减速器设计计算及说明书

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1、减速器设计计算及说明书目录一、总体方案设计 1二、运动参数设计 2三、主要零件的计算 6四、减速器的润滑、密封及装油量的计算 23一、总体方案设计设计计算及说明主要结果二、运动参数设计设计计算及说明主要结果（）电动机的选择1、工作机主轴转速n=65r/min2、工作机的工作功率= 4kW3、传动装置总效率齿式联轴器（1个）% =0.998级精度锥齿轮传动（1个）T联=0.978级精度圆柱斜齿轮（1个）T齿=0.97滚子轴承（3对）T1 承=0.93总效率：%=耳联耳耐%齿J3= 0.99 X 0.97 X 0.97 X 0.9B3 =0.904、电动机额定功率P-4P. 一-kW- 4.4kW

2、eT 0.90所选电动机的额定功率專型号为：Y132S-4三相异步电动机,事叱取臨=乩5瓯，选择电动机其额定转速11匸1440r/mi n。（二）传动比分配传动装置的总传动比：nE 1440社 一-22.154nw6 5嗨=0.25is = 0.25 X 22.154 心 5.5一般高速级圆锥齿轮的传动比约取设计计算及说明主要结果高速级传动比h =乩5低速级传动比S = 4贝Ij：i= iii2 = 5.5 X 4= 22输出转速：nE 1440n= = 65.45i22转速误差：=0.6%5）时，亦可米用硬齿面小齿车匕和软齿面大齿车匕的组合。本齿轮传动为咼速级，载荷较大，设计传动比九-5.5

3、，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，50 55HRC。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：。皿厂1500MPa， Hlim2 = 1 lSOMPa,5按图6-7MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：U fei -u fe7 = 20MPa 0按图6-8a查得接触寿命系数 = OR，恥=0光；按图6-8b查得接触寿命系数Ymi =0.37=0.39；其中N2 =E0 评 nih =60 X 1 X 1440 X 5 X 250 X 8 = 3.7 X 1

4、03N2 =60 y n2th =60 X 1 X 261.32 X 5 X 250 X S= 1.57 X 103再查表6-3，取最小安全系数：讪=1.2，牯曲=1.5于是PhiI =Zni =-7-x 0.911V 苫H丄也1。Hlim21180_ .。Hz 恥q = X 0.96r-CSSOOF1 -M1 -X O.S7MPa- 493MPa设计计算及说明主要结果1。FE27201 更陀$N2 5 X 2、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仃设计，确疋主

5、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根据式、訂4呵Yfhi 去 |.JoR(i-o.sej刃1 + u2 qf确定计算载荷：小齿轮转矩q Pj,5.445T1 -9.55 X 103 1 -9.55 X 103 XN m 36.11N - m1阳1440KT严氐心齢陥T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KT2 = KiKKKyTi = 1.6 X 36.UN 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，% = ?”z2 =i1Z1 =5

6、.5 X 20= 110R=0.3，初选殆=20，5 ! = arctani = arctan = 10.31L5.5、 i = arctani = arctanS.5 = 79.7z-i20右=20.32cos 5 t cosl0.3osa11072 = 15.20cos 5 7cos 79.7 查图6-16，得两轮复合齿形系数为YFi=4.38=4.06,由于设计计算及说明主要结果門4.38三YF24.06,-8.88 X L0-3 -9.50 X 10-3Sil 493%42712将e也代入计算，于是J 0R(1 - 0.50r)3zJV1 + u2 uF34 X S7.78 X IO3

7、4.06 mm 1.65mm03(1-0.5 X 0.3)2 X 202 X V1+ S.S2 427.2查表6-10取标准模数皿=2mm,则di = niZi = 4 Omni4、选择齿轮精度等级齿轮圆周速度n X 40 X 1440Illn dtiii60 X 1000v = = 3.0ni/s60 X 1000s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KTKaK.KKvT!KAKaK&Kv2T,2 X 36.11Ft- 1.8kNdt40查表6-4，陷=1;查图6_9，险=3呂。齿轮传动啮合宽度b = * rR = * R X = 0.2 X=22.37ni

