滾筒攪拌機減速器的設(shè)計【二級行星齒輪減速器】【含CAD圖紙】

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Compared with other gear reducers in the word, it has a larger gear ratio. Furthermore, there are other more advantages, such as, compact configuration, small figure, light avoirdupois and so on. The content is as follow.Firstly, the paper introduces the context of the task and the extent on research of gear reducers. As well as its development trend. Secondly, the drive red type is decided by comparing all kinds of gear configuration. The significant part is about the calculation of the configuration design. After distributing gear ratios, the rough configuration will be getting. Then, the holistic configuration can be designed and back-checked. Lastly, the paper is summarized, and the needed improvement is indicated.Key words: planetary gear, modifying profile, driving mechanism 47 第一章 引言1.項目研究的目的意義 近年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)及科學技術(shù)的迅速增長，基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，建設(shè)隊伍不斷增加，大城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)業(yè)的迅速發(fā)展，推動了混泥土生產(chǎn)量的迅速提高，機械設(shè)備在建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強施工隊伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質(zhì)量經(jīng)濟效益的保障?；炷辽a(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項重要改革。混凝土的商品化生產(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點大大提高了混凝土工程質(zhì)量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度，同時也因其節(jié)省施工用地，改善勞動條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。由于混凝土機械的工作對象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此現(xiàn)代混凝土施工機械已經(jīng)在向高技術(shù)、高效能、多品種、自動化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件及提高生產(chǎn)率。攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過程中極重要的一道工序，所以應(yīng)盡可能的是處在攪拌過程中的拌合料各組分的運動軌跡在相對集中區(qū)域內(nèi)互相交錯穿插，在整個拌合料體積中最大限度的生產(chǎn)相互摩擦，并盡可能提高各組分體積參與運動的次數(shù)和運動軌跡的交叉頻率，為混凝土的拌合實現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工因向機械化和自動化方向發(fā)展?；炷翑嚢铏C的設(shè)計，是為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品新的系列，適應(yīng)建筑施工和實驗室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實現(xiàn)對物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對環(huán)境污染少能夠改善施工現(xiàn)場施工條件，保障工人身心健康，降低工人施工強度，提高施工效率，減少施工中對環(huán)境的破壞。滾筒式攪拌機具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，噪聲低，使用壽命長，運行平穩(wěn)，工作可靠等優(yōu)點，并且適合在各種惡劣環(huán)境下工作，所以目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于社會的個股領(lǐng)域和部門。滾筒式攪拌機又集電動機、減速器和軸承于一體的高效先進的新型輸送動力驅(qū)動系統(tǒng)。它的工作原理是把電動機的動力通過減速器傳遞到滾筒。滾筒攪拌機減速器設(shè)計的是否合理直接影響到生產(chǎn)率、傳輸效果等重要指標。所以我將對其減速器進行研究和設(shè)計，這也是我設(shè)計的主要任務(wù)。2.攪拌的任務(wù)一般認為混凝土攪拌的任務(wù)：1.組分均勻分布，達到宏觀及微觀上的勻質(zhì)；2.破壞水泥粒子團聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展；3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹成，促進水泥顆粒與其他物料顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物；4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵及粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響；5.