减速器设计计算及说明.doc

一、一、总体方案设计总体方案设计 设计计算及说明 主要结果 二、二、运动参数设计运动参数设计 设计计算及说明 主要结果（一）（一）电动机的选择电动机的选择 1、工作机主轴转速、工作机主轴转速=65r/min 2、工作机的工作功率、工作机的工作功率=3、传动装置总效率传动装置总效率 齿式联轴器（1 个）联=0.99 8 级精度锥齿轮传动（1 个）联=0.97 8 级精度圆柱斜齿轮（1 个）齿=0.97 滚子轴承（3 对）承=0.98 总效率：s=联 柱齿 锥齿 承3=0.99 0.97 0.97 0.983=0.90 4、电动机额定功率电动机额定功率 Pe=PWs=40.90kW=4.4kW 所选电动机的额定功率Pe Pe，取Pe=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）传动比分配（二）传动比分配 传动装置的总传动比：is=nenW=144065=22.154 一般高速级圆锥齿轮的传动比约取i锥=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=nEi=144022=65.45 转速误差：nnwnw=65.456565=0.6%5）时，亦可采用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 6-1初选材料。小齿轮：17CrNiMo6，渗碳淬火，5462HRC；大齿轮：37SiMn2MoV，表面淬火，5055HRC。根据小齿轮齿面硬度 58HRC 和大齿轮齿面硬度 54HRC，按图 6-6MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为：Hlim1=1500MPa，Hlim2=1180MPa；按图 6-7MQ 线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：FE1=850MPa，FE2=720MPa。按图 6-8a 查得接触寿命系数ZN1=0.91，ZN2=0.96；按图 6-8b 查得接触寿命系数YN1=0.87，YN2=0.89；其中 N1=60n1th=60 1 1440 5 250 8=8.7 108 N2=60n2th=60 1 261.82 5 250 8=1.57 108 再查表 6-3，取最小安全系数：SHmin=1.2，SFmin=1.5 于是 H1=Hlim1SHZN1=15001.2 0.91MPa=1137.5MPa H2=Hlim2SHZN2=11801.2 0.96MPa=944.0MPa F1=FE1SFYN1=8501.5 0.87MPa=493MPa 设计计算及说明 主要结果 F2=FE2SFYN2=7201.5 0.89MPa=427.2MPa 2、分析失效、确定设计准则、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 的失效是齿根疲劳折断；也可能发生齿面疲劳。因此，本齿轮传动可按轮齿的弯曲疲劳承载能力进行设计，确定主要参数，再验算齿面接触疲劳承载能力。3、按轮齿的弯曲疲劳承载能力计算齿轮主要参数、按轮齿的弯曲疲劳承载能力计算齿轮主要参数 根据式 m 4KT1R(1 0.5R)2z121+u2 YFF3 确定计算载荷：小齿轮转矩 T1=9.55 103P1n1=9.55 1035.4451440N m=36.11N m KT1=KAKKKVT1 查表 6-7，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=KAKKKVT1=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，R=bR=0.3，初 选 z1=20，z2=i1z1=5.5 20=110，1=arctan1i=arctan15.5=10.3,1=arctani=arctan5.5=79.7 zv1=z1cos1=20cos10.3=20.32 zv2=z2cos2=110cos79.7=615.20 查图 6-16，得两轮复合齿形系数为YF1=4.38，YF2=4.06,由于 设计计算及说明 主要结果 YF1F1=4.38493=8.88 103YF2F2=4.06427.2=9.50 103 将YF2F2代入计算，于是 m 4KT1R(1 0.5R)2z121+u2 YFF3=4 57.78 1030.3(1 0.5 0.3)2 202 1+5.524.06427.23mm=1.65mm 查表 6-10 取标准模数m=2mm，则 d1=mz1=40mm 4、选择齿轮精度等级、选择齿轮精度等级 齿轮圆周速度 v=d1n160 1000=40 144060 1000ms=3.0m/s 查表 6-9，并考虑该齿轮传动的用途，选择 8 级精度。5、精确计算计算载荷、精确计算计算载荷 KT1=KAKKKVT1 K=KAKKKV Ft=2T1d1=2 36.1140=1.8kN 查表 6-4，KA=1；查图 6-9，Kv=1.18。