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Reducer compact structure, high transmission efficiency, use convenient maintenance, so widely used in industry. This paper is about the design of a three-cylinder gear reducer, including the design of gear, the design of shaft and the strength check of them. With three-dimensional modeling and assembly by Solidworks,At the same time, using CAD to draw and assemble the reducer， the results have the most direct manifestation. By the initial establishment of this parametric design system, the program can devise a reducer, shorting the design cycle, saving design costs, and subjoining the accuracy of it. It is the great significance to improve product quality. Key words:Three-dimensional Modeling; Assembly Modeling;Solidworks;CAD 第1章 緒論 1.1 課程設計目的： 進年來科技迅速發(fā)展，尤其是計算機大力發(fā)展，為機械行業(yè)注入了新的活力。運用三維繪圖軟件進行機械設計大大提高了工作效率、降低了工作強度。為機械設計者提供了巨大便利。為了適應新環(huán)境，安排了這次專業(yè)課程設計。 同時專業(yè)課程設計也是本專業(yè)集中實踐環(huán)節(jié)的主要內容之一，是學習專業(yè)技術課所需的必要教學環(huán)節(jié)。通過課程設計的教學實踐，使學生所學的基礎理論和專業(yè)知識得到鞏固，并使學生得到運用所學理論知識解決實際問題的初步訓練；專業(yè)課程設計使學生接觸和了解實際局部設計從收集資料、方案比較、計算、繪圖的全過程，進一步提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中計算和繪圖的基本能力，為今后的畢業(yè)設計做必要的準備。 1.2 減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 我國減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 減速機在我國的發(fā)展已有近40年的歷史，廣泛應用于國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的各個領域。產(chǎn)品已從最初單一的擺線減速機，發(fā)展到現(xiàn)在五大類產(chǎn)品，即擺線減速機、無級變速器、齒輪減速機、蝸輪蝸桿減速機、電動滾筒。據(jù)初步統(tǒng)計，減速機用量比較大的行業(yè)主要有：電力機械、冶金機械、環(huán)保機械、電子電器、筑路機械、化工機械、食品機械、輕工機械、礦山機械、輸送機械、建筑機械、建材機械、水泥機械、橡膠機械、水利機械、石油機械等，這些行業(yè)使用減速機產(chǎn)品的數(shù)量已占全國各行業(yè)使用減速機總數(shù)的60%～70%。 ??? “十五”期間，由于國家采取了積極的財政政策，拉動了內需，固定資產(chǎn)投資力度加大，各行業(yè)的發(fā)展駛入了快車道。特別是基礎建設的投資，使冶金、電力、建筑機械、建筑材料、能源等加快了發(fā)展，因此，對減速機的需求也逐步擴大。預計“十一五”期間，隨著國家對機械制造業(yè)的重視，重大裝備國產(chǎn)化進程的加快以及城市改造、場館建設等工程項目的開工，減速機的市場前景看好，整個行業(yè)仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，尤其是齒輪減速機的增長將會大幅度提高，這與進口設備大多配套采用齒輪減速機有關。因此，業(yè)內專家希望企業(yè)抓緊開發(fā)制造齒輪減速機，尤其是大型硬齒面減速機及中、小功率減速機，以滿足市場的需求。 ??? 從行業(yè)內企業(yè)發(fā)展情況來看，近年來，江蘇省、浙江省的民營企業(yè)發(fā)展速度很快，已經(jīng)成為行業(yè)中的一支生力軍。此外，山東省淄博地區(qū)的減速機廠家也很多。一些發(fā)展速度較快的民營企業(yè)，在完成了原始積累后，不斷發(fā)展壯大。他們緊跟市場變化，及時調整產(chǎn)品結構，對產(chǎn)品質量的要求也在不斷提高。為了增強競爭力，他們加大購置檢測設備、實驗設備以及擴大廠房的資金投入，加工能力及技術水平提高很快，同時還重視人才的培養(yǎng)與引進，企業(yè)已開始向規(guī)范化、標準化方向發(fā)展。 1.1.2 國外減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 眼前國外工程機械緊要配套件大多半都出產(chǎn)歷史久遠，技藝成熟、供應富余，出產(chǎn)集中度高，品牌效應突出。