畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書論文題目：三級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與分析學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)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(jiǎn)介6第二章 三級(jí)圓柱齒輪減速器總體設(shè)計(jì)9第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求.10第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.134.1 選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配134.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算13第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算與校核.15第六章 軸的設(shè)計(jì).25第七章 滾動(dòng)軸承的校核.31第八章 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算.33第九章 三級(jí)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(jí)圓柱齒輪減速器仿真分析.39總 結(jié).40參考文獻(xiàn).42謝 辭.43附錄（二維圖、三維圖、仿真圖）2摘要在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩作用的就是減速機(jī)，它相對(duì)來(lái)說(shuō)比較精密。使用的目的是降低機(jī)器的轉(zhuǎn)速，增加機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。它是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常常用在原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速裝置 。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間擔(dān)任著不可小覷的作用，在機(jī)械中有極為廣泛的應(yīng)用。它是工業(yè)諸多領(lǐng)域的機(jī)械傳動(dòng)裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)及蝸桿減速機(jī)，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調(diào)節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動(dòng)裝置在內(nèi)的各類傳動(dòng)裝置等。按照級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)；按照形狀可分為圓柱齒減速機(jī)、圓錐齒減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照分布形式又可分為展開(kāi)式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。我們國(guó)家的減速機(jī)行業(yè)發(fā)展歷史已接近 40 年，無(wú)論是在那種工業(yè)中，減速機(jī)產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。各類行業(yè)都對(duì)它有及其大的誘惑。因?yàn)闃O大的市場(chǎng)需求才催生了激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，減速機(jī)行業(yè)必須加快淘汰已經(jīng)落后的產(chǎn)能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產(chǎn)品，充分利用國(guó)家節(jié)能型產(chǎn)品惠民工程政策機(jī)遇，產(chǎn)品更新的力度要加大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要調(diào)整，也要關(guān)注國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，用以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢(shì)頭。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是三級(jí)圓柱齒輪減速器，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。關(guān)鍵詞 ： 減速器 設(shè)計(jì) 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(jī)（如圖 1.1）是一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中幾乎都可以見(jiàn)到它的蹤跡。減速機(jī)已經(jīng)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(chǎn)，都有用到它。由此可見(jiàn)減速機(jī)的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是大功率的傳動(dòng)系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開(kāi)減速器。它具有較好的轉(zhuǎn)換性能，減速器主要應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換重要的機(jī)械配件設(shè)備。它利用齒輪的速度降低電機(jī)的輸出減速，將電機(jī)的輸出的速度降低，卷筒能夠得到超過(guò)工作要求的轉(zhuǎn)矩。減速器的主要功能有：1.減速器降低輸出的減速，同時(shí)能夠降低了減速器承受的負(fù)載的慣量。進(jìn)而減低了能量的損失和間接地降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例是減速器的電機(jī)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(chǎng)合的機(jī)??1械機(jī)構(gòu)。減速器的目是降低工作輸入的的轉(zhuǎn)速，提升機(jī)械工作機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。減速器按形狀可分為菲有：圓錐齒減速機(jī)、圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照級(jí)數(shù)可分為單、二級(jí)、多級(jí)減速機(jī)。減速器的常用類型有：1.擺線針輪減速機(jī) 2.行星齒輪減速機(jī) 3.硬齒面圓柱齒輪減速器機(jī) 4 蝸桿減速機(jī) 5 三環(huán)減速機(jī) 6 軟齒面減速等等。普通的減速機(jī)幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到減速效果。減速器主要由傳動(dòng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)用于：齒輪直徑的直徑與軸的直徑差別不大的場(chǎng)合下，當(dāng)減速器軸的直徑 d，齒輪齒根圓的直徑 d1，若 d1-d≤（6~15 ）mm 時(shí)，應(yīng)該采用齒輪軸。