(精品論文)300kn電動(dòng)錨絞車減速器設(shè)計(jì)參考

傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案本機(jī)型經(jīng)過(guò)神工集團(tuán)開發(fā)部根據(jù)錨絞車的技術(shù)參數(shù)，確定了錨絞車傳動(dòng)部分的主要參數(shù)：1、額定負(fù)載 300KN2、繩索速度 9m/min3、鋼絲繩直徑 55mm4、支持負(fù)載 900KN5、容繩量 600m6、出繩方向 下出繩本錨絞車采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器，開式齒輪傳遞扭矩到達(dá)主軸，通過(guò)離合器帶動(dòng)卷筒工作。傳動(dòng)方案1：減速器采用展開式二級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在滿足中心距的條件下，由于齒輪和軸的減少，傳動(dòng)效率較高，但齒輪直徑大，加工精度不高，而且噪聲較大，大齒輪在經(jīng)濟(jì)方面不理想，加工起來(lái)又比較困難，減速箱的體積比較大，不利于安裝。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-1所示：圖1-11、電動(dòng)機(jī) 2、聯(lián)軸器 3、制動(dòng)器 4、減速器 5、絞筒 6、軸承 7、開式齒輪傳動(dòng)方案2：減速器采用展開式三級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、容易制造、使用壽命較長(zhǎng)、維護(hù)方便，裝拆容易，工作可靠。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形與軸在彎矩下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象在滿足中心距的條件下，傳動(dòng)的齒輪的直徑可以取小，這樣可以使傳動(dòng)的傳動(dòng)比較精確可靠，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，而且滑移齒輪操作方便不費(fèi)力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示:圖1-21高速齒輪 2軸承 3齒輪 4齒輪 5軸承 6齒輪 7軸承 8軸承 9軸承 10輸出齒輪 11齒輪 12軸承 13軸承 14軸承2比較起來(lái)，方案2的三級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)比較適合錨絞車的減速傳動(dòng)，該機(jī)具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。傳動(dòng)方案即：三級(jí)圓柱齒輪減速器+開式直齒輪2.2 確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比（1）傳動(dòng)效率：（2）電機(jī)的選擇： 電動(dòng)機(jī)型號(hào)：JZ2-H-72-4/8/16功率：60/60/45kw轉(zhuǎn)速：1420/720/330JZ2-H 德州恒力電機(jī)廠船用三相異步電動(dòng)機(jī)（3）傳動(dòng)比的確定：已知卷筒直徑D=950mm，鋼絲繩直徑d=55mm，公稱纜繩速度V9m/min卷筒轉(zhuǎn)速：總傳動(dòng)比：2.3 計(jì)算傳動(dòng)比的分配取，2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)（1）各軸的輸入功率 (查表確定各部分裝置的效率：滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）2=0.99，減速器3=0.91，圓柱齒輪傳動(dòng)效率4=0.95 )軸（輸入軸）P= P0=55.6990.910.990.99=49.677kw軸（輸出軸）P= P=49.6770.990.95=46.722kw（2）各軸的轉(zhuǎn)速軸（輸入軸）：n= 16 r/min軸（輸出軸）：n=n1i =165.614=2.850 r/min（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩軸（輸入軸）：T=955029650.96 Nm軸（輸出軸）：T=9550156553.68Nm表2-1 計(jì)算結(jié)果匯總表軸名輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）傳動(dòng)比（i）輸入軸49.6771629650.965.614輸出軸46.7222.850156553.683 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)（1） 選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù)選用齒輪材料：選取小齒輪材料為40Cr，大齒輪材料為ZG35SiMn大齒輪：調(diào)質(zhì)處理HB197-248，小齒輪：調(diào)質(zhì)處理 HB197-248。（2）根據(jù)要求確定圓柱直齒輪的基本參數(shù)齒數(shù)Z =22，Z=124模數(shù)m=20 壓力角 中心距 a=1460（取，）查設(shè)計(jì)手冊(cè)可算出： 分度圓直徑， 標(biāo)準(zhǔn)中心距a=1460齒頂高， 齒根高，齒高 齒頂圓直徑 ，公法線跨齒數(shù) ，公法線長(zhǎng)度 （3）直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 接觸應(yīng)力 （兩齒輪分別計(jì)算，取值較大者） 查表可得：=1， ，=189.8 ，=1， ，=1，=1.01，=1.33，=1.19 則接觸應(yīng)力 =597 許用接觸應(yīng)力 查表可得: =721MP, =1.48, =1, =0.9, =0.86, =1 =1 則許用接觸應(yīng)力 滿足直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。