畢 業(yè) 設 計 說 明 書論文題目：三級圓柱齒輪減速器的設計與分析學 院： 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名： 指導老師： 完成日期： 年 3 月 181目 錄摘要3第一章 圓柱齒輪減速器簡介6第二章 三級圓柱齒輪減速器總體設計9第三章 三級圓柱齒輪減速器設計要求.10第四章 傳動裝置運動和動力參數的計算.134.1 選擇電動機和傳動比的分配134.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算13第五章 齒輪設計計算與校核.15第六章 軸的設計.25第七章 滾動軸承的校核.31第八章 箱體的設計計算.33第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析.359.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析.359.2 齒輪的有限元分析.37第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析.39總 結.40參考文獻.42謝 辭.43附錄（二維圖、三維圖、仿真圖）2摘要在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩作用的就是減速機，它相對來說比較精密。使用的目的是降低機器的轉速，增加機器的轉矩。它是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常常用在原動件與工作機之間的減速裝置 。在原動機和工作機之間擔任著不可小覷的作用，在機械中有極為廣泛的應用。它是工業(yè)諸多領域的機械傳動裝置，行業(yè)涉及的產品類別包括了各類齒輪減速機、行星齒輪減速機及蝸桿減速機，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動裝置在內的各類傳動裝置等。按照級數可分為單級和多級減速機；按照形狀可分為圓柱齒減速機、圓錐齒減速機和圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照分布形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。我們國家的減速機行業(yè)發(fā)展歷史已接近 40 年，無論是在那種工業(yè)中，減速機產品都有著廣泛的應用。各類行業(yè)都對它有及其大的誘惑。因為極大的市場需求才催生了激烈的行業(yè)競爭。在殘酷的市場競爭中，減速機行業(yè)必須加快淘汰已經落后的產能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產品，充分利用國家節(jié)能型產品惠民工程政策機遇，產品更新的力度要加大，產品結構要調整，也要關注國家產業(yè)政策，用以應對復雜多變的經濟環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢頭。本設計設計的是三級圓柱齒輪減速器，并對其進行應力分析。關鍵詞 ： 減速器 設計 分析3AbstractIncluding many, often by a torque of reducer is in the original motivation and working machine or execution mechanism between matching speed and torque transfer function, it is relatively more sophisticated. To reduce the machine speed, increase the machine. It is enclosed in a rigid shell body of the gear transmission, gear - worm transmission, which is composed of independent components used in the motivity and work machine deceleration device. In the original motivation and working machine as a force to be reckoned with in machinery has a very extensive application. It is an industrial area of mechanical transmission device, the industry involved in the products of all kinds of gear reducer, planetary gear reducer and cochlear Rod reducer, including the various special equipment, such as increase the speed of the device and speed regulating device, including flexible transmission device, including all kinds of transmission device. According to the series can be divided into single stage and multi-stage reducers; divided according to the shape of cylindrical gear, circular bevel gear reducer and cone cylindrical gear lead wheel reducer; according to the distribution form and can be divided into type, shunt type and the same shaft type speed reducer.Our country's reducer industry development history is close to 40 years, both in that industry, reducer products are widely applied. Industry of of all kinds are to have and the temptation. Because of the great market demand it gave birth to the fierce competition in the industry. In the fierce market competition, the reducer industry must accelerate the elimination of backwardness has production capacity, vigorously develop energy-efficient products, make full use 4of the national energy-saving products Huimin project policy opportunities, by the strength of product updates to increase, product structure to adjust, but also should pay attention to the national industrial policy, to deal with the complicated and changeable economic environment that will allow the industry to maintain the good momentum of development. Design and design of the three cylindrical gear reducer, and its stress analysis.Key words: reducer design analysis5第一章 緒論減速機（如圖 1.1）是一種傳動機構。在各式機械的傳動系統(tǒng)中幾乎都可以見到它的蹤跡。減速機已經深入到我們生活的每一部分。不管是交通工具還是工業(yè)生產，都有用到它。由此可見減速機的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應用。