若 d-d（6 ～15）mm 時(shí)，采用齒輪與軸分開(kāi)由鍵連接為三個(gè)零件組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)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(dòng)部件的裝配的基礎(chǔ)，箱體的裝配部件的精度應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(duì)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(chǎn)的減速器，為了簡(jiǎn)化工藝、降低成本，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)部件的安裝和拆卸，且上箱蓋和下箱體用緊固件聯(lián)接成成一體。而軸承座旁的凸臺(tái)，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)靠近軸承座孔。保證強(qiáng)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(yùn)行，對(duì)軸、齒輪、軸承組合、鍵、上端蓋和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠要求外，而且，應(yīng)該考慮到為減速器潤(rùn)滑方式如：箱體的注油、測(cè)量箱體中油面高度、加工及拆裝時(shí)箱蓋與箱座的精度如何準(zhǔn)確的定位、吊耳的設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑油和潤(rùn)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(shí)，保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上裝加定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對(duì)稱箱體應(yīng)呈對(duì)稱布置，進(jìn)而保證安裝的精度。②油面指示器,檢查減速器內(nèi)油池油面的高度的高低，要保持油池內(nèi)適量的油潤(rùn)滑部件的設(shè)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(jìn)一步提高減速器的壽命。③放油螺塞換油時(shí)，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開(kāi)設(shè)放油孔，平時(shí)用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。④啟箱螺釘，為加強(qiáng)密封效果，防止密封不緊漏油的的現(xiàn)象。裝配時(shí)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(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開(kāi)蓋，進(jìn)一步提高了封閉的作用。⑤檢查孔為檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤(rùn)滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時(shí)，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(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)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(shè)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(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。減速機(jī)的發(fā)展前景非常好?，F(xiàn)在起重運(yùn)輸設(shè)備行業(yè)對(duì)它的需求非常的大；目前，國(guó)內(nèi)起重運(yùn)輸設(shè)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(guó)家宏觀調(diào)控作用下，鋼鐵產(chǎn)業(yè)嚴(yán)格控制產(chǎn)能，加快淘汰已經(jīng)落后產(chǎn)能。隨著國(guó)家對(duì)重工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度以及對(duì)水泥行業(yè)宏觀調(diào)控力度的加大，水泥機(jī)械市場(chǎng)需求增長(zhǎng)空間將更為廣闊。它是水泥機(jī)械中的通用機(jī)械設(shè)備，市場(chǎng)景氣度必然隨之上升。起重運(yùn)輸設(shè)備是它應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)，我國(guó)起重運(yùn)輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。由此，減速機(jī)需求也將得到有效的拉動(dòng)。如圖 1.1 三級(jí)減速器裝配圖8第二章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)展開(kāi)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，該減速器主要有主要包括單級(jí)減速器ZDY、兩級(jí)減速器 ZLY、三級(jí)減速器 ZSY 和四級(jí)減速器 ZFY 四大系列等等。垂直軸減速器是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，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(shè)計(jì)的是三級(jí)展開(kāi)式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。減速器的特點(diǎn)是：（1）齒輪傳動(dòng)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(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)預(yù)熱至 0℃以上。同時(shí)，用繪圖軟件進(jìn)行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來(lái)在用 SW 對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行建模和裝配三級(jí)減速器的同時(shí)仿真出視頻；最后，對(duì)三級(jí)減速器進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。圖 2.1 展開(kāi)式硬齒面圓柱齒輪減速器9第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求此次設(shè)計(jì)的三級(jí)減速器是 ZSY280-25-108Kw 型減速器裝配圖如圖 3.1。圖 3.1 三級(jí)減速器主裝配圖10圖 3.2 三級(jí)減速器左裝配圖圖 3.3 三級(jí)減速器左裝配圖此減速機(jī)是三級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速機(jī) ，其基本參考數(shù)據(jù)如下所示：??311齒輪軸Ⅰ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 100mm、模數(shù)為 4、螺旋角 ；??13?