【正文】 指導(dǎo)教師 ： 成 績(jī) ： 日期： 2020 年 4 月 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 2 目 錄 1. 設(shè)計(jì)目的 2. 設(shè)計(jì)方案 3. 電機(jī)選擇 4. 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5. 軸及輪轂連接 6. 滾動(dòng)軸承的計(jì) 算 7 .減速器潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑劑及密封方式的選擇 8． 減速器箱體及附件的設(shè)計(jì) 9． 設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié) 10． 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)： 格式如下： 作者 .名稱 .出版社 ,時(shí)間（例如： 周傳德 .傳感器與測(cè)試技術(shù) [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020.） 作者 .名稱 .期刊 ,時(shí)間，卷（期），頁(yè)碼（例如：高欽和．基于 Simulink 重物舉升液壓控制系統(tǒng)建模與仿真 [J]．機(jī)床與液壓， 2020， 5(1)： 6162） 08城市軌道機(jī)械課程設(shè)計(jì) 3 一 設(shè)計(jì)目的 齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式。它的主 要優(yōu)點(diǎn)是：①瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、工作平穩(wěn)、傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；②適用的功率和速度范圍廣；③傳動(dòng)效率高，η =；④工作可靠、使用壽命長(zhǎng)；⑤外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。 國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。 當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。近十幾年來(lái) ,由于近代計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度，加工效率大大 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 4 提高，從而推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化， 使產(chǎn)品更加精致，美觀化。 CNC 機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展 ,推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉 ,將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。 2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。折舊期 8 年（一年工作 300 天），兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。而在相 同的工況下，斜齒輪傳動(dòng)可獲得較小的幾何尺寸和較大的承載能力。而且加工只比直齒輪多轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，工藝不復(fù)雜。又由于 Y 系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、起動(dòng)性能較好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)均能滿足工作條件和使用條件。根據(jù)本裝置的安裝需要和防護(hù)要求，采用臥式封閉型電動(dòng)機(jī)。故優(yōu)先選用臥式封閉型Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 3= (2) 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率 Pd Pd=Fv/η Σ =*≈9. 59KW 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 (1) 滾筒工作轉(zhuǎn)速 nw=60 nw =～ 2888r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750， 1000,1500 和3000r/min 由 [2]P8所述 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器傳動(dòng)比，選取同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù) η Σ = Pd= nw=、 /min nd=～2888r/min 08城市軌道機(jī)械課程設(shè)計(jì) 9 (1) 電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 Kw 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y160L6 11 970 (2) 電動(dòng)機(jī)外形示意圖 Y 型三相異步電動(dòng)機(jī) (3) 電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸表 （單位： mm） 電機(jī)型號(hào) Y160L— 6 型號(hào) 尺 寸 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 10 總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配 理論總傳動(dòng)比 iΣ = nm/nw=970/= nm=電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 各級(jí)傳動(dòng)比的分配 iΣ = i1 i2 考慮潤(rùn)滑條件，為使二級(jí)大齒輪直徑想相近，可取 i1 = i2 ，故 i1 = ? = ? =, 2i =1ii? = = 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 各軸理論轉(zhuǎn)速 (r/min) I 軸 n1= nm=970r/min Ⅱ軸 n2= n1/i1=970/= r/min Ⅲ軸 n3= n2/i2=卷筒軸 n=n3 = 各軸輸入功率 (kw) I 軸 PI=Pd η 1 η 1 η 1 mm) 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 dT 為： dT =? 610 ?mdnP =? 610 ? =? 410 N mm II 軸 TII=TI? 1? ? 2? ? 1i = 410? = 510? N mm 卷筒軸 T=TIII 1?? 3?? = 610? N mm TI= ?410 N mm TIII=610? N mm 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 12 卷筒軸 116 410? 