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1、22T挖掘机回转减速器设计说明书江麓机电科技有限公司2011年8月目 录1.设计要求及技术规格32.方案设计43.输入马达参数54.行星齿轮传动强度计算64.1设计计算标准64.2材料选择64.3行星齿轮传动设计计算64.3.1 齿轮材料及其热处理64.3.2 齿轮设计依据74.3.3 齿轮设计参数汇总84.4 齿轮接触疲劳强度校核84.5 齿轮弯曲疲劳强度校核94.6 轮齿静强度校核95.行星轮轴强度校核125.1第一级行星轮轴强度校核125.2第二级行星轮轴强度计算126.轴承寿命分析137.花键强度校核148.螺栓预紧力矩及强度计算178.1内齿圈螺纹联接强度计算178.2其他螺纹联接强
2、度计算189.润滑与密封199.1润滑油参数表199.2润滑脂参数表1910结论201.设计要求及技术规格挖掘机回转减速器是用于挖掘机回转的减速器，其输入为液压马达通过花键输入，输入转矩T为496.5N.M，输入转速为1720转/min，输入功率89.5kw。制动转矩为590N.M，总传动比为17.64，输出齿轮参数：模数12，压力角27，齿数13，齿顶修形系数0.214，精度等级为6级。设计寿命为10年，按一台挖掘机每年工作300天，每天工作16小时进行设计。其中挖掘机回转减速器每年工作时间2000小时，带负载工作时间约占30%，在10年的寿命期内，挖掘机回转减速器带负载工作时间为6000小
3、时。基本方案：采用两级NGW行星齿轮串联传动，由液压马达通过花键输入第一级太阳轮，第一级由行星架输出，第一级行星架与第二级行星传动的中心轮通过花键相连作为第二级的输入，最后通过第二级的行星架与输出齿轮轴通过花键连接。采用第一级，第二级太阳轮浮动，第一级行星架浮动。2.方案设计综合上述设计参数，此回转减速器具有传递扭矩大、传动比较大、径向尺寸受限、立式安装、工作环境恶劣等特点，本减速器设计为两级行星齿轮传动。液压马达通过花键与第一级太阳轮相联，每一级传动之间联接均采用渐开线花键联接，太阳轮与花键为一体式。第一、二级的内齿圈和箱体制成一体。根据设计要求，利用行星传动功率分流的特点来承担更大的载荷，
4、因此均载设计是其结构设计的关键。采用第一、二级太阳轮浮动，第一级行星架浮动的设计。两级行星齿轮传动采用浸油润滑，输出轴与输出齿轮通过花键连接，输出轴上的轴承采用脂润滑。3.输入马达参数此回转驱动装置采用液压马达型号为SBHSM130，具体规格见下表：表-韩国SBP&T SBHSM130型号液压马达参数表型号系列号额定制动转矩（Nm）制动压力(kgf/cm3)流量 (cc/rev)输出转速（r/min）溢流压力（kgf/cm3）输出转矩（Nm）输出功率SBHSM13010B-09559035501301720240496.589.5174.行星齿轮传动强度计算4.1设计计算标准本设计采用了如下标
5、准：1. GB/T 3480-1997，渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法(等效于ISO 6336.1 6336.3, 1996)；2. GB 1357-87，渐开线圆柱齿轮模数；3. GB/T 10095.2-2001，渐开线圆柱齿轮 精度 第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值；4. GB/T 10095.2-2001，渐开线圆柱齿轮 精度 第2部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值；5. GB/T 3478.1-1995，圆柱直齿渐开线花键；6. GB/T 3478.2-1995，圆柱直齿渐开线花键30压力角尺寸表。4.2材料选择 本设计采用的材料如表4.1所示。表4.1 各零件对应的
6、材料牌号零件材料零件材料太阳轮（除输入端）17CrNiMo6行星轮20CrMnMo行星轮轴38CrSi内齿圈42CrMo行星架RZG35CrMo箱体QT450-10摩擦块GCr15输出齿轮20CrMnTi套筒及垫圈65Mn4.3行星齿轮传动设计计算4.3.1 齿轮材料及其热处理根据前述设计参数，采用二级NGW型串联式结构，二级行星轮个数均选=3。第一、二级太阳轮浮动，第一行星转架浮动并与下一级浮动太阳轮用花键联接并传递扭矩。齿轮箱传动采用压力角的直齿轮传动。外齿轮精度等级为7级，内齿轮为7级。各级齿轮材料的热处理工艺及其材料性能如表4.2所示。表4.2 各级齿轮材料热处理工艺及力学性能级数 材