齒輪Ⅱ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 68、齒寬 90mm、模數(shù)為 4、螺旋角；齒輪軸 Ⅱ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 130mm、模數(shù)為 4、螺旋??13?角 ；齒輪 Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 88、齒寬 120mm、模數(shù)為4、螺旋角 ；齒輪軸Ⅲ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 148mm、模數(shù)為 6、螺旋角 ；齒輪Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 66、齒寬??13?138mm、模數(shù)為 6、螺旋角 ?原始數(shù)據(jù)為：該減速器低速級(jí)中心距為 280mm，總傳動(dòng)比為 25，輸出功率為 108Kw。機(jī)器壽命為 10 年，它要每年工作 300 天，兩班制，基本不出現(xiàn)大的波動(dòng)。3.2 確定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。減速器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 3.5 所示：圖 3.4 減速器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖12第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4.1 減速器選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配減速器的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量以電機(jī)的額定功率表示，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)不小于所需減速器工作機(jī)的額定要求的功率。則減速器工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)功率為：?/WdP?其中，Pd—減速器工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為 Kw；η—減速器電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率；Pw—減速器工作機(jī)所需輸入功率，單位為 Kw。該三級(jí)減速器的齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動(dòng)9.0?入?效率 ；滾子軸承的傳動(dòng)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(dòng)機(jī)，其額定功率是 180Kw，空載轉(zhuǎn)速 1500 r/min；滿載轉(zhuǎn)速時(shí) 1400 r/min。總傳動(dòng)比公式為 ，其中 i＝25，根據(jù)由該三級(jí)減速器321?ii總基本參考數(shù)據(jù)的可知：；7.56812?zi；.3342。6.256?zi故：各級(jí)傳動(dòng)比分別為 、 、 。71i5.32i6.3?i4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)軸的功率。1234各軸輸入轉(zhuǎn)矩：mNnT??3131 085705.9??3232 nP????333 0.75805.9mNT??344 191.式中，T 1 、 T2 、T 3 、 T4 對(duì)應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩14第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算一級(jí)軸齒輪的設(shè)計(jì)1. 小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級(jí)精度， Z =25，Z =68，φ = 0.8,β=1312d?2. 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321cosFSadnt YzKTM??????①載荷系數(shù) 試選 K =1.5t②小齒輪傳遞取 mN??85701③大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MpaFF4602li1li?④應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ； 913.6?jLhn048.60922?jhnN⑤彎曲疲勞壽命的設(shè)計(jì)系數(shù) , 1FNK02FN⑥計(jì)算一級(jí)齒輪許用彎曲應(yīng)力應(yīng)力修正系數(shù) Y =2.0， 彎曲疲勞安全系數(shù) 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?yàn)? 所以按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算12[][]SFFyy???15⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y??Y =0.70 Y =0.86??3. 設(shè)計(jì)計(jì)算① 3 22 8.6251198.057046cos???ntM=3.46m②圓周速度:smzvont/5.610c984.2301????③計(jì)算載荷系數(shù) K使用系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1.2， 齒間載荷分配系數(shù) K =1.2, AV ?齒間載荷分布系數(shù) K =1.24 ?68.2??????VA④校正并確定模數(shù) m nm = =3.46× =4.2mmn3ktt 32.取 mn=4mm3.計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH121????????① = =1200 Mpa1lim2li②K =0.9 K =0.92 HNHN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑥材料系數(shù) 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(qiáng)度要求。第二級(jí)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級(jí) Z =25， Z =88，φ = 1.1,β=1334d?2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數(shù) K=1.5②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =2237500N mM2?③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 = =460Mpa?1limF2li④應(yīng)力循環(huán)次數(shù).1024.,083.4781 ????N⑤彎曲疲勞壽命系數(shù)K =0.9, K =0.921FN2FN⑥彎曲疲勞安全系數(shù) S =1.4，應(yīng)力修正系數(shù) Y =2，則Fst= = 591.43 Mpa??1F?lim1Nstky= = 604.6 Mpa2Fli2FstS18⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)Z = =27.031V3COS?Z = =95.132查表得 Y =2.57， =2.18 , Y =1.6，Y =1.791Fa2Fa1Sa2Sa⑧因?yàn)?