(精品论文)二级圆柱齿轮减速器毕业论文

机械课程设计机械设计综合实践报告二级圆柱齿轮减速器姓名：学号：指导老师： 大学机械工程学院20 年 月 日摘要摘要内容：根据具体任务，完成了输送系统的减速器设计。设计内容包括传动系统总体方案的确定，传动系统的设计，重要零件的设计计算，以及箱体的结构设计和一些辅助零件的设计，使自己对机械设计课程内容有了更深刻的认识。初步掌握了机械设计的一般过程，训练了绘图能力以及应用AutoCAD的能力关键词：机械设计，减速器，传动系统AbstractThe abstract contents:Completed to transport the design of the deceleration machine of the system according to the concrete mission,design a contents to include to spread to move a total project of system to really settle,spread the structure design of the design calculation and box body of ,main spare parts of move the system with some designs that lend support to zero partses.Pass this design makes the oneself design the process contents to have depper understanding to the machine,the first step controlled the general process of the machine design,traning the painting ability and applying an AutoCAD ability.Keyword:Design,machine,principle,machine,Spare parts,decelerate a machine and spread to move system.目 录摘要 2第一章 绪论 1.1 引言41.2 目的4第二章 设计项目 2.1 已知数据4 2.2 传动方案的选择5 2.3 电动机的选择5 2.4 传动比的计算与分配5 2.5 传动参数的计算5 2.6 各级传动零件的设计计算6 2.7 轴的尺寸设计按许用应力计算18 2.8 联轴器的选择21 2.9 键的选择按轴颈选择21 2.10 滚动轴承的选择21 2.11 箱体及减速器附件说明23 2.12 滚动轴承的外部密封装置25第三章装配图设计24第四章零件图设计26第五章 个人小结28第六章 参考文献28 第一章 绪论1.1 引言机械设计综合课程设计是对我们一个学年内学习状况的考察，也是锻炼同学自主创新、设计及思考的一项课题。本次机械设计课程设计的主题为“二级展开式圆柱齿轮减速器”，在设计过程中涉及到了很多在过去的一年中我们所学到的知识，例如齿轮、轴和与它们相关的知识。这次是我们第一次接触实际进行设计，相信无论对于我们知识的强化还是创新能力、思考能力都是一次锻炼和挑战。1.2 目的综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力。第二章 设计项目2.1 已知数据设计要求： 二班制工作八年，载荷平稳，小批量生产。设计基本参数： 组号 6 主轴转速(r/min) 30 锥齿轮传动比i 3 电动机功率P/kW 7.5电动机转速1500每天工作时数/h传动工作年限/a82.2 传动方案设计传动方案：电动机通过联轴器输入到双级圆柱齿轮减速器，其中高速级采用圆柱斜齿轮，低速级采用圆柱直齿轮。然后低速级通过联轴器,锥齿轮传动输入到磨盘上。设计图例：2.3 电动机的选择选用Y132M-4型三相异步电机，其参数如下：（1） 额定功率：7.5KW（2） 启动转矩：2.2（3） 同步转速：1500r/min（4） 满载转速：1440r/min（5） 伸出端直径：38mm(k6)（6） 伸出端安装长度：80mm（7） 中心高度：132mm（8） 外形尺寸：515*280*3152.4 传动装置的总传动比的确定与传动比的分配(1) 总传动比的确定原始数据给出准齿轮的传动比为3，总传动比为1440/30=48则减速箱的总传动比为i=16。 (2)传动比的分配对于二级圆柱齿轮减速器，i1=(1.31.5)i2由此计算得：i1=4.564.90,初取i1=4.8，i23.33。2.5计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速1轴：n1=nm=1440r/min2轴：n2=n1/i1 =1440/4.8=300r/min 3轴：n3=n2/i2=300/3.33=90r/min磨盘转轴：n4=n3/i3=90/3=30r/min(2)各轴的输入功率联轴器的效率1=0.99，滚子轴承的效率2=0.98圆柱齿轮传动的效率3=0.98，锥齿轮传动的效率4=0.97传动系统各级之间的效率分别为:01=1=0.99,12=23=0.96,23=23=0.96,34=12234=0.92系统的总效率为=01122334=1224324=0.841轴：p1=pd01= pd1=7.5*0.99=7.425kW2轴：p2=p112=pd123=7.425*0.96=7.131kW3轴：p3=p223=pd12232=7.131*0.96=6.849kW4轴：p4=p334=pd1224324=6.316kW(3)各轴的输出转矩电动机的输出转矩为Td=9550*pd/nm=9550*7.5/1440=49.74N.m13轴的输入转矩为：1轴：T1= Td01=49.24N.m2轴：T2= T1 i112=227.00N.m3轴：T3= T2 i223=725.98N.m磨盘轴的输入转矩为T4= T2 i334=725.98N.m=2008.66N.m轴名功率/kW转矩/N.m转速(r/min)输入输出输入输出电机轴7.5049.741440高速轴7.437.2849.2448.261440中间轴7.137.00227.00222.46300低速轴6.856.71725.98711.4690磨盘轴6.326.192008.661968.4630运动和动力参数整理如下表：2.6 传动零件的设计计算、高速级斜齿圆柱齿轮设计计算1. 