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二级圆柱齿轮减速器设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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【最终】YC635-二级圆柱齿轮减速器设计
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图纸-CAD
中间轴-A3.dwg
低速级大齿轮-A1.dwg
减速器装配图-A0.dwg
输入轴-A3.dwg
输出轴-A3.dwg
高速级大齿轮-A3.dwg
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二级圆柱齿轮减速器设计

机械工程学院/计算机辅助设计与制造

摘要

   圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中,因此,研究提高其承载能力,延长其使用寿命,减小其体积和质量等问题,具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器,进行可靠性分析及设计。 

   本次设计首先,通过对圆柱齿轮减速器结构及原理进行分析,在此分析基础上提出了其设计方案;接着,对主要技术参数进行了计算选择;然后,对各主要零部件进行了设计与校核并以体积最小为目标函数,进行可靠性分析及优化设计;最后,通过AutoCAD制图软件绘制了优化后的圆柱齿轮减速器装配图及主要零部件图。

关键词:圆柱齿轮,减速器,轴,设计

Abstract

  Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment, and therefore, increase its carrying capacity study, to extend its service life, reduce the volume and quality and other issues, has important economic significance. The issue of a second cylindrical gear reducer, the smallest volume as the objective function, reliability analysis and optimization of the design.

  The design is first, by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function, reliability analysis and optimization design; Finally, AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig.

Key words: Cylindrical gear, Reducer, Shafts, Design

 

目  录

摘要 1

Abstract 1

第1章 概述 2

第2章 总体参数计算 3

2.1设计要求 3

2.2 电动机的选择 4

2.3 分配传动比 5

2.4 各轴转速、功率、转矩计算 5

第3章 齿轮传动设计 6

3.1 低速级齿轮的设计 6

3.2 高速级齿轮的设计 10

第4章 轴、轴上零件及附件的设计 13

4.1 轴1的设计 13

4.2 轴2的设计 15

4.3 轴3的设计 18

4.4箱体结构尺寸 20

第5章 总结 21

答谢词 21

参考资料 22



第1章 概述

  随着我国科学技术水平的快速提高,圆柱齿轮减速器传动装置的技术得到了很大的进步,各企业的经济意识越加强烈,对工程的要求也就越来越高。但是由于受到大型圆柱齿轮减速器关键核心技术、性能、卡考使用寿命低、控制系统差距大等问题的影响,目前仍然存在着一些问题。当今高速发展的信息技术时代下,我国的科技水平同样得到了质的提升。作为输送物料的主要设备,生产工艺的发展.矗然要幸高端的技术进行配合,从而实现生产效率的提高、资源能量的节约,增加我国国际竞争能力,实现利益最大化。

  圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中,因此,研究提高其承载能力,延长其使用寿命,减小其体积和质量等问题,具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器,以体积最小为目标函数,进行可靠性分析及优化设计的研究,使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练,培养学生解决实际工程问题的能力。

  目前圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中圆柱齿轮减速器又成为重要的组成部分.主要有:钢绳芯圆柱齿轮减速器、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。

  这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h),适用范围广(可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大(可达16°),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。

  目前,圆柱齿轮减速器的发展趋势是:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了钢绳芯圆柱齿轮减速器的定型设计。钢绳芯圆柱齿轮减速器的适用范围:

  (1)适用于环境温度一般为-40°C—45°C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施;

  (2)可做水平运输,倾斜向上(16°)和向下运输,也可以转弯运输;运输距离长,单机输送可达15km;

  (3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊;

  (4)输送带伸长率为普通带的1/5;其使用寿命比普通胶带长;成槽性好;运输距离。

第2章 总体参数计算

2.1设计要求

2.1.1 已知条件

   1)工作条件:单班制(8h/工作日),连续单向运转,载荷有轻微冲击,室内工作,有粉尘,环境最高温度35度;

   2)使用折旧期:10年;

   3)检修间隔期:4年一次大修,2年一次中修,半年一次小修;

