减速器设计计算及说明

一、总体方案设计设计计算及说明 主要结果二、运动参数设计设计计算及说明〔一〕电动机的选择1、工作机主轴转速𝐧𝐖=65r/min2、工作机的工作功率𝐏𝐖=𝟒𝐤𝐖3、传动装置总效率𝛈𝐬齿式联轴器〔1个〕 η =0.99联8级精度锥齿轮传动〔1个〕 η =0.97联8级精度圆柱斜齿轮〔1个〕 η =0.97齿滚子轴承〔3对〕 η =0.98承

主要结果总效率：sη =η ∙η ∙η ∙η 3=0.99×0.97×0.97×0.983=0.90s联 柱齿 锥齿 承4、电动机额定功率𝐏𝐞P′=PW= 4 kW=4.4kWe ηs 0.90ee所选电动机的额定功率Pe≥P′，取Pee

=5.5kW，选择电动机型号为：Y132S-4三相异步电动机，其额定转速ne=1440r/min。〔二〕传动比安排传动装置的总传动比：i =ne

=1440

=22.154s nW 65一般高速级圆锥齿轮的传动比约取i=0.25is=0.25×22.154≈5.5设计计算及说明 主要结果高速级传动比i1=5.5低速级传动比i2=4则：i=i1i2=5.5×4=22输出转速：n=nE=1440=65.45转速误差：

i 22nn wnw

=65.456565

=0.6%<5%故传动比适宜。〔三〕运动及动力参数运算1、计算各轴的转速𝐧𝐣n1=ne=1440r/minn =ne=960r/min=261.82r/min2 i1 5.5n =n2=261.82r/min=65.45r/min3 i2 42、计算各轴的功率𝐏𝐣联P1=Pe∙η =5.5×0.99kW=5.445kW联2 P =P∙η ∙η =5.445×0.99×0.97kW=2 承 锥齿3 P =P∙η ∙η =5.229×0.99×0.97kW=3 承 柱齿3、计算各轴的输入转矩𝐓𝐣T =9550×P1

=9550×5.445N∙m=36.11N∙m1 n1 1440T =9550×P2

设计计算及说明=9550×5.229N∙m=190.73N∙m

主要结果2 n2 261.82T =9550×P3

=9550×5.021N∙m=732.57N∙m3 n3 65.45运动和动力参数表轴号15.44536.1114402号15.44536.11144025.229190.73261.8235.021732.5765.45三、主要零件的计算设计计算及说明〔一〕高速级齿轮〔锥齿轮〕设计计算1、选择材料和热处理方法，确定许用应力比较大〔u>5〕时，亦可承受硬齿面小齿轮和软齿面大齿轮的组合。本齿轮传动为高速级，载荷较大，设计传动比i1=5.5,则参考表6-16V，外表淬火，50~55HRC。58HRC54HRC6-6MQ线查得齿面接触疲乏极限应力为：σHlim1=1500MPa，σHlim2=1180MPa；Q1=2=720MPa。6-8a查得接触寿命系数ZN1=0.91，ZN2=0.96；6-8b查得接触寿命系数YN1=0.87，YN2=0.89；其中N1=60γn1th=60×1×1440×5×250×8=8.7×108N2=60γn2th=60×1×261.82×5×250×8=1.57×1086-3，取最小安全系数：SHmin=1.2，SFmin=1.5于是

主要结果[σH1]=

σHlim1ZSH

=1500×0.91MPa=1137.5MPa1.2[σH2]=

σHlim2ZSH

=1180×0.96MPa=944.0MPa1.2[σ ]=σFE1Y =850×0.87MPa=493MPaF1 SF

1.5设计计算及说明 主要结果[σ ]=σFE2Y =720×0.89MPa=427.2MPaF2 SF N2 1.52、分析失效、确定设计准则由于要设计的齿轮传动是闭式齿轮传动，且为硬齿面齿轮，最大可能载力量。3、按轮齿的弯曲疲乏承载力量计算齿轮主要参数依据式

m≥√

4KT1 YF1φR(1−0.5φR)2z2√1+u2[σF]1确定计算载荷：小齿轮转矩T =9.55×103P1

5.445=9.55×103× N∙m=36.11N∙m1 n1 1440KT1=KAKαKβKVT16-7，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，载荷平稳，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.6，则KT1=KAKαKβKVT1=1.6×36.11N∙m=57.78N∙m由于锥齿轮加工精度较低，尤其大直径齿轮精度更难于保证，φR=iRb=0.3z1=20z2=i1z1=5.5×20=110，δ1=arctan1=iR