（4）直齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 彎曲應(yīng)力 （兩齒輪分別計(jì)算，取值較大者）查表可得：=149017.29N, =300, =20, =2.72, =1.57, =0.68, =1, =1.01, =1.6, =1.19 則彎曲應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力 查表可得: =310Mpa, =2, =1.10, =1, =1, =1 則許用彎曲應(yīng)力 滿足直齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。圖3-1 開式直齒輪 4 軸的設(shè)計(jì)4.1選擇軸的材料根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸零件材料選用40Cr，加工方法為調(diào)質(zhì)處理HB214-286。查軸的常用材料及其力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度極限。4.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑取A=98，得,其中,對(duì)實(shí)心軸 ,，則248.95mm4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取安裝在側(cè)墻架處的軸徑d=250mm，兩墻架支點(diǎn)之間的距離為=式中軸瓦寬度，查得軸瓦=230mm 大直齒輪的寬度，=360mm，4.4 軸的受力分析及彎扭矩圖（1） 計(jì)算作用在軸上的力大齒輪 （2）卷筒處的水平力、垂直力的計(jì)算 （3）主軸支反力及彎矩的計(jì)算水平方向： 垂直方向： 合成彎矩： （4）軸的彎矩圖主軸水平方向受力圖4-1 錨機(jī)主軸4.5主軸強(qiáng)度的校核有圖可知，危險(xiǎn)截面在A、D兩處，故選擇A、D截面來(lái)計(jì)算。條件：A截面的強(qiáng)度校核：已知A處軸徑d=250mmD截面的強(qiáng)度校核：已知D處軸徑d=280mm所以，截面A、D的強(qiáng)度校核通過(guò)。4.6電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)主軸強(qiáng)度的校核計(jì)算則主軸受力為：支反力及力矩分別為： 所以，電機(jī)堵轉(zhuǎn)下主軸強(qiáng)度校核通過(guò)4.7支持負(fù)載下主軸強(qiáng)度的校核（1）支持負(fù)載及緊邊拉力制動(dòng)轉(zhuǎn)矩：圓周力：緊邊拉力：上式中：-摩擦因數(shù)，=0.34 -制動(dòng)帶包角，=（2）主軸支反力及彎矩的計(jì)算水平方向:垂直方向：（3）合成彎矩5 減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)5.1各軸的轉(zhuǎn)速n=電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)至輸出軸的傳動(dòng)比 將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為軸、軸、軸、軸，分別表示為n1、n2、n3、n4。 由電動(dòng)機(jī)到輸出，通過(guò)減速器輸入軸轉(zhuǎn)速n電 =750 r/min ,即高速軸轉(zhuǎn)速n1=750 r/min ，推出n2=n1/i高=750/2.24=334.82 r/min n3=n2/i中=334.82/4=83.705 r/min n4=n3/i低=83.705/5=16.741 r/min5.2各軸的效率和功率（1）根據(jù)條件已知：聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率每對(duì)圓柱齒輪的傳動(dòng)效率（很好的跑和的7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)）每對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率（2）各軸的傳動(dòng)效率第一級(jí)的傳動(dòng)效率第二級(jí)的傳動(dòng)效率第三級(jí)的傳動(dòng)效率第四級(jí)的傳動(dòng)效率（3）各軸的功率減速器輸入軸的輸入功率：P1=P1=1100.97=106.7 kw中間軸的功率：P2=P12=106.70.96=102.4 kw中間軸的功率：P3=P23=102.40.96=98.3 kw輸出軸的功率：P4=P34=98.30.96=94.4 kw（4）各軸的轉(zhuǎn)矩輸入軸T1=9.55106p1/n1=9.55106106.7/750=1.4106Nmm 中間軸T2=9.55106p2/n2=9.55106102.4/334.82=2.92106Nmm 中間軸T3=9.55106p3/n3=9.5510698.3/83.705=11.22106Nmm 輸出軸T4=9.55106p4/n4=9.5510694.4/16.741=53.85106Nmm （5）運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表軸名輸出功率P（kW）轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩T（N.mm）效率輸入軸106.77501.41060.97中間軸102.4334.822.921060.96中間軸98.383.70511.221060.96輸出軸94.416.74153.851060.966減速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核6.1選擇材料，熱處理，齒輪精度等級(jí)和齒數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，考慮到工廠加工條件和減速器要承受很大的轉(zhuǎn)矩，選擇大小齒輪材料都為20CrMnTi,滲碳處理，硬度為5560HRC，抗拉強(qiáng)度b=1079 MPa，屈服強(qiáng)度b=834 MPa，精度7級(jí)。 