齿轮传动啮合宽度b=RR=Rd12sin1=0.2 402sin10.3=22.37mm 23mm 查表 6-6 得 设计计算及说明 主要结果 KAFtb=1 1.8 10323N/mm=78.26N/mm 100/经表面硬化的直齿轮，K=1.2 查表 6-5，d=1.0，减速器轴的刚度较大，K=1.17 K=KAKKKV=1 1.2 1.17 1.18=1.66 KT1=KAKKKVT1=1.66 36.11N m=59.94N m KFt1=1.66 1.8kN=2.99kN 6、验算轮齿接触疲劳承载能力、验算轮齿接触疲劳承载能力 H=ZHZE4KT1bR(1 0.5bR)2d13u H 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=189.8MPa，因大齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将H2=944MPa代入，于是 H=ZHZE4KT1bR(1 0.5bR)2d13u=2.5 189.8 4 59.94 1030.3(1 0.5 0.3)2 403 uMPa=841.15MPa H2=944MPa 轮齿弯曲疲劳承载能力足够。8、斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算、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 主要结果（二）低速级齿轮（二）低速级齿轮（斜齿圆柱齿轮）（斜齿圆柱齿轮）设计计算设计计算 1、选择材料和热处理方法，确定许用应力选择材料和热处理方法，确定许用应力 参考表 6-1、6-2 初选材料。小齿轮：37SiMn2MoV，调质，263294HBW；大齿轮：45 钢，正火，162217HBW。根据小齿轮齿面硬度270HBW和大齿轮齿面硬度210HBW，按图6-6MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为：Hlim3=740MPa，Hlim4=400MPa；按图 6-7MQ 线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：FE3=300 2=600MPa，FE4=320 2=640MPa。按图 6-8a 查得接触寿命系数ZN3=1.06，ZN4=1.14；按图 6-8b 查得接触寿命系数YN3=0.87，YN4=0.93；其中 N3=60n1th=60 1 261.82 10 250 8=3.14 108 N4=60n2th=60 1 65.46 10 250 8=7.86 107 再查表 6-3，取最小安全系数：SHmin=1.0，SFmin=1.25 于是 H3=Hlim3SHZN3=7401.0 1.06MPa=784MPa H4=Hlim4SHZN4=4001.0 1.14MPa=456MPa F3=FE3SFYN3=6001.25 0.87MPa=417MPa F4=FE4SFYN4=6401.25 0.93MPa=476.16MPa 2、分析失效、确定设计准则分析失效、确定设计准则 由于要设计的齿轮传动是闭式传动，且大齿轮是软齿面齿轮，最大可能的失效是齿面疲劳；但模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。因此，本齿轮传动可按齿面接触疲劳承载能力进行设计，确定主要参数，再验算轮齿的弯曲疲劳承载能力。3、按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数、按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数 根据式 d3 2KT3d(u 1+u)(ZHZEZH)23 因属减速传动，u=i2=4。确定计算载荷：小齿轮转矩 T3=9.55 103P2n2=9.55 1035.229261.82N m=190.73N m KT3=KAKKKVT3 查表 6-7，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=KAKKKVT3=1.2 190.73N m=228.88N m 初选=15，则Z=cos15=0.98。区域系数查图 6-13,ZH=2.43；弹性系数查表 6-8 ZE=189.8MPa；齿宽系数d=bd1=1。因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将H4=456MPa代入，得：d32 228.88 1031(4+14)(2.43 189.8 0.98456)23=82.53mm a=(1+u)d32=(1+4)82.532=206.325mm 取 a=210mm,按经验式mn=(0.0070.02)a，取mn=0.01a=0.015 210mm=3.15mm，取标准模数mn=3mm。