8、iJi a 23mme比2sinB i2 XsinlOiS查表6_6得设计计算及说明主要结果K.Ft 1 X 1.S X 103 A t -N/mm - 78.26N/mm 2220锥顶角310.379.7D齿兗b/mm2共2衣大端分度圆直径d/mrndx = ni口冇=2 x 20 = 42d，2 = mnZ2 = 2 x 110 = 222齿顶高ha/mm*21hai = h：mn =1x2 = 24haz = hfiMiji =1x2 = 2齿根咼 hf/nrniTH21hfi = (h： + c*)m = (1 + 0.2)x 2 = 2.411 = (h： + c*)m = (1 +

9、 0.2)x 2 = 2.4、全齿高h/nrinvhi = hal +=(2h| + c*)m =(2xl + 0.25) x 2 = 4.4+1h2 = ha2 + hf2 =(2h| + c*)m =(2xl + 0.2)x 2 = 4.4犬端齿顶圆直径da/nnnnpdal 二 niZi + 2H1C0S% = 2 X 20 + 2 X co si0.3 = 43.94+1da2 = mz + 2mcos82 = 2 X 110 + 2 X cos79.7 220.72 J犬端齿根圆直径df/mnvdf! = niZi 2.4II1COS6! = 2 x 20 + 2 x co si 0

10、.3 = 3S,28d锂=+ 2mcos62 = 2 x 110 2 x cos79.7 = 219.14锥距 R/irniivd.40R = j sj= 111.86zsino Zsinl.U.3齿顶角気*ha26a = arctan = arctan= 1.0243V1aR111.86齿顶角日严hf2.40f = arctan = actan _ ”= 1.2291V1 rR111.86顶锥角焉Sal = Si + 8a =10-3 + 1,0243d =11.32435a = 82 + 0a =79.7D4-1.0243d =8017243 】、根锥角命Sfi = Sj. - 6f =1

11、03 - 1.2291 =9.0709dp&f2 = S2 一 0f =79.7D 一 1.2291 = 78.4709V传动比2n. z2 110i = = = lo =5&设计计算及说明主要结果（二）低速级齿轮（斜齿圆柱齿轮）设计计算1、选择材料和热处理方法，确定许用应力参考表6T、6-2初选材料。小齿轮：37SiMn2MoV,调质，263294HBW； 大齿轮：45钢，正火，162217HBWO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：一UE；按图 6-7MQ5线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：按图6-8a查得接触寿命系数2n3

12、 = 1-06= 1.14,55按图6-8b查得接触寿命系数YN3 =0.S7YNi = 0.93.55其中N3 =E0 评 11占1 =60 X 1 X 261.32 X 10 X 250 X 3= 3.14 X 10BN4 =60 y n2th =60 X 1 X 65.46 X 10 X 250 X S= 7.36 X 107再查表6-3,取最小安全系数：-： = - -, X：=于是口 Hlim3Sh1.06MPa= 784MPaM3 1.0 4001.0600i =X1.25640=X1.14MPa= 456MPa0.37MPa= 417MPa740i FE31 U FE4口 Hli

13、Lu41.250 93MP 476 16M?a2、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因属减速传动，；=匕=乙确定计算载荷：小齿轮转矩q P2q 5.229Tq =9.55 X IO3 = 9.55 X 103 X N - m= 190.73N - m-也261.32kt3 = kakqk&kvt3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，

14、载荷平稳，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数，则KTa = KAKaK&KvT3 = 1.2 X 190.73N m= 228.33N m初选P _15，则Z厂=0.9S。区域系数查图6-13,Z- = 214；弹性系数查表6-8ZE = lB9.S7MPa;齿宽系因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将 代入，得：a H J = 456MPa2 X 22S.33 X 103 /4-F2.43 X 1S9.3 X 0.98 “-1- = 32.53mm45632.53X= 206.325nini2取 a=210mm,按bi = 0.01a = 0.015bi = 3mm经验式匚:：二：爲二二