选定齿轮材料、热处理和精度（1）齿轮材料及热处理高速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线斜齿轮高速级大齿轮和小齿轮材料为20Cr，渗碳，淬火，回火，齿芯硬度为5662HRC。根据教材图9.55和图9.58：（2）齿轮精度按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。2.初步设计齿轮传动的主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数一般小齿轮齿数为，螺旋角范围为。初步取=23，。传动比误差 ，允许。（3）初选齿宽系数按非对称布置，=0.6（表9.16）(4) 初选螺旋角初定螺旋角（5）载荷系数K使用系数 表9.11查得=1.0动载荷系数 估计齿轮圆周速度3.0m/s由资料一公式计算得：=1.07齿向载荷分布系数 预估齿宽b=20mm，由资料一公式计算得：=1.21 齿间载荷分配系数由表9.12查得=1.1载荷系数K(6) 齿形系数和应力修正系数当量齿数；由图9.53查得：=2.68，=2.18由图9.54查得：=1.58，=1.81(7) 重合度系数端面重合度近似为 因，则重合度系数为(8) 螺旋角系数轴向重合度(9) 弯曲许用应力安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由资料一公式计算得： ，实验齿轮应力修正系数 ，由图9.60预取尺寸系数许用弯曲应力比较与，取(10) 计算模数按表9.3圆整模数，取(11) 初算主要尺寸初算中心距，取 a=102mm修正螺旋角分度圆直径齿宽 ，取 齿宽系数(12) 验算载荷系数K圆周速度，由资料一公式计算得，不变。按，由资料一公式得得由图9.46查得，不变。又和不变，则K=1.42故无需校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度3.校核齿面接触疲劳强度（1）确定载荷系数K载荷系数 =1.0，=1.07，=1.1，=1.21(1) 确定各系数材料弹性系数，由表9.14查得=189.8节点区域系数，由图9.48查得=2.45重合度系数，由图9.49查得=0.775螺旋角系数（2）许用接触应力，工作硬化系数尺寸系数，由图9.57查得安全系数，由表9.15查得则许用接触应力取（3）校核齿面接触强度4.计算几何尺寸分度圆直径 ，。标准中心距 齿根圆直径设计数据如表名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm 102传动比i 4.7826模数mnmm1.5螺旋角 12.05675齿数z 23 110分度圆直径dmm 35.27 168.69齿顶圆直径damm 38.34 171.76、低速级斜齿圆柱齿轮设计计算2. 选定齿轮材料、热处理和精度（1）齿轮材料及热处理低速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线直齿轮大齿轮和小齿轮材料为20Cr，渗碳，淬火，回火，齿面硬度为5662HRC。根据教材图9.55和图9.58：（2）齿轮精度按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。2.初步设计齿轮传动的主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数一般小齿轮齿数为，初步取=28，。传动比误差 ，允许。（3）初选齿宽系数按非对称布置，=0.6（表9.16）（4）载荷系数K使用系数 表9.11查得=1.0动载荷系数 估计齿轮圆周速度1.0m/s由资料一公式计算得：=1.02齿向载荷分布系数 预估齿宽b=35mm，由资料一公式计算得：=1.22 齿间载荷分配系数由表9.12查得=1.1载荷系数K(5) 齿形系数和应力修正系数当量齿数；由图9.53查得：=2.58，=2.18由图9.54查得：=1.62，=1.78(6) 重合度系数端面重合度近似为 重合度系数为(9) 弯曲许用应力安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由资料一公式计算得： ，实验齿轮应力修正系数 ，由图9.60预取尺寸系数许用弯曲应力比较与，取(10) 计算模数按表9.3圆整模数，取(11) 初算主要尺寸初算中心距初 分度圆直径齿宽 ，取 齿宽系数(12) 验算载荷系数K圆周速度，由资料一公式计算，不变。按，由资料一公式得得，不变。又和不变，则K=1.24故无需校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度3.校核齿面接触疲劳强度（1）确定载荷系数K载荷系数 =1.0，=1.02，=1.1，=1.22(2) 确定各系数材料弹性系数，由表9.14查得=189.8节点区域系数，由图9.48查得=2.5重合度系数，由图9.49查得=0.875（2）许用接触应力试验齿轮的齿面接触疲劳极限寿命系数，由资料一公式得，工作硬化系数尺寸系数，由图9.57查得安全系数，由表9.15查得则许用接触应力取（3）校核齿面接触强度4.计算几何尺寸分度圆直径 ，。标准中心距 啮合角 螺旋角 齿顶圆直径 齿根圆直径 设计数据如图所示名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm 121传动比i 3.3214模数mmm 2.0齿数z 28 93分度圆直径dmm 56 186齿顶圆直径damm 60 190齿根圆直径dfmm 51 181齿宽bmm 39 34齿宽系数 0.612.7 轴的尺寸设计按许用应力计算l 轴的设计：（1） 选材选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。（2） 初步计算轴径据式19.3取，由表19.3选参数A=115，得：。因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为20mm（3） 轴的结构设计根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，轴上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取7205C滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为25mm，两端轴承采用轴肩定位，由手册确定轴肩处的直径为32mm，两轴承配合段长度为15mm。