   4)动力来源:电力,三项交流,电压380V/220V;

   5)运输带速度允许误差:-5%~+5%;

6)制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。

2.1.2 设计原始数据

符号 运输带工作拉力F(N) 运输带工作速度V(m/s) 卷筒直径D(mm)

数据       6400 0.8 300

2.1.3 传动方案

  二级圆柱齿轮减速器

2.2 电动机的选择

2.2.1 选择电动机类型

  电动机是标准部件,因为室内工作,运动载荷平稳,所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。



内容简介:
毕业设计 (论文) 开题报告 型材铆接机机械结构设计 题 目: 二级圆柱齿轮减速器设计 专业学院: 专 业: 学生姓名: 指导教师: 2016 年 3 月 10 日 一、 课题 名称: 二级圆柱齿轮减速器设计 二、主要 依据 景 和意义 减速器,也叫减速机,其基本结构都是由通用零部件 (如传动件、支承件和连接件 )、箱体及附件组成。主要用于在原动机和工作机或在执行机构中间起匹配转速和传递转矩的作用,它是一种相对 精密的机械,在现代机械中应用广泛。 减速器有结构紧凑,传动效率高,运行平稳,传动比大,体积小,加工方便,寿命长的特点。随着我国科技速度的飞跃式发展,国内许多单位都已经自主研究和设计减速器,并且已广泛应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后还将会得到更加广泛的应用。 研究现状 圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中,因此,研究提高其承载能力,延长其使用寿命,减小其体积和质量等问题,具有重要的经济意义。随着我国科学技术水平的快速提高,圆柱齿轮减速器传 动装置的技术得到了很大的进步,各企业的经济意识越加强烈,对工程的要求也就越来越高。但是由于受到大型圆柱齿轮减速器关键核心技术、性能、卡考使用寿命低、控制系统差距大等问题的影响,目前仍然存在着一些问题。当今高速发展的信息技术时代下,我国的科技水平同样得到了质的提升。 目前圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中圆柱齿轮减速器又成为重要的组成部分 钢绳芯圆柱齿轮减速器、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。 这些输送机的特点是输送能力大 (可达 30000t/h),适用范围广 (可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人 ),安全可靠,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大 (可达 16 ),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。 目前,圆柱齿轮减速器的发展趋势是:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于 1978 年完成了钢绳芯圆柱齿轮减速器的定型设计。钢绳芯圆柱齿轮减速器的适用范围: ( 1)适用于环境温度一般为 C 45 C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施; ( 2)可做水平运输,倾斜向上 (16 )和向下运输,也可以转弯运输;运输距离长,单机输送可达 15 ( 3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊; ( 4)输送带伸长率为普通带的 1/5;其使用寿命比普通胶带长;成槽性好;运输距离。 三、 研究内容 1、 根据设计要求,提出如下设计方案: 设计要求 1)工作条件:、单班制( 8h/工作日),连续单向运转,载荷有轻微冲击,室内工作,有粉尘,环境最高温度 35 度。 2)使用折旧期: 10 年。 3)检修间隔期: 4 年一次大修, 2 年一次中修,半年一次小修。 4)动力来源:电力,三项交流,电压 380V/220V。 5)运输带速度允许误差: +5%。 6)制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。 设计原始数据 符号 运输带工作拉力 F(N) 运输带工作速度 V(m/s) 卷筒直径 D(数据 6400 00 传动简图如下: 2主要完成的设计任务: ( 1)分析、拟定传动装置的传动方案; ( 2)选择电动机; ( 3)计算传动装置的运动参数和动力参数; ( 4)设计、校核传动件和轴; ( 5)选择减速器的标准件; ( 6)设计箱体结构 ; ( 7)画出减速器非标准件主要零件图和装配工作图; ( 8)完成设计计算说明书。 3. 技术设计路线 调研 二级圆柱齿轮减速器 的结构和工作原理 根据设计要求确定设计方案设计 主要零部件结构尺寸 画出 配图拆画 各主要 零 部件的 零件图 。 