配套件的開展隨主機的開展而開展，同時配套件自身的開展反過來又推進主機的開展。眼前國外工程機械配套件的開展形勢好過主機的開展形勢。 　　在流體產(chǎn)物范疇內，眼前世界上最大的流體產(chǎn)物締造企業(yè)，美國的派克公司，成立于1918年，也有近100年歷史，能夠提供種類齊全的、高技藝程度的液壓件、密封件及一切的液壓附件。 眼前世界上最大的用于靜液壓體系的變量液壓元件締造企業(yè)，德國的博士――力士樂公司，已有200多年的歷史，從1953年開端一切締造液壓元件，也有50年以上歷史。其最具特征的產(chǎn)物是用于靜液壓傳動的變量體系液壓元件，不管是斜盤式或斜軸式，閉式或開式體系液壓元件種類都十分齊全，能為各種需求靜液壓體系元件的工程機械配件。 　　還有世界上最大的傳動部件締造企業(yè)，德國的ZF公司，成立于1915年，也有近100年歷史，能為各種工程機械提供種類齊全的傳動部件。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年以上的久遠歷史，能滿足工程機械各種高技藝程度的電氣體系和電氣元件的請求。 1.3 減速器的發(fā)展趨勢 減速機發(fā)展趨勢如下： ① 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。 　　 ② 積木式組合設計?；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，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 　　 ③ 型式多樣化，變型設計多。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、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。 　　 促使減速器水平提高的主要因素有： 　　 ① 理論知識的日趨完善，更接近實際（如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優(yōu)化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等）。 ② 采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高。 　　 ③ 結構設計更合理。 ④ 加工精度提高到ISO5－6級。 　　 ⑤ 　軸承質量和壽命提高　 ⑥ 　潤滑油質量提高。 　 自20世紀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淮，除主機廠自制配套使用外，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25萬臺左右，對發(fā)展我國的機械產(chǎn)品作出了貢獻。 　 20世紀60年代的減速器大多是參照蘇聯(lián)20世紀40－50年代的技術制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當時的設計、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，我國引進一批先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術和科研攻關，逐步掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設計制造技術。材料和熱處理質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級提高到GB10095－88的6級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4－5級。部分減速器采用硬齒面后，體積和質量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到很大的作用。 　 　 我國自行設計制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達42000kW ，齒輪圓周速度達150m/s以上。但是，我國大多數(shù)減速器的技術水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過渡會經(jīng)歷一段較長的時間。 1.4 Solidworks軟件特點 Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 對于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的產(chǎn)品投放市場。 在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便而方便的軟件之一。美國著名咨詢公司Daratech所評論：“在基于Windows平臺的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場快速增長的領導者?！? 在強大的設計功能和易學易用的操作（包括Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks ，整個產(chǎn)品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。 