無論是大功率的傳動系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開減速器。它具有較好的轉換性能，減速器主要應用在速度與扭矩的轉換重要的機械配件設備。它利用齒輪的速度降低電機的輸出減速，將電機的輸出的速度降低，卷筒能夠得到超過工作要求的轉矩。減速器的主要功能有：1.減速器降低輸出的減速，同時能夠降低了減速器承受的負載的慣量。進而減低了能量的損失和間接地降低電機的轉速。2.提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例是減速器的電機的輸出乘減速比。減速器的工作原理 : 它一般用于提高輸出扭矩和降低速度的場合的機??1械機構。減速器的目是降低工作輸入的的轉速，提升機械工作機器的轉矩。減速器按形狀可分為菲有：圓錐齒減速機、圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照級數可分為單、二級、多級減速機。減速器的常用類型有：1.擺線針輪減速機 2.行星齒輪減速機 3.硬齒面圓柱齒輪減速器機 4 蝸桿減速機 5 三環(huán)減速機 6 軟齒面減速等等。普通的減速機幾對相同原理齒輪達到減速效果。減速器主要由傳動零件齒輪蝸輪、齒輪軸、蝸桿、軸、鍵、軸承、下箱體、上箱蓋及其附件所組成。其基本結構有一下大部分組成：1、齒輪、軸、鍵及軸承組合;齒輪、鍵與軸制成一體，稱齒輪軸，齒輪軸該結構用于：齒輪直徑的直徑與軸的直徑差別不大的場合下，當減速器軸的直徑 d，齒輪齒根圓的直徑 d1，若 d1-d≤（6~15 ）mm 時，應該采用齒輪軸。若 d-d（6 ～15）mm 時，采用齒輪與軸分開由鍵連接為三個零件組成的機械結構，如低速軸與大齒輪。齒輪與軸的周向固定平鍵聯接，軸上零件利用軸肩、軸環(huán)、軸套和軸承蓋作軸向固定;箱體是減速器的重要組成零件。減速器的箱體是傳動部件的裝配的基礎，箱體的裝配部件的精度應具有足夠的強度和剛度，這樣才能保持安裝精度的高低。62.箱體是由用灰鑄鐵鑄造而成，對于那些的重載或有沖擊載荷的減速器可以采用鑄鋼箱體鑄造而形成的箱體零件。單件生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，降低工人的勞動強度?；诣T鐵具有很好的減振性能、鑄造性能、成本較低。便于軸系部件和齒輪傳動部件的安裝和拆卸，且上箱蓋和下箱體用緊固件聯接成成一體。而軸承座旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間軸承座的聯接螺栓應靠近軸承座孔。保證強化箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近肋板。3.減速器的附件。為充分保證減速器的正常工作運行，對軸、齒輪、軸承組合、鍵、上端蓋和箱體的結構設計足夠要求外，而且，應該考慮到為減速器潤滑方式如：箱體的注油、測量箱體中油面高度、加工及拆裝時箱蓋與箱座的精度如何準確的定位、吊耳的設計和潤滑油和潤滑脂的的合理選擇。①定位銷為了保證裝配的精度。每次拆裝箱體時，保持軸承座孔制造加工時的精度，在箱蓋與箱座的聯接凸緣上裝加定位銷。安置在箱體縱向兩側聯接凸緣上，對稱箱體應呈對稱布置，進而保證安裝的精度。②油面指示器,檢查減速器內油池油面的高度的高低，要保持油池內適量的油潤滑部件的設備，油面指示器的作用是箱體便于觀察油面較穩(wěn)定的部位，防止減速器的損壞，進一步提高減速器的壽命。③放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部，油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。④啟箱螺釘，為加強密封效果，防止密封不緊漏油的的現象。裝配時于箱體剖分面上涂有以水玻璃、噴膠或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結緊密難于開蓋，進一步提高了封閉的作用。⑤檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。⑥通氣器減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。7⑦軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數目較多，尺寸較大，外觀不平整。減速機的發(fā)展前景非常好?，F在起重運輸設備行業(yè)對它的需求非常的大；目前，國內起重運輸設備制造行業(yè)正在處于良好的發(fā)展層次。近些年起冶這金，在國家宏觀調控作用下，鋼鐵產業(yè)嚴格控制產能，加快淘汰已經落后產能。隨著國家對重工業(yè)的發(fā)展，基礎設施建設的政策支持力度以及對水泥行業(yè)宏觀調控力度的加大，水泥機械市場需求增長空間將更為廣闊。它是水泥機械中的通用機械設備，市場景氣度必然隨之上升。起重運輸設備是它應用最為廣泛的行業(yè)，我國起重運輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長。由此，減速機需求也將得到有效的拉動。如圖 1.1 三級減速器裝配圖8第二章 傳動裝置總體設計展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 如圖 2.1 主有兩大系列，平行軸系列和??2垂直軸系列。減速器是按國家標準生產，該減速器主要有主要包括單級減速器ZDY、兩級減速器 ZLY、三級減速器 ZSY 和四級減速器 ZFY 四大系列等等。垂直軸減速器是按國家標準生產，有輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置，它主要包括 DBY、DCY 和 DFY 三大系列。此次設計的是三級展開式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。減速器的特點是：（1）齒輪傳動圓周速度不大于 20 米/秒；（2）工作環(huán)境 40～50℃，如果低于 0℃，啟動前潤滑油應預熱至 0℃以上。同時，用繪圖軟件進行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來在用 SW 對單個零件進行建模和裝配三級減速器的同時仿真出視頻；最后，對三級減速器進行有限元分析，進行結構方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。圖 2.1 展開式硬齒面圓柱齒輪減速器9第三章 三級圓柱齒輪減速器設計要求此次設計的三級減速器是 ZSY280-25-108Kw 型減速器裝配圖如圖 3.1。圖 3.1 三級減速器主裝配圖10圖 3.2 三級減速器左裝配圖圖 3.3 三級減速器左裝配圖此減速機是三級展開式圓柱齒輪減速機 ，其基本參考數據如下所示：??311齒輪軸Ⅰ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 100mm、模數為 4、螺旋角 ；??13?齒輪Ⅱ：選用 20CrMnT 材料、齒數 68、齒寬 90mm、模數為 4、螺旋角；齒輪軸 Ⅱ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 130mm、模數為 4、螺旋??13?角 ；齒輪 Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數 88、齒寬 120mm、模數為4、螺旋角 ；齒輪軸Ⅲ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 148mm、模數為 6、螺旋角 ；齒輪Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數 66、齒寬??13?138mm、模數為 6、螺旋角 ?原始數據為：該減速器低速級中心距為 280mm，總傳動比為 25，輸出功率為 108Kw。機器壽命為 10 年，它要每年工作 300 天，兩班制，基本不出現大的波動。3.2 確定傳動方案傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、傳動效率高、工藝性和經濟性好等要求。減速器的機構簡圖如下圖 3.5 所示：圖 3.4 減速器的機構簡圖12第四章 傳動裝置運動和動力參數的計算4.1 減速器選擇電動機和傳動比的分配減速器的標準電動機的容量以電機的額定功率表示，所選電動機的額定功率應不小于所需減速器工作機的額定要求的功率。