四、 研究计划及预期成果 研究计划: 序 号 设计(论文)各阶段名称 日期(教学周) 1 查找相关资料,补充学习相关知识,完成开题报告 目标分析和工作原理研究 总体方案 设计 结构设计 完成二维和三维设计 撰写毕业设计说明书 修改毕业设计说明书及相关技术图纸 准备并完成毕业答辩 期成果: ( 1) 二级圆柱齿轮减速器 结构 设计说明书; ( 2)相关零件图、装配图 五 、指导教师意 见 指导教师签名: 年 月 日 毕 业 设 计 课题名称 二级圆柱齿轮减速器设计 院 /专 业 机械工程 学院 /机电一体化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师: 年 月 日南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 1 页 装 订 线 二级圆柱齿轮减速器设计 机械工程学院 /计算机辅助设计与制造 摘要 圆柱齿轮减速器是广泛应用于各类产品的机械设备,因此,提高承载能力和延长其使用寿命,减少其体积和质量等具有重要意义主题的第二圆柱齿轮减速器,分析可靠性 设计。 本设计首先从结构和原理,圆柱齿轮减速器进行了分析,在此基础上提出了自己的设计;然后,主要技术参数的选择计算;然后,主要零部件的设计和验证和体积最小为目标函数,设计分析和优化,可靠性;最后,制图软件 圆柱齿轮减速组件和主要零部件图。 关键词: 圆柱齿轮,减速器,轴,设计 is in of to of a as of is by on in on of as to 京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 2 页 装 订 线 目 录 摘要 . 1 . 1 第 1 章 概述 . 3 第 2 章 总体参数计算 . 3 计要求 . 3 动机的选择 . 4 配传动比 . 5 轴转速、功率、转矩计算 . 5 第 3 章 齿轮传动设计 . 6 速级齿轮的设计 . 6 速级齿轮的设计 . 10 第 4 章 轴、轴上零件及附件的设计 . 14 1 的设计 . 14 2 的设计 . 16 3 的设计 . 18 体结构尺寸 . 21 第 5 章 总结 . 22 答谢词 . 22 参考资料 . 22 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 3 页 装 订 线 第 1 章 概述 随着科技水平的提高和技术的圆柱齿轮减速器的传动装置有了很大的进步,越来越多的经 济意识强烈要求每个企业项目也越来越多。然而,由于圆柱齿轮高性能的关键技术的基础上,并卡测试装置使用寿命低的问题,影响较大的差距控制系统等,目前仍然存在着一些问题。在信息技术时代高速发展的现代科技今天,我们的国家为提高 要设备材料的运输,生产工艺技术的发展,机会高端合作,从而提高生产效率,节约能源,提高我国的国际竞争力,实现效益的最大化。 圆柱齿轮减速器是广泛应用于各类产品的机械设备,因此,提高承载能力和延长其使用寿命,减少其体积和质量等具有重要意义 题 的第二圆柱齿轮减速器,以最小的体积为目标函数,进行研究设计,可靠性分析和优化,使学生在机械设计等方面的应用计算机技术得到综合训练,培养学生解决实际问题的能力。 该圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经济各个部门对每缸,近年来在联合运输系统在煤矿井下的露天矿和齿轮减速器和重要组成部分:钢芯圆柱齿轮减速器,牵引绳传送带连续场和疏散交通设施等等。 这些特点是输送机输送能力大(可达 30000 吨 /小时),应用范围广(可携带矿石、煤炭、材料、石材及各种输送粉也可在特定的条件下,安全可靠,高度自动化设备,维修方便,承载能力大( 可达 16),运行费用低,通过减少运输距离,减少基建投资。 目前的趋势是:圆柱齿轮减速器的承载能力,带宽大,长度增加的大转角和水平的单机,合理使用张力和降低能源消耗的物料输送带清洁,最好的方法。我国 1978 年完成了钢丝绳的圆柱齿轮减速器的应用范围 芯的圆柱齿轮减速器。 ( 1)适用于环境温度一般为 40 45;寒冷地区的车站设备加热引起的; ( 2)水平输送,倾斜向上( 16)和向下运输,也可以旋转;运输单长距离输送到 15 公里; ( 3)铺设输送线可以打开保护罩或前庭; ( 4)延长输送带的 1 5 带;其使用寿命比普通带长;在凹槽中,运输距离。 第 2 章 总体参数计算 计要求 知条件 1)工作条件: 单班制( 8h/工作日),连续单向运转,载荷有轻微冲击,室内工作,有粉尘,环境最高温度 35 度 ; 2)使用折旧期: 10 年 ; 3)检修间隔期: 4 年一次大修, 2 年一次中修,半年一次小修 ; 4)动力来源:电力,三项交流,电压 380V/220V; 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 4 页 装 订 线 5)运输带速度允许误差: +5%; 6)制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。 