第2章 傳動裝置總體設計 2.1設計題目的提出 設計一用于帶式運輸機上同軸式三級圓柱齒輪減速器 2.1.1 總體布置簡圖 圖2-1：傳動簡圖 2.1.2工作情況 工作平穩(wěn)、單向 運轉 2.1.3原始數(shù)據(jù) 表2-1：運輸機數(shù)據(jù) 運輸機卷筒扭矩（N?m） 運輸帶速度（m/s） 卷筒直徑（mm） 帶速允許偏差（%） 使用年限（年） 工作制度（班/日） 1500 0.85 400 5 10 2 第3章 零件計算 3.1電機選型 3.1.1電動機類型選擇 標準電動機的容量以額定功率表示，所選電動機的額定功率應不小于所需工作機的額定要求的功率。則工作機要求的電動機功率為： Pd＝Pw/η (3-1) Pd—工作機要求的電動機輸出功率，單位為Kw； η—電動機至工作機之間傳動裝置的總效率； Pw—工作機所需輸入功率，單位為Kw。 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Ｙ（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結構。 3.1.2電動機容量 （1）卷筒軸的輸出功率 （3-2） （3-3） （2） 電動機的輸出功率Pd 傳動裝置的總效率 式中為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。 由《機械設計課程設計》查得： 齒式聯(lián)軸器傳動效率 圓柱斜齒齒輪傳動效率 滾子軸承 則 η=0.99×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.99=0.851 故 （3） 選擇電動機 一般常選用同步轉速3000r/min的電動機為原動機，因此傳動裝置的總傳動比約為49-74 表3-1：Y160M1-2電動機參數(shù) 型號 額定功(kw) 滿載轉速n(r/min) 堵轉轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 Y160M1-2 11 2930 2.0 2.2 3.2計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 3.2.1傳動裝置總傳動比 （3-4） 3.2.2分配各級傳動比 總傳動比公式為i＝i*i*i，其中i＝72.15，根據(jù)傳動比分配原則，初步假定i=2，i=4.，i=9。 3.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 3.3.1各軸轉速 n===2930 r/min （3-5） n===1465 r/min （3-6） n===366 r/min （3-7） n===41 r/min （3-8） 3.3.2各軸輸入功率 P=11Kw P=P0.99=10.89Kw （3-9） P=P0.98=10.46Kw （3-10） P=P0.98=10.04Kw （3-11） P=P0.98=9.65Kw （3-12） 式中，P ，P， P， P分別為相對應軸的功率。 3.3.3 各軸輸入轉矩 T=9.5510=35.49 Nmm （3-13） T=9.5510=68.19 Nmm （3-14） T=9.5510=261.97 Nmm （3-15） T=9.5510=2247.74 Nmm （3-16） 式中， 對應軸的轉矩。 第4章 齒輪設計計算 4.1 高速軸齒輪的設計 4.1.1 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級精度，Z=25，Z=68，φ= 0.8,β=13 4.1.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 a) 確定 M （4-1） 1)載荷系數(shù) 試選K=1.5 2)小齒輪傳遞取T=9.5510=35.49大小齒輪彎曲疲勞強度極限 3)==460Mpa 4)應力循環(huán)次數(shù) N=60njLh=4.03210， N=60 njLh=1.48210 5)彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.88, K=0.90 6)計算許用彎曲應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應力修正系數(shù)Y=2.0，則 == 578.2 Mpa (4-2) == 591.4Mpa (4-3) Z ==27.02 (4-4) Z ==73.51 (4-5) 7) 查表得出： Y=2.62, Y=2.24, Y=1.59，Y=1.75 8)因為 所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計計算 9)重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.70 Y=0.86 b)設計計算 1) M==3.46m (4-6) 2)圓周速度: v===6.5 m/s (4-7) 3)計算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.2， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.24 K= K K K K=2.68 4)校正并確定模數(shù)m m==3.46×=4.2mm (4-8) 取m=4mm