提高混合料個單元體參與運動的次數(shù)和運動軌跡的交叉頻率，以加速達到勻質(zhì)化。第二章行星齒輪傳動設(shè)計計算1驅(qū)動裝置工況條件11電動機規(guī)格驅(qū)動裝置采用Y系列三相異步電動機，具體規(guī)格見下表： 表2-1Y90L-6電機規(guī)格參數(shù)表型號額定制動轉(zhuǎn)矩（Nm）最大轉(zhuǎn)矩額定功率/kw電源電壓滿載轉(zhuǎn)速阻尼系數(shù)Y90L-62.0 2.21.1380910r/minN/A 圖2-1 Y90L-6三相異步電機外形尺寸圖安裝尺寸及外形尺寸見下表：表2-2 Y90L-6電機安裝尺寸表類型ALD(j6)Y90L-61403352412總傳動比及輸出轉(zhuǎn)速已知齒輪總傳動比I=910/20=45.5，輸出轉(zhuǎn)速n=20r/min。2 設(shè)計方案確定 已知傳動比為45.5，輸出轉(zhuǎn)速為20r/min，負載當量值為368.732Nm，由于負載當量值和傳動比都不是很大，因此可以采用兩級級行星齒輪傳動。3 齒輪設(shè)計計算 根據(jù)設(shè)計手冊上多級行星齒輪傳動各級傳動之間等強度且尺寸最小的傳動比分配原則，高速級傳動比可以取大些，低速級傳動比可以取小些。初定各級傳動比:i1=7.6 i2=6.031第級行星齒輪傳動1） 配齒計算 查1表1721選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為960r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=13，=34，=83。因此實際傳動比，按接觸強度初算a-c傳動的中心距和模數(shù)：輸入轉(zhuǎn)矩Nm設(shè)載荷不均勻系數(shù)Kc=1.15；在一對a-c傳動中，太陽輪傳動的轉(zhuǎn)矩Nm按1表17. 2-31查得接觸強度使用的綜合系數(shù)K=2.5齒數(shù)比u太陽輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，齒面硬度5660HRC，查1圖16. 2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。取齒寬系數(shù)則中心距amm模數(shù)mm取模數(shù)m=2未變位時中心距mm由于太陽輪齒數(shù)小于17，為了避免發(fā)生根切，將中心距調(diào)整為49mm，再計算其變位系數(shù)。2） 齒輪變位計算a) 確定行星輪齒數(shù)對于a-c傳動，采用角變位；對于c-b傳動，采用高變位。由于已經(jīng)確定中心距為49mm，根據(jù)4齒輪手冊上冊表2.2-9計算有如下表（見下頁）：表3-1 第一級行星傳動齒輪計算結(jié)果匯總序號名稱代號計算公式計算結(jié)果1模數(shù)取標準值2mm2分度圓壓力角取標準值3齒頂高系數(shù)取標準值4徑向間隙系數(shù)取標準值5分度圓柱螺旋角6分度圓直徑，7未變位時中心距8實際中心距取兩個之間最大的9中心距變動系數(shù)10嚙合角由于c-b傳動中心距未變，故嚙合角為20度a-c：c-b：傳動嚙合角為20度11總變位系數(shù)由于c-b傳動采用高變位，所以=0c-b：=012變位系數(shù)的分配根據(jù)傳動的具體要求，按4齒輪手冊圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到根據(jù)齒數(shù)比，按齒輪手冊圖2.2-9分配得=0.566，=1.141-0.566=0.575，13齒頂高變動系數(shù)a-c：b-c：14齒根圓直徑15齒頂圓直徑16齒頂高17齒根高3）校核齒面接觸強度和齒根彎曲強度 校核a-c傳動的接觸強度由于太陽輪和行星輪傳動相當于定軸線齒輪傳動，故可以用定軸線齒輪傳動的強度計算公式來校核a-c傳動的強度。vH是相對于行星架的圓周速度 m/s齒面接觸疲勞強度公式： （3-1）式中計算接觸應(yīng)力節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按1圖16.2-15選取=2.42材料彈性系數(shù)，按1表16.2-43選取=189.8接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-16選取=0.947 分度圓上的圓周力，N齒數(shù)比，齒寬， 取=20mm 使用系數(shù)，按1表16.2-36選取=1.3動載系數(shù)，按1式(16.2-12)得=1.073齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.348齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.027將以上各數(shù)值代入（3-1）式得 許用接觸應(yīng)力 （3-2）試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按1圖16.2-17，取=1358MPa接觸強度計算的壽命系數(shù)，按1圖16.2-18，取=1.042潤滑油膜影響系數(shù)，按1圖16.2-19，取=0.95工作硬化系數(shù)，按1圖16.2-21，取=1.000接觸強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-22，取=1.000接觸強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46，取=1.250將各數(shù)值代入式（3-2）中，得MPa因為，所以滿足接觸疲勞強度安全系數(shù) （3-3）式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 校核a-c傳動的彎曲強度齒根彎曲強度校核計算公式 （3-4）計算彎曲應(yīng)力齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.215齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.027復合齒形系數(shù)，按1圖16.2-23選取=3.90搞彎強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-25選取=0.87將各數(shù)值代入（3-4）中，得MPa許用彎曲應(yīng)力 （3-5）齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，見1圖16.2-26，取=1050MPa相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按1表16.2-48選取=0.95相對表面狀況系數(shù)，按1式16.2-2123計算得=1.0抗彎強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-28選取=1彎曲強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46選取=1.6將各數(shù)值代入（3-5）中，得MPa因為，所以滿足齒根彎曲強度安全系數(shù) （3-6）式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 校核c-b傳動的接觸強度由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動的強度計算公式來校核b-c傳動的強度。