則減速器工作機要求的電動機功率為：?/WdP?其中，Pd—減速器工作機要求的電動機輸出功率，單位為 Kw；η—減速器電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；Pw—減速器工作機所需輸入功率，單位為 Kw。該三級減速器的齒式聯軸器傳動效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動9.0?入?效率 ；滾子軸承的傳動效率 8.90?齒?8滾故：η=0.99 ×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.99=0.851kwPWd 91.265.1/?所以，選擇 YS6324 型電動機，其額定功率是 180Kw，空載轉速 1500 r/min；滿載轉速時 1400 r/min?？倐鲃颖裙綖?，其中 i＝25，根據由該三級減速器321?ii總基本參考數據的可知：；7.56812?zi；.3342。6.256?zi故：各級傳動比分別為 、 、 。71i5.32i6.3?i4.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算各軸的轉速：13min/140rn?in/5172.12 ri?4i/.3523rin/3.56.34 rin??各軸輸入功率：kwPd91.26p01??.8.22k9153?wP3024?其中式中，P 、P P 、 P 分別為相對應軸的功率。1234各軸輸入轉矩：mNnT??3131 085705.9??3232 nP????333 0.75805.9mNT??344 191.式中，T 1 、 T2 、T 3 、 T4 對應軸的轉矩14第五章 齒輪設計計算一級軸齒輪的設計1. 小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級精度， Z =25，Z =68，φ = 0.8,β=1312d?2. 2.按齒根彎曲疲勞強度設計??321cosFSadnt YzKTM??????①載荷系數 試選 K =1.5t②小齒輪傳遞取 mN??85701③大小齒輪彎曲疲勞強度極限 MpaFF4602li1li?④應力循環(huán)次數： ； 913.6?jLhn048.60922?jhnN⑤彎曲疲勞壽命的設計系數 , 1FNK02FN⑥計算一級齒輪許用彎曲應力應力修正系數 Y =2.0， 彎曲疲勞安全系數 S =1.4，則st F??MpaFstFNF 578/1lim1 ???Kst912liZ = =27.021V3COS?Z = =73.512查表得出：Y =2.62, Y =2.24, Y =1.59，Y =1.751Fa2Fa1Sa2Sa⑧因為 所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計計算12[][]SFFyy???15⑨重合度系數 Y 及螺旋角系數 Y??Y =0.70 Y =0.86??3. 設計計算① 3 22 8.6251198.057046cos???ntM=3.46m②圓周速度:smzvont/5.610c984.2301????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, AV ?齒間載荷分布系數 K =1.24 ?68.2??????VA④校正并確定模數 m nm = =3.46× =4.2mmn3ktt 32.取 mn=4mm3.計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 amzn19)(cos221????②螺旋角16????132)(arcos1zmn?③齒輪分度圓直徑；dn.48cs11。mn5.279oz2??④ 齒寬b= d =0.8 48.21=82.104mm??1?b =90mm2b = b +(5~10)=100mm14.校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH121????????① = =1200 Mpa1lim2li②K =0.9 K =0.92 HNHN③計算許用接觸應力取 S =1=K / S =0.9 1200/1=1080Mpa??1H?N?1limH?=K / S =0.92 1200/1=1104Mpa222li=( + )/2=1092Mpa??H1??H④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑥材料系數 Z = 189.8EMpa17⑧校核=2.44 189.8 0.75 0.992?H??72.163.104.8252??=926.43 Mpa =1092Mpa??H?故，滿足齒面接觸疲勞強度要求。第二級傳動齒輪設計1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級 Z =25， Z =88，φ = 1.1,β=1334d?2.齒根彎曲疲勞強度設計??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數 K=1.5②小齒輪傳遞的轉矩 T =2237500N mM2?③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 = =460Mpa?1limF2li④應力循環(huán)次數.1024.,083.4781 ????N⑤彎曲疲勞壽命系數K =0.9, K =0.921FN2FN⑥彎曲疲勞安全系數 S =1.4，應力修正系數 Y =2，則Fst= = 591.43 Mpa??1F?lim1Nstky= = 604.6 Mpa2Fli2FstS18⑦查取齒型系數和應力校正系數Z = =27.031V3COS?Z = =95.132查表得 Y =2.57， =2.18 , Y =1.6，Y =1.791Fa2Fa1Sa2Sa⑧因為 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計。12[][]SSFFyy???⑨重合度系數 Y 及螺旋角系數 Y??Y =0.7 Y =0.9??2.設計計算①齒輪模數:M =3.44nt②圓周速度:v= =2.377m/s??cos1061?Znt③計算載荷系數 K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AV ?載荷分布系數 K =1.34 ?4.2??????VA④校正并確定模數 nmm =3ktnt=3.437× =3.67mm324.圓整后，取 m =4m。n193 計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 aa= =232mm12()2cosnmz??②螺旋角=1312()arcosnamz????③齒輪分度圓直徑d = =102.63mm, d = =361.26mM31cosnz?42cosnz?④齒寬b= d =1.1 102.63=112.893mm??3?b =120mm4b = b +(5—10)=130mm34 校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH 121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.95 K =0.971HN2HN③計算許用接觸應力， 取 S =1=K / S =0.95 1500/1=1425Mpa??1H?N?1limH?20=K / S =0.97 1500/1=1455Mpa??2H?2N?2limH?=( + )/2=1440Mpa1??2④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44H⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑦材料系數 Z = 189.8 , Z =25EMpa3⑧校核 ubdKTEH 121????????=683.7Mpa =1440Mpa???H第三級傳動齒輪設計1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC ，7 級 Z =25，Z =66，φ = 0.9,β=13 。56d?2. 按齒根彎曲疲勞強度設計??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數 K=1.5②)小齒輪傳遞的轉矩 T =7528260 N m3?