c)計算齒輪傳動幾何尺寸 1）中心距a a==190.9mm (4-9) 2) 螺旋角 =13.00 (4-10) 3) 齒輪分度圓直徑 d==48.21mm d==279.15mm (4-11) 4) 齒寬 b= d=0.848.21=82.104mm (4-12) b=90mm b= b+(5—10)=100mm 4.1.3 校核齒面接觸疲勞強度 = (4-13) 確定上公式各參數(shù)值 1) ==1200 Mpa 2) K=0.9 K=0.92 3)計算許用接觸應力 取S=1 =K/ S=0.91200/1=1080Mpa =K/ S=0.921200/1=1104Mpa =(+)/2=1092Mpa 4)節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.44 5)重合度系數(shù)Z=0.8 6)螺旋角系數(shù)Z==0.987 7)材料系數(shù)Z= 189.8 8)校核 =2.44189.80.750.992 (4-14) =926.43 Mpa <=1092Mpa 4.2 第二級傳動齒輪設計 4.2.1 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Z=25， Z=88，φ= 1.1,β=13 4.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 a) 確定 M （4-15） 1)載荷系數(shù) K=1.5 2)小齒輪傳遞的轉矩 T=68.19Nm 3)大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ==460Mpa 4)應力循環(huán)次數(shù) N=14.83210, N=0.42410 5)彎曲疲勞壽命系數(shù) K=0.9, K=0.92 6)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應力修正系數(shù)Y=2，則 == 591.43 Mpa （4-16） == 604.6 （4-17） 7)查取齒型系數(shù)和應力校正系數(shù) Z ==27.03 （4-18） Z ==95.13 （4-19） 查表得 Y=2.57，=2.18 , Y=1.6，Y=1.79 8)計算大小齒輪的并加以比較 因為 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計。 9)重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 b)設計計算 1) 計算齒輪模數(shù)M=3.437 2)圓周速度: v==2.377m/s （4-20） 3)計算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.01， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.34 K= K K K K=2.44 4)校正并確定模數(shù) m==3.437×=3.67mm （4-21） 取m=4m c)計算齒輪傳動幾何尺寸 1)中心距a a==232mm （4-22） 2) 螺旋角 =13 （4-23） 3) 齒輪分度圓直徑 d= =102.63mm, d==361.26mm （4-24） 4) 齒寬 b= d=1.1102.63=112.893mm （4-25） b=120 mm b= b+(5—10)=130mm （4-26） 4.2.3 校核齒面接觸疲勞強度 = （4-27） a) 確定上公式各參數(shù)值 1) ==1500 Mpa （4-28） 2) K=0.95 K=0.97 （4-29） 3)計算許用接觸應力 取S=1 =K/ S=0.951500/1=1425Mpa （4-30） =K/ S=0.971500/1=1455Mpa （4-31） =(+)/2=1440Mpa （4-32） 4)節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.44 5)重合度系數(shù)Z=0.8 6)螺旋角系數(shù)Z==0.987 7)材料系數(shù)Z= 189.8, Z=25 8)校核 =683.7=1440 4.3 第三級傳動齒輪設計 4.3.1 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Z=25，Z=66，φ= 0.9,β=13。 4.3.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 a) 確定 M 1)載荷系數(shù) K=1.5 2)小齒輪傳遞的轉矩 T=261.97 Nm 3)大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ==460Mpa 4)應力循環(huán)次數(shù) N=4.2310, N=16.110 5)彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.92, K=0.94 6)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應力修正系數(shù)Y=2，則 == 604.60 Mpa == 617.71 Mpa 7)查取齒型系數(shù)和應力校正系數(shù) Z ==27.03 Z ==71.35 查表得 