取高速級(jí)齒輪z1=27，且由于要滿足中心距要求，得z2=60；同理由此取中間級(jí)齒輪z3=24，z4=96；低速級(jí)齒輪z5=29，z6=145。 實(shí)際傳動(dòng)比i=z2z4z6z1z3z5=6096145272429=44.44, 傳動(dòng)比誤差i=i-ii100%=45-44.4445100%=1.2%5%，滿足傳動(dòng)要求。 實(shí)際輸入軸轉(zhuǎn)速n1=750 r/min實(shí)際輸出軸轉(zhuǎn)速n=n1/i=750/44.44=16.88r/min6.2校核齒輪強(qiáng)度（1）高速軸齒輪1和齒輪2的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù) 傳遞功率 P=106.7kw 傳遞轉(zhuǎn)矩T1=1.4106 Nmm齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=750 r/min 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=334.82 r/min 該嚙合傳動(dòng)比 i=2.24原動(dòng)機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn);工作機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn)預(yù)定壽命H=44360=5760時(shí)取6000時(shí)（壽命4年，每年工作360天，每天工作用4小時(shí)）。 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式按mnt32KT1cos2YYdz12YFa1YSa1F 閉式齒輪結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，齒輪均采用非對(duì)稱布置（軸鋼性較大），取齒寬系d=0.8，初選螺旋角=14齒面嚙合類型 ：硬齒面熱處理質(zhì)量級(jí)別 MQ齒輪材料及熱處理 20CrMnTi滲碳齒輪硬度取值范圍 HRC=5560齒輪硬度 HRC=59按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，初選載荷系數(shù)Kt=1.5大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Flim=500MPa齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=607506000=2.7108 N2=60n1jLh=60334.826000=1.21108大小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.9, KFN2=0.92取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4,應(yīng)力修正系數(shù)YST=2,則F1=KFN1YSTFlim1/SF=0.92500 /1.4=642MPaF2=KFN2YSTFlim2/SF=0.922500 /1.4=657MPa根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1/cos3=27/cos314=29.56zv2=z2/cos3=60/cos314=65.68查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)YFa1=2.57，YFa2=2.28，YSa1=1.6， YSa2=1.73YFa1YSa1F=2.571.6642=0.0067YFa2YSa2F=2.281.73657=0.006由于YFa1YSa1FYFa2YSa2F，故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)取重合度系數(shù)Y=0.7, Y=0.86齒輪模數(shù)mnt321.51.4106cos2140.70.860.82722.571.6642=2.97mmv=2.9727750601000cos14=3.24m/s由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7，查得使用系數(shù)KA=1.00；根據(jù)v=3.24m/s、7級(jí)精度，取動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.15；斜齒輪傳動(dòng)取K=1.2；按齒輪在兩軸承中間非對(duì)稱布置，取齒向載荷分布系數(shù)K=1.13，則載荷系數(shù)K=KAKvKK=11.151.21.13=1.56校正并確定模數(shù)mn=mnt3K/Kt=2.9731.56/1.5=3.01mm,取mn=4mm 中心距a=mn2cosz1+z2=42cos1427+60mm=179.33mm,圓整為a=180mm 螺旋角=cos-1mnz1+z22a=cos-1427+602180=14.84=145024 兩分度圓直徑d1=mnz1cos=427cos145024=112mm d2=mnz2cos=460cos145024=248mm 齒寬b=dd1=0.8112mm=89.6mm b1=b+510mm,取b2=90mm, b1=95mm 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式H=ZHZEZZ2KT1bd12u1uH按齒面硬度查圖6.8得大小齒的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=Hlim2=1500MPa查圖6.6得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.91, KHN2=0.92取安全系數(shù)SH=1，則許用接觸應(yīng)力 