、塑料、橡膠、工程機械、能源等工業(yè)部門。 本文研究的對象是ZSY系列減速機的250型號，根據給定的材料對減速機整體各部分進行設計校核。且能運用PRO/E三維軟件進行輔助設計，畫出零件的三維圖并予以裝配，然后將三維圖導成二維圖，便于對整個設計過程進行分析。 此減速機是三級展開式圓柱齒輪減速機，三級都是斜齒圓柱齒輪傳動，其基本參考數據如表1-1所示。 表1-1減速機參考數據 名稱 材料 齒數 齒寬 模數

27、mn 螺旋角β 分度圓直徑 齒輪軸Ⅰ 2M0Cr nTi 24 98mm 4 13 98.52mm 齒輪Ⅱ 20CrMnTi 68 90mm 4 13 279.15mm 齒輪軸Ⅱ 20CrMnTi 24 120mm 4 13 98.52mm 齒輪Ⅲ 20CrMnTi 78 110mm 4 13 320.19mm 齒輪軸Ⅲ 20CrMnTi 24 138mm 6 13 148mm 齒輪Ⅳ 20CrMnTi 64 128mm 6 13 394mm ZSY圓柱齒輪減速機作為一種廣泛應用的減速機，具有廣泛的

28、代表性。通過對此類型的減速機的設計與研究，可以深入的了解減速機的原理，減速機在機械行業(yè)中的重要意義。同時通過對減速機的設計緊密結合各種專業(yè)知識，靈活運用，培養(yǎng)設計者較為成熟的機械設計思想，為以后的工作打下一個良好的基礎。 第2章 傳動裝置總體設計 2.1 設計任務 2.1.1 設計任務和要求 通過在廣泛查閱了大量有關文獻、吸收和消化目前對減速器的研究成果的基礎上，做以下的工作： ① 了解國產減速器的制造工藝和裝配工藝； ② 設計ZSY250-24-118Kw型減速器； ③ 利用三維造型軟件完成減速器結構設計方案的三維及二維圖紙； ④ 制定減速器的安裝、調試、使用及維護保養(yǎng)

29、的技術文件。 2.1.2 原始數據 該減速器低速級中心距為250mm，總傳動比為24，輸出功率為118Kw。工作壽命10年，每年工作300天，兩班制，工作平穩(wěn)。 2.2 確定傳動方案 傳動方案一般用機構簡圖表示。傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護方便、工藝性和經濟性好等要求。本課題減速器的機構簡圖如圖2-1所示： 圖2-1減速器的機構簡圖 2.3 選擇電動機和傳動比的分配 2.3.1 確定電動機功率 標準電動機的容量以額定功率表示，所選電動機的額定功率應不小于所需工作機的額定要求的功率。則工作機要求的電動機功率為： Pd＝Pw/η

30、 （2-1） Pd——工作機要求的電動機輸出功率，單位為Kw； η——電動機至工作機之間傳動裝置的總效率； Pw——工作機所需輸入功率，單位為Kw。 齒式聯(lián)軸器傳動效率 圓柱斜齒輪齒輪傳動效率 滾子軸承 則 η=0.99×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.99=0.851 Pd＝118/0.851Kw=138.66 Kw 所以可以選擇Y315L-4型電動機，其額定功率是160Kw，滿載轉速時1480

31、 r/min。 2.3.2 分配各級傳動比 總傳動比公式為i＝i*i*i3，其中i＝24，根據傳動比分配原則，初步假定i=2.83，i=3.2，i=2.65。 2.4 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算 傳動系統(tǒng)各軸的轉速、功率和轉矩計算： 2.4.1 各軸的轉速和輸入功率： n===1480 r/min n===523 r/min n===163 r/min n===62r/min P=138.66Kw P=P0.99=137.27Kw P=P0.98=131.83Kw P=P0.98=126.61Kw P=P0.98=121.6Kw 式中，P ，P，

