【文章內(nèi)容簡介】 915 年，也有近 100年歷史，能為各種工程機(jī)械提供種類齊全的傳動(dòng)部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士公司等，都有 50年以上，以至 100 年以上的久遠(yuǎn)歷史，能滿足工程機(jī)械各種高技藝程度的電氣體系和電氣元件的請(qǐng)求。 減速器的發(fā)展趨勢(shì) 減速機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 如下： 高水平、高性 能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高 4 倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。 促使減速器水平提高的主要因素有： 理論知識(shí)的日趨完善，更接近實(shí)際（如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑 過渡、新結(jié)構(gòu)等）。 采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平提高。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。 加工精度提高到 ISO5－ 6 級(jí) 。 軸承質(zhì)量和壽命提高，潤滑油質(zhì)量提高。 自 20 世紀(jì) 60年代以來，我國先后制訂了 JB1130－ 70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標(biāo)淮，除主機(jī)廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產(chǎn)廠。目前，全國生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器 25 萬臺(tái)左右，對(duì)發(fā)展我國的機(jī)械產(chǎn)品作出了貢獻(xiàn)。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 20 世紀(jì) 60 年代的減速器大多是參照蘇聯(lián) 20 世紀(jì) 40－ 50 年代的技術(shù)制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國際水平有較大差距。改革開放以來，我國引進(jìn)一批先進(jìn)加工裝備，通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從 JB179－ 60的 8－ 9級(jí)提高到GB10095－ 88的 6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4－ 5 級(jí)。部分減速器采用硬齒面后，體積和質(zhì)量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳 動(dòng)效率有了較大的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到很大的作用 。 我國自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達(dá) 42021kW ，齒輪圓周速度達(dá)150m/s 以上。但是，我國大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過渡會(huì)經(jīng)歷一段較長的時(shí)間。 本文研究對(duì)象及意義 本文研究對(duì)象 硬齒面減速機(jī)主要包括平行軸系列和垂直軸系列，平行軸減速器是按國家標(biāo)準(zhǔn)(GBl9004— 88))生產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有國際八十年代先進(jìn)水平，它主要包括 ZDY (單級(jí) )、 ZLY(兩級(jí) )、 ZSY(三級(jí) )和 ZFY(四級(jí) )四大系列，垂直軸減速器是按國家標(biāo)準(zhǔn)(JB/T9002— 1999)生產(chǎn)，用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動(dòng)裝置，它主要包括 DBY、DCY 和 DFY 三大系列 。 ZSY 硬齒面減速機(jī)包括： ZSY160,ZSY180,ZSY200,ZSY224,ZSY250, ZSY280, ZSY3 15,ZSY355,ZSY400 等系列。 主要有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)： 中心距，公稱傳動(dòng)比等主要參數(shù)均經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要零、部件互換性好。 齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼經(jīng)滲碳、淬火、而成，齒面硬度達(dá) HRC54— 62． 體積小、重量輕、精度高、承載能力大、效率高，壽命長，可靠性 高、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低。 一般采用油池潤，自然冷卻，當(dāng)熱功率不能滿足時(shí)，可采用循環(huán)油潤滑或風(fēng)扇，冷卻盤管冷卻。 ZSY 減速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速一般 n、≤ 1500r／ min 。 ZSY 硬齒面減速機(jī) (2)齒輪傳動(dòng)圓周速度不大于 20 米／秒?？蓮V泛用于冶金、礦山、化工、建材、起重、運(yùn)輸、紡織、造紙、儀器、塑料、橡膠、工程機(jī)械、能源等工業(yè)部門。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 本文研究的對(duì)象是 ZSY 系列減速機(jī)的 250 型號(hào)，根據(jù)給定的材料對(duì)減速機(jī)整體各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。且能運(yùn)用 PRO/E 三維軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，畫出 零件的三維圖并予以裝配，然后將三維圖導(dǎo)成二維圖，便 于對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析。 此減速機(jī)是三級(jí)展開式圓柱齒輪減速機(jī)，三級(jí)都是斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其基本參考數(shù)據(jù) 如表 11 所示。 表 11減速機(jī)參考數(shù)據(jù) 名稱 材料 齒數(shù) 齒寬 模數(shù) mn 螺旋角β 分度圓直徑 齒輪軸Ⅰ 2M0Cr nTi 24 98mm 4 13 齒輪Ⅱ 20CrMnTi 68 90mm 4 13 齒輪軸Ⅱ 20CrMnTi 24 120mm 4 13 齒輪Ⅲ 20CrMnTi 78 110mm 4 13 齒輪軸Ⅲ 20CrMnTi 24 138mm 6 13 148mm 齒輪Ⅳ 20CrMnTi 64 128mm 6 13 394mm ZSY 圓柱齒輪減速機(jī)作為一種廣泛應(yīng)用的減速機(jī)，具有廣泛的代表性。通過對(duì)此類型的減速機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，可以深入的了解減速機(jī)的原理，減速機(jī)在機(jī)械行業(yè)中的重要意義。