減速器設(shè)計計算及說明

一、總體方案設(shè)計設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果二、運動參數(shù)設(shè)計設(shè)計計算及說明（一）電動機的選擇1、工作機主軸轉(zhuǎn)速????=65r/min2、工作機的工作功率????=??????3、傳動裝置總效率????齒式聯(lián)軸器（1個） η =0.99聯(lián)8級精度錐齒輪傳動（1個） η =0.97聯(lián)8級精度圓柱斜齒輪（1個） η =0.97齒滾子軸承（3對） η =0.98承

主要結(jié)果總效率：sη =η ?η ?η ?η 3=0.99×0.97×0.97×0.983=0.90s聯(lián) 柱齒 錐齒 承4、電動機額定功率????P′== 4 kW=4.4kWe ηs 0.90ee所選電動機的額定功率Pe≥P′，取Pee

=5.5kW，選擇電動機型號為：Y132S-4三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速ne=1440r/min。（二）傳動比分配傳動裝置的總傳動比：i =ne

=1440

=22.154s nW 65一般高速級圓錐齒輪的傳動比約取i錐=0.25is=0.25×22.154≈5.5設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果高速級傳動比i1=5.5低速級傳動比i2=4則：i=i1i2=5.5×4=22輸出轉(zhuǎn)速：n=nE=1440=65.45轉(zhuǎn)速誤差：

i 22nn nw

=65.456565

=0.6%<5%故傳動比合適。（三）運動及動力參數(shù)運算1、計算各軸的轉(zhuǎn)速????=ne=1440r/minn =ne=960r/min=261.82r/min2 5.5n =n2=261.82r/min=65.45r/min3 i2 42、計算各軸的功率????聯(lián)=?η =5.5×0.99kW=5.445kW聯(lián)2 P =P?η ?η =5.445×0.99×0.97kW=2 承 錐齒3 P =P?η ?η =5.229×0.99×0.97kW=3 承 柱齒3、計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩????T =9550×

=9550×5.445N?m=36.11N?m1 1440T =9550×

設(shè)計計算及說明=9550×5.229N?m=190.73N?m

主要結(jié)果2 n2 261.82T =9550×

=9550×5.021N?m=732.57N?m3 n3 65.45運動和動力參數(shù)表軸號15.44536.111440號15.44536.11144025.229190.73261.8235.021732.5765.45三、主要零件的計算設(shè)計計算及說明（一）高速級齒輪（錐齒輪）設(shè)計計算1、選擇材料和熱處理方法，確定許用應(yīng)力參考機械設(shè)計教程得知，直齒錐齒輪加工難于磨，較少采用硬齒面齒輪傳動，為提高承載能力，降低加工成本，對于一些載荷較大、結(jié)構(gòu)尺寸有限制而缺少硬齒面加工條件的場合，可采用中硬度齒面，若兩齒輪齒數(shù)比較大（u>5）時，亦可采用硬齒面小齒輪和軟齒面大齒輪的組合。本齒輪傳動為高速級，載荷較大，設(shè)計傳動比i1=5.5,則參考表6-16V，表面淬火，50~55HRC。58HRC54HRC6-6MQ線查得齒面接觸疲勞極限應(yīng)力為：σHlim1=1500MPa，σHlim2=1180MPa；Q1=2=。按圖6-8a查得接觸壽命系數(shù)ZN1=0.91，ZN2=0.96；按圖6-8b查得接觸壽命系數(shù)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=1.57×108再查表6-3，取最小安全系數(shù)：SHmin=1.2，SFmin=1.5于是

主要結(jié)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設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果[σ ]=σFE2Y =720×0.89MPa=427.2MPaF2 SF N2 1.52、分析失效、確定設(shè)計準(zhǔn)則由于要設(shè)計的齒輪傳動是閉式齒輪傳動，且為硬齒面齒輪，最大可能的失效是齒根疲勞折斷；也可能發(fā)生齒面疲勞。因此，本齒輪傳動可按輪齒的彎曲疲勞承載能力進行設(shè)計，確定主要參數(shù)，再驗算齒面接觸疲勞承載能力。3、按輪齒的彎曲疲勞承載能力計算齒輪主要參數(shù)根據(jù)式

m≥√

1φR(1?0.5φR)2z2√1+u2[σF]1確定計算載荷：小齒輪轉(zhuǎn)矩T =9.55×103

5.445=9.55×103× N?m=36.11N?m1 1440=KAKαKβKVT1查表6-7，考慮本齒輪傳動是斜齒圓柱齒輪傳動，電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，軸承相對齒輪不對稱布置，取載荷系數(shù)K=1.6，則KT1=KAKαKβKVT1=1.6×36.11N?m=57.78N?m由于錐齒輪加工精度較低，尤其大直徑齒輪精度更難于保證，φR=iRb=0.3，初選=20，z2=i1z1=5.5×20=110=arctan1=iRarctan

1

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

=615.20v2 cosδ2 cos79.7°查圖6-16，得兩輪復(fù)合齒形系數(shù)為YF1=4.38，YF2=4.06,由于設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果YF1

=4.38

=8.88×10?3<

=4.06

=9.50×10?3YF2

[σF1] 493 [σF2] 427.2代入計算，于是[σF2]

m≥√

1φR(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+5.52427.2查表6-10取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mm，則==40mm4、選擇齒輪精度等級v=

πd1n1

π×40×1440= 60×1000

m=3.0m/sm60×1000 s查表6-9，并考慮該齒輪傳動的用途，選擇8級精度。5、精確計算計算載荷KT1=KAKαKβKVT1K=KAKαKβKVF=2T1=2×36.11=1.8kNt 40查表6-4，KA=1；查圖6-9，Kv=1.18。齒輪傳動嚙合寬度b=φRR=φR23mm查表6-6得

d12sinδ

=0.2×

402×sin10.3

=22.37mm≈KAFt

設(shè)計計算及說明=1×1.8×103N/mm=78.26N/mm<100??/????