32、P， P分別為相對應軸的功率。 2.4.2 各軸輸入轉矩 T=9.5510=885.7610 Nmm T=9.5510=2407.410 Nmm T=9.5510=739810 Nmm T=9.5510=18830.5410 Nmm 式中， 對應軸的轉矩。 第3章 齒輪設計計算 3.1 高速軸齒輪的設計 3.1.1 主要參數 大小齒輪均采用20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級精度，Z=24，Z=68，φ= 0.8,β=13。 3.1.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 ⑴確定模數： M （3-1） ①載

33、荷系數 試選K=1.5。 ②小齒輪傳遞取T=9.5510=857.0410 Nmm=885760 Nmm。 ③大小齒輪彎曲疲勞強度極限 ==460Mpa。 ④應力循環(huán)次數 N=60njLh=4.16510， N=60 njLh=1.49210。 ⑤彎曲疲勞壽命系數K=0.88, K=0.90。 ⑥計算許用彎曲應力: 取彎曲疲勞安全系數S=1.4，應力修正系數Y=2.0，則： == 578.2 Mpa == 591.4Mpa Z ==27.02 Z ==73.51 查表得出： Y=2.62, Y=2.24

34、, Y=1.59，Y=1.75 因為 所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計計算。 重合度系數Y及螺旋角系數Y。 Y=0.70 Y=0.86 ⑵設計計算： ①模數： M==3.64m ②圓周速度: v===6.9 m/s ③計算載荷系數K， 使用系數K=1.5，傳動載荷系數K=1.2， 齒間載荷分配系數K=1.2, 齒間載荷分布系數K=1.24 K= K K K K=2.68 ④校正并確定模數m； m==3.46×=4.3mm 取m=4mm。 ⑶計算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a： a==188.8mm ②

35、 螺旋角： =13.00 ③ 齒輪分度圓直徑： d==98.52mm d==279.15mm ④齒寬： b= d=0.898.52=78.82mm b=90mm b= b+(5—10)=98mm 3.1.3 校核齒面接觸疲勞強度 = （3-2） 確定上公式各參數值： ① ==1200 Mpa ② K=0.9 K=0.92 ③計算許用接觸應力： 取S=1 =K/ S=0.91200/1=1080Mpa =K/ S=0.921200/1=1104Mpa =(+)/2=1092Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數Z=

36、2.44， ⑤重合度系數Z=0.8， ⑥螺旋角系數Z==0.987， ⑦材料系數Z= 189.8， ⑧校核： =2.44189.80.750.992 =926.43 Mpa <=1092Mpa 3.2 第二級傳動齒輪設計 3.2.1 主要參數 大小齒輪均采用20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=24， Z=78，φ= 1.1,β=13 3.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 ⑴ 確定模數： M （3-3） ①載荷系數 K=1.5， ②小齒輪傳遞的轉矩： T=2407.4Nm

37、 ③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限： ==460Mpa ④應力循環(huán)次數： N=14.96210, N=0.46410 ⑤彎曲疲勞壽命系數： K=0.9, K=0.92 ⑥取彎曲疲勞安全系數S=1.4，應力修正系數Y=2，則 == 591.43 Mpa == 604.6 ⑦查取齒型系數和應力校正系數： Z ==27.03 Z ==95.13 查表得 Y=2.57，=2.18 , Y=1.6，Y=1.79。 ⑧計算大小齒輪的并加以比較， 因為 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計。 ⑨重合度系數Y及螺旋角系數Y： Y=0.7 Y=0.9 ⑵設計計算:

38、 ①計算齒輪模數M=3.46 ②圓周速度: v==2.377m/s ③計算載荷系數K： 使用系數K=1.5，傳動載荷系數K=1.01， 齒間載荷分配系數K=1.2, 齒間載荷分布系數K=1.34 K= K K K K=2.44 ④校正并確定模數 m==3.437×=3.67mm 取m=4m ⑶計算齒輪傳動幾何尺寸： ①中心距a： a==209mm ② 螺旋角： =13 ③ 齒輪分度圓直徑： d= =98.52mm, d==320.19mm ④ 齒寬： b= d=1.198.52=108.37mm b=110 mm b= b+(