15、总，取， 取标准模数2acos B2 X 210 X cosl5az3 =2 7.04h/I+uMX (1+4)取引=27,引=10呂。设计计算及说明主要结果60 X 1000齿轮传动啮合宽度查表6-5,K= KAKnKflKv = 1 X 1.2 X 1.17 X 1.03= 1.S26、验算轮齿接触疲劳承载能力KTa = KAKnKflKvT3 = 1.52 X 190.73N m= 289.91N in，减速器轴刚度较大,KFta = 1.52 X 4.54kN = 6.90kN4、选择齿轮精度等级齿轮圆周速度nd3n3 n X S4.00 X 261.3260 X 1000查表6-9,

16、并考虑该齿轮传动的用途，选择8级精度。5、精确计算计算载荷查表6-4,查图6-9,2T.2 X 1 90.73查表6-6得:1 X 4.54 X 103设计计算及说明KFt utl)=2.43 X 189.8 X 0.98 X6.90 X 103d += 499.72MPa W#h = 749MPa7、验算轮齿弯曲疲劳承载能力cos3 P cos315 21,32= 30.11z+103= 120.45cos3 P cos315Q 2V32：1查图6-16，得两轮复合齿形系数为匚二二，7-=-查图6-20，得亍=0.90于是UF3 = 6 90 X 10 X 4.11 X 0.90MPa= 1

17、01.23MPab叫 F3 e 34 X 3KFt6.90 X 103D f=YF4r =X 3.95 X 0.90MPa= 97.34MPabn 口 84 X 3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名称，*计算公式P小齿轮犬齿轮法向模数mn/rTnmP3法向压力角c(/(D2322蛭旋角P15D21,32,15D21,32V分度圆直径d/mmPmnz33 x 27电=cosp = c 阴 15。2132“ =昨mnz43 x 108= cosp = COS151 32-= 336齿顶高ha/lTinVh且g = hm11 =1x3 = 3+ha4 = hmn = 1x

18、3 = 3齿根咼 hf/minrH21聪=血 + c*)m = (1 + 0.25) x 3 = 3.75hf4 = (h： + c*)m = (1 + 0.25) x 3 = 3.75全齿高h/rrnvh3 = ha3 + hf! =(2h； + c)ni =(2xl + 0.25) x 3=6.75+1h4 = ha3 + hf4 = Qh； + 严)ni =(2xl + 0.25) x 3=6.75+1齿顶圆直径da/mmiJda3 = d3 + 2ha3 = 84 + 2 x 3 = 90da4 = d4 + 2ha4 = 336 + 2x 3 = 3424齿根圆直径df/mmpd的=

19、g 2h宙=84 2 x 3.75 = 76.5df4 = d耳2hf4 = 336 2 x 3.75 = 32&5a顶隙 c/rnrrw3c = c* mn = 0.25 x 3 = 0.75*3标准中心距a/mmPmn(zE 4- zj3x(27 + 108)a - 2cosp - 2 X cosl52132 节圆直:径d/mmpd； =d3 = 84d； = d4 = 336传动比2i = = = = 4n4 z3 27、减速器的润滑、密封及装油量的计算设计计算及说明主要结果（一）轴承的润滑方式高速级线速度：n X 40 X 1440Illndiiii60 X 1000vi = v2 =

20、 3.0m/s60 X 1000s低速级线速度：nd3n3n X S4.00 X 261.32v3 Vi ni/s 1.15ni/s60 X 100060 X 1000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V1.5-2m/s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（时，飞溅效果差，为保证轴承的用油量，可米用刮板润滑。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、润滑脂润滑d X n2 X 105般当时（d为滚动轴承内径，mm

21、； n为轴承转速，r/min）或浸油齿轮的圆周速度v 1.5-2m/s，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，本方案轴承全部采用脂润滑。设计计算及说明主要结果（二）密封方式1、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

22、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。（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：；-。而多级传动时，应保证两级齿轮中的两个大齿轮都浸在油1 里，低速级大齿轮浸油深度不超过其齿顶圆半径的L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：Vniill =5.445 X 0.3= 1.6335L按所需油面高度计算油量：V= a X b X H= 192 X 519 X 102mm3 = 10.164096 X 10smm3 a L0.2L设计计算及说明主要结果