Y=2.57 ,Y=2.24 , Y=1.600, Y=1.75 8)計算大小齒輪的并加以比較 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計 9)重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 b)設計計算 1) 計算齒輪模數(shù) M=5.47 2)圓周速度: v==1.080m/s (4-33) 3)計算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒向載荷分布系數(shù)K=1.3 K= K K K K=2.34 4)校正并確定模數(shù)m m==3.28×=6.34mm (4-34) 取m=6mm c)計算齒輪傳動幾何尺寸 1)中心距a a==280.18mm 2) 螺旋角 =13.00 3) 齒輪分度圓直徑 d= =154.00mm d ==406mm 4) 齒寬 b= d=138.60mm b=138mm b= b+(5—10)=148mm 4.3.3 校核齒面接觸疲勞強度 = (4-35) 確定上公式各參數(shù)值 1) ==1500 Mpa 2) K=0.97 ， K=0.98 3)計算許用接觸應力 取S=1 =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =K/ S=0.981500/1=1470Mpa =(+)/2=1462.5Mpa 4)節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z=2.44 5)重合度系數(shù) Z=0.8 6)螺旋角系數(shù) Z==0.987 7)材料系數(shù) Z= 189.8 8)校核 =1406.49=1462.5 第5章 軸的設計 5.1 Ⅰ軸的設計 a）軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 b)軸的結構設計 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是112 d =50.14mm (5-1) 單鍵槽增加5%——7%，所以d(52.65—53.65)mm，這里取d=53mm。 2) 軸上轉矩 T=35.49 Nm 3)軸的結構簡圖如下圖所示： 圖5-1：I軸簡圖 d=d=53 mm, d= d+2=55 mm, d= d+10=65 mm, d= d=65 mm, d= d=55 mm, L=82 mm, L=210 mm, L=242 mm L=8 mm, L=T=29 mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用型號為30311單列圓錐滾子軸承，其內徑d=55 mm，外徑D=120mm 4)軸的受力分析如下圖 圖5-2：I軸受力分析 L=L+ L+L=72.5 mm （5-2） L=L+ L +T=306.5 mm （5-3） 5) 軸的校核 F==16701 N （5-4） F= Ftan/cos=6239N （5-5） F= Ftan=3856N （5-6） R= F L/L=3195N （5-7） R =13506 N M=1.978706410 Nmm （5-8） R=(F L- F d)/ L =5640 N （5-9） R= 689 N M=979185 M= R L=408900 Nmm （5-10） M= R L=180528.5 Nmm （5-11） M=1061133 Nmm M=995688 Nmm T=857.0410 Nmm =0.6 M==1175165 Nmm (5-12) = M/ω＜[]=90Mpa滿足要求 圖5-3：I軸的載荷分析圖 5.2 Ⅱ軸的設計 a)軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 b)軸的結構設計 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是105 d =64.7mm (5-13) 單鍵槽增加5%——7%，所以d(67.94—69.23)mm，所以d=70mm 2) 軸上轉矩 T=1225.07Nm 3)軸的結構簡圖如下圖所示：圖5-4：II軸簡圖 　　　　d=70mm, d= d+10=80mm, d= d+2a= d+2(0.07—0.1)d=91.2—96，這里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 　　　　查軸承樣本，選用型號為30314單列圓錐滾子軸承，其內徑分別為d=70 mm，外徑D=150 mm 　　L=35mm, L=108mm, L=105mm, L=7mm, L=T=35mm(T為軸承寬度) 4)軸的受力分析如下圖 圖5-5：II軸的受力分析 L=T+( L-T)+ L=54mm (5-14) L= L+ L+ L+ L=224mm (5-15) L= L+ L+ L=107mm (5-16) 5)軸的校核 F==16031 N (5-17) F= Ftan/cos=5988N (5-18) F= Ftan=3701 N (5-19) F==43603 N (5-20) F= Ftan/cos=16288 N (5-21) F= Ftan=10067 N (5-22) R=( F L+ F L) /L=25901 N (5-23) R=33733 N M= R L=1398654 Nmm (5-24) M= RL=360946 Nmm (5-25) R==3305 N (5-26) R=-8239N (5-27) M=R L=178470 Nmm (5-28) M= F L+R L=921403 Nmm (5-29) M= R L=-881573 Nmm (5-30) M= R L- F L=-422522 Nmm (5-31) M==1409995Nmm (5-32) M==1674878 Nmm (5-33) M==952603Nmm (5-34) M==555704 Nmm (5-35) 圖5-6：II軸的載荷分析圖 d）齒輪軸的彎扭合成強度校核 根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖，轉矩圖，截面D處的彎矩最大，且有齒輪配合引起的應力集中；截面C處的彎矩較大，且有齒輪配合引起的應力集中。故這些都屬于危險截面，應進行彎扭合成強度校核。考慮啟、停機影響，扭矩為脈動循環(huán)變應力。 α=0.6, M==1646125 Nmm (5-36) = M/W＜[]=90Mpa滿足要求。 5.3 Ⅲ軸的設計 a)軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 b)軸的結構設計 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是107 d=98.8mm 　　　　　　　　　　　?。?-37） 單鍵槽增加5%——7%，所以d(103. 74—105.716)mm，所以d=110mm 2) 軸上轉矩 T=7528.26 Nm 3)軸的結構簡圖如下圖所示： 圖5-7：III軸簡圖 d= d= d=95mm, d= d+26=121mm, d= d+10=130mm ，d=120mm， L=137mm, L=58mm, L=7 mm, L=T=45 mm(T為軸承寬度) L=45 mm, 查軸承樣本，選用型號為30319單列圓錐滾子軸承，其內徑d=95 mm，外徑D=200 mm。 4)軸的受力分析如下圖 圖5-8：III軸的受力分析 L=L+ L+L=103.5mm (5-38) L=L+ L=221.5 mm (5-39) L=L+( L-T)+T=170 mm (5-40) 5) 軸的校核 F==41678N (5-41) F= Ftan/cos=15569 N (5-42) F= Ftan=9622N (5-43) F==97770 N (5-44) F= Ftan/cos=36521 N (5-45) F= Ftan=22572 N (5-46) R=( F L+ F L) /L=91641 N (5-47) R=( F L+ F L) /L=47807 N (5-48) M= R L=948484 Nmm (5-49) M= RL=8127190 Nmm (5-50) R==-16516 N (5-51) R==-4436 N (5-52) M=R L=-1709406 Nmm (5-53) M= R L-F L =-1736694 Nmm (5-54) M= R L=-754120 Nmm (5-55) M= R L+ F L=272170Nmm (5-56) M==1954915 Nmm (5-57) M==1978820 Nmm (5-58) M==8162102 Nmm (5-59) M==8131746 Nmm (5-60) 圖5-9：III軸的載荷分析圖 d）齒輪軸的彎扭合成強度校核 根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖，轉矩圖，截面C處的彎矩最大，且有齒輪配合引起的應力集中；截面D處的彎矩較大，且有齒輪配合引起的應力集中。故這些都屬于危險截面，應進行彎扭合成強度校核。考慮啟、停機影響，扭矩為脈動循環(huán)變應力，α=0.6, M==9328601 Nmm (5-61) = M/W＜[]=90Mpa滿足要求。 5.4 Ⅳ軸的設計 　　a）軸材料選用40Cr，調質處理 b)軸的結構設計 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是97 d =121mm (5-62) 單鍵槽增加5%——7%，所以d(127—129)mm，根據(jù)工廠實際情況，這里取d=130mm。 2) 軸上轉矩 T=24591.3 Nm 3)軸的結構簡圖如下圖所示： 圖5-10：IV軸結構簡圖 d= d=140mm, d= d= d+10=150mm,d= d+2(0.07—0.1)= （173.28—182.4）mm,這里取d=175mm, d= d+10=160 mm L=370mm, L=269mm, L1.4h=10.5,取L=15mm, L=180mm, L=T=65mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用單列圓錐滾子軸承，其內徑d=150 mm，外徑D=320 mm 4)軸的受力分析如下圖 圖5-11：IV軸的受力分析 L=167.5mm L=296.5mm 5) 軸的校核 F==18978.92N (5-63) F= Ftan/cos=34923 N (5-64) F= Ftan=21584 N (5-65) R= F L/L=33750 N (5-66) R = F L/L=59742 N (5-67) M=10006785 Nmm (5-68) R=(F L+ F d)/ L= 31759 N (5-69) R=(F L- F d)/ L=3164 N (5-70) M= R L=5319633 Nmm (5-71) M= R L=938126 Nmm (5-72) M=11332883 Nmm (5-73) M=938131 Nmm (5-74) 圖5-12：IV軸的載荷受力分析 T=18978920Nmm (5-75) M==11332889 Nmm (5-76) = M/W＜[]=90 Mpa滿足要求 第6章 滾動軸承的校核 6.1 Ⅰ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=6329N，F(xiàn)= 3856 N 軸承工作轉速n=2930 r/min P=4952 N　　　　　　　　　　?。?