H1=KHN1Hlim1/SH=0.911500MPa=1365MPa H2=KHN2Hlim2/SH=0.921500MPa=1380MPa H=H1+H2/2=1365+1380/2MPa=1372MPa查圖6.19得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.42重合度系數(shù)Z=0.8螺旋角系數(shù)Z=cos=cos145024=0.983由表6.3查得材料系數(shù)ZE=189.8MPa校核計(jì)算H=2.42189.80.80.98321.561.410689.611222.24+12.24 MPa=856.39MPaH，接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求結(jié)果：齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度安全。 大小齒輪參數(shù)模數(shù) mt =mn/cos=4.14壓力角 an=20 tanat=tanan/cos=0.37分度圓直徑d1=z1mt=274.14=112mm d2=z2mt=604.14=248mm齒輪齒寬 b1=95mm b2=90mm齒頂高系數(shù) ha*=1頂隙系數(shù) c*=0.25齒頂高 ha=ha*mn=4mm齒根高 hf=ha*+c*mn=1+0.254=5mm全齒高 h=ha+hf=4+5=9mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=112+24=120mm da2=d2+2ha=248+24=256mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf=112-25=102mm df2=d2-2hf=248-25=238mm中心距 a=z1+z2mn2cos=180mm齒數(shù)比 u=z2z1=6027=2.22圖5-1 高速級(jí)齒輪（2）中間軸齒輪3和齒輪4的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù) 傳遞功率 P=102.4kw 傳遞轉(zhuǎn)矩T1=2.92106Nmm齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=334.82 r/min 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=83.705r/min 該嚙合傳動(dòng)比 i=4原動(dòng)機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn);工作機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn)預(yù)定壽命H=44360=5760時(shí)取6000時(shí)（壽命4年，每年工作360天，每天工作用4小時(shí)） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式按mnt32KT2cos2YYdz12YFa1YSa1F 閉式齒輪結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，齒輪均采用非對(duì)稱布置（軸鋼性較大），取齒寬系d=0.8，初選螺旋角=16齒面嚙合類型 ：硬齒面熱處理質(zhì)量級(jí)別 MQ齒輪1、2材料及熱處理 20CrMnTi滲碳齒輪1、2硬度取值范圍 HRC=5560齒輪1、2硬度 HRC=59按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，初選載荷系數(shù)Kt=1.5大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Flim=500MPa齒輪1、2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60334.826000=1.21108 N2=60n1jLh=6083.7056000=0.3108大小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.92, KFN2=0.93取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4,應(yīng)力修正系數(shù)YST=2,則F1=KFN1YSTFlim1/SF=0.922500 /1.4=657MPaF2=KFN2YSTFlim2/SF=0.932500 /1.4=664MPa根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1/cos3=24/cos316=27.02 zv2=z2/cos3=96/cos316=108.08查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)YFa1=2.65，YFa2=2.212，YSa1=1.58， YSa2=1.776YFa1YSa1F=2.651.58657=0.0064YFa2YSa2F=2.2121.776664=0.0059由于YFa1YSa1FYFa2YSa2F，故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)取重合度系數(shù)Y=0.7, Y=0.86齒輪模數(shù)mnt321.52.92106cos2160.70.860.82422.651.58657=4.07mmv=4.0724334.82601000cos16=1.71m/s由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7，查得使用系數(shù)KA=1.00；根據(jù)v=1.71m/s、7級(jí)精度，取動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.05；斜齒輪傳動(dòng)取K=1.2；按齒輪在兩軸承中間非對(duì)稱布置，取齒向載荷分布系數(shù)K=1.13，則載荷系數(shù)K=KAKvKK=11.051.21.13=1.42校正并確定模數(shù)mn=mnt3K/Kt=4.0731.42/1.5=3.996mm,取mn=4mm 