二级斜齿轮减速器结构及其计算

1、目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 一、课题任务2二、传动方案的拟定及说明2总体传动方案3分析装配方案3 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 三、电动机的选择4 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 四、传动装置的总传动比和传动比分配5 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 五、齿轮的设计计算6 HYPERLINK l bookmark62 o Current Documen

2、t 齿轮材料，热处理及精度6 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 初步设计齿轮传动的主要尺寸6 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 六、校核齿面接触疲劳强度9七、低速级齿轮传动的设计计算10 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 1 .齿轮材料，热处理及精度10 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 初步设计齿轮传动的主要尺寸10校核齿面接触疲劳强度13八、具体二级齿轮减速器轴的方案设计14九、轴承的选择及寿

3、命计算-16.第一对轴承16.第二对轴承17.第三对轴承19 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 十、参考文献21_、课题任务设计题目：卷扬机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器运动简图：联轴器 滤谏器卷筒akdlhipn- 蒙一冒rL-T-TU电动机，两班制，使用期限5 工作参数如下：卷筒直径D=300mm,减速器装配图1张工作条件：单向运转，轻微振动，连续工作年，卷筒转速容许误差为5%。卷筒圆周力F=3200N,卷筒转速n=40r/min,设计工作量设计说明书1份减速器零件图13张二、传动方案的拟定及说明各种传动的性能特点：（1）带传动：传动平稳

4、、能缓冲减振，承载能力小， 而且适宜布置为高速级、远距离传动。（2）链传动：运转不均匀、有冲击，适宜为低速级、 远距离传动。（3）齿轮传动：效率高，传动平稳，寿命长，工作 可靠制造和安装精度要求高。而减速器具有固定传动比、结构紧凑、机体封闭、 润滑良好、寿命长且传动可靠等特点要求。总体传动方案初步确定传动系统总体方案如图3-3.1所示。二级圆柱齿轮减速器（展开式）。传动装置的总 效率n a门=平门3门-=0.972X0.983X0.99X0.98 = 0.86；na】=6.973为齿轮的效率（齿轮为8级精度），n 2=0.98 为轴承的效率（磙子轴承），n 3=0.99为弹性联轴器 的效率，L

5、 =0.98为刚性联轴器2、分析凄配方案1、分析各零件作用、结构及类型：（1）、主要零部件：、轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现 回转运动并传递动力。高速轴和中速轴都属于齿轮 轴；低速轴为转轴、属阶梯轴。、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴 的旋转精度、减小磨擦和磨损。、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在 此起传动及减速作用，其中齿轮1和齿轮3属于齿轮 轴，为主动轮，都为斜齿圆柱齿轮。、联轴器：主要用于联接两轴，使他们一起转 动以传递运动和转矩。、附件：、窥视孔：窥视孔用于检查传动零件的啮合、 润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱 体内注入润滑油。、通气器：使箱体内受热膨

6、胀的气体自由排出， 以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或 轴伸密封件处向外渗漏。、定位销：对由箱盖和箱座通过联接而组成的 剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保 持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度 及安装精度。、启箱螺钉：由于装配减速器时在箱体剖分面 上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往 因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。 、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油 孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1。2。 使油易于流出。三、电动机的选择滚筒所需的有效功率：=3.52八 FV 3200 x

7、 1.1Pw =10001000电动机所需工作功率为：p = Pw/n = 3.52/0.86=4.09kw* a卷筒轴工作转速为n = 40r/min，经查表按推荐的 传动比合理范围，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i；= 840，则总传动比合理范围为 私=840，电动机 转速的可选范围为nd = i Xn = (840 )X40 = 320 1600r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重 量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为 Y160M6的电动机，额定功率为7.5kW，额定电流 17.0A，满载转速n用=970 r/min ,同步转速 1000r/min。传动装置的总传动比和传动

8、比分配总传动比由选定的电动机满载转速n用和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为i = n /n = 970/40 = 24.25传动装置传动比分配i = i =16.16为减速器的传动比。分配减速器各级传动比考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，查的i =4.85,i =i/i =3.33传动装置运动和动力参数的计算各轴转速I轴 n =n =970r/minII轴 气卢气/七=200 r/minIII轴n =n / i =40 r/min卷筒轴 n v=nm=60.06各址输入功率I 轴 P =P Xq 3 = 2.05X0.99 = 2.03kW轴 p： = xq：Xq 2 = 2.