计原始数据 符号 运输带工作拉力 F(N) 运输带工作速度 V(m/s) 卷筒直径 D(数据 6400 00 动方案 二级圆柱齿轮减速器 动机的选择 择电动机类型 电动机是标准部件 , 因为 是在 室内工作 , 并且 运动 平稳,所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 动机容量的选择 1)运输 机所需要的功率 )(1 0 0 0 其中: F=V=s, D=300 )( 2) 电动机的输出功率0)(0 电动机至 卷筒 轴的总效率 。 取 联轴器 效率 ,圆柱 齿轮传动效率 , 轴承 效率 , 滚筒 的传动效率 , 电动机至 卷筒 轴的总效率 为 : 224332221 3) 电动机所需功率为: w 因有轻微震动 ,电动机额定功率 需略大于 0P 即可,查机械设计 手册 表 19取电动机额定功率为 动机转速的选择 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 5 页 装 订 线 配传动比 传动比 满载转速 70 。故总传动比为: 0 配传动比 考虑润滑问题的两级齿轮,大齿轮的两级深度应相似。 21 3.1 则: ; 轴转速、功率、转矩 计算 轴的转速 1 轴 m 7 01 m ; 2 轴 945970112 ; 3 轴 鼓轮轴 m w 轴的输入功率 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 6 页 装 订 线 1 轴 ; 2 轴 ; 3 轴 ; 轴的输入转矩 电机 轴 1 轴 5 09 5 5 0111 ;2 轴 3 轴 2 5 09 5 5 0333 ; 整理列表 轴名 功率 转矩 )/( 传动比 电机轴 970 1 轴 970 1 2 轴 194 5 3 轴 3 章 齿轮 传动设计 速级齿轮的设计 精度等级、材料和齿数 精度等级的选择表 40轮(改性), 280料硬度,高速( 45 调质钢), 240 选小齿轮齿数 201 Z 大齿轮齿数 762Z 齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式进行试算,即 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 7 页 装 订 线 3 211 )( M P i M P i ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值 t 39 231 计算圆周速度 v t /0 1 计算齿宽 b 0 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 8 页 装 订 线 3311 ( 11)计算模数 11 齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112 ( 1)确定公式内的计算数值 M P 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 9 页 装 订 线 M P 计算载荷系数 ( 2)查取齿形系数 由表 得 ( 3)查取应力校正系数 由表 得 ( 4)计算大小齿轮的 并比较 222111 大齿轮的数据大 ( 5)设计计算 4 6 8 3 比较计算的齿面疲劳强度大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数 m 与模数模数 取的抗弯强度比标准值, m= 4触强度计算和圆后 算出小齿轮齿数 取 271 Z 大齿轮齿数 取 1032 Z 何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 241 0 31 0 84272211 ( 2)计算中心距 602/)412108(2/)( 21 ( 3)计算齿宽宽度 d 取 0;85 12 序号 名称 符号 计算公式及参数选择 1 齿数 Z 27, 103 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 10 页 装 订 线 2 模数 m 4 分度圆直径 2112,108 4 齿顶高 根高 6 全齿高 h 7 顶隙 c 8 齿顶圆直径 21 20,116 9 齿根圆直径 43 ff 02,98 10 中心距 a 速级齿轮的设计 精度等级、材料和齿数 精度等级的选择表 0轮(改性), 280料硬度,高速( 45 调质钢), 240 选小齿轮齿数 201 Z , 大齿轮齿数 100205122 取 1002 Z 齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式进行试算,即 3 211 )( 1) 确定公式各计算数值 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 11 页 装 订 线 911 830010(19706060 892 N ( 7)由图 