7、料材料牌号热处理工艺硬度( HRC)接触疲劳极限应力( MPa)弯曲疲劳极限应力( MPa)材料弯曲疲劳极限基本值( MPa)第一级太阳轮17CrNiMo6渗碳淬火大于56HRC1500420800行星轮20CrMnTi渗碳淬火大于56HRC1500420800内齿轮42CrMo渗氮大于55HRC1250420800第二级太阳轮17CrNiMo6渗碳淬火大于56HRC1500420800行星轮20CrMnTi渗碳淬火大于56HRC1500420800内齿轮42CrMo渗氮大于55HRC12504208004.3.2 齿轮设计依据根据总传动比，对各级传动比进行初步分配并配出齿数；根据齿面接触强度
8、初选小齿轮的分度圆直径，根据齿根弯曲强度初算齿轮模数；根据初选的齿数和模数计算中心距，并对太阳轮与行星轮、行星轮与内齿圈之间中心距不相等时进行变位。所涉及到的公式如下：1. 按齿面接触强度初算小齿轮分度圆直径 (4-1)式中：小齿轮分度圆直径，mm；算式系数；一对啮合副中小齿轮名义转矩，Nm；使用场合系数；计算接触强度的行星轮间载荷不均衡系数；综合系数；小齿轮齿宽系数； 试验齿轮的接触疲劳极限，MPa，取=1500MPa;齿数比， .2. 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 (4-2)式中：小齿轮法向模数;算式系数；计算弯曲强度的行星轮间载荷不均衡系数；综合系数；小齿轮齿形系数； 小齿轮齿数；试验齿轮
9、弯曲疲劳极限(MPa)，=420MPa.4.3.3 齿轮设计参数汇总各级齿轮传动参数如表4.3所示。表4.3 各级齿轮传动参数汇总齿轮齿数z模数(mm)传动比齿宽系数中心距(mm)轮齿宽度(mm)变位系数分度圆直径(mm)全齿高(mm)齿顶高(mm)齿顶圆直径(mm)齿根圆直径(mm)第一级太阳轮2044.20.29485350.160808.964.689.271.28行星轮22250.101888.9574.3696.7278.806内齿轮64360.3622568.8522.405251.191268.892第二级太阳轮2044.20.6585350.160808.964.689.271
10、.28行星轮22250.101888.9574.3696.7278.806内齿轮64360.3622568.8522.405251.191268.892注：各级行星传动的行星轮个数均为3。总传动比： 误差：4.4 齿轮接触疲劳强度校核设计中应用的接触疲劳强度校核公式如下。齿面疲劳强度接触应力计算公式： (4-3)许应接触应力计算公式： (4-4)安全系数计算公式： (4-5) 计算结果如表4.4所示。表4.4 各级齿轮传动接触疲劳强度校核结果齿轮实际齿面接触应力(MPa)许用齿面接触应力(MPa)安全系数第一级太阳轮行星轮1330.910600.996行星轮内齿圈102210601.297第二
11、级太阳轮行星轮1567.410830.864行星轮内齿圈1186.371116.061.174.5 齿轮弯曲疲劳强度校核设计中应用的弯曲疲劳强度校核公式如下：轮齿弯曲疲劳应力计算公式： (4-6)许应弯曲应力计算公式： (4-7)安全系数计算公式： (4-8)计算结果如表4.5所示。表4.5 各级齿轮传动弯曲疲劳强度校核结果齿轮实际弯曲疲劳应力(MPa)许用弯曲应力(MPa)安全系数第一级太阳轮行星轮325.234403.751.986行星轮内齿圈307.9414.6752.16第二级太阳轮行星轮451.26414.6751.47行星轮内齿圈412.554371.6954.6 轮齿静强度校核当
12、齿轮工作可能出现短时间、少次数的超过额定工况下的载荷时，齿轮传动应进行静强度校核。4.6.1 载荷的确定应取载荷最大载荷来确定计算切向力。计算切向力按下式计算： (4-9)式中：计算切向力，N；齿轮传递的最大转矩，Nm；齿轮分度圆直径mm。在本设计中，根据发达制动转矩，马达输出花键输出的最大转矩为590Nm。2. 齿面接触静强度计算公式齿面接触静强度必须保证: (4-10)当大小齿轮材料的不同时,应取小者进行核算。式中：静强度最大齿面应力，；静强度许用齿面应力，。静强度最大的齿面应力 (4-11)齿面静强度许用的齿面应力 (4-12)式中各符号意义同前。3. 齿根弯曲静强度核算公式齿弯曲静强度应保证： (4-13)式中：静强度最大齿根弯曲应力，； 静强度许用齿根弯曲应力，；静强度最大齿根弯曲应力 (4-14)静强度许用齿根弯曲应力 (4-15)式中各符号意义同前。计算结果如表4.6所示。表4.6 各级齿轮传