③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 21= =460Mpa?1limF2li④應力循環(huán)次數 N =4.23 10 , N =16.1 101?82?7⑤彎曲疲勞壽命系數 K =0.92, K =0.94FF⑦取彎曲疲勞安全系數 S =1.4，應力修正系數 Y =2，則 st= = 604.60 Mpa??1F?lim1NFstky= = 617.71 Mpa2li2stFS⑦查取齒型系數和應力校正系數Z = =27.031V3COS?Z = =71.352查表得 Y =2.57 ,Y =2.24 , Y =1.600, Y =1.75 1Fa2Fa1Sa2Sa⑧計算大小齒輪的 并加以比較[]SFy??12[][]aSaSFF??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??3 設計計算① 計算齒輪模數=5.47??321FSadnt YzCOKTM??????②圓周速度:22v= =1.080m/s??cos1061?nZMt③計算載荷系數 K系數 K =1.5，傳動載荷系數 K =1， 齒間載荷分配系數A VK =1.2, 齒向載荷分布系數 K =1.3 K= K K K ? ? A?V??K =2.34?④校正并確定模數 m nm = =3.28× =6.34mmn3ktt 324.取 m =6mmn4 計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 aa= =280.18mm12()2cosnz??②螺旋角=1312()arcosnamz???③ 齒輪分度圓直徑d = =154.00mm d = =406mm51cosnz?62cosnmz?④齒寬b= d =138.60mm??5b =138mm6b = b +(5—10)=148mm5235 校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.97 ， K =0.98 HNHN③計算許用接觸應力，取 S =1.=K / S =0.97 1500/1=1455Mpa??1H?1N?1limH?=K / S =0.98 1500/1=1470Mpa222li=( + )/2=1462.5Mpa??H1??H④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑦材料系數 Z = 189.8EMpa⑧校核 ubdKTEH121????????=1406.49 =1462.5Mpa???H故滿足齒面接觸疲勞強度第六章 軸的設計Ⅰ軸的設計1.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24及熱處理一致，均采用 20CrMnTi，經滲碳淬火。2.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表得軸的 C 值是 112min0d =50.14mm in013PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (52.65—53.65)mm，根據工廠實際情況，min0?這里取 d =53mm。min02) 軸上轉矩T =857.04 N m1?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.1 Ⅰ軸的結構簡圖d =d =53 mm, d = d +2=55 mm, d = d +10=65 mm,67min0567456d = d =65 mm, d = d =55 mm, L =82 mm, L =210 mm, 234512675L =242 mm，L =8 mm, L =T=29 mm(T 為軸承寬度 )312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=120mmⅡ軸的設計1.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。252.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表 11.3 得軸的 C 值是 105min0d =64.7mm in032PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (67.94—69.23)mm，所以 d =70mmmin0?min02) 軸上轉矩 T =1225.07N m2?3) 軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.2 Ⅱ軸的結構簡圖d =70mm, d = d +10=80mm, d = d +2a= d +2 (0.07—1223134223?0.1) d =91.2—96，這里取 d =94mm, d =78mm, d = 70mm ?3 345667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 mmL =35mm, L =108mm, L =105mm, L =7mm, 12233456L =T=35mm(T 為軸承寬度)78Ⅲ軸的設計1.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。2.Ⅲ軸結構設計1）估算軸徑 d ，查表 11.3 得軸的 C 值是 107min026d =98.8mm min03PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (103. 74—105.716)mm，所以 min0?d =110mmmin0軸上轉矩 T =7528.26 N m3?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.3 Ⅲ軸的結構簡圖d = d = d =95mm, d = d +26=121mm, d =d +10=130mm 1267min0231456，d =120mm，L =137mm, L =58mm, L =7 mm, L =T=45 mm(T 為軸承寬556452312度) L =45 mm,67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。Ⅳ軸的設計1.軸材料選用 40Cr，調質處理2.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表得軸的 C 值是 97min0d =121mm min013PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (127—129)mm，根據工廠實際情況，這里min0?27取 d =130mm。min02) 軸上轉矩T =24591.3 N m4?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.4 Ⅳ軸的結構簡圖d = d =140mm, d = d = d +10=150mm,d = d +2 (0.07—0.1)12min0235612342?=（173.28 —182.4）mm,這里取 d =175mm, d = d +10=160 mm3456L =370mm, L =269mm, L 1.4h=10.5,取 L =15mm, L =180mm, 1223?3445L =T=65mm(T 為軸承寬度)56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 mm4)軸的受力分析如下圖28圖 6.5 Ⅳ軸的受力分析L =167.5mm， L =296.5mmacbc5) 軸的校核F = =18978.92N6t42dTF = F tan /cos =34923 Nrt?n?F = F tan =21584 N6atR = F L /L =33750 Nbxt?acbR = F L /L =59742 Na6tM =10006785 N mmcx?R =(F L + F d )/ L = 31759 Nay6rbc6a21abR =(F L - F d )/ L =3164 Nby6rac6?abM = R L =5319633 N mm1M = R L =938126 N mm2yb?c?M =11332883 N mm129M =938131 N mm2?