9、03X0.97X0.98 = 1.93kW III 轴 Pni = Pjj X n X n 2 = 1.93 X 0.97 X 0.98 = 1.83kWIH ：I 12卷筒轴Piv= Piii X n 2 X 门，=1.83 X 0.98 X0.98=1.76 kW *23各轴输入转矩电动机轴输出转矩To=955OXPo/ n =20.2 N.mTj = T0Xn 3=20 N.m*=TXi】Xq Xq =92.2 N.m T.=LXi2Xn1 Xq2 2=291.86N.mT：= TT|Xq22Xn =2802.3 N.m轴。II轴III轴滚筒轴1=齿轮的设计计算齿轮材料，热处理及精度考虑

10、此减速器的功率及现场安装的限制，故大小 齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮齿轮材料及热处理小齿轮材料为45钢(调质)，齿血硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(常化)，齿血硬度为200HBS,初步设计齿轮传动的主要尺寸因为硬齿血齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面 接触疲劳强度。计算小齿轮传递的转矩T = 63.35Nm确定齿数z因为是硬齿面，故取zi = 25, z2 = iizi = 4.85 X25=121传动比误差 i=u = z?/ = 121/25 = 4.84 i=(4.85-4.84) /4.85 = 0.21%展，允 许初选齿宽系数按非对称布

11、置，山表查得 =1 初选螺旋角初定螺旋角p =12。载荷系数K载荷系数 K = KA K v K K =1 X 1.17 X1.4 X1.37 = 2.242 邱齿形系数Y血和应力修正系数Y如查得 Y 用 2. 58 Y Fa2 = 2.16 Y 如=1.599 Yw = 1.81重合度系数Y端面重合度近似为站=1.69，重合度系数为Y：= 0.684螺旋角系数Y声纵向重合度系数& =1.690, Y声=0.89许用弯曲应力安全系数由表查得Sf = 1.25工作寿命两班制，5年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N1 = 60nkt由=60 X 271.47X1X7X 300X2 X8 = 5

12、.473X 10，大齿轮应力循环次数 N2 = N1/u = 5.473 X 10，76.316 = 0.866X10查图得寿命系数珞产“泌，气=顷;实验齿轮 的应力修正系数 = 2.0 ,查图取尺寸系数F, = 1比较许用弯曲应力=136Mpa=0.006086取气 气计算模数按GB/T1357-1987圆整为标准模数，取峰=E (11)初算主要尺寸初算中 心 距占二%01+矣)/(2*罚=359.76幽洗 a=355mm修 正 螺0 = arccos %)= arccos 世 + )=1179&2x355分 度 圆 直研=% / cos = 5x19/ cos 11.79836 = 97.

13、050酬幽d2 = mnz2 / cos = 5 x 120 / cos 11.79836 = 612.95033 齿 宽 = 0.6x97.050 = 58.23,齿宽系数内3=页顽=,顽(12)验算载荷系数发泅 ttx97.050 x 271.47圆周速度V 60 x1000 -60 x1000 一 欧查得匕=1.03按内= 0556,卜5物幽，查得=1口 又因 / = /(2.25) = 54/(2.25x5) =4.8, 查图得长琮=1L，叫= 1.25，七=七=1.1贝U K = 1.6，又 Y # =0.930，Y ： =0.688 =0.717,=1.65。从而得=mM满足齿根弯

