【正文】 除根據(jù)計(jì)算應(yīng)力選取潤(rùn)滑油外，還可以按照所用齒輪的種類來進(jìn)行選擇潤(rùn)滑油，因此設(shè)計(jì)時(shí)按照齒面接觸應(yīng)力而決定使用齒輪種類。添加劑的分子一方面沉積在齒廓上并形成保護(hù)層，另一方面添加劑在高壓力與高接觸溫度下起化學(xué)反應(yīng)，在齒廓上形成金屬皂層，也可形成硫化 物、磷化物、亞磷酸鹽，它們減小了金屬直接接觸的部分，生成浴點(diǎn)低，摩擦系數(shù)小、剪斷強(qiáng)度小的反應(yīng)膜而起到潤(rùn)滑的作用。因此時(shí)齒面應(yīng)力較小，壓力和溫度尚不能達(dá)到破壞物理吸附，能起到潤(rùn)滑作用。表 2 中抗氧化防銹工業(yè)齒輪油是在工業(yè)齒輪油中增加抗氧防銹劑，對(duì)延長(zhǎng)工業(yè)齒輪油是在工業(yè)齒輪軸的是使用時(shí)間有益。由于軸頸圓周轉(zhuǎn)速 v 不大于 45，則采用粗毛氈密封。一般黃油和特殊潤(rùn)滑脂只在開式齒輪上使用。一些特殊的減速器，當(dāng)使用的環(huán)境溫度過高時(shí)，一般也采用噴油潤(rùn)滑，并對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻。只有在低速運(yùn)行場(chǎng)合，開式傳 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 53 動(dòng)或主要為部分受載或間歇運(yùn)行的閉式傳動(dòng)的減速器，才采用潤(rùn)滑脂。 只要粘度足夠，應(yīng)當(dāng)毫無例外地優(yōu)先采用潤(rùn)滑油。壓力注油器可以是固定裝在供油點(diǎn)的，也可以是供油時(shí)才接上去的。缺點(diǎn)為：不能通過油散熱，因此不宜用于載荷較大和速度較高之處。噴嘴孔離齒頂圓的距離約為 10mm 最佳。在圓周速度 5/ms? 左右的小型齒輪傳動(dòng)中，可以將油霧送到封閉的齒輪箱中，然 后潤(rùn)滑所在的內(nèi)部零件。其 估算式為 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 52 / ~ ? 式中 b：齒輪的寬度， mm。這樣，可提高潤(rùn)滑油進(jìn)油與出油的溫度差，更好地實(shí)現(xiàn)熱交換散熱。同時(shí)這一類型減速器，通常是負(fù)荷大，轉(zhuǎn)速也比較高，不適宜采用油池潤(rùn)滑。 但是，這種方法對(duì)潤(rùn)滑油的潔凈有較高的要求，必須經(jīng)常檢查系統(tǒng)的工作?？梢园妖X輪箱用作油箱或把置于箱體外面的容器作油箱。它的優(yōu)點(diǎn)死可以避免攪油損耗，油可以在循環(huán)中過濾、冷卻并進(jìn)行監(jiān)控，還可以將油直接引入軸承。這時(shí)，由專用油泵供油，其吸油管所在位置應(yīng)保證油面在最低允許水平時(shí)，它也總能浸在油里。當(dāng) 裝置蛇形管接入循環(huán)水進(jìn)行冷卻時(shí)，應(yīng)在機(jī)體的一端鑄出 2 個(gè)圓形凸臺(tái)，可用于接進(jìn)水管。其缺點(diǎn)是油的容量有限（容易 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 51 老化），無過濾袋可能性。這種方法簡(jiǎn)單、可靠而費(fèi)用低廉，優(yōu)點(diǎn)是：潤(rùn)滑強(qiáng)度高，工作零件散熱快。當(dāng)傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)速相當(dāng)高時(shí)，這種方法可以使位于不同水平面的傳動(dòng)件得到良好的潤(rùn)滑。較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進(jìn)行潤(rùn)滑。這種方法用于潤(rùn)滑高速和低速齒輪副。 減速器的潤(rùn)滑方式 目前，國(guó)外礦用減速器的潤(rùn)滑方式有 4 種：浸油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、和定期注油或脂潤(rùn)滑。同時(shí)，潤(rùn)滑還有助于各零件的散熱、降溫，使其在允許的工作溫度下工作。 礦用減速器各旋轉(zhuǎn)零件的使用壽命直接受潤(rùn)滑的影響。由于在重載的 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 50 工況下工作，雖然機(jī)械功率可以滿足使用要求，但有些由于熱功率達(dá)不到要求也無法使用。箱蓋上的吊耳只供起吊箱蓋時(shí)用。表面如果粗糙應(yīng)先要打底然后再涂漆并在專用室內(nèi)用紅外線電燈烘干涂漆表面。 擦洗及涂漆 經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)檢驗(yàn)合格后，用煤油擦洗所有零部件，并用汽油洗凈滾動(dòng)軸承待裝，如果滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，則應(yīng)向軸承空腔內(nèi)填入適量的（為空腔體積的 1/2左右）潤(rùn)滑脂，然后進(jìn)行裝配。 b)試車時(shí)在減速機(jī)內(nèi)注入潤(rùn)滑油，試車時(shí)油溫不能超過 35℃ .軸承溫度不能超過 40℃。 試車 a）根據(jù)圖紙要求之轉(zhuǎn)速準(zhǔn)備工具，空載試車 2 小時(shí)，負(fù)載試 車根據(jù)減速機(jī)工作 表 71 熱處理類別 模數(shù) 嚙合種類 研齒速度 粒度號(hào) 未淬火齒輪 3018 圓柱和圓錐齒輪 178 7 淬火齒輪 3018 031m/sec W40 178 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 49 7 表 74 情況而加一定的負(fù)載。 3） 預(yù)防措施 提高齒面硬度和采用較高的潤(rùn)滑油，有利于防止或減輕齒面的 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 48 塑性變形。