主要結(jié)果b 23經(jīng)表面硬化的直齒輪，

Kα=1.26-5，φd=1.0，減速器軸的剛度較大，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、驗算輪齒接觸疲勞承載能力σH=ZH

ZE√

4KT1R1?R1?5 )1

≤[σH]區(qū)域系數(shù)查圖6-13，標(biāo)準(zhǔn)齒輪ZH=2.5，彈性系數(shù)查表6-8 得ZE因大齒輪的許用齒面接觸疲勞應(yīng)力值較小，故將 [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輪齒彎曲疲勞承載能力足夠。8、斜齒圓柱齒輪傳動幾何尺寸計算主要結(jié)果設(shè)計計算及說明（二）低速級齒輪（斜齒圓柱齒輪）設(shè)計計算1、選擇材料和熱處理方法，確定許用應(yīng)力6-16-2大齒輪：45鋼，正火，162~217HBW。根據(jù)小齒輪齒面硬度W和大齒輪齒面硬度線查得齒面接觸疲勞極限應(yīng)力為：σHlim3740MPa，σHlim4400MPa；6-7MQ3002600MPa，σFE4=320×2=640MPa。按圖6-8a查得接觸壽命系數(shù)ZN3=1.06，ZN4=1.14；按圖6-8b查得接觸壽命系數(shù)YN3=0.87，YN4=0.93；其中=60γn1th=60×1×261.82×10×250×8=3.14×108=60γn2th=60×1×65.46×10×250×8=7.86×107再查表6-3，取最小安全系數(shù)：SHmin=1.0，SFmin=1.25于是

主要結(jié)果[σH3[σH4

]=σHlim3ZSH ]=σHlim4ZSH

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

σFE3Y

600

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

×0.93MPa=476.16MPaF4 SF N4 1.252、分析失效、確定設(shè)計準(zhǔn)則由于要設(shè)計的齒輪傳動是閉式傳動，且大齒輪是軟齒面齒輪，最大可能的失效是齒面疲勞；但模數(shù)過小，也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。因此，本齒輪傳動可按齒面接觸疲勞承載能力進行設(shè)計，確定主要參數(shù)，再驗算輪齒的彎曲疲勞承載能力。3、按齒面接觸疲勞承載能力計算齒輪主要參數(shù)根據(jù)式

d ≥

u+1

ZHZEZβ)23 √φ

( ?)

[σ ]d u H因?qū)贉p速傳動，u=i2=4。確定計算載荷：小齒輪轉(zhuǎn)矩T =9.55×103

=9.55×103×

N?m=190.73N?m3 n2 261.82=KAKαKβKVT3查表6-7，考慮本齒輪傳動是斜齒圓柱齒輪傳動，電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，軸承相對齒輪不對稱布置，取載荷系數(shù)K=1.2，則=KAKαKβKVT3=1.2×190.73N?m=228.88N?mβ=Zβ=°=8,ZH=；彈性系數(shù)查表6-8 ZE=齒寬系數(shù)φd=bd1

=1。因小齒輪的許用齒面接觸疲勞應(yīng)力值較小，故將[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a=210mm,按經(jīng)驗式mn=(0.007~0.02)a，取mn=0.01a=0.015×210mm=3.15mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=3mm。z = 2acosβ =2×210×

=27.043 mn(1+u) 3×(1+4)取z3=27，z4=108。設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果β=arccosmn(z +z)=arccos

×(27+108)=15.36°2a 3 4

2×210=15°21′32′′4、選擇齒輪精度等級d =mnz3

3×27

=84.00mm3 cosβ cos15°21′32′′齒輪圓周速度v= =π×84.00×261.82m/s=1.15m/s60×1000 60×1000查表6-9，并考慮該齒輪傳動的用途，選擇8級精度。5、精確計算計算載荷KT3=KAKαKβKVT3K=KAKαKβKV查表6-4，KA=1；查圖6-9，Kv=1.08。齒輪傳動嚙合寬度b=φdd3=1×84.00mm=84mmF =

=2×190.73kN=4.54kNt查表6-6得：

d3 84KAFt

=1×4.54×103N/mm=54.05N/mm<100??/????b 84

Kα=1.2查表6-5，φd=1.0，減速器軸剛度較大，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、驗算輪齒接觸疲勞承載能力設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果σ =

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、驗算輪齒彎曲疲勞承載能力由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，得于是σ =

Y Y

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

Y Y =6.90×103×3.95×0.90MPa=97.34MPaF4 bmn F4 β 84×3輪齒彎曲疲勞承載能力足夠。8、斜齒輪圓柱齒輪傳動幾何尺寸計算主要結(jié)果四、減速器的潤滑、密封及裝油量的計算設(shè)計計算及說明 主要結(jié)果（一）軸承的潤滑方式高速級線速度：

πdn

π×40×1440mv =v

1 1

60×1000

=3.0m/s1 2 60×1000 s低速級線速度：v =

= πd3

=π×84.00×261.82m/s=1.15m/s3 4 60×1000 60×1000齒輪圓周速度v<v>時，軸承可選用油潤滑潤滑，通過在箱體上開油溝以達(dá)到潤滑的目的。1、流體潤滑油（稀油）潤滑當(dāng)齒輪的圓周速度v<12??/??時，可直接利用減速器油池內(nèi)的潤滑油來潤滑軸承。此時，常