同時(shí)通過對(duì)減速機(jī)的設(shè)計(jì)緊 密結(jié)合各種專業(yè)知識(shí)，靈活運(yùn)用，培養(yǎng)設(shè)計(jì)者較為成熟的機(jī)械設(shè)計(jì)思想， 為以后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 第 2 章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 通過在廣泛查閱了大量有關(guān) 文獻(xiàn)、吸收和消化目前對(duì)減速器的研究成果的基礎(chǔ)上，做以下的工作： ① 了解國產(chǎn)減速器的制造工藝和裝配工藝； ② 設(shè)計(jì) ZSY25024118Kw 型減速器； ③ 利用三維造型軟件完成減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的三維及二維圖紙； ④ 制定減速器的安裝、調(diào)試、使用及維護(hù)保養(yǎng)的技術(shù)文件 。 原始數(shù)據(jù) 該減速器低速級(jí)中心距為 250mm，總傳動(dòng)比為 24，輸出功率為 118Kw。工作壽命 10 年，每年工 作 300 天，兩班制，工作平穩(wěn)。 確定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)方案一般用機(jī)構(gòu)簡圖表示。傳動(dòng)方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。本課題減速器的機(jī)構(gòu)簡圖 如 圖 21所示： 圖 21減速器的機(jī)構(gòu)簡圖 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配 確定電動(dòng)機(jī)功率 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量以額定功率表示，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)不小于所需工作機(jī)的額定要求的功率。則工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd＝ Pw/η （ 21） Pd—— 工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為 Kw； η —— 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率； Pw—— 工作機(jī)所需輸入功率，單位為 Kw。 齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ?? ? 圓柱斜齒輪齒輪傳動(dòng)效率 ?齒? 滾子軸承 ?滾? 則 η = = Pd＝ 118/= Kw 所以可以選擇 Y315L4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率是 160Kw，滿載轉(zhuǎn)速時(shí) 1480 r/min。 分配各級(jí)傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比公式為 i＝ i1 *i2 *i3， 其中 i＝ 24，根據(jù)傳動(dòng)比分配原則，初步假定 i1 =，i2 =， i3 =。 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng) 各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 各軸的轉(zhuǎn)速 和輸入功率： n1 = 00in==1480 r/min 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 n2 = 11in = =523 r/min n3 = 22in = =163 r/min n4 = 33in = =62r/min Pd = P1 =Pd ? = P2 =P1 ? = P3 =P2 ? = P4 =P3 ? = 式中， P1 ， P2 ， P3 ， P4 分別為相對(duì)應(yīng)軸的功率。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T1 = 11np ??103 =? 103 N? mm T2 = 22np ??103 =? 103 N? mm T3 = 33np ??103 =7398? 103 N? mm T4 = 44np ??103 =? 103 N? mm 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 式中， 1 2 4T T T T ?、 、 、 依 次 相對(duì)應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 第 3 章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 高速軸齒輪的設(shè)計(jì) 主要參數(shù) 大小齒輪均采用 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為 58～ 62HRC， 7級(jí)精度， Z1 =24，Z2 =68，φ d = ,β =13? 。 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ⑴ 確定 模數(shù)： Mnt ? ?3 21212FSaFadYYzYYC O SKT??? ?? ?? （ 31） ① 載荷系數(shù) 試選 Kt =。 ② 小齒輪傳遞取 T1 = 11np ??103 =?103 N? mm=885760 N? mm。 ③ 大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ? 1limF =? 2limF =460Mpa。 ④ 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 =60n1 jLh=?109 ， N2 =60 n2 jLh=? 109 。 ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) K 1FN =, K 2FN =。 ⑥ 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 : 取彎曲疲勞安全系數(shù) SF =，應(yīng)力修正系數(shù) Yst =，則 ： ? ?1F? = 1 lim 1FN F st FkyS? = Mpa ? ?2F? = 2 lim 2FN F st FkyS? = Z1V = 1 3ZCOS? = 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 Z2V = 2 3ZCOS? = 查表得出： Y 1Fa =, Y 2Fa =, Y 1Sa =， Y 2Sa = 因?yàn)? 1 1 2 212[ ] [ ]Fa Sa Fa SaFFy y y y? ??? 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 。 重合度系數(shù) Y? 及螺旋角系數(shù) Y? 。 Y? = Y? = ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 ： ① 模數(shù) ： Mnt = 3 22 ??? ???? = ② 圓周速度 : v= ?? cos100060 11? nzmnt = o13c os10 0060 14 ? ??? = m/s ③ 計(jì)算載荷系數(shù) K， 使用系數(shù) KA