齒面接觸疲勞強度公式： （3-1）式中計算接觸應(yīng)力節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按1圖16.2-15選取=2.5材料彈性系數(shù)，按1表16.2-43選取=189.8接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-16選取=0.843分度圓上的圓周力，N齒數(shù)比，齒寬，取=25mm使用系數(shù)，按1表16.2-36選取=1.3動載系數(shù)，按1式(16.2-12)得=1.103齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.141齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.189將以上各數(shù)值代入（3-1）公式得許用接觸應(yīng)力 （3-2）試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按1圖16.2-17，取=1282MPa接觸強度計算的壽命系數(shù)，按1圖16.2-18，取=1.042潤滑油膜影響系數(shù)，按1圖16.2-19，取=0.95工作硬化系數(shù)，按1圖16.2-21，取=1.000接觸強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-22，取=1.000接觸強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46，取=1.250將各數(shù)值代入式（3-2）中，得MPa因為，所以滿足接觸疲勞強度安全系數(shù) （3-3）式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 校核b-c傳動的彎曲強度齒根彎曲強度校核計算公式 （3-4）計算彎曲應(yīng)力齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.215齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.1復合齒形系數(shù)，按1圖16.2-23選取=4.12搞彎強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-25選取=0.708將各數(shù)值代入（3-4）中，得MPa許用彎曲應(yīng)力 （3-5）齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，按1圖16.2-26，取=850MPa相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按1表16.2-48選取=0.95相對表面狀況系數(shù)，按1式16.2-2123計算得=1.0抗彎強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-28選取=1彎曲強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46選取=1.6將各數(shù)值代入（3-4）中，得MPa因為，所以滿足齒根彎曲強度安全系數(shù) （3-6）式中各符號代表的意義和上式一致，故得到32第級行星齒輪傳動1） 配齒計算 查1表17.2-1選擇行星輪數(shù)目，取n w=3，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為119.74r/min。確定各輪齒齒數(shù)，選=16，=40，=98。因此實際傳動比， 2） 按接觸強度初算a-c傳動的中心矩和模數(shù)輸入轉(zhuǎn)矩Nm設(shè)載荷不均勻系數(shù)=1.1；在一對a-c傳動中，太陽輪傳動的轉(zhuǎn)矩Nm按1表17.2-31查得接觸強度使用的綜合系數(shù)K=2.2齒數(shù)比u太陽輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，均采用滲碳淬火，齒面硬度5660HRC，查1圖16.2-18選取=1358MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1282MPa，硬度為973HV。取齒寬系數(shù)則中心距amm模數(shù)mm取模數(shù)m=2.0未變位時中心距mm為了保證加工齒輪時不發(fā)生根切以及同心條件，將中心距調(diào)整為58，采用外嚙合角變位，內(nèi)嚙合高變位，具體計算如下表：表3-2 第二級行星傳動齒輪計算結(jié)果匯總序號名稱代號計算公式計算結(jié)果1模數(shù)取標準值2mm2分度圓壓力角取標準值3齒頂高系數(shù)取標準值4徑向間隙系數(shù)取標準值5分度圓柱螺旋角6分度圓直徑，7未變位時中心距8實際中心距取兩個之間最大的9中心距變動系數(shù)10嚙合角由于c-b傳動中心距未變，故嚙合角為20度a-c：c-b：傳動嚙合角為20度11總變位系數(shù)由于c-b傳動采用高變位，所以=0c-b：=012變位系數(shù)的分配根據(jù)傳動的具體要求，按4齒輪手冊圖2.2-9分配得及。依關(guān)系=0，得到根據(jù)齒數(shù)比，按4齒輪手冊圖2.2-9分配得=0.563，=1.121-0.566=0.558，0.55813齒頂高變動系數(shù)a-c：b-c：14齒根圓直徑15齒頂圓直徑16齒頂高17齒根高3）校核齒面接觸強度和齒根彎曲強度 校核a-c傳動的接觸強度由于太陽輪和行星輪傳動相當于定軸線齒輪傳動，故可以用定軸線齒輪傳動的強度計算公式來校核a-c傳動的強度。