15.5

=10.3°,δ1=arctani=arctan5.5=79.7°z = z1 = 20 =20.32v1 cosδ1 cos10.3°z = z2 =

=615.20v2 cosδ2 cos79.7°YF1=4.38，YF2=4.06,由于设计计算及说明 主要结果YF1

=4.38

=8.88×10−3<

=4.06

=9.50×10−3YF2

[σF1] 493 [σF2] 427.2代入计算，于是[σF2]

m≥√

4KT1 YF1φR(1−0.5φR)2z2√1+u2[σF]1=

4×57.78×103

4.06mm=1.65mm0.3(1−0.5×0.3)2×202×√1+5.52427.26-10m=2mm，则d1=mz1=40mm4、选择齿轮精度等级v=

πd1n1

π×40×1440= 60×1000

m=3.0m/sm60×1000 s6-98级精度。5、准确计算计算载荷KT1=KAKαKβKVT1K=KAKαKβKVF=2T1=2×36.11=1.8kNt d1 406-4，KA=16-9，Kv=1.18。齿轮传动啮合宽度b=φRR=φR×23mm得

d11

=0.2×

402×sin10.3

=22.37mm≈KAFt

设计计算及说明=1×1.8×103N/mm=78.26N/mm<100𝑁/𝑚𝑚

主要结果b 23经外表硬化的直齿轮，

Kα=1.26-5，φd=1.0，减速器轴的刚度较大，Kβ=1.17K=KAKαKβKV=1×1.2×1.17×1.18=1.66KT1=KAKαKβKVT1=1.66×36.11N∙m=59.94N∙mKFt1=1.66×1.8kN=2.99kN6、验算轮齿接触疲乏承载力量σH=ZH

ZE√

4KT1R1−R1−5 )1

≤[σH]区域系数查图6-13，标准齿轮ZH=2.5，弹性系数查表6-8 得ZE=189.8√MPa，因大齿轮的许用齿面接触疲乏应力值较小，故将 [σH2]=944MPa代入，于是σH=ZH

4KT1ZE√b b11R(1−0.5R)2d3u1=2.5×189.8×√

4×59.94×103

MPa0.3(1−0.5×0.3)2×403×u=841.15MPa≤[σH2]=944MPa轮齿弯曲疲乏承载力量足够。8、斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算主要结果设计计算及说明〔二〕低速级齿轮〔斜齿圆柱齿轮〕设计计算1、选择材料和热处理方法，确定许用应力6-1大齿轮：45钢，正火，162~217HBW。依据小齿轮齿面硬度W和大齿轮齿面硬度线查得齿面接触疲乏极限应力为：σHlim3=740MPa，σHlim4=400MPa；==σFE4=3202=640MPa。6-8a查得接触寿命系数ZN3=1.06，ZN4=1.14；查得接触寿命系数YN3=0.87，YN4=0.93；其中N3=60γn1th=60×1×261.82×10×250×8=3.14×108N4=60γn2th=60×1×65.46×10×250×8=7.86×1076-3，取最小安全系数：SHmin=1.0，SFmin=1.25于是