具体方案见零件图。（4） 轴结构的工艺性取轴端倒角为，按规定确定各轴肩圆角半径，键槽位于同一轴线上。（5） 按照弯扭合成校核轴的强度 画轴空间受力图，将轴作用力分解为垂直面受力和水平面受力，取集中力作用于齿轮宽度的中点。 轴上受力分析齿轮圆周力：齿轮径向力：齿轮轴向力： 计算作用于轴上的支反力其中，水平面内的支反力垂直面内的支反力计算轴的弯矩、并画弯矩图计算截面C处的弯矩分别画出垂直面和水平面的弯矩图，求和成弯矩并画其弯矩图画扭矩图 校核轴的强度取0（单向转动，转矩按脉动变化）；取0（实心轴）；考虑键槽影响，乘以0。94，则有故安全。l 轴的设计：（1） 选材选择轴的材料为20CrMnTi，查机械设计手册有：，取，其硬度为5662HRC。（2） 初步设计轴径据式19.3取，由表19.3选参数A=100，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为32mm（3） 轴的结构设计根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取7207C滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为35mm，其中一轴承末端采用轴肩定位，由手册确定轴肩处的直径为44mm，配合段长度15mm，一轴承末端采用轴套作轴向定位,套筒长度为14mm。用于周向定位大斜齿轮采用的平键尺寸为。（4） 轴的工艺性取轴端倒角为，按规定确定各轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线上。（5） 按照弯矩扭矩合成校核轴的强度按照前面所述方法，进行轴强度的校核，可知能满足要求。l 轴的设计：（1） 选材选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。（2） 初步计算轴径据式19.3取，由表19.3选参数A=105，得：。因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为45mm（3） 轴的结构设计根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，轴上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取6210滚动轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为50mm，其中一轴承采用轴肩定位，由手册确定轴肩处的直径为58mm，另一轴承采用套筒轴向定位，套筒长度为16mm。用于周向定位大齿轮采用的平键尺寸为。（4） 轴结构的工艺性取轴端倒角为，按规定确定各轴肩圆角半径，键槽位于同一轴线上。（5） 按弯扭合成校核轴的强度按照前面所述方法，进行轴强度的校核，可知能满足要求2.8 联轴器的选择由表18.1得，高速轴联轴器工作情况系数为k=1.3，T1=49.24Nm，故Tc=kT1=1.349.24=64.01 Nm查机械设计手册，选择TL6型联轴器，J型轴孔22，其公称转矩T=250 Nm，孔径d1=55mm,与轴配合为H7/r6，联轴器轴孔长60mm。低速轴联轴器工作情况系数为k=1.3，T1=711.46Nm，Tc=kT1=1.3711.46=924.89 Nm查机械设计手册，选择TL6型联轴器，J型轴孔22，其公称转矩T=250 Nm，孔径d1=55mm,与轴配合为H7/r6，联轴器轴孔长60mm。2.9 键的选择按轴颈选择所有的键均采用45钢，=130MPal 轴：按轴径=20选用A型平键，截面尺寸为bh=66mm，键长45mm，选用一般键联接，轴H9，毂JS9。 强度校核：，故合格。l 轴：按轴径=38选用A型平键，截面尺寸为bh=108mm，键长24mm，选用一般键联接，轴H9，毂JS9。强度校核：，故合格。l 轴：按轴径=45选用A型平键，截面尺寸为bh=149mm，键长70mm，选用一般键联接，轴H9，毂JS9。强度校核：，故合格。2.10 滚动轴承的选择l 轴上的轴承：根据工况，初选轴承角接触球轴承7205C。查机械课程设计指导书，得：。再由表17.8得：（轴承所受载荷平稳）压紧(1) 、计算附加轴向力(2) 、计算轴承所受轴向载荷因为，分析得知，左端轴承被“压紧”，右端轴承被“放松。由此可得：(3) 、计算当量动载荷 左端轴承：由表17.7，用线性插值法可求得：0.46，故，可得：由此可得： 右端轴承：由表17.7，用线性插值法可求得：，故再由线性插入法，可得：由此可得：(4) 、轴承寿命计算因，故按左端轴承计算轴承寿命：，满足1年一小修的要求，故所选轴承7205C合格。l 轴上的轴承：根据工况,初选轴承角接触球轴承7207C。查机械课程设计指导书得：，dDB=357217mm。再由表17.8得：（轴承所受载荷平稳），然后再应用上述方法进行轴承寿命校验，可知所选轴承符合要求。l 轴上的轴承：根据工况，初选深沟球轴承6210。查机械课程设计指导书，得：，dDB=509020mm。再由表17.8得：（轴承所受载荷平稳），然后再应用上述方法进行轴承寿命校验，可知所选轴承符合要求。2.11 箱体及减速器附件说明 箱体说明：箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。箱壳多数用HT150或HT200灰铸铁铸造而成，易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴承凸台上下做出刚性加固筋。当轴承采用润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用润滑脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地量好接触。 减速器附件说明：1)视孔和视孔盖箱盖上一般开有视孔，用来检查啮合，润滑和齿轮损坏情况，并用来加注润滑油。为了防止污物落入和油滴飞出，视孔须用视孔盖、垫片和螺钉封死。视孔和视孔盖的位置和尺寸由查表得到。2)油标 采用油池润滑传动件的减速器，不论是在加油还是在工作时，均续观察箱内油面高度，以保证箱内油亮适当，为此，需在箱体上便于观察和油面较稳定的地方，装上油标油标已标准化。