-1） < C　　　　　　　　　　?。?-2） 故軸承30311滿足要求 6.2 Ⅱ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=5988N，F(xiàn)= 3701 N 軸承工作轉速n=515 r/min < C (6-3) 故軸承30314滿足要求 6.3 Ⅲ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=36521N，F(xiàn)= 22572 N 軸承工作轉速n=147r/min < C (6-4) 故軸承30319滿足要求 6.4 Ⅳ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預期壽命為 由之前計算可知：F=34923N，F(xiàn)= 21584 N 軸承工作轉速n=56 r/min < C (6-5) 故軸承30330滿足要求 第7章 減速器潤滑方式及潤滑劑的選擇 7.1 減速器的潤滑方式 目前，國外礦用減速器的潤滑方式有4種：浸油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑、和定期注油或脂潤滑。 （1） 浸油潤滑 浸油潤滑是齒輪自身浸在油中或是用一個與齒輪相嚙合的浸油輪浸在油中；在其他情況中還有用特殊的濺油盤、油輪或吸油桿的，由它們向其他零件供油和濺油。這種方法用于潤滑高速和低速齒輪副。這時，油面的位置應使齒輪副的大齒輪浸在油中1/3~1/4直徑。較小的齒輪靠較大的齒輪帶油并送到嚙合處進行潤滑。軸承是靠足夠的油面高度或濺油潤滑的。當傳動零件轉速相當高時，這種方法可以使位于不同水平面的傳動件得到良好的潤滑。減速器的軸布置在同一水平面和接近同一水平面，潤滑效果最好。這種方法簡單、可靠而費用低廉，優(yōu)點是：潤滑強度高，工作零件散熱快。對潤滑油的雜質和粘度降低不敏感。其缺點是油的容量有限（容易老化），無過濾袋可能性。 另外，考慮到如果采用浸油潤滑，在必要時可在油池內裝置蛇形冷卻水管，以降低油池的溫度。當裝置蛇形管接入循環(huán)水進行冷卻時，應在機體的一端鑄出2個圓形凸臺，可用于接進水管。 （2） 噴油潤滑 如果個傳動件所在的水平相差很大，且有低速齒輪副，則采用噴油潤滑。這時，由專用油泵供油，其吸油管所在位置應保證油面在最低允許水平時，它也總能浸在油里。這種潤滑方法效果很好。它的優(yōu)點死可以避免攪油損耗，油可以在循環(huán)中過濾、冷卻并進行監(jiān)控，還可以將油直接引入軸承。油量可按要求引走的熱量加以核計?？梢园妖X輪箱用作油箱或把置于箱體外面的容器作油箱。外置油箱也可由多個裝置供油，保證高處和遠離油池的傳動零件得到正常潤滑。但是，這種方法對潤滑油的潔凈有較高的要求，必須經(jīng)常檢查系統(tǒng)的工作。 對于1000kW以上的大型減速器，其熱功率所占機械功率的百分比很低，采用一般的散熱裝置難以見效。同時這一類型減速器，通常是負荷大，轉速也比較高，不適宜采用油池潤滑。為了提高熱功率并改善其潤滑條件，這一類減速器采用循環(huán)球強迫潤滑方式，即在減速器機體之外設置專門的潤滑油潤滑方式，即在減速器機體之外設置專門的潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，并對油箱及各零件進行冷卻。這樣，可提高潤滑油進油與出油的溫度差，更好地實現(xiàn)熱交換散熱。 由齒輪裝置的熱平衡進行計算噴油量。其估算式為 式中 b：齒輪的寬度，mm。 總油量Q，當用裝在外面的集油箱時，油量的循環(huán)時間常為4~30min，在從油箱中吸油時，則為0.5~2.5min，其計算值 (7-1) （3） 油霧潤滑 油在一個包含儲油器的設備中變成霧狀，然后用低壓噴射油霧。在圓周速度左右的小型齒輪傳動中，可以將油霧送到封閉的齒輪箱中，然后潤滑所在的內部零件。在速度較高時，可在嚙合區(qū)的前方用噴嘴直接向嚙合輪齒噴油霧。噴嘴孔離齒頂圓的距離約為10mm最佳。多數(shù)齒輪油度能霧化，這種方法的優(yōu)點是沒有因密封性不好而產(chǎn)生的磨損，能有效地防止箱體內所有零件生銹。缺點為：不能通過油散熱，因此不宜用于載荷較大和速度較高之處。 （4） 定期注油或脂潤滑 個別獨立地點的潤滑，通常是靠定期地用壓力注油器，向其擠入潤滑油。壓力注油器可以是固定裝在供油點的，也可以是供油時才接上去的。這種方法通常用于沒有地方安排單獨油池，不希望潤滑點與公共油池連通及潤滑轉速不高，載荷不很大，不要求散熱很快的零件（低速軸的軸承，牽引機構導向鏈輪的軸承）等情況。 7.2潤滑劑的選取 只要粘度足夠，應當毫無例外地優(yōu)先采用潤滑油。它可以很容易地引入輪齒嚙合并把摩擦熱帶走。只有在低速運行場合，開式傳動或主要為部分受載或間歇運行的閉式傳動的減速器，才采用潤滑脂。 根據(jù)圓周速度決定潤滑劑和潤滑方式，方法見