故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。12[][]SSFFyy???⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y??Y =0.7 Y =0.9??2.設(shè)計(jì)計(jì)算①齒輪模數(shù):M =3.44nt②圓周速度:v= =2.377m/s??cos1061?Znt③計(jì)算載荷系數(shù) K系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1.01， 齒間載荷分配系數(shù) K =1.2, 齒間AV ?載荷分布系數(shù) K =1.34 ?4.2??????VA④校正并確定模數(shù) nmm =3ktnt=3.437× =3.67mm324.圓整后，取 m =4m。n193 計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH 121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.95 K =0.971HN2HN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44H⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑦材料系數(shù) Z = 189.8 , Z =25EMpa3⑧校核 ubdKTEH 121????????=683.7Mpa =1440Mpa???H第三級(jí)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC ，7 級(jí) Z =25，Z =66，φ = 0.9,β=13 。56d?2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數(shù) K=1.5②)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =7528260 N m3?③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 21= =460Mpa?1limF2li④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N =4.23 10 , N =16.1 101?82?7⑤彎曲疲勞壽命系數(shù) K =0.92, K =0.94FF⑦取彎曲疲勞安全系數(shù) S =1.4，應(yīng)力修正系數(shù) Y =2，則 st= = 604.60 Mpa??1F?lim1NFstky= = 617.71 Mpa2li2stFS⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)Z = =27.031V3COS?Z = =71.352查表得 Y =2.57 ,Y =2.24 , Y =1.600, Y =1.75 1Fa2Fa1Sa2Sa⑧計(jì)算大小齒輪的 并加以比較[]SFy??12[][]aSaSFF??故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y? ?Y =0.7 Y =0.9??3 設(shè)計(jì)計(jì)算① 計(jì)算齒輪模數(shù)=5.47??321FSadnt YzCOKTM??????②圓周速度:22v= =1.080m/s??cos1061?nZMt③計(jì)算載荷系數(shù) K系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1， 齒間載荷分配系數(shù)A VK =1.2, 齒向載荷分布系數(shù) K =1.3 K= K K K ? ? A?V??K =2.34?④校正并確定模數(shù) m nm = =3.28× =6.34mmn3ktt 324.取 m =6mmn4 計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.97 ， K =0.98 HNHN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑦材料系數(shù) Z = 189.8EMpa⑧校核 ubdKTEH121????????=1406.49 =1462.5Mpa???H故滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度第六章 軸的設(shè)計(jì)Ⅰ軸的設(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jù)工廠實(shí)際情況，min0?這里取 d =53mm。min02) 軸上轉(zhuǎn)矩T =857.04 N m1?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.1 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30311 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑 d=55 mm， 外徑D=120mmⅡ軸的設(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。252.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)矩 T =1225.07N m2?3) 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.2 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30314 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)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(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。2.Ⅲ軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)矩 T =7528.26 N m3?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.3 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30319 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑 d=95 mm，外徑D=200 mm。Ⅳ軸的設(shè)計(jì)1.軸材料選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jù)工廠實(shí)際情況，這里min0?27取 d =130mm。min02) 軸上轉(zhuǎn)矩T =24591.3 N m4?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.4 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(nèi)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(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書論文題目：三級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與分析學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)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(jiǎn)介6第二章 三級(jí)圓柱齒輪減速器總體設(shè)計(jì)9第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求.10第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.134.1 選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配134.