圖 6.7T =18978920N mm ，M = =11332889 N mm1?ca??212)(T???= M /W＜[ ]=90 Mpaca?1??故滿足要求畢 業(yè) 設 計 說 明 書論文題目：三級圓柱齒輪減速器的設計與分析學 院： 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名： 指導老師： 完成日期： 年 3 月 181目 錄摘要3第一章 圓柱齒輪減速器簡介6第二章 三級圓柱齒輪減速器總體設計9第三章 三級圓柱齒輪減速器設計要求.10第四章 傳動裝置運動和動力參數的計算.134.1 選擇電動機和傳動比的分配134.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算13第五章 齒輪設計計算與校核.15第六章 軸的設計.25第七章 滾動軸承的校核.31第八章 箱體的設計計算.33第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析.359.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析.359.2 齒輪的有限元分析.37第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析.39總 結.40參考文獻.42謝 辭.43附錄（二維圖、三維圖、仿真圖）2摘要在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩作用的就是減速機，它相對來說比較精密。使用的目的是降低機器的轉速，增加機器的轉矩。它是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常常用在原動件與工作機之間的減速裝置 。在原動機和工作機之間擔任著不可小覷的作用，在機械中有極為廣泛的應用。它是工業(yè)諸多領域的機械傳動裝置，行業(yè)涉及的產品類別包括了各類齒輪減速機、行星齒輪減速機及蝸桿減速機，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動裝置在內的各類傳動裝置等。按照級數可分為單級和多級減速機；按照形狀可分為圓柱齒減速機、圓錐齒減速機和圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照分布形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。我們國家的減速機行業(yè)發(fā)展歷史已接近 40 年，無論是在那種工業(yè)中，減速機產品都有著廣泛的應用。各類行業(yè)都對它有及其大的誘惑。因為極大的市場需求才催生了激烈的行業(yè)競爭。在殘酷的市場競爭中，減速機行業(yè)必須加快淘汰已經落后的產能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產品，充分利用國家節(jié)能型產品惠民工程政策機遇，產品更新的力度要加大，產品結構要調整，也要關注國家產業(yè)政策，用以應對復雜多變的經濟環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢頭。本設計設計的是三級圓柱齒輪減速器，并對其進行應力分析。關鍵詞 ： 減速器 設計 分析3AbstractIncluding many, often by a torque of reducer is in the original motivation and working machine or execution mechanism between matching speed and torque transfer function, it is relatively more sophisticated. To reduce the machine speed, increase the machine. It is enclosed in a rigid shell body of the gear transmission, gear - worm transmission, which is composed of independent components used in the motivity and work machine deceleration device. In the original motivation and working machine as a force to be reckoned with in machinery has a very extensive application. It is an industrial area of mechanical transmission device, the industry involved in the products of all kinds of gear reducer, planetary gear reducer and cochlear Rod reducer, including the various special equipment, such as increase the speed of the device and speed regulating device, including flexible transmission device, including all kinds of transmission device. According to the series can be divided into single stage and multi-stage reducers; divided according to the shape of cylindrical gear, circular bevel gear reducer and cone cylindrical gear lead wheel reducer; according to the distribution form and can be divided into type, shunt type and the same shaft type speed reducer.Our country's reducer industry development history is close to 40 years, both in that industry, reducer products are widely applied. Industry of of all kinds are to have and the temptation. Because of the great market demand it gave birth to the fierce competition in the industry. In the fierce market competition, the reducer industry must accelerate the elimination of backwardness has production capacity, vigorously develop energy-efficient products, make full use 4of the national energy-saving products Huimin project policy opportunities, by the strength of product updates to increase, product structure to adjust, but also should pay attention to the national industrial policy, to deal with the complicated and changeable economic environment that will allow the industry to maintain the good momentum of development. Design and design of the three cylindrical gear reducer, and its stress analysis.Key words: reducer design analysis5第一章 緒論減速機（如圖 1.1）是一種傳動機構。在各式機械的傳動系統(tǒng)中幾乎都可以見到它的蹤跡。