39、5—10)=120mm 3.2.3 校核齒面接觸疲勞強度 = （3-4） ⑴ 確定上公式各參數值； ① ==1500 Mpa ② K=0.95 K=0.97 ③計算許用接觸應力， 取S=1 =K/ S=0.951500/1=1425Mpa =K/ S=0.971500/1=1465Mpa =(+)/2=1440Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數Z=2.44 ⑤重合度系數Z=0.8 ⑥螺旋角系數Z==0.987 ⑦材料系數Z= 189.8, Z=24 ⑧校核 =683.7=1440 3.3 第三級傳動齒輪設計

40、 3.3.1 主要參數 大小齒輪均采用20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=24，Z=64，φ= 0.9,β=13。 3.3.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 ⑴ 確定 M （3-5） ①載荷系數 K=1.5 ②小齒輪傳遞的轉矩； T=7398000 Nm ③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限； ==460Mpa ④應力循環(huán)次數 N=4.2310, N=16.110 ⑤彎曲疲勞壽命系數K=0.92, K=0.94 ⑥取彎曲疲勞安全系數S=1.4，應力修正系數Y=2，則 == 604.60

41、 Mpa == 617.71 Mpa ⑦查取齒型系數和應力校正系數； Z ==27.03 Z ==71.35 查表得 Y=2.57 ,Y=2.24 , Y=1.600, Y=1.75 ⑧計算大小齒輪的并加以比較； （3-6） 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計。 ⑨重合度系數Y及螺旋角系數Y： Y=0.7 Y=0.9 ⑵設計計算； ① 計算齒輪模數： M=5.47 ②圓周速度: v==1.080m/s ③計算載荷系數K； 使用系數K=1.5，傳動載荷系數K=1， 齒間載荷分配

42、系數K=1.2, 齒向載荷分布系數K=1.3 K= K K K K=2.34 ④校正并確定模數m： m==3.28×=6.34mm 取m=6mm。 ⑶計算齒輪傳動幾何尺寸： ①中心距a： a==280.18mm ② 螺旋角： =13.00 ③ 齒輪分度圓直徑： d= =148.00mm d ==394mm ④ 齒寬： b= d=128.60mm b=128mm b= b+(5—10)=138mm 3.3.3 校核齒面接觸疲勞強度 = （3-7）

43、 確定上公式各參數值 ① ==1500 Mpa ② K=0.97 ， K=0.98 ③計算許用接觸應力； 取S=1 =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =K/ S=0.981500/1=1470Mpa =(+)/2=1462.5Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數 Z=2.44 ⑤重合度系數 Z=0.8 ⑥螺旋角系數 Z==0.987 ⑦材料系數 Z= 189.8 ⑧校核 =1406.49=1462.5 第4章 軸的設計 4.1 Ⅰ軸的設計 ⑴ 軸上小齒輪

44、的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經滲碳淬火。 ⑵軸的結構設計： ①估算軸徑d，查表得軸的C值是112。 d =50.14mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(52.65—53.65)mm，根據工廠實際情況，這里d=53mm ② 軸上轉矩， T=885.76 Nm ③Ⅰ軸的結構簡圖如圖4-1所示。 圖4-1Ⅰ軸的結構簡圖 d=d=53 mm d= d+2=55 mm d= d+10=65 mm d= d=65 mm d= d=55 mm L=82 mm, L=210 mm, L=24

45、2 mm L=8 mm, L=T=29 mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用型號為30311單列圓錐滾子軸承，其內徑d=55 mm，外徑D=120mm ④Ⅰ軸的受力分析如圖4-2 圖4-2Ⅰ軸的受力 L=L+ L+L=72.5 mm L=L+ L +T=306.5 mm ⑤Ⅰ軸的校核： F==16701 N F= Ftan/cos=6239N F= Ftan=3856N R= F L/L=3195N R =13506 N M=1.978706410 Nmm R=(F L- F d)/ L =5640 N R= 689 N M=979185