中心距a=mn2cosz1+z2=42cos1624+96mm=249.67mm,圓整為a=250mm 螺旋角=cos-1mnz1+z22a=cos-1424+962250=16.26=161536 兩分度圓直徑d1=mnz1cos=424cos161536=100mm d2=mnz2cos=496cos161536=400mm 齒寬b=dd1=0.8100mm=80mm b1=b+510mm,取b2=80mm, b1=85mm 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式H=ZHZEZZ2KT2bd12u1uH按齒面硬度查圖6.8得大小齒的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=Hlim2=1500MPa查圖6.6得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92, KHN2=0.94取安全系數(shù)SH=1，則許用接觸應(yīng)力 H1=KHN1Hlim1/SH=0.921500MPa=1380MPa H2=KHN2Hlim2/SH=0.941500MPa=1410MPa H=H1+H2/2=1380+1410/2MPa=1395MPa查圖6.19得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.44重合度系數(shù)Z=0.8螺旋角系數(shù)Z=cos=cos161536=0.98由表6.3查得材料系數(shù)ZE=189.8MPa校核計(jì)算H=2.44189.80.80.9821.422.921068010024+14 MPa=1306.96MPaH，接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求結(jié)果：齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度安全。大小齒輪參數(shù)模數(shù) mt =mn/cos=4.17壓力角 an=20 tanat=tanan/cos=0.38分度圓直徑d1=z1mt=244.17=100mm d2=z2mt=964.17=400mm齒輪齒寬 b1=85mm b2=80mm齒頂高系數(shù) ha*=1頂隙系數(shù) c*=0.25齒頂高 ha=ha*mn=4mm齒根高 hf=ha*+c*mn=1+0.254=5mm全齒高 h=ha+hf=4+5=9mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=100+24=108mm da2=d2+2ha=400+24=408mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf=100-25=90mm df2=d2-2hf=400-25=390mm中心距 a=z1+z2mn2cos=250mm齒數(shù)比 u=z2z1=9624=4圖5-2 中間級(jí)大齒輪（3）齒輪5和低速軸齒輪6的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù) 傳遞功率 P=98.3kw 傳遞轉(zhuǎn)矩T1=11.22106Nmm齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=83.705 r/min 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=16.741r/min 該嚙合傳動(dòng)比 i=5原動(dòng)機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn);工作機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn)預(yù)定壽命H=44360=5760時(shí)取6000時(shí)（壽命4年，每年工作360天，每天工作用4小時(shí)） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式按mnt32KT2cos2YYdz12YFa1YSa1F 閉式齒輪結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，齒輪均采用非對(duì)稱布置（軸鋼性較大），取齒寬系d=1.1，初選螺旋角=11齒面嚙合類型 ：硬齒面熱處理質(zhì)量級(jí)別 MQ齒輪1、2材料及熱處理 20CrMnTi滲碳齒輪1、2硬度取值范圍 HRC=5560齒輪1、2硬度 HRC=59按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，初選載荷系數(shù)Kt=1.5大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Flim=500MPa齒輪1、2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=6083.7056000=0.3108 N2=60n1jLh=6016.7416000=0.06108大小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.902, KFN2=0.91取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4,應(yīng)力修正系數(shù)YST=2,則F1=KFN1YSTFlim1/SF=0.9022500 /1.4=644MPaF2=KFN2YSTFlim2/SF=0.912500 /1.4=650MPa根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1/cos3=29/cos311=30.66 