14、曲疲劳强度。校核齿面接触疲劳强度（1）载荷系数电=1.25,综=1.03,长场=1.17,= 田= 11,K= KAKvKHaK = 1.25x1.03x1.17 x1.1 = 1.657（2）确定各系数材料弹性系数么 查表得亳=1四8顽节点区域系数电 查图得Z = 2.46重合度系数M查图得匚二萝15螺旋角系数 稣顷= Jgll林招顼.犯9（3）许用接触应力试验齿轮的齿面接触疲劳极限=处岫=5Mpa ,寿命系数查图得Z切= 0.94，Z胆=0.98；工作硬化 系数跖=1；安全系数心 查表得心= 1.05 ；尺寸系数存 查表得4 = 1，则许用接触应力为：% = %趴*应=1500M94Q/1

15、 = 1342.86廿 wL u=1400(3b _ bmi*河跖4 _ 1500 x0.98x1x1理冬1.05取=%】=1坦寮顺。（4）校核齿面接触强度，满足齿面 接触疲劳强度的要求。七、低速级齿轮传动的设计计算1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小 齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮(1)齿轮材料及热处理大小齿轮材料为45钢。调质后表面淬火，齿面硬度为4050HRC。经查图，取b皿】 = bg=1200MPa, bF硕= bFy=370Mpa。齿轮精度按GB/T10095-1998，选择6级，齿根喷丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸因为硬齿血齿轮传动，具有较强的齿

16、面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面 接触疲劳强度。计算小齿轮传递的转矩3=寝= 9 096 kNm确定齿数z因为是硬齿面，故取z = 33，z =Ut z =3.92X33 = 129传动比误差 i=u = z zi = 129/33 = 3,9093.909-3.92Ai=一注一=0.28% 兰 5%，允许初选齿宽系数也按非对称布置，由表查得=0.6初选螺旋角初定螺旋角 = 12载荷系数K使用系数工作机轻微冲击，原动机均匀平 稳，所以查表得= 1.25动载荷系数K,估计齿轮圆周速度v = 0.443m/s 查图得= 1.01;齿向载荷分布系数K眇 预估齿宽b = 80mm查

17、 图得K璋= 1.171,初取b/h = 6,再查图得K拿= 1.14齿间载荷分配系数 查表得Kf. =K =1.1载荷系数K = K且Kv K珏K踽=1.25X1.01X1.1 X1.14=1.58齿形系数Y曲和应力修正系数Y如当量齿数 Zvi = zi/cos 目=19/ cos-= 35.26Zv2 =zcos尸= 120/ cos12a = 137.84 查图得 Y购=2.45 丫初=2.15 Y如= 1.65 Y 细= 1.83重合度系数Yr端面重合度近似为L =【1.88-3.2X (云十)】 cos月=【1.88 3.2X (1/33 + 1/129)】Xcos12。 = 1.7

18、2 叫=arctg ( tg % /cos 月) =arctg ( tg20。 /cos12。)=20.41031。向=计海施艇睡我)= 11.26652。Y：=因为=孔/cos 同，则重合度系数为0.25+0.75 cos 物 E =0.669螺旋角系数Y.轴向重合度=bsm 沥沮=归1忽削行= 1.34,取为1丫#= 1一，门河=0.669许用弯曲应力安全系数由表查得Sf = 1.25工作寿命两班制，7年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N1 = 60nkt由=60X43.09X 1X7X300X2X8 = 8.687X10，大齿轮应力循环次数N2 = N1/u = 8.687 X 10

19、7/3.909 = 2.22X 10，查图得寿命系数Q = 乾，珞,= 0.95 ；实验齿轮 的应力修正系数瑶=2.0 ,查图取尺寸系数/ = 1、鼻S =冬包冬 =544.64蜘 许用弯曲应力玲 心。砧；3” = 562.4- = 0.007422 比较%取气(10)计算模数冬冬=Q.006996按GB/T1357-1987圆整为标准模数，取峰=6幽刑(11)初算主要尺寸初算中 心距占=幽习+知)/(2*闵=496E6欧林，取 a=500mm修正螺旋角户=5 童尧=13朝用分度圆直径泌1 =酬曲/8/= 203.704幽落d2 = mnz2 /cos。= 196.296mm齿宽h =蛔1=&