46、 M= R L=408900 Nmm M= R L=180528.5 Nmm M=1061133 Nmm M=995688 Nmm T=885.7610 Nmm =0.6 M==1175165 Nmm = M/ω＜[]=90Mpa滿足要求. 圖4-3I軸扭矩圖 4.2 Ⅱ軸的設計 ⑴ 軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經滲碳淬火。 ⑵軸的結構設計： ①估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是105。 d =64.7mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(67.94—69.23)mm，所以d=7

47、0mm ② 軸上轉矩 T=407.4Nm ③Ⅱ軸的結構簡圖如圖4-4所示： 圖4-4Ⅱ軸的結構簡圖 d=70mm, d= d+10=80mm d= d+2a= d+2(0.07—0.1)d=91.2—96 這里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 查軸承樣本，選用型號為30314單列圓錐滾子軸承，其內徑分別為d=70 mm，外徑D=150 mm L=35mm, L=108mm, L=105mm, L=7mm, L=T=35mm(T為軸承寬度) ④Ⅱ軸的受力分析如圖4-5。 圖4-5Ⅱ軸的受力 L=T+( L-T)+ L=54mm L= L+ L+

48、 L+ L=224mm L= L+ L+ L=107mm ⑤Ⅱ軸的校核： F==16031 N F= Ftan/cos=5988N F= Ftan=3701 N F==43603 N F= Ftan/cos=16288 N F= Ftan=10067 N R=( F L+ F L) /L=25901 N R=33733 N M= R L=1398654 Nmm M= RL=360946 Nmm R==3305 N R==8239N M=R L=178470 Nmm M= F L+R L=921403 Nmm M= R L=-881573 Nmm M= R L

49、- F L=-422522 Nmm M==1409995Nmm M==1674878 Nmm M==952603Nmm M==555704 Nmm ⑶齒輪軸的彎扭合成強度校核； 根據軸的結構尺寸及彎矩圖，轉矩圖，截面D處的彎矩最大，且有齒輪配合引起的應力集中；截面C處的彎矩較大，且有齒輪配合引起的應力集中。故這些都屬于危險截面，應進行彎扭合成強度校核?？紤]啟、停機影響，扭矩為脈動循環(huán)變應力，α=0.6。 M==1646125 Nmm = M/W＜[]=90Mpa滿足要求。 4.3 Ⅲ軸的設計 ⑴ 軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和

50、齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經滲碳淬火。 ⑵軸的結構設計： ①估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是107 d=98.8mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(103. 74—105.716)mm，所以d=110mm ② 軸上轉矩 T=7398 Nm d= d= d=95mm d= d+26=121mm d= d+10=130mm d=120mm L=137mm, L=58mm, L=7 mm, L=T=45 mm(T為軸承寬度) L=45 mm, 查軸承樣本，選用型號為30319單列圓錐滾子軸承，其內徑d=95 mm，外徑D=200 mm。

51、③Ш軸的受力分析如圖4-6， 圖4-6Ⅲ軸的受力 L=L+ L+L=103.5mm L=L+ L=221.5 mm L=L+( L-T)+T=170 mm ④Ш軸的校核： F==41678N F= Ftan/cos=15569 N F= Ftan=9622N F==97770 N F= Ftan/cos=36521 N F= Ftan=22572 N R=( F L+ F L) /L=91641 N R=( F L+ F L) /L=47807 N M= R L=948484 Nmm M= RL=8127190 Nmm R==-16516 N R==-44