z3=2acosmn(1+u)=2 210 cos153 (1+4)=27.04 取z3=27，z4=108。设计计算及说明 主要结果 =arccosmn2a(z3+z4)=arccos32 210(27+108)=15.36=152132 4、选择齿轮精度等级、选择齿轮精度等级 d3=mnz3cos=3 27cos152132=84.00mm 齿轮圆周速度 v=d3n360 1000=84.00 261.8260 1000m/s=1.15m/s 查表 6-9，并考虑该齿轮传动的用途，选择 8 级精度。5、精确计算计算载荷、精确计算计算载荷 KT3=KAKKKVT3 K=KAKKKV 查表 6-4，KA=1；查图 6-9，Kv=1.08。齿轮传动啮合宽度b=dd3=1 84.00mm=84mm Ft=2T3d3=2 190.7384kN=4.54kN 查表 6-6 得：KAFtb=1 4.54 10384N/mm=54.05N/mm 100/K=1.2 查表 6-5，d=1.0，减速器轴刚度较大，K=1.17 K=KAKKKV=1 1.2 1.17 1.08=1.52 KT3=KAKKKVT3=1.52 190.73N m=289.91N m KFt3=1.52 4.54kN=6.90kN 6、验算轮齿接触疲劳承载能力、验算轮齿接触疲劳承载能力 设计计算及说明 主要结果 H=ZHZEZKFtbd3(u 1+u)=2.43 189.8 0.98 6.90 10384 84(4+14)MPa=499.72MPa H=749MPa 7、验算轮齿弯曲疲劳承载能力、验算轮齿弯曲疲劳承载能力 由z3=27，z4=108，得 zv3=z3cos3=27cos3152132=30.11 zv4=z4cos3=108cos3152132=120.45 查图 6-16，得两轮复合齿形系数为YF3=4.11，YF4=3.95，查图 6-20，得Y=0.90 于是 F3=KFtbmnYF3Y=6.90 10384 3 4.11 0.90MPa=101.28MPa F4=KFtbmnYF4Y=6.90 10384 3 3.95 0.90MPa=97.34MPa 轮齿弯曲疲劳承载能力足够。8、斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸计算斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸计算 主要结果 四、减速器四、减速器的润滑、密封及装油量的计算的润滑、密封及装油量的计算 设计计算及说明 主要结果（一）（一）轴承的润滑方式轴承的润滑方式 高速级线速度：v1=v2=d1n160 1000=40 144060 1000ms=3.0m/s 低速级线速度：v3=v4=d3n360 1000=84.00 261.8260 1000m/s=1.15m/s 根据轴径的速度，轴承可以用润滑油或润滑脂润滑。在闭式减速器中，齿轮圆周速度v 2m/s时，轴承可选用油润滑润滑，通过在箱体上开油沟以达到润滑的目的。1 1、流体润滑油（稀油）润滑、流体润滑油（稀油）润滑 当齿轮的圆周速度v 1.52/时，靠齿轮的旋转把油池中的润滑剂飞溅起来，射至箱壁形成油雾直接进入轴承空间或由溅到箱体的油沿输油槽流至轴承。（2）刮板润滑：当齿轮圆周速度很低（v 12/）时，飞溅效果差，为保证轴承的用油量，可采用刮板润滑。它是利用固定在箱体内壁上的刮油板将油从旋转的轮缘上刮下来，然后沿油槽至轴承。2 2、润滑脂润滑、润滑脂润滑 一般当d n 2 105时（d 为滚动轴承内径，mm；n 为轴承转速，r/min）或浸油齿轮的圆周速度v 1.52/，都可采用润滑脂润滑轴承。故高速级轴承宜采用油润滑，低速级轴承宜采用脂润滑。综合考虑，本方故高速级轴承宜采用油润滑，低速级轴承宜采用脂润滑。综合考虑，本方案轴承全部采用脂润滑。案轴承全部采用脂润滑。设计计算及说明 主要结果（二二）密封方式密封方式 1、箱体密封、箱体密封 箱体联接表面应光洁，重要的联接面还要经过刮研；装配时应涂一层水玻璃或密封胶，不允许在接合面加垫片，以免破坏滚动轴承与孔的正确配合。2、轴承的密封、轴承的密封 滚动轴承的密封有外部和内部密封两种：（1）外部密封：安装在减速器外伸轴与轴承端盖间，使轴承与外界隔绝，以防润滑剂泄出和有害物质进入；本减速器设计时，采用了唇形密封圈进行外部密封。（2）内部密封：对于脂润滑轴承，为防止轴承空腔中的润滑脂漏入箱体油池内和箱内的润滑油浸入轴承腔，在轴承向着箱体内部的一面安装了封油环；对于油润滑轴承，当小齿轮直径小于轴承座孔时，需要在轴承内部安装挡油环，当齿轮直径比轴承座孔大时，不必装挡油环。综合考虑本方案各轴承处均安装挡油环。综合考虑本方案各轴承处均安装挡油环。（三）装油量计算（三）装油量计算 根据课程设计指导书经验，圆柱齿轮浸入油里的深度约为 12 个齿高为宜，圆锥齿轮的浸油深度应为 0.51 个齿宽，速度高时可浅些但均应 10mm。而多级传动时，应保证两级齿轮中的两个大齿轮都浸在油里，低速级大齿轮浸油深度不超过其齿顶圆半径的13。