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算13第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算與校核.15第六章 軸的設(shè)計(jì).25第七章 滾動(dòng)軸承的校核.31第八章 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算.33第九章 三級(jí)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(jí)圓柱齒輪減速器仿真分析.39總 結(jié).40參考文獻(xiàn).42謝 辭.43附錄（二維圖、三維圖、仿真圖）2摘要在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩作用的就是減速機(jī)，它相對(duì)來(lái)說(shuō)比較精密。使用的目的是降低機(jī)器的轉(zhuǎn)速，增加機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。它是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常常用在原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速裝置 。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間擔(dān)任著不可小覷的作用，在機(jī)械中有極為廣泛的應(yīng)用。它是工業(yè)諸多領(lǐng)域的機(jī)械傳動(dòng)裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)及蝸桿減速機(jī)，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調(diào)節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動(dòng)裝置在內(nèi)的各類傳動(dòng)裝置等。按照級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)；按照形狀可分為圓柱齒減速機(jī)、圓錐齒減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照分布形式又可分為展開(kāi)式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。我們國(guó)家的減速機(jī)行業(yè)發(fā)展歷史已接近 40 年，無(wú)論是在那種工業(yè)中，減速機(jī)產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。各類行業(yè)都對(duì)它有及其大的誘惑。因?yàn)闃O大的市場(chǎng)需求才催生了激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，減速機(jī)行業(yè)必須加快淘汰已經(jīng)落后的產(chǎn)能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產(chǎn)品，充分利用國(guó)家節(jié)能型產(chǎn)品惠民工程政策機(jī)遇，產(chǎn)品更新的力度要加大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要調(diào)整，也要關(guān)注國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，用以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢(shì)頭。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是三級(jí)圓柱齒輪減速器，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。關(guān)鍵詞 ： 減速器 設(shè)計(jì) 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(jī)（如圖 1.1）是一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中幾乎都可以見(jiàn)到它的蹤跡。減速機(jī)已經(jīng)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(chǎn)，都有用到它。由此可見(jiàn)減速機(jī)的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是大功率的傳動(dòng)系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開(kāi)減速器。它具有較好的轉(zhuǎn)換性能，減速器主要應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換重要的機(jī)械配件設(shè)備。它利用齒輪的速度降低電機(jī)的輸出減速，將電機(jī)的輸出的速度降低，卷筒能夠得到超過(guò)工作要求的轉(zhuǎn)矩。減速器的主要功能有：1.減速器降低輸出的減速，同時(shí)能夠降低了減速器承受的負(fù)載的慣量。進(jìn)而減低了能量的損失和間接地降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例是減速器的電機(jī)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(chǎng)合的機(jī)??1械機(jī)構(gòu)。減速器的目是降低工作輸入的的轉(zhuǎn)速，提升機(jī)械工作機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。減速器按形狀可分為菲有：圓錐齒減速機(jī)、圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照級(jí)數(shù)可分為單、二級(jí)、多級(jí)減速機(jī)。減速器的常用類型有：1.擺線針輪減速機(jī) 2.行星齒輪減速機(jī) 3.硬齒面圓柱齒輪減速器機(jī) 4 蝸桿減速機(jī) 5 三環(huán)減速機(jī) 6 軟齒面減速等等。普通的減速機(jī)幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到減速效果。減速器主要由傳動(dòng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)用于：齒輪直徑的直徑與軸的直徑差別不大的場(chǎng)合下，當(dāng)減速器軸的直徑 d，齒輪齒根圓的直徑 d1，若 d1-d≤（6~15 ）mm 時(shí)，應(yīng)該采用齒輪軸。