08城市軌道機(jī)械課程設(shè)計(jì) 13 四 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù) 小齒輪轉(zhuǎn)速 —— n1=970 r/min 輸入轉(zhuǎn)矩—— TI= 104N 選齒輪類、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （ 1） 為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性及強(qiáng)度，選用斜齒圓柱齒輪； （ 2） 因?yàn)檫\(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度； （ 3） 為簡(jiǎn)化齒輪加工工藝，選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng) 小齒輪材料： 40Cr 調(diào) 質(zhì) HBS1=280 接觸疲勞強(qiáng)度極限 1limH? =1100 MPa 由[1]P209 圖 1021d 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1FE? =620 Mpa 由[1]P209 圖 1021c 大齒輪材料： 45 鋼調(diào)質(zhì) HBS2=240 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 14 接觸疲勞強(qiáng)度極限 2limH? =1100 MPa 由[1] P209 圖 1021d 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE? =620 Mpa 由[1] P209 圖 1021c （ 4）初選小齒輪齒數(shù) Z1=24 大齒輪齒數(shù) Z2 = Z1= 24 = 取 Z2 =104 （ 5）初選螺旋角 β t=14176。 ? ?32112 ???????????HHEdItt ZZuuTKd ???? N1= 108 N2=108 d1t= 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 16 =*? ?3224 0 8 8 94 3 ??? ?????? = (2) 計(jì)算圓周速度 s/ 0 0 060 0 0 060 nd 1t1 ?? ???????? (3) 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt t1 ?????? 9 7 0 o sdm 1t1nt ?????? mmmh nt ???? b/h=(4) 計(jì)算縱向重合度 4 1 a ndz3 1 1 ????????? ? (5) 計(jì)算載荷系數(shù) ?? HHVAH KKKKK ??? 1)使用系數(shù) A 由 [1]P193 表 102 根據(jù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)得 ?AK 2) 動(dòng)載系數(shù)VK 由 [1]P194 圖 108 根據(jù) s/?? , 7級(jí)精度 ,得 ?vk V= b= ntm = h= b/h= ??? 08城市軌道機(jī)械課程設(shè)計(jì) 17 3)按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)?HK 由 [1]P196 表 104 根據(jù)小齒輪相對(duì)支承為非對(duì)稱布置、 7 級(jí)精度、得 ??Hk 4)按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)?FK 由 [1]P198 圖 1013 根據(jù) b/h=、 ??Fk 5)齒向載荷分配系數(shù)?HK、F 由 [1]P195 表 103 假設(shè)mm/N100/bFK tA ? ，根據(jù) 7 級(jí)精度，硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，得 ?? ?? FH kk ∴ ?? HHVAH KKKKK ????=11. 051. 21. 295= 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑 d1 由 [1]P204 式 (1010a) 311tt KKdd ? = ?? 7）計(jì)算模數(shù) nm 24 11n ?????? ?? HHVAHK????= d1= ?nm m 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 18 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 [1]P201 式 (105) 3m ax212][cos2 ???????? ???FSaFadIn YYZYKTm ??? ??? 1 確定計(jì)算參數(shù) 1)計(jì)算載荷系數(shù) K FFVA ?????? ?? 2)螺旋角影響系數(shù)?Y 由 [1]P217 圖 1028 根據(jù)縱向重合系數(shù)??? ，得 ??Y 3)彎曲疲勞系數(shù) FNk 和 FE? 由 [1]P206 圖 1018 得 ?FNk , ?FNk 由圖 1020 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限M PaFEFE 6 2 021 ?? ?? 。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度?2vz ??? 1F 1Sa1Fa ][ YY ??? 2F 2Sa2Fa ][ YY m= 魏海波：二級(jí)展開式 圓柱齒輪減速器 20 算得的 d1= 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的 Z1 Z2 on11 ?????? 取16z3 ? 12 ????? 取 70z ? 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算中心距 a 2)7016(cos2 m)zz(a on21 ?? ??????? 將 a 圓整為 89mm 2 按圓整后的中心距修正螺旋角 β 39。5514cos 216cos mzd n11 ?????? ? 4 439。5514? ?1d m ?2d mm b= 08城市軌道機(jī)械課程設(shè)計(jì) 21 TII= 104N 選齒輪類、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1 根據(jù)選定傳動(dòng)方案，為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性及強(qiáng)度，選用斜齒圓柱齒輪； 2 因?yàn)檫\(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度； 3 為簡(jiǎn)化齒輪加工工藝，選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng) 小齒輪材料： 40Cr 調(diào)質(zhì) HBS3=280 接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 11003lim ?? MPa 由[1]P209 圖 1021d 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 6203 ?? Mpa