zv2=z2/cos3=145/cos311=153.3查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)YFa1=2.53，YFa2=2.205，YSa1=1.63， YSa2=1.83YFa1YSa1F=2.531.63644=0.0064YFa2YSa2F=2.2051.83664=0.0061由于YFa1YSa1FYFa2YSa2F，故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)取重合度系數(shù)Y=0.7, Y=0.86齒輪模數(shù)mnt321.511.22106cos2110.70.860.82922.531.63644=2.65mmv=2.652983.705 601000cos11=0.34m/s由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7，查得使用系數(shù)KA=1.00；根據(jù)v=0.34m/s、7級(jí)精度，取動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.01；斜齒輪傳動(dòng)取K=1.2；按齒輪在兩軸承中間非對(duì)稱布置，取齒向載荷分布系數(shù)K=1.13，則載荷系數(shù)K=KAKvKK=11.011.21.13=1.37校正并確定模數(shù)mn=mnt3K/Kt=2.6531.37/1.5=2.57mm,取mn=4mm 中心距a=mn2cosz1+z2=42cos1129+145mm=354.5mm,圓整為a=355mm 螺旋角=cos-1mnz1+z22a=cos-1429+1452355=11.4=1124 兩分度圓直徑d1=mnz1cos=429cos1124 =118mm d2=mnz2cos=4145cos1124=592mm 齒寬b=dd1=1.1118mm=130.16mm b1=b+510mm,取b2=175mm, b1=180mm 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式H=ZHZEZZ2KT2bd12u1uH按齒面硬度查圖6.8得大小齒的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=Hlim2=1500MPa查圖6.6得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.976, KHN2=0.98取安全系數(shù)SH=1，則許用接觸應(yīng)力 H1=KHN1Hlim1/SH=0.9761500MPa=1464MPa H2=KHN2Hlim2/SH=0.981500MPa=1470MPa H=H1+H2/2=1464+1470/2MPa=1467MPa查圖6.19得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.46重合度系數(shù)Z=0.8螺旋角系數(shù)Z=cos=cos1124=0.99由表6.3查得材料系數(shù)ZE=189.8MPa校核計(jì)算H=2.46189.80.80.9921.3711.2210617511825+15 MPa=1434.84MPaH，接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求結(jié)果：齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度安全。大小齒輪參數(shù)螺旋角 =1124法面模數(shù) mn=4端面模數(shù) mt =mn/cos=4.08法面壓力角 an=20端面壓力角 tanat=tanan/cos=0.37分度圓直徑d1=z1mt=294.08=118mm d2=z2mt=1454.08=592mm齒輪齒寬 b1=180mm b2=175mm齒頂高系數(shù) ha*=1頂隙系數(shù) c*=0.25齒頂高 ha=ha*mn=4mm齒根高 hf=ha*+c*mn=1+0.254=5mm全齒高 h=ha+hf=4+5=9mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=118+24=126mm da2=d2+2ha=592+24=600mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf=118-25=108mm df2=d2-2hf=592-25=582mm法面齒距 pn=mn=12.56端面齒距 pt=mt=12.81中心距 a=z1+z2mn2cos=355mm齒數(shù)比 u=z2z1=14529=5圖5-3 低速級(jí)大齒輪6.3齒輪主要幾何參數(shù)表名稱高速級(jí)齒輪1、2中間級(jí)齒輪3、4低速級(jí)齒輪5、6法面模數(shù)mn444法向壓力角 2020 20螺旋角1450241615361124齒頂高系數(shù) ha*111頂隙系數(shù) c*0.250.250.25齒數(shù)z27 6024 9629 145分度圓直徑 d112 248100 400118 592齒頂圓直徑 da120 256108 408126 600齒根圓直徑 df102 23890 390108 582齒寬 b95 9085 80180 175中心距 a1802503557軸的設(shè)計(jì)及校核7.1軸材料選擇由于該減速器中各軸所承受的載荷都很大，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，且又是在高速狀況下工作，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)很大的沖擊，但安裝齒輪的位置不對(duì)稱，對(duì)材料的剛度有一定的要求，考慮到加工的難易程度和工廠現(xiàn)有的材料，選擇40Cr.調(diào)質(zhì)處理，加工精度為7級(jí)。