52、36 N M=R L=-1709406 Nmm M= R L-F L =-1736694 Nmm M= R L=-754120 Nmm M= R L+ F L=272170Nmm M==1954915 Nmm M==1978820 Nmm M==8162102 Nmm M==8131746 Nmm 圖4-7Ⅲ軸的彎矩圖 ⑶齒輪軸的彎扭合成強度校核； 根據軸的結構尺寸及彎矩圖，轉矩圖，截面C處的彎矩最大，且有齒輪配合引起的應力集中；截面D處的彎矩較大，且有齒輪配合引起的應力集中。故這些都屬于危險截面，應進行彎扭合成強度校核?？紤]啟、停機影響，扭矩為脈動循環(huán)變應力，α

53、=0.6, M==9328601 Nmm = M/W＜[]=90Mpa滿足要求。 4.4 Ⅳ軸的設計 ⑴軸材料選用40Cr，調質處理。 ⑵軸的結構設計： ①估算軸徑d，查表得軸的C值是97。 d =121mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(127—129)mm，根據工廠實際情況，這里取d=130mm。 ② 軸上轉矩， T=18830.54 Nm ③Ⅳ軸的結構簡圖如圖4-8所示： 圖4-8Ⅳ軸的結構簡圖 d= d=140mm, d= d= d+10=150mm, d= d+2(0.07—0.1) =（173.28—182.4）mm 這里取d=175

54、mm, d= d+10=160 mm. L=370mm, L=269mm, L1.4h=10.5, 取L=15mm, L=180mm, L=T=65mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用單列圓錐滾子軸承，其內徑d=150 mm，外徑D=320 mm。 ④Ⅳ軸的受力分析如圖4-9： 圖4-9Ⅳ軸的受力 L=167.5mm L=296.5mm ⑤ Ⅳ軸的校核： F==18978.92N F= Ftan/cos=34923 N F= Ftan=21584 N R= F L/L=33750 N R = F L/L=59742 N M=10006785 Nmm R=(F

55、 L+ F d)/ L= 31759 N R=(F L- F d)/ L=3164 N M= R L=5319633 Nmm M= R L=938126 Nmm M=11332883 Nmm M=938131 Nmm 圖4-10Ⅳ軸的轉矩圖 T=18830540Nmm M==11332889 Nmm = M/W＜[]=90 Mpa滿足要求。 第5章 滾動軸承的校核 5.1 Ⅰ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=6329N，F(xiàn)= 3856 N 軸承工作轉速n=1480 r/min P=4952 N < C 故軸承

56、30311滿足要求。 5.2 Ⅱ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=5988N，F(xiàn)= 3701 N。 軸承工作轉速n=523 r/min。 < C 故軸承30314滿足要求。 5.3 Ⅲ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=36521N，F(xiàn)= 22572 N。 軸承工作轉速n=163r/min。 < C 故軸承30319滿足要求。 5.4 Ⅳ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為。 由之前計算可知：F=34923N，F(xiàn)= 21584 N。 軸承工作轉速n=62

57、 r/min。 < C 故軸承30330滿足要求。 第6章 箱體的設計計算 表6-1箱體的設計 名 稱 符號 減速器型式及尺寸關系mm 減速器 機座壁厚 δ 0.025a+5=12>8, 取δ=15 機蓋壁厚 δ1 0.02a+5=10.6>8, 取δ=15 機座凸緣厚 b b=1.515=22.5mm 機蓋凸緣厚 b1 b1 = 1.514=21mm 機座底凸緣厚 b2 b2=2.515=37..5mm 取b2=50 地腳螺釘直徑 df d =0.047a+8=21.16,取d=28mm 地腳螺釘數目 n 8

58、軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 0.75 df=0.75×28=21 取20 機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑 d2 0.6df=16.8,取d=20 聯(lián)接螺栓d2的間距 l 150~200,取150 軸承端蓋螺釘直徑 d3 M10、M12 、M14 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 M8 df d2至凸緣邊緣距離 c1 查表得C1min=22mm 外機壁至軸承座端面距離 h C+C+8=80mm 齒輪端面與箱內壁距離 ，取距離為12mm 第7章 齒輪傳動介紹和減速器工藝 7.1 齒輪傳動特點 ①瞬時傳動比恒定不變； ②機械效率高； ③壽命長，