若 d-d（6 ～15）mm 時(shí)，采用齒輪與軸分開(kāi)由鍵連接為三個(gè)零件組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)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(dòng)部件的裝配的基礎(chǔ)，箱體的裝配部件的精度應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(duì)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(chǎn)的減速器，為了簡(jiǎn)化工藝、降低成本，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。灰鑄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(dòng)部件的安裝和拆卸，且上箱蓋和下箱體用緊固件聯(lián)接成成一體。而軸承座旁的凸臺(tái)，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)靠近軸承座孔。保證強(qiáng)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(yùn)行，對(duì)軸、齒輪、軸承組合、鍵、上端蓋和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠要求外，而且，應(yīng)該考慮到為減速器潤(rùn)滑方式如：箱體的注油、測(cè)量箱體中油面高度、加工及拆裝時(shí)箱蓋與箱座的精度如何準(zhǔn)確的定位、吊耳的設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑油和潤(rùn)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(shí)，保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上裝加定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對(duì)稱箱體應(yīng)呈對(duì)稱布置，進(jìn)而保證安裝的精度。②油面指示器,檢查減速器內(nèi)油池油面的高度的高低，要保持油池內(nèi)適量的油潤(rùn)滑部件的設(shè)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(jìn)一步提高減速器的壽命。③放油螺塞換油時(shí)，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開(kāi)設(shè)放油孔，平時(shí)用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。④啟箱螺釘，為加強(qiáng)密封效果，防止密封不緊漏油的的現(xiàn)象。裝配時(shí)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(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開(kāi)蓋，進(jìn)一步提高了封閉的作用。⑤檢查孔為檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤(rùn)滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時(shí)，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(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)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(shè)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(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。減速機(jī)的發(fā)展前景非常好。現(xiàn)在起重運(yùn)輸設(shè)備行業(yè)對(duì)它的需求非常的大；目前，國(guó)內(nèi)起重運(yùn)輸設(shè)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(guó)家宏觀調(diào)控作用下，鋼鐵產(chǎn)業(yè)嚴(yán)格控制產(chǎn)能，加快淘汰已經(jīng)落后產(chǎn)能。隨著國(guó)家對(duì)重工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度以及對(duì)水泥行業(yè)宏觀調(diào)控力度的加大，水泥機(jī)械市場(chǎng)需求增長(zhǎng)空間將更為廣闊。它是水泥機(jī)械中的通用機(jī)械設(shè)備，市場(chǎng)景氣度必然隨之上升。起重運(yùn)輸設(shè)備是它應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)，我國(guó)起重運(yùn)輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。由此，減速機(jī)需求也將得到有效的拉動(dòng)。如圖 1.1 三級(jí)減速器裝配圖8第二章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)展開(kāi)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，該減速器主要有主要包括單級(jí)減速器ZDY、兩級(jí)減速器 ZLY、三級(jí)減速器 ZSY 和四級(jí)減速器 ZFY 四大系列等等。垂直軸減速器是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，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(shè)計(jì)的是三級(jí)展開(kāi)式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。減速器的特點(diǎn)是：（1）齒輪傳動(dòng)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(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)預(yù)熱至 0℃以上。同時(shí)，用繪圖軟件進(jìn)行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來(lái)在用 SW 對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行建模和裝配三級(jí)減速器的同時(shí)仿真出視頻；最后，對(duì)三級(jí)減速器進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。圖 2.1 展開(kāi)式硬齒面圓柱齒輪減速器9第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求此次設(shè)計(jì)的三級(jí)減速器是 ZSY280-25-108Kw 型減速器裝配圖如圖 3.1。圖 3.1 三級(jí)減速器主裝配圖10圖 3.2 三級(jí)減速器左裝配圖圖 3.3 三級(jí)減速器左裝配圖此減速機(jī)是三級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速機(jī) ，其基本參考數(shù)據(jù)如下所示：??311齒輪軸Ⅰ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 100mm、模數(shù)為 4、螺旋角 ；??13?齒輪Ⅱ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 68、齒寬 90mm、模數(shù)為 4、螺旋角；齒輪軸 Ⅱ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 130mm、模數(shù)為 4、螺旋??13?