材料牌號(hào): 40Cr熱處理: 調(diào)質(zhì)毛坯直徑/mm: 80硬度（HB）: 241286抗拉強(qiáng)度B: 735MPa屈服點(diǎn)S: 540MPa彎曲疲勞極限-1: 355 MPa剪切疲勞極限-1: 200 MPa許用彎曲應(yīng)力-1: 70 MPa7.2輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）輸入軸的基本技術(shù)參數(shù)軸的轉(zhuǎn)向方式：?jiǎn)蜗蛐D(zhuǎn)軸的工作情況：有腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速：n=750r/min 功率: P=106.7kW轉(zhuǎn)矩：T1=1.4106Nmm（2）軸上齒輪和軸的力分析 齒輪的分度圓直徑 d1=mz1cos=427cos145024=112mm圓周力 Ft=2T1/d1=21.4106112=25000N徑向力 Fr=Fttan/cos=25000tan20/cos145024=9413N 軸向力 F=Fttan=25000tan145024=6624NF對(duì)軸心產(chǎn)生的彎矩 M=Fd12=66241122=370499Nmm（3）求支反力軸承的支點(diǎn)位置 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離 左支點(diǎn)水平面的支反力 MD=0,FNH1=L2FtL1+L2=12576N右支點(diǎn)水平面的支反力 MB=0,FNH2=L1FtL1+L2=12424N左支點(diǎn)垂直面的支反力 FNV1=L2Fr+ML1+L2=5429N右支點(diǎn)垂直面的支反力 FNV2=L1Fr-ML1+L2=3984N左支點(diǎn)的軸向支反力 FNV1=F=6624N（4）繪制彎矩圖和扭矩圖截面C處水平面彎矩 MH=FNH1L1=3125136Nmm截面C處垂直面彎矩 MV1=FNV1L1=1349106.5Nmm截面C處合成彎矩 M1=MH2+MV12=3.4106Nmm (5)彎扭合成強(qiáng)度校核截面C處計(jì)算變矩 a=0.6 Mca=M12+aT12=3.5106Nmm截面C處計(jì)算應(yīng)力 ca=McaW=3.51060.11023=32.98MPa強(qiáng)度校核 ca=32.98-1=70MPa 圖7-1圖7-2 7.3輸入軸II的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)輸入軸II的基本技術(shù)參數(shù)軸的轉(zhuǎn)向方式：?jiǎn)蜗蛐D(zhuǎn)軸的工作情況：有腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速：n=334.82r/min 功率: P=102.4kW轉(zhuǎn)矩：T1=2.92106Nmm(2)軸上齒輪和軸的力分析 齒輪的分度圓直徑 d2=mz2cos=460cos145024=248mm d3=mz3cos=424cos161536=100mm圓周力 Ft2=2T2/d2=22.92106248=2.4104N Ft3=2T3/d3=22.92106100=58400N徑向力 Fr2=Ft2tan/cos=23548tan20/cos145024=9037N Fr3=Ft3tan/cos=58400tan20/cos161536=22141N軸向力 F2=Ft2tan=23548tan145024=6359N F3=Ft3tan=58400tancos161536=17033N F=F3-F2=17033-6359=100674NF對(duì)軸心產(chǎn)生的彎矩 M2=F2d22=62392482=788516Nmm M3=F3d32=170331002=851650Nmm M=M2+M3=788516+851650=1640166Nmm(3)求支反力軸承的支點(diǎn)位置 齒寬2中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離 齒寬2中點(diǎn)距齒寬3中點(diǎn)距離 齒寬3中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離 左支點(diǎn)水平面的支反力MD=0,右支點(diǎn)水平面的支反力 MB=0,FNH2=L1Ft2+L1+L2Ft3L1+L2+L3=55793N左支點(diǎn)垂直面的支反力 FNV1=L2+L3Fr2+L3Fr3+ML1+L2+L3=13512N右支點(diǎn)垂直面的支反力 FNV2=L1Fr2+L1+L2Fr3-ML1+L2+L3=17666N(4)繪制彎矩圖和扭矩圖截面B處水平面彎矩 MH2=FNH1L1=6784785Nmm截面C處水平面彎矩 MH3=FNH1L1+L2=9285843Nmm截面B處垂直面彎矩 MV21=FNV1L1=3445560Nmm截面C處垂直面彎矩 MV31=FNV1L1+L2=4715688Nmm截面C處合成彎矩 M1=MH32+MV12=10106截面B處合成彎矩 (5)彎扭合成強(qiáng)度校核截面C處計(jì)算變矩 a=0.6 Mca=M12+aT12=10.5106截面C處計(jì)算應(yīng)力 ca=McaW=67.2MPa強(qiáng)度校核 ca=67.2-1=70MPa 圖7-37.4輸入軸III的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)輸入軸III的基本技術(shù)參數(shù)軸的轉(zhuǎn)向方式：?jiǎn)蜗蛐D(zhuǎn)軸的工作情況：有腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速：n=83.705r/min 功率: P=98.3kW轉(zhuǎn)矩：T1=11.22106Nmm(2)軸上齒輪和軸的力分析 齒輪的分度圓直徑 d4=mz2cos=460cos145024=400mm d5=mz3cos=424cos161536=118mm圓周力 Ft4=2T3/d2=211.22106400=56100N Ft5=2T3/d3=211.22106118=190169N徑向力 Fr4=Ft4tan/cos=tan20/