59、工作可靠性高； ④結構緊湊，適用的圓周速度和功率范圍較廣等； ⑤要求較高的制造和安裝精度，成本較高； ⑥不適宜于遠距離兩軸之間的傳動； ⑦低精度齒輪在傳動時會產生噪聲和振動。 7.2 影響齒輪壽命的因素 基于上述講述的齒輪傳動的特點，影響齒輪壽命的因素包括： ① 大小齒輪齒數：齒數太少，不利于齒輪加工；齒數太多，齒輪傳動中輪齒嚙合次數多，齒輪磨損大，減小齒輪的壽命。因此，在加工方便和滿足要求的下，齒數盡可能少。 ② 傳動比：因為傳動比是由一對嚙合齒輪的齒數比決定的，所以傳動比影響到齒數，從而影響到齒輪的壽命。 ③ 齒輪材料：根據輪齒的失效形式可知，設計齒輪傳動時，對齒輪材料

60、的基本要求為： I 齒面應有足夠的硬度和耐磨性，以抵抗齒而磨損、點蝕、膠合以及塑性變形等； II 輪齒芯部應有足夠的強度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷； III 應有良好的加工工藝性能及熱處理性能，使之便于加工且便于提高其力學性能。 因此，適合制造齒輪的材料有很多，最常用的是鍛鋼，其次是鑄鋼、鑄鐵，此外還有非金屬材料等，例如工程塑料。 ④ 壓力角：一般標準壓力角是20度。增大壓力角。齒輪彎曲強度和接觸強度均可增加。 ⑤ 模數：對于一般傳動模數>>2mm。 ⑥ 齒寬系數：齒寬系數決定齒寬的大小，加大齒寬，可提高承載能力；但是齒寬越大，載荷沿齒寬分布越

61、不均勻。因此應合理選擇齒寬系數。一級減速機中一對嚙合的大小齒輪，要求具有一定的承載能力，且嚙合準確，并且有必要提出的是，齒寬結果要圓整，而且小齒輪的齒寬在圓整值的基礎上還要增加5-10mm，以防止大小齒輪因裝配誤差產生軸向錯位時導致嚙合齒寬減小而增大輪齒的工作載荷。 第8章 減速器潤滑方式及潤滑劑的選擇 減速器一般采用軟齒面減速器或硬齒面減速器。由于在重載的工況下工作，雖然機械功率可以滿足使用要求，但有些由于熱功率達不到要求也無法使用。因此，合理選擇減速器的潤滑方式和潤滑油、對提高減速器的傳動質量、提高熱功率、改善其潤滑條件就顯得十分重。礦用減速器各旋轉零件的使用壽命直接受潤滑的影

62、響。潤滑好的零件其壽命較長，反之則壽命較短。同時，潤滑還有助于各零件的散熱、降溫，使其在允許的工作溫度下工作。因此，潤滑是機械傳動過程中一個不可減少的重要環(huán)節(jié)。 8.1 減速器的潤滑方式 目前，國外礦用減速器的潤滑方式有4種：浸油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑、和定期注油或脂潤滑。 浸油潤滑： 浸油潤滑是齒輪自身浸在油中或是用一個與齒輪相嚙合的浸油輪浸在油中；在其他情況中還有用特殊的濺油盤、油輪或吸油桿的，由它們向其他零件供油和濺油。這種方法用于潤滑高速和低速齒輪副。這時，油面的位置應使齒輪副的大齒輪浸在油中1/3~1/4直徑。較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進行潤滑。軸承是靠足夠的油