角 ；齒輪 Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 88、齒寬 120mm、模數(shù)為4、螺旋角 ；齒輪軸Ⅲ：選用 45 材料、齒數(shù) 25、齒寬 148mm、模數(shù)為 6、螺旋角 ；齒輪Ⅲ：選用 20CrMnT 材料、齒數(shù) 66、齒寬??13?138mm、模數(shù)為 6、螺旋角 ?原始數(shù)據(jù)為：該減速器低速級(jí)中心距為 280mm，總傳動(dòng)比為 25，輸出功率為 108Kw。機(jī)器壽命為 10 年，它要每年工作 300 天，兩班制，基本不出現(xiàn)大的波動(dòng)。3.2 確定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。減速器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 3.5 所示：圖 3.4 減速器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖12第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4.1 減速器選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配減速器的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量以電機(jī)的額定功率表示，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)不小于所需減速器工作機(jī)的額定要求的功率。則減速器工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)功率為：?/WdP?其中，Pd—減速器工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為 Kw；η—減速器電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率；Pw—減速器工作機(jī)所需輸入功率，單位為 Kw。該三級(jí)減速器的齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動(dòng)9.0?入?效率 ；滾子軸承的傳動(dòng)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(dòng)機(jī)，其額定功率是 180Kw，空載轉(zhuǎn)速 1500 r/min；滿載轉(zhuǎn)速時(shí) 1400 r/min?？倐鲃?dòng)比公式為 ，其中 i＝25，根據(jù)由該三級(jí)減速器321?ii總基本參考數(shù)據(jù)的可知：；7.56812?zi；.3342。6.256?zi故：各級(jí)傳動(dòng)比分別為 、 、 。71i5.32i6.3?i4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)軸的功率。1234各軸輸入轉(zhuǎn)矩：mNnT??3131 085705.9??3232 nP????333 0.75805.9mNT??344 191.式中，T 1 、 T2 、T 3 、 T4 對(duì)應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩14第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算一級(jí)軸齒輪的設(shè)計(jì)1. 小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級(jí)精度， Z =25，Z =68，φ = 0.8,β=1312d?2. 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321cosFSadnt YzKTM??????①載荷系數(shù) 試選 K =1.5t②小齒輪傳遞取 mN??85701③大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MpaFF4602li1li?④應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ； 913.6?jLhn048.60922?jhnN⑤彎曲疲勞壽命的設(shè)計(jì)系數(shù) , 1FNK02FN⑥計(jì)算一級(jí)齒輪許用彎曲應(yīng)力應(yīng)力修正系數(shù) Y =2.0， 彎曲疲勞安全系數(shù) 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?yàn)? 所以按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算12[][]SFFyy???15⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y??Y =0.70 Y =0.86??3. 設(shè)計(jì)計(jì)算① 3 22 8.6251198.057046cos???ntM=3.46m②圓周速度:smzvont/5.610c984.2301????③計(jì)算載荷系數(shù) K使用系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1.2， 齒間載荷分配系數(shù) K =1.2, AV ?齒間載荷分布系數(shù) K =1.24 ?68.2??????VA④校正并確定模數(shù) m nm = =3.46× =4.2mmn3ktt 32.取 mn=4mm3.計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH121????????① = =1200 Mpa1lim2li②K =0.9 K =0.92 HNHN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑥材料系數(shù) 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(qiáng)度要求。第二級(jí)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC， 7 級(jí) Z =25， Z =88，φ = 1.1,β=1334d?2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數(shù) K=1.5②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =2237500N mM2?③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 = =460Mpa?1limF2li④應(yīng)力循環(huán)次數(shù).1024.,083.4781 ????N⑤彎曲疲勞壽命系數(shù)K =0.9, K =0.921FN2FN⑥彎曲疲勞安全系數(shù) S =1.4，應(yīng)力修正系數(shù) Y =2，則Fst= = 591.43 Mpa??1F?lim1Nstky= = 604.6 Mpa2Fli2FstS18⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)Z = =27.031V3COS?Z = =95.132查表得 Y =2.57， =2.18 , Y =1.6，Y =1.791Fa2Fa1Sa2Sa⑧因?yàn)?故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。12[][]SSFFyy???⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y??Y =0.7 Y =0.9??2.設(shè)計(jì)計(jì)算①齒輪模數(shù):M =3.44nt②圓周速度:v= =2.377m/s??cos1061?Znt③計(jì)算載荷系數(shù) K系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1.01， 齒間載荷分配系數(shù) K =1.2, 齒間AV ?載荷分布系數(shù) K =1.34 ?4.2??????VA④校正并確定模數(shù) nmm =3ktnt=3.437× =3.67mm324.圓整后，取 m =4m。n193 計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH 121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.95 K =0.971HN2HN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44H⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑦材料系數(shù) Z = 189.8 , Z =25EMpa3⑧校核 ubdKTEH 121????????=683.7Mpa =1440Mpa???H第三級(jí)傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)1.小齒輪采用 45 鋼，大齒輪采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC ，7 級(jí) Z =25，Z =66，φ = 0.9,β=13 。56d?2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321FSadnt YzCOKTM??????①載荷系數(shù) K=1.5②)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =7528260 N m3?③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 21= =460Mpa?1limF2li④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N =4.23 10 , N =16.1 101?82?7⑤彎曲疲勞壽命系數(shù) K =0.92, K =0.94FF⑦取彎曲疲勞安全系數(shù) S =1.4，應(yīng)力修正系數(shù) Y =2，則 st= = 604.60 Mpa??1F?lim1NFstky= = 617.71 Mpa2li2stFS⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)Z = =27.031V3COS?Z = =71.352查表得 Y =2.57 ,Y =2.24 , Y =1.600, Y =1.75 1Fa2Fa1Sa2Sa⑧計(jì)算大小齒輪的 并加以比較[]SFy??12[][]aSaSFF??故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)⑨重合度系數(shù) Y 及螺旋角系數(shù) Y? ?Y =0.7 Y =0.9??3 設(shè)計(jì)計(jì)算① 計(jì)算齒輪模數(shù)=5.47??321FSadnt YzCOKTM??????②圓周速度:22v= =1.080m/s??cos1061?nZMt③計(jì)算載荷系數(shù) K系數(shù) K =1.5，傳動(dòng)載荷系數(shù) K =1， 齒間載荷分配系數(shù)A VK =1.2, 齒向載荷分布系數(shù) K =1.3 K= K K K ? ? A?V??K =2.34?④校正并確定模數(shù) m nm = =3.28× =6.34mmn3ktt 324.取 m =6mmn4 計(jì)算齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度ubdKTZEH121????????① = =1500 Mpa1lim2li②K =0.97 ， K =0.98 HNHN③計(jì)算許用接觸應(yīng)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z =2.44⑤重合度系數(shù) Z =0.8?⑥螺旋角系數(shù) Z = =0.987?cos⑦材料系數(shù) Z = 189.8EMpa⑧校核 ubdKTEH121????????=1406.49 =1462.5Mpa???H故滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度第六章 軸的設(shè)計(jì)Ⅰ軸的設(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jù)工廠實(shí)際情況，min0?這里取 d =53mm。min02) 軸上轉(zhuǎn)矩T =857.04 N m1?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.1 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30311 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑 d=55 mm， 外徑D=120mmⅡ軸的設(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。252.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)矩 T =1225.07N m2?3) 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.2 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30314 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)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(shè)計(jì)1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，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(jīng)滲碳淬火。2.Ⅲ軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)矩 T =7528.26 N m3?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.3 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為 30319 單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑 d=95 mm，外徑D=200 mm。Ⅳ軸的設(shè)計(jì)1.軸材料選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jù)工廠實(shí)際情況，這里min0?27取 d =130mm。min02) 軸上轉(zhuǎn)矩T =24591.3 N m4?3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖 6.4 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(nèi)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