vH是相對于行星架的圓周速度 m/s齒面接觸疲勞強度公式：式中計算接觸應(yīng)力節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按1圖16.2-15選取=2.5材料彈性系數(shù)，按1表16.2-43選取=189.8接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-16選取=0.923 分度圓上的圓周力，N齒數(shù)比，齒寬， 取=30mm使用系數(shù)，按1表16.2-36選取=1.3動載系數(shù)，按1式(16.2-12)得=1.011齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.257齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.010將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計算公式得MPa許用接觸應(yīng)力試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按1圖16.2-17，取=1358MPa接觸強度計算的壽命系數(shù)，按1圖16.2-18，取=1.042潤滑油膜影響系數(shù)，按1圖16.2-19，取=0.95工作硬化系數(shù)，按1圖16.2-21，取=1.000接觸強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-22，取=1.000接觸強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46，取=1.250將各數(shù)值代入式（3-2）中，得MPa因為，所以滿足接觸疲勞強度安全系數(shù)式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 核a-c傳動的彎曲強度齒根彎曲強度校核計算公式計算彎曲應(yīng)力齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.214齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.1復合齒形系數(shù)，按1圖16.2-23選取=3.386搞彎強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-25選取=0.829將各數(shù)值代入（3-4）中，得MPa許用彎曲應(yīng)力齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，見1圖16.2-26，取=1050MPa相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按1表16.2-48選取=0.95相對表面狀況系數(shù)，按1式16.2-2123計算得=1.0抗彎強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-28選取=1彎曲強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46選取=1.6將各數(shù)值代入（3-5）中，得MPa因為，所以滿足齒根彎曲強度安全系數(shù)式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 校核c-b傳動的接觸強度由于內(nèi)齒輪和行星輪傳動屬于周轉(zhuǎn)輪系，但當把行星輪固定就可以轉(zhuǎn)化為定轉(zhuǎn)輪系，故同樣也可以用定軸線齒輪傳動的強度計算公式來校核b-c傳動的強度。齒面接觸疲勞強度公式：式中計算接觸應(yīng)力節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按1圖16.2-15選取=2.5材料彈性系數(shù)，按1表16.2-43選取=189.8接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-16選取=0.815 分度圓上的圓周力， N齒數(shù)比，齒寬，取=35mm使用系數(shù)，按1表16.2-36選取=1.3動載系數(shù)，按1式(16.2-12)得=1.026齒向載荷分布系數(shù)，按1表16.2-41選取=1.143齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1.041將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計算公式得MPa許用接觸應(yīng)力試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，按1圖16.2-17，取=1282MPa接觸強度計算的壽命系數(shù)，按1圖16.2-18，取=1.042潤滑油膜影響系數(shù)，按1圖16.2-19，取=0.95工作硬化系數(shù)，按1圖16.2-21，取=1.000接觸強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-22，取=1.000接觸強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46，取=1.250將各數(shù)值代入式（3-2）中，得MPa因為，所以滿足接觸疲勞強度安全系數(shù)式中各符號代表的意義和上式一致，故得到 校核b-c傳動的彎曲強度齒根彎曲強度校核計算公式計算彎曲應(yīng)力齒向載荷分布系數(shù)，按表116.2-41選取=1.174齒間載荷分配系數(shù)，按1表16.2-42選取=1. 01復合齒形系數(shù)，按1圖16.2-23選取=3.92搞彎強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)，按1圖16.2-25選取=0.898將各數(shù)值代入（3-4）中，得MPa許用彎曲應(yīng)力齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，按1圖16.2-26，取=850MPa相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按1表16.2-48選取=0.95相對表面狀況系數(shù)，按1式16.2-2123計算得=1.0抗彎強度計算的尺寸系數(shù)，按1圖16.2-28選取=1彎曲強度最小安全系數(shù)，按1表16.2-46選取=1.6將各數(shù)值代入（3-5）中，得MPa因為Sp，故安全。