63、面高度或濺油潤滑的。當傳動零件轉速相當高時，這種方法可以使位于不同水平面的傳動件得到良好的潤滑。減速器的軸布置在同一水平面和接近同一水平面，潤滑效果最好。這種方法簡單、可靠而費用低廉，優(yōu)點是：潤滑強度高，工作零件散熱快。對潤滑油的雜質和粘度降低不敏感。其缺點是油的容量有限（容易老化），無過濾袋可能性。 另外，考慮到如果采用浸油潤滑，在必要時可在油池內裝置蛇形冷卻水管，以降低油池的溫度。當裝置蛇形管接入循環(huán)水進行冷卻時，應在機體的一端鑄出2個圓形凸臺，可用于接進水管。 噴油潤滑: 如果個傳動件所在的水平相差很大，且有低速齒輪副，則采用噴油潤滑。這時，由專用油泵供油，其吸油管所在位置應保證

64、油面在最低允許水平時，它也總能浸在油里。這種潤滑方法效果很好。它的優(yōu)點死可以避免攪油損耗，油可以在循環(huán)中過濾、冷卻并進行監(jiān)控，還可以將油直接引入軸承。油量可按要求引走的熱量加以核計?？梢园妖X輪箱用作油箱或把置于箱體外面的容器作油箱。外置油箱也可由多個裝置供油，保證高處和遠離油池的傳動零件得到正常潤滑。但是，這種方法對潤滑油的潔凈有較高的要求，必須經常檢查系統(tǒng)的工作。 對于1000kW以上的大型減速器，其熱功率所占機械功率的百分比很低，采用一般的散熱裝置難以見效。同時這一類型減速器，通常是負荷大，轉速也比較高，不適宜采用油池潤滑。為了提高熱功率并改善其潤滑條件，這一類減速器采用循環(huán)球強迫潤滑

65、方式，即在減速器機體之外設置專門的潤滑油潤滑方式，即在減速器機體之外設置專門的潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，并對油箱及各零件進行冷卻。這樣，可提高潤滑油進油與出油的溫度差，更好地實現(xiàn)熱交換散熱。 由齒輪裝置的熱平衡進行計算噴油量。其估算式為 式中 b：齒輪的寬度，mm。 總油量Q，當用裝在外面的集油箱時，油量的循環(huán)時間常為4~30min，在從油箱中吸油時，則為0.5~2.5min，其計算值 油霧潤滑： 油在一個包含儲油器的設備中變成霧狀，然后用低壓噴射油霧。在圓周速度左右的小型齒輪傳動中，可以將油霧送到封閉的齒輪箱中，然后潤滑所在的內部零件。在速度較高時，可在嚙合區(qū)的前方用噴嘴直接向嚙合輪齒噴

66、油霧。噴嘴孔離齒頂圓的距離約為10mm最佳。多數齒輪油度能霧化，這種方法的優(yōu)點是沒有因密封性不好而產生的磨損，能有效地防止箱體內所有零件生銹。缺點為：不能通過油散熱，因此不宜用于載荷較大和速度較高之處。 定期注油或脂潤滑： 個別獨立地點的潤滑，通常是靠定期地用壓力注油器，向其擠入潤滑油。壓力注油器可以是固定裝在供油點的，也可以是供油時才接上去的。這種方法通常用于沒有地方安排單獨油池，不希望潤滑點與公共油池連通及潤滑轉速不高，載荷不很大，不要求散熱很快的零件（低速軸的軸承，牽引機構導向鏈輪的軸承）等情況。 8.2潤滑劑的選取 只要粘度足夠，應當毫無例外地優(yōu)先采用潤滑油。它可以很容易地引入

67、輪齒嚙合并把摩擦熱帶走。只有在低速運行場合，開式傳動或主要為部分受載或間歇運行的閉式傳動的減速器，才采用潤滑脂。 根據圓周速度決定潤滑劑和潤滑方式，方法見表8-1。 表8-1潤滑劑和潤滑方式參考表 圓周速度 潤滑劑 潤滑方式 傳動結構形式 特點 潤滑脂 噴射潤滑 開式 盡可能加防護罩 （有時6） 流動脂 （有時10） 浸油潤滑 帶散熱翹片的浸油潤滑 （有時30） 潤滑油 閉式 >25（有時30） 適于輕載間歇運行 噴油潤滑 在這里說明：當減速器立式安裝時，因為浸油潤滑達不