主動(dòng)輪上所受的摩擦力背離節(jié)線指向齒頂和齒根，產(chǎn)生塑性變形時(shí)在齒面沿節(jié)線處形成凹溝；從動(dòng) 輪上所受摩擦力則分別由齒根指向節(jié)線，產(chǎn)生塑性變形時(shí)在齒面沿節(jié)線出形成凸棱。 圖 73：齒輪磨損圖 （ a） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 47 （ b） 圖 74：齒輪磨損圖 （ 5）齒面塑性變形 1）何為齒面塑性變形 若齒輪材質(zhì)較軟，輪齒表面硬度不高，當(dāng)工作于低速重載和頻繁啟動(dòng)情況下，在較大的載荷和摩擦力的作用下，可能使齒面金屬沿相對(duì)滑動(dòng)方向局部的塑形流動(dòng)，出現(xiàn)齒面的塑性變形。磨損后的齒形，為 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 46 了滿足使用要求，可以采取如下措施：采用與原設(shè)計(jì)要求相同的刀具（即刀具的基本參數(shù)不變）將刀具向齒輪中心移動(dòng)一段距離（變位），然后按照原設(shè)計(jì)的加工方法加工該齒輪。 6） 預(yù)防及改進(jìn)措施 為減少齒面磨損，應(yīng)盡可能采用潤(rùn)滑條件良好的閉式傳動(dòng)，同時(shí)，提高齒面硬度，減小輪齒面表面粗糙度值。漸開線輪廓被破壞，使齒側(cè)間隙增大引起傳動(dòng)不平穩(wěn)，使齒輪不能正確嚙合，傳動(dòng)失真，產(chǎn)生沖擊和噪音，甚至?xí)螨X厚過度磨薄發(fā)生輪齒折斷。并不影響齒輪的工作。齒面磨損的速度符合預(yù)定的設(shè)計(jì)期限，則視為正常磨損。 ③ 潤(rùn)滑不好。 3） 產(chǎn)生齒面磨損的原因 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 45 ① 齒輪在傳動(dòng)過程中，工作齒面間有相對(duì)滑動(dòng)。 （ 4） 齒面磨損 1）什幺是齒面磨損 齒輪齒面的磨損是齒輪傳動(dòng)的常見失效形式 ， 齒面磨損是齒輪在嚙合傳動(dòng)過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。 3) 防止發(fā)生齒面膠合的措施 為防止產(chǎn)生齒面膠合，對(duì)于低速傳動(dòng)，可采用黏度大的潤(rùn)滑油；對(duì)于高速傳動(dòng)，則可采用硫化潤(rùn)滑油，使其較牢固地吸附在齒面上而不易被擠掉。 2） 發(fā)生的部位 當(dāng)兩工作齒面金屬直接接觸時(shí)，齒面的瞬時(shí)高溫會(huì)使較軟的齒的齒面金屬熔焊在與之相嚙合的另一齒輪的齒面上，并因相對(duì)滑動(dòng)在較軟的工作齒面上形成與滑動(dòng)方向一致的撕裂溝痕。 產(chǎn)生齒面膠合的原因主要有以下兩個(gè)： ① 高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)中，由于散熱不好，導(dǎo)致潤(rùn)滑油油溫升高，黏度降低，易于從兩齒面接觸處被擠出來，使工 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 44 作齒 面間的潤(rùn)滑油膜破壞。 5） 預(yù)防措施 為過早出現(xiàn)點(diǎn)蝕，可采用提高齒面硬度、增大潤(rùn)滑油的粘度、降低表面粗糙度指、在許可范圍內(nèi)采用大的變位系數(shù)等措施。而在開式齒輪傳動(dòng)中，由于磨損嚴(yán)重，點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展即被磨損掉。 3） 發(fā)生的部 位 齒輪在嚙合的過程中，因輪齒在節(jié)線出處嚙合時(shí)，同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)少，接觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廓相對(duì)滑動(dòng)速度小，油膜不易形成，摩擦力大，故點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根表面上，然后向其它部位擴(kuò)展。如果接觸應(yīng)力超過了齒輪材料的接觸疲勞極限時(shí)，齒面上會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的金屬微粒剝落，形成點(diǎn)狀的凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面疲勞點(diǎn)蝕。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 42 圖 71：齒輪輪齒折斷效果圖 （ 2）齒面點(diǎn)蝕 1） 何為齒面點(diǎn)蝕 輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，輪齒齒面接觸處在法向力的作用下將產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，脫離嚙合后接觸應(yīng)力即消失。如果輪齒寬度過大，由于制造、安裝的誤差使其局部受載過大時(shí)，會(huì)造成了局部折斷。 2） 輪齒折斷的分類 輪齒折斷有兩種：一種是疲勞折斷，另一種是過載折斷。 （ 1）輪齒折斷：是指齒輪的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或局部的折斷，輪齒折斷有兩種：一種是疲勞折斷，另一種是過載折斷。 齒輪傳動(dòng)的主要失效形式、造成的影響及預(yù)防措施 輪齒的失效分為齒體損傷和齒面損傷。這種現(xiàn)象稱為齒輪輪齒的失效。 齒輪傳動(dòng)的實(shí)效形式 齒輪傳動(dòng)出現(xiàn)不同失效形式的原因 在實(shí)際的應(yīng)用中，由于齒輪傳動(dòng)的方式有開式、半開式和閉式，齒面硬度有軟齒面、硬齒面，齒輪轉(zhuǎn)速有高與低，載荷有輕與重之分，所以齒輪常會(huì)出現(xiàn)各種不同的失效形式。因此應(yīng)合理選擇齒寬系 數(shù)。 ⑤ 模數(shù)：對(duì)于一般傳動(dòng)模數(shù) 2mm。增大壓力角。 因此，適合制造齒輪的材料有很多，最常用的是鍛鋼，其次是鑄鋼、鑄鐵，此外還有非金屬材料等，例如工程塑料。 ② 傳動(dòng)比：因?yàn)閭鲃?dòng)比是由一對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)比決定的，所以傳動(dòng)比影響到齒數(shù)，從而影響到齒輪的壽命。 主要特點(diǎn) ： ①要求較高的制造和安裝精度，成本較高； ②不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)； ③低精度齒輪在傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)； 影響齒輪壽命的因素 基于上述講述的齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，影響齒輪壽命的因素包括： ① 大小齒輪齒數(shù)：齒數(shù)太少，不利于齒輪加工；齒數(shù)太多，齒輪傳動(dòng)中輪齒嚙合次數(shù)多，齒輪磨損大，減小齒輪的壽命。 Ⅳ軸的設(shè)計(jì) a）軸材料選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理 b)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑 d min0 ， 查表得軸的 C 值是 97 d min0 13 1PC n? =121mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 34 單鍵槽增加 5%—— 7%，所以 dmin0 ? (127— 129)mm，根據(jù)工廠實(shí)際情況，這里取 d min0 =130mm。故這些都屬于危險(xiǎn)截面，應(yīng)進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核。 b)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑 d min0 ， 查表 C 值是 107 d min03 33 nPC?= 單鍵槽增加 5%—— 7%，所以 dmin0 ? (103. 74— )mm，所以 d min0 =110mm 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T1 = N? m 3) 軸 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 如 下 圖 所 示 ： 圖 47 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 31 d12 = d67 = dmin0 =95mm, d23 = d12 +26=121mm, d45 = d56 +10=130mm ，d56 =120mm， L56 =137mm, L45 =58mm, L23 =7 mm, L12 =T=45 mm(T 為軸承寬度 ) L67=45 mm, 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。考慮啟、停機(jī)影響，扭矩為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，α =, 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 30 Mca = ? ?2112 )( TM ?? =1646125 N? mm ca? = Mca /W＜ [ 1?? ]=90Mpa 滿足要求。 b)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑 d min0 ， 查表 C 值是 105 d min0 3 22PC n? = 單鍵槽增加 5%—— 7%，所以 dmin0 ? (— )mm，所以 d min0 =70mm 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T1 =? m 3) 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 27 圖 44 d12 =70mm, d23 = d12 +10=80mm, d34 = d23 +2a= d23 +2?(—)?d23 =— 96，這里取 d34 =94mm, d56 =78mm, d67 = 70mm 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 mm L12 =35mm, L23 =108mm, L34 =105mm, L56 =7mm, L78 =T=35mm(T 為軸承寬度 ) 4)軸的受力分析如下圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 28 圖 45 Lac =21T+( L12 T)+ 21 L23 =54mm Lcd =21 L23 + L34 + L45 +21 L56=224mm Lbd =21 L56+ L67+21 L78 =107mm 5)軸的校核 F2t =222dT =16031 N F2r = F2t tan? n /cos? =5988N F2a = F2t tan? =3701 N F3t =322dT =43603 N F3r = F3t tan? n /cos? =16288 N F3a = F3t tan? =10067 N Rax =( F2t ? Lbc + F3t ? Lbd ) /Lab =25901 N Rbx =33733 N Mcx = Rax ? Lac =1398654 N? mm Mdx = Rbx ? Lbd =360946 N? mm Ray =abaabdrbcrLdFdFLFLF 332232 2121 ??????? =3305 N Rby =abadraaacrLLFdFdFLF 333222 2121 ????? 8239N M 1cy =Ray ? Lac =178470 N? mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告