減速機已經深入到我們生活的每一部分。不管是交通工具還是工業(yè)生產，都有用到它。由此可見減速機的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應用。無論是大功率的傳動系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開減速器。它具有較好的轉換性能，減速器主要應用在速度與扭矩的轉換重要的機械配件設備。它利用齒輪的速度降低電機的輸出減速，將電機的輸出的速度降低，卷筒能夠得到超過工作要求的轉矩。減速器的主要功能有：1.減速器降低輸出的減速，同時能夠降低了減速器承受的負載的慣量。進而減低了能量的損失和間接地降低電機的轉速。2.提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例是減速器的電機的輸出乘減速比。減速器的工作原理 : 它一般用于提高輸出扭矩和降低速度的場合的機??1械機構。減速器的目是降低工作輸入的的轉速，提升機械工作機器的轉矩。減速器按形狀可分為菲有：圓錐齒減速機、圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照級數可分為單、二級、多級減速機。減速器的常用類型有：1.擺線針輪減速機 2.行星齒輪減速機 3.硬齒面圓柱齒輪減速器機 4 蝸桿減速機 5 三環(huán)減速機 6 軟齒面減速等等。普通的減速機幾對相同原理齒輪達到減速效果。減速器主要由傳動零件齒輪蝸輪、齒輪軸、蝸桿、軸、鍵、軸承、下箱體、上箱蓋及其附件所組成。其基本結構有一下大部分組成：1、齒輪、軸、鍵及軸承組合;齒輪、鍵與軸制成一體，稱齒輪軸，齒輪軸該結構用于：齒輪直徑的直徑與軸的直徑差別不大的場合下，當減速器軸的直徑 d，齒輪齒根圓的直徑 d1，若 d1-d≤（6~15 ）mm 時，應該采用齒輪軸。若 d-d（6 ～15）mm 時，采用齒輪與軸分開由鍵連接為三個零件組成的機械結構，如低速軸與大齒輪。齒輪與軸的周向固定平鍵聯接，軸上零件利用軸肩、軸環(huán)、軸套和軸承蓋作軸向固定;箱體是減速器的重要組成零件。減速器的箱體是傳動部件的裝配的基礎，箱體的裝配部件的精度應具有足夠的強度和剛度，這樣才能保持安裝精度的高低。62.箱體是由用灰鑄鐵鑄造而成，對于那些的重載或有沖擊載荷的減速器可以采用鑄鋼箱體鑄造而形成的箱體零件。單件生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，降低工人的勞動強度?；诣T鐵具有很好的減振性能、鑄造性能、成本較低。便于軸系部件和齒輪傳動部件的安裝和拆卸，且上箱蓋和下箱體用緊固件聯接成成一體。而軸承座旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間軸承座的聯接螺栓應靠近軸承座孔。保證強化箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近肋板。3.減速器的附件。為充分保證減速器的正常工作運行，對軸、齒輪、軸承組合、鍵、上端蓋和箱體的結構設計足夠要求外，而且，應該考慮到為減速器潤滑方式如：箱體的注油、測量箱體中油面高度、加工及拆裝時箱蓋與箱座的精度如何準確的定位、吊耳的設計和潤滑油和潤滑脂的的合理選擇。①定位銷為了保證裝配的精度。每次拆裝箱體時，保持軸承座孔制造加工時的精度，在箱蓋與箱座的聯接凸緣上裝加定位銷。安置在箱體縱向兩側聯接凸緣上，對稱箱體應呈對稱布置，進而保證安裝的精度。②油面指示器,檢查減速器內油池油面的高度的高低，要保持油池內適量的油潤滑部件的設備，油面指示器的作用是箱體便于觀察油面較穩(wěn)定的部位，防止減速器的損壞，進一步提高減速器的壽命。③放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部，油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。④啟箱螺釘，為加強密封效果，防止密封不緊漏油的的現象。裝配時于箱體剖分面上涂有以水玻璃、噴膠或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結緊密難于開蓋，進一步提高了封閉的作用。⑤檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。⑥通氣器減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。7⑦軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數目較多，尺寸較大，外觀不平整。減速機的發(fā)展前景非常好?，F在起重運輸設備行業(yè)對它的需求非常的大；目前，國內起重運輸設備制造行業(yè)正在處于良好的發(fā)展層次。近些年起冶這金，在國家宏觀調控作用下，鋼鐵產業(yè)嚴格控制產能，加快淘汰已經落后產能。隨著國家對重工業(yè)的發(fā)展，基礎設施建設的政策支持力度以及對水泥行業(yè)宏觀調控力度的加大，水泥機械市場需求增長空間將更為廣闊。它是水泥機械中的通用機械設備，市場景氣度必然隨之上升。起重運輸設備是它應用最為廣泛的行業(yè)，我國起重運輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長。由此，減速機需求也將得到有效的拉動。如圖 1.1 三級減速器裝配圖8第二章 傳動裝置總體設計展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 如圖 2.1 主有兩大系列，平行軸系列和??2垂直軸系列。減速器是按國家標準生產，該減速器主要有主要包括單級減速器ZDY、兩級減速器 ZLY、三級減速器 ZSY 和四級減速器 ZFY 四大系列等等。垂直軸減速器是按國家標準生產，有輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置，它主要包括 DBY、DCY 和 DFY 三大系列。此次設計的是三級展開式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。減速器的特點是：（1）齒輪傳動圓周速度不大于 20 米/秒；（2）工作環(huán)境 40～50℃，如果低于 0℃，啟動前潤滑油應預熱至 0℃以上。同時，用繪圖軟件進行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來在用 SW 對單個零件進行建模和裝配三級減速器的同時仿真出視頻；最后，對三級減速器進行有限元分析，進行結構方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。圖 2.1 展開式硬齒面圓柱齒輪減速器9第三章 三級圓柱齒輪減速器設計要求此次設計的三級減速器是 ZSY280-25-108Kw 型減速器裝配圖如圖 3.1。圖 3.1 三級減速器主裝配圖10圖 3.2 三級減速器左裝配圖圖 3.3 三級減速器左裝配圖此減速機是三級展開式圓柱齒輪減速機 ，其基本參考數據如下所示：??311齒輪軸Ⅰ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 100mm、模數為 4、螺旋角 ；??13?齒輪Ⅱ：選用 20CrMnT 材料、齒數 68、齒寬 90mm、模數為 4、螺旋角；齒輪軸 Ⅱ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 130mm、模數為 4、螺旋??13?角 ；齒輪 Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數 88、齒寬 120mm、模數為4、螺旋角 ；齒輪軸Ⅲ：選用 45 材料、齒數 25、齒寬 148mm、模數為 6、螺旋角 ；齒輪Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數 66、齒寬??13?138mm、模數為 6、螺旋角 ?原始數據為：該減速器低速級中心距為 280mm，總傳動比為 25，輸出功率為 108Kw。機器壽命為 10 年，它要每年工作 300 天，兩班制，基本不出現大的波動。3.2 確定傳動方案傳動方案要滿足工作可靠、結構簡單、傳動效率高、工藝性和經濟性好等要求。減速器的機構簡圖如下圖 3.5 所示：圖 3.4 減速器的機構簡圖12第四章 傳動裝置運動和動力參數的計算4.1 減速器選擇電動機和傳動比的分配減速器的標準電動機的容量以電機的額定功率表示，所選電動機的額定功率應不小于所需減速器工作機的額定要求的功率。