20、.22mm,取& =顷状状，为=12昧幽, 齿宽系数如一瓦一很(12)验算载荷系数发圆周速度”=60 x1000 = M59m/s查得匕=1.01按勤= 0 61,也=124m,查得呵T1气又因 M = bm.5) = 9185,查图得长琮二1，叫=技5，% =七=1.1则 K = 1.611 ,又 Y# =0.887 , Y=0.667 , %=1.隽,取为1,=技。9。从而得螺旋角系数Z# 序7= 0.9859（3）许用接触应力试验齿轮的齿面接触疲劳极限=哽=1200.寿命系数不 查图得2网=0您，Z胆=1.07；工作硬化系数1；安全系数乌 查表得& = 1。5 ；尺寸系数4查表得Zh =

21、 1，则许用接触应力为：%】=湛山=岫b朝=叽z；温应=I222 S6 取b毋=。棒1 = 1120帔a孩h N N必工变（4）校核齿面接触强度=931.5Mpa .43 = 105X应= 105%.弘幽由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取最小轴径（2）轴II材料为45钢，经调质处理，硬度为 217255HBS，查得对称循环弯曲许用应力版_ = 180祯。按扭转强度计算，初步计算轴径，取.4= 155丸伯 #也栏翌=105x J= 153.Xmm血 %您，取安装小齿轮处轴径端=15淑酬(3 )轴III材料为40Cr，经调质处理，硬度为 241286HBS，查得对称循环弯曲许

22、用应力 a_1 = 350Mpa o按扭转强度计算，初步计算轴径，取应= 105乏气件=105x31=162.31由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取最小轴径d口E轴I，轴II，轴III的布置方案与具体尺寸分别如 图28，图29，图210所示。2(-5、轴承的图选择及寿第一对轴承*1：IT号算矩（一）齿轮减速器高速级传递的转,=*9.5公423罚您=侦6法幽了 幻271.47具体受力情况见图3一1（1）轴I受力分析齿轮的圆周力泠*齿 轮 的 径 向 &=孔=其杪冬=30088X tan20 =111872/2 L L coscosll.79836齿 轮 的 轴 向尸财=互=

23、隽 tan 30088 x tan 11.79836- = 628527（2）计算轴上的支反力轴I轴承受力情况经计算得垂直面内 电z = -8每泌净水平面内F皿次甲（3）轴承的校核初选轴承型号为32014轻微冲击，查表得冲击载荷系数方= 1.2计算轴承 A 受的径向力F函二血嚣+电/ =1128427轴承B受的径向力耳鑫=JX+德=E1N计算附加轴向力查表得3000型轴承附加轴向力其= Fg）则 轴承 A F =玲顼52.5N，轴承 BF = FrBIK2Y = 6232N计算轴承所受轴向载荷由于 *FMF海，即B轴承放松，A轴承压紧由此得 = 9947 = 162322/计算当量载荷 轴承A

24、 e=0.43，寄=踪斗5妇4则膈=件4 + 皿）=*N，轴承 B e=0.43，锣=5& =。皿=L4 则 腿=拿工成膈+ F成温） = 3973伽轴承寿命珂计算因膈皿，按轴承B计算必制净（二）第二对轴承齿轮减速器低速级传递的转矩更 叱42.98 具体受力情况见图32（1）轴II受力分析止户人所 Lin 上 汽* =3 = = 2XS9X16 = 873822齿轮的圆周力34也 203.704齿轮的径向力气=生=%器=3272 W齿轮的轴向力 *%= & tan =21125?/（2）计算轴上的支反力经计算得垂直面内 耳血= -18601瓦耳邸= -2933可水平面内 = 25764 = 91760?/（3）轴承的校核初选轴承型号为32928轻微冲击，查表得冲击载荷系数方=技计算轴承A受的径向力喝=膈+靠 =3177仙轴承B受的径向力孔邸=虹；+F霞;=917532/计算附加轴向力查表得3000型轴承附加轴向力FsfE则 轴承 A Fg = FQL）= lH54N，轴承 B计算轴承所受轴向载荷由于F昭-L,+F