油池应保持一定的深度，以免齿轮运转时将箱底的沉积污物（磨屑、杂物等）激起带入齿轮啮合区。一般浸入油池内的齿轮顶圆到油池底面的距离应大于 3050mm。另外，为保持良好的润滑和散热，油池中应维持一定的油量。平均可按每传递 1kW 功率，需油量 0.180.34 升来计算，黏度大的润滑油取大值。按油池应维持油量计算：Vmin=5.445 0.3=1.6335L 按所需油面高度计算油量：V=a b H=192 519 102mm3=10.164096 106mm3 10.2L 设计计算及说明 主要结果 目 录 第一章第一章 总总 论论 .错误!未定义书签。1.1 项目概况.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.2 研究依据及范围.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.3 主要技术经济指标.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.4 研究结论及建议 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第二章第二章 项目建设的背景和必要性项目建设的背景和必要性.错误!未定义书签。2.1 项目建设的背景.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.2 项目建设的必要性 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第三章第三章 项目服务需求分析项目服务需求分析 .错误!未定义书签。第四章第四章 项目选址与建设条件项目选址与建设条件.错误!未定义书签。4.1 选址原则 .错误错误!未定义书签。未定义书签。4.2 项目选址.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.3 建设条件.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.4 项目建设优势条件分析 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第五章第五章 建设方案建设方案.错误!未定义书签。5.1 建设规模与内容 .错误错误!未定义书签。未定义书签。5.2 总体规划设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.3 建筑方案 .错误错误!未定义书签。未定义书签。5.4 结构方案.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.5 给水工程.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.6 排水工程 .错误错误!未定义书签。未定义书签。5.7 电气设计 .错误错误!未定义书签。未定义书签。5.8 暖通设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.9 项目实施进度.错误错误!未定义书签。未定义书签。第六章第六章 节能措施节能措施 .错误!未定义书签。6.1 设计依据.错误错误!未定义书签。未定义书签。6.2 节能措施 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第七章第七章 环境影响分析环境影响分析 .错误!未定义书签。7.1 环境影响分析 .错误错误!未定义书签。未定义书签。7.2 环境保护措施及治理效果 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第八章第八章 消防与安全卫生消防与安全卫生 .错误!未定义书签。8.1 消防 .错误错误!未定义书签。未定义书签。8.2 劳动安全 .错误错误!未定义书签。未定义书签。8.3 卫生防护 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第九章第九章 组织机构与运作方式组织机构与运作方式 .错误!未定义书签。9.1 组织机构 .错误错误!未定义书签。未定义书签。9.2 组织管理.错误错误!未定义书签。未定义书签。9.3 劳动定员.错误错误!未定义书签。未定义书签。第十章第十章 投资估算投资估算 .错误!未定义书签。10.1 编制依据 .错误错误!未定义书签。未定义书签。10.2 投资估算.错误错误!未定义书签。未定义书签。10.3 资金筹措 .错误错误!未定义书签。未定义书签。第十一章第十一章 经济效益评价经济效益评价 .错误!未定义书签。11.1 成本核算 .错误错误!未定义书签。未定义书签。11.2 利润估算.错误错误!未定义书签。未定义书签。11.3 经济风险分析 .错误错误!未定义书签。未定义书签。11.4 财务评价结论.错误错误!未定义书签。未定义书签。第十二章第十二章 结结 论论.错误!未定义书签。