3)油塞 在箱体最底部开有放油孔，以排除油污和清洗减速器。放油孔平时用油塞和封油圈封死。油塞用细牙螺纹，材料为235钢。封油圈可用工业用革、石棉橡胶纸或耐油橡胶制成。4)吊钩、吊耳和吊环螺钉 为了便于搬运减速器，常在箱体上铸出吊钩、吊耳或在箱盖上安装吊环螺钉。起调整个减速器时，一般应使用箱体上的吊钩。对重量不大的中小型减速器，如箱盖上的吊钩、吊耳和吊环螺钉的尺寸根据减速器总重决定，才允许用来起调整个减速器，否则只用来起吊箱盖。5)定位销 为了加工时精确地镗制减速器的轴承座孔，安装时保证箱盖与箱体的相互位置，再分箱面凸缘两端装置两个圆锥销，以便定位。圆锥销的位置不应该对称并尽量远离。直径可大致取凸缘连接螺栓直径的一半，长度应大于凸缘的总厚度，使销钉两端略伸凸缘以利装拆。2.12 滚动轴承的外部密封装置为了防止外界灰尘，水分等进入轴承，并防止轴承润滑油的泄漏，在透盖上需加密封装置。在此，我们用的是毡圈式密封。因为毡圈式密封适用于轴承润滑脂润滑，摩擦面速度不超过m/s的场合。第三章 装配图设计（一）装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（二）、减速器装配图的绘制1、装备图的总体规划：（1）视图布局： 选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。 选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：A整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。B各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2） 尺寸的标注： 特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。 配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。 外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。 安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3） 标题栏、序号和明细表： 说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。 装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）技术特性表和技术要求： 技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表，布置在装配图右下方空白处。 技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2、绘制过程：（1） 画三视图： 绘制装配图时注意问题： A. 先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。B先画轮廓，后画细节。C3个视图中以俯视图作基本视图为主。D剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。E对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。F同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。 轴系的固定：A轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。B周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。（2） 润滑与密封 润滑： 齿轮采用浸油润滑，考虑载荷以及传动情况，选择复合型润滑油。力-速度因子 ，查图得润滑油运动黏度，并查表10.8得润滑油的牌号为220；轴承润滑也采用油润滑， 密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。3、完成装配图：（1） 标注尺寸：标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。（2） 零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。（3） 技术要求：（4） 审图（5） 加深第四章 零件图设计(一) 零件图的作用：1. 反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。2. 表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。(二) 零件图的内容及绘制：1. 选择和布置视图：（1） 轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2） 齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2. 合理标注尺寸及偏差：（1）轴：径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）齿轮：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。3. 轴的加工工序：工序 (a)： 车两端面工序（b）： 精车工序（c）： 掉头工序（d）: 精车工序（e）: 铣与齿轮配合的键槽工序（f）: 铣与联轴器配合的键槽4. 合理标注形状和位置公差：（1）轴：取公差等级为6级，形位公差推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。（2）齿轮：取公差等级为8级，推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。5. 合理标注表面粗糙度：（1） 轴：轴加工表面粗糙度Ra荐用值。 与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面取1.6。 与滚动轴承相配合的表面，轴承内径d80mm取0。8. 与传动件及联轴器相配合的轴肩端面取