則減速器工作機要求的電動機功率為：?/WdP?其中，Pd—減速器工作機要求的電動機輸出功率，單位為 Kw；η—減速器電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；Pw—減速器工作機所需輸入功率，單位為 Kw。該三級減速器的齒式聯軸器傳動效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動9.0?入?效率 ；滾子軸承的傳動效率 8.90?齒?8滾故：η=0.99 ×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.99=0.851kwPWd 91.265.1/?所以，選擇 YS6324 型電動機，其額定功率是 180Kw，空載轉速 1500 r/min；滿載轉速時 1400 r/min?？倐鲃颖裙綖?，其中 i＝25，根據由該三級減速器321?ii總基本參考數據的可知：；7.56812?zi；.3342。6.256?zi故：各級傳動比分別為 、 、 。71i5.32i6.3?i4.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算各軸的轉速：13min/140rn?in/5172.12 ri?4i/.3523rin/3.56.34 rin??各軸輸入功率：kwPd91.26p01??.8.22k9153?wP3024?其中式中，P 、P P 、 P 分別為相對應軸的功率。1234各軸輸入轉矩：mNnT??3131 085705.9??3232 nP????333 0.75805.9mNT??344 191.式中，T 1 、 T2 、T 3 、 T4 對應軸的轉矩14第五章 齒輪設計計算一級軸齒輪的設計1. 小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級精度， Z =25，Z =68，φ = 0.8,β=1312d?2. 2.按齒根彎曲疲勞強度設計??321cosFSadnt YzKTM??????①載荷系數 試選 K =1.5t②小齒輪傳遞取 mN??85701③大小齒輪彎曲疲勞強度極限 MpaFF4602li1li?④應力循環(huán)次數： ； 913.6?jLhn048.60922?jhnN⑤彎曲疲勞壽命的設計系數 , 1FNK02FN⑥計算一級齒輪許用彎曲應力應力修正系數 Y =2.0， 彎曲疲勞安全系數 S =1.4，則st F??MpaFstFNF 578/1lim1 ???Kst912liZ = =27.021V3COS?Z = =73.512查表得出：Y =2.62, Y =2.24, Y =1.59，Y =1.751Fa2Fa1Sa2Sa⑧因為 所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計計算12[][]SFFyy???15⑨重合度系數 Y 及螺旋角系數 Y??Y =0.70 Y =0.86??3. 設計計算① 3 22 8.6251198.057046cos???ntM=3.46m②圓周速度:smzvont/5.610c984.2301????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, AV ?齒間載荷分布系數 K =1.24 ?68.2??????VA④校正并確定模數 m nm = =3.46× =4.2mmn3ktt 32.取 mn=4mm3.計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 amzn19)(cos221????②螺旋角16????132)(arcos1zmn?③齒輪分度圓直徑；dn.48cs11。mn5.279oz2??④ 齒寬b= d =0.8 48.21=82.104mm??1?b =90mm2b = b +(5~10)=100mm14.校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH121????????① = =1200 Mpa1lim2li②K =0.9 K =0.92 HNHN③計算許用接觸應力取 S =1=K / S =0.9 1200/1=1080Mpa??1H?N?1limH?=K / S =0.92 1200/1=1104Mpa222li=( + )/2=1092Mpa??H1??H④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑥材料系數 Z = 189.8EMpa17⑧校核=2.44 189.8 0.75 0.992?H??72.163.104.8252??=926.43 Mpa =1092Mpa??H?故，滿足齒面接觸疲勞強度要求。第二級傳動齒輪設計1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級 Z =25， Z =88，φ = 1.1,β=1334d?2.齒根彎曲疲勞強度設計??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數 K=1.5②小齒輪傳遞的轉矩 T =2237500N mM2?③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 = =460Mpa?1limF2li④應力循環(huán)次數.1024.,083.4781 ????N⑤彎曲疲勞壽命系數K =0.9, K =0.921FN2FN⑥彎曲疲勞安全系數 S =1.4，應力修正系數 Y =2，則Fst= = 591.43 Mpa??1F?lim1Nstky= = 604.6 Mpa2Fli2FstS18⑦查取齒型系數和應力校正系數Z = =27.031V3COS?Z = =95.132查表得 Y =2.57， =2.18 , Y =1.6，Y =1.791Fa2Fa1Sa2Sa⑧因為 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計。12[][]SSFFyy???⑨重合度系數 Y 及螺旋角系數 Y??Y =0.7 Y =0.9??2.設計計算①齒輪模數:M =3.44nt②圓周速度:v= =2.377m/s??cos1061?Znt③計算載荷系數 K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AV ?載荷分布系數 K =1.34 ?4.2??????VA④校正并確定模數 nmm =3ktnt=3.437× =3.67mm324.圓整后，取 m =4m。n193 計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 aa= =232mm12()2cosnmz??②螺旋角=1312()arcosnamz????③齒輪分度圓直徑d = =102.63mm, d = =361.26mM31cosnz?42cosnz?④齒寬b= d =1.1 102.63=112.893mm??3?b =120mm4b = b +(5—10)=130mm34 校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH 121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.95 K =0.971HN2HN③計算許用接觸應力， 取 S =1=K / S =0.95 1500/1=1425Mpa??1H?N?1limH?20=K / S =0.97 1500/1=1455Mpa??2H?2N?2limH?=( + )/2=1440Mpa1??2④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44H⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑦材料系數 Z = 189.8 , Z =25EMpa3⑧校核 ubdKTEH 121????????=683.7Mpa =1440Mpa???H第三級傳動齒輪設計1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC ，7 級 Z =25，Z =66，φ = 0.9,β=13 。56d?2. 按齒根彎曲疲勞強度設計??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數 K=1.5②)小齒輪傳遞的轉矩 T =7528260 N m3?