主要结果

]=σHlim3ZSH ]=σHlim4ZSH N4

=740×1.06MPa=784MPa1.0=400×1.14MPa=456MPa1.0[σ ]=

σFE3Y

×0.87MPa=417MPaF3 SF N3 1.25[σ ]=σFE4Y =640

×0.93MPa=476.16MPaF4 SF N4 1.252、分析失效、确定设计准则齿的弯曲疲乏承载力量。3、按齿面接触疲乏承载力量计算齿轮主要参数依据式

d ≥3

2KT3 u+1

ZHZEZβ)23 √φ

(

[σ ]d u H因属减速传动，u=i2=4。确定计算载荷：小齿轮转矩T =9.55×103P2

=9.55×103×

N∙m=190.73N∙m3 n2 261.82KT3=KAKαKβKVT36-7，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，载荷平稳，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.2，则KT3=KAKαKβKVT3=1.2×190.73N∙m=228.88N∙mβ=Zβ=°=8,ZH=；数查表6-8 ZE=189.8√MPa；齿宽系数φd=bd1

=1。因小齿轮的许用齿面接触疲乏应力值较小，故将[σH4]=456MPa代入，得：32×228.88×103 4+1 2.43×189.8×0.983d ≥√ 13

( 4 )(

456

)2=82.53mma=(1+u)d3=(1+4)×82.53=206.325mm2 2取mn=(0.007~0.02)amn=0.01a=0.015210mm=3.15mm，取标准模数mn=3mm。z = 2acosβ =2×210×cos15°

=27.043 mn(1+u) 3×(1+4)取z3=27，z4=108。设计计算及说明 主要结果β=arccosmn(z +z)=arccos 3

×(27+108)=15.36°2a 3 4

2×210=15°21′32′′4、选择齿轮精度等级d =mnz3=

3×27

=84.00mm3 cosβ cos15°21′32′′齿轮圆周速度v= πd3n3 =π×84.00×261.82m/s=1.15m/s60×1000 60×10006-98级精度。5、准确计算计算载荷KT3=KAKαKβKVT3K=KAKαKβKV6-4，KA=16-9，Kv=1.08。齿轮传动啮合宽度b=φdd3=1×84.00mm=84mmF =2T3

=2×190.73kN=4.54kNt得：

d3 84KAFt

=1×4.54×103N/mm=54.05N/mm<100𝑁/𝑚𝑚b 84

Kα=1.26-5，φd=1.0，减速器轴刚度较大，Kβ=1.17K=KAKαKβKV=1×1.2×1.17×1.08=1.52KT3=KAKαKβKVT3=1.52×190.73N∙m=289.91N∙mKFt3=1.52×4.54kN=6.90kN6、验算轮齿接触疲乏承载力量设计计算及说明 主要结果σ =Z

ZZ√KFt(u+1–)H H E β bd3 u=2.43×189.8×0.98×√6.90×103×(4+1)MPa84×84 4=499.72MPa≤[σH]=749MPa7、验算轮齿弯曲疲乏承载力量由z3=27，z4=108，得z = z3 = 27

=30.11v3 cos3β cos315°21′32′′z = z4 = 108

=120.45v4 cos3β cos315°21′32′′==6-20，得Yβ=0.90于是σ =KFt

Y Y

6.90×103×4.11×0.90MPa=101.28MPaF3 bmn F3 β 84×3σ =KFt

Y Y =6.90×103×3.95×0.90MPa=97.34MPaF4 bmn F4 β 84×3轮齿弯曲疲乏承载力量足够。8、斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸计算主要结果四、减速器的润滑、密封及装油量的计算设计计算及说明 主要结果〔一〕轴承的润滑方式

πdn

π×40×1440mv =v

1 1

60×1000

=3.0m/s1 2 60×1000 s低速级线速度：v =v

=

=π×84.00×261.82m/s=1.15m/s3 4 60×1000 60×1000齿轮圆周速度v<2m/sv>2m/s时，轴承可选用油润滑润滑，通过在箱体上开油沟以到达润滑的目的。1、流体润滑油〔稀油〕润滑当齿轮的圆周速度v<12𝑚/𝑠时，可直接利用减速器油池内的润滑油来润滑轴承。此时，常用的润滑方式有：飞溅润滑：当齿轮圆周速度v>1.5~2𝑚/𝑠时，靠齿轮的旋转把箱体的油沿输油槽流至轴承。刮板润滑：当齿轮圆周速度很低〔v<1~2𝑚/𝑠〕时，飞溅效果差，为保证轴承的用油量，可承受刮板润滑。它是利用固定在箱体内壁上的