③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 21= =460Mpa?1limF2li④應力循環(huán)次數 N =4.23 10 , N =16.1 101?82?7⑤彎曲疲勞壽命系數 K =0.92, K =0.94FF⑦取彎曲疲勞安全系數 S =1.4，應力修正系數 Y =2，則 st= = 604.60 Mpa??1F?lim1NFstky= = 617.71 Mpa2li2stFS⑦查取齒型系數和應力校正系數Z = =27.031V3COS?Z = =71.352查表得 Y =2.57 ,Y =2.24 , Y =1.600, Y =1.75 1Fa2Fa1Sa2Sa⑧計算大小齒輪的 并加以比較[]SFy??12[][]aSaSFF??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??3 設計計算① 計算齒輪模數=5.47??321FSadnt YzCOKTM??????②圓周速度:22v= =1.080m/s??cos1061?nZMt③計算載荷系數 K系數 K =1.5，傳動載荷系數 K =1， 齒間載荷分配系數A VK =1.2, 齒向載荷分布系數 K =1.3 K= K K K ? ? A?V??K =2.34?④校正并確定模數 m nm = =3.28× =6.34mmn3ktt 324.取 m =6mmn4 計算齒輪傳動幾何尺寸①中心距 aa= =280.18mm12()2cosnz??②螺旋角=1312()arcosnamz???③ 齒輪分度圓直徑d = =154.00mm d = =406mm51cosnz?62cosnmz?④齒寬b= d =138.60mm??5b =138mm6b = b +(5—10)=148mm5235 校核齒面接觸疲勞強度ubdKTZEH121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.97 ， K =0.98 HNHN③計算許用接觸應力，取 S =1.=K / S =0.97 1500/1=1455Mpa??1H?1N?1limH?=K / S =0.98 1500/1=1470Mpa222li=( + )/2=1462.5Mpa??H1??H④節(jié)點區(qū)域系數 Z =2.44⑤重合度系數 Z =0.8?⑥螺旋角系數 Z = =0.987?cos⑦材料系數 Z = 189.8EMpa⑧校核 ubdKTEH121????????=1406.49 =1462.5Mpa???H故滿足齒面接觸疲勞強度第六章 軸的設計Ⅰ軸的設計1.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24及熱處理一致，均采用 20CrMnTi，經滲碳淬火。2.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表得軸的 C 值是 112min0d =50.14mm in013PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (52.65—53.65)mm，根據工廠實際情況，min0?這里取 d =53mm。min02) 軸上轉矩T =857.04 N m1?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.1 Ⅰ軸的結構簡圖d =d =53 mm, d = d +2=55 mm, d = d +10=65 mm,67min0567456d = d =65 mm, d = d =55 mm, L =82 mm, L =210 mm, 234512675L =242 mm，L =8 mm, L =T=29 mm(T 為軸承寬度 )312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=120mmⅡ軸的設計1.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。252.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表 11.3 得軸的 C 值是 105min0d =64.7mm in032PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (67.94—69.23)mm，所以 d =70mmmin0?min02) 軸上轉矩 T =1225.07N m2?3) 軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.2 Ⅱ軸的結構簡圖d =70mm, d = d +10=80mm, d = d +2a= d +2 (0.07—1223134223?0.1) d =91.2—96，這里取 d =94mm, d =78mm, d = 70mm ?3 345667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 mmL =35mm, L =108mm, L =105mm, L =7mm, 12233456L =T=35mm(T 為軸承寬度)78Ⅲ軸的設計1.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。2.Ⅲ軸結構設計1）估算軸徑 d ，查表 11.3 得軸的 C 值是 107min026d =98.8mm min03PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (103. 74—105.716)mm，所以 min0?d =110mmmin0軸上轉矩 T =7528.26 N m3?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.3 Ⅲ軸的結構簡圖d = d = d =95mm, d = d +26=121mm, d =d +10=130mm 1267min0231456，d =120mm，L =137mm, L =58mm, L =7 mm, L =T=45 mm(T 為軸承寬556452312度) L =45 mm,67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。Ⅳ軸的設計1.軸材料選用 40Cr，調質處理2.軸的結構設計1）估算軸徑 d ，查表得軸的 C 值是 97min0d =121mm min013PC?單鍵槽增加 5%——7%，所以 d (127—129)mm，根據工廠實際情況，這里min0?27取 d =130mm。min02) 軸上轉矩T =24591.3 N m4?3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖 6.4 Ⅳ軸的結構簡圖d = d =140mm, d = d = d +10=150mm,d = d +2 (0.07—0.1)12min0235612342?=（173.28 —182.4）mm,這里取 d =175mm, d = d +10=160 mm3456L =370mm, L =269mm, L 1.4h=10.5,取 L =15mm, L =180mm, 1223?3445L =T=65mm(T 為軸承寬度)56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 mm4)軸的受力分析如下圖28圖 6.5 Ⅳ軸的受力分析L =167.5mm， L =296.5mmacbc5) 軸的校核F = =18978.92N6t42dTF = F tan /cos =34923 Nrt?n?F = F tan =21584 N6atR = F L /L =33750 Nbxt?acbR = F L /L =59742 Na6tM =10006785 N mmcx?R =(F L + F d )/ L = 31759 Nay6rbc6a21abR =(F L - F d )/ L =3164 Nby6rac6?abM = R L =5319633 N mm1M = R L =938126 N mm2yb?c?M =11332883 N mm129M =938131 N mm2?圖 6.7T =18978920N mm ，M = =11332889 N mm1?ca??212)(T???= M /W＜[ ]=90 Mpaca?1??故滿足要求