得接触疲劳强度寿命系数 ( 8)计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=1,由式 10 M P i M P 2l i ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值 t 231 计算圆周速度 v t /1 计算齿宽 b 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 计算载荷系数 K 根据 , 7 级精度,查得动载荷系数 K 假设 100/ ,由表查得 K 由表 得使用系数 K 由表查得 查得 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 12 页 装 订 线 故载荷系数 ( 10)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式可得 9 3311 ( 11)计算模数 11 齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112 ( 1)确定公式内的计算数值 ( 4)计算大小齿轮的 并比较 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 13 页 装 订 线 222111 大齿轮的数据大 ( 5)设计计算 4 6 1 3 计算结果对比,模数 m 的疲劳强 度计算齿面接触大于弯曲疲劳强度计算模拟 是可取的 块可以弯曲强度标准值,所以 m= 并根据接触电阻的分度圆直径 算出小齿轮齿数 1 取 251 Z 大齿轮齿数 125255122 取 1252 Z 何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 ( 2)计算中心距 )( 21 ( 3)计算齿宽宽度 d 取 50号 名称 符号 计算公式及参数选择 1 齿数 Z 25, 125 2 模数 m 分度圆直径 214 齿顶高 5 齿根高 6 全齿高 h 7 顶隙 c 8 齿顶圆直径 21 9 齿根圆直径 43 ff 6,心距 a 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 14 页 装 订 线 第 4 章 轴 、轴上零件及附件的 设计 1 的设计 寸与结构设计计算 ( 1) 高速 轴上的功率 速 转矩 T1 , 701 , ( 2)初步确定轴的最小直径 先按式3 初步估算轴的最小直径 , 选取轴的材料 45 钢,调质处理。根据机械设计表 112C ,于是得: 322 ( 3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 度校核计算 ( 1)求作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为 d = ,根据机械设计(轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式 (10则 a 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 15 页 装 订 线 ( 2)轴荷载( 2 轴的过程,例如,其他类似的轴不重复) 首先,根据方案的决策树结构计算简图的确定轴承的旋转位置,教材中提取有价值的。 6207型球轴承,通过研究手册中的 a 17此,范围支撑轴的 172 毫米。 根据计算做图轴弯矩和扭矩图的 图结构板的弯曲和扭转的 C 部分是危险截面的计算 C 节处 M 中所列的值表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1431 , 2622 V 22371 , 5162 C 截面弯矩 M 8 5 1 8 53214 555 1 32总 弯矩 168 646145 551851 85 2222m a 58680 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 16 页 装 订 线 ( 3)按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式 (15上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取 ,轴的计算应力 M )(32222 已选定轴的材料为 45质处理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ,故安全。 2 的设计 2 的 转速和功率转矩 94n/ 求作用在齿轮上的力 ( 1)求作用在低速级小齿轮上的力 圆周力: 3123 径向力: 3 420t a 9 0t a 轴向力: 03 ( 2)求作用在高速级大齿轮上的力。因大齿轮为从动轮,所以作用在其上的力与主动轮上的力大小相等方向相反。 圆周力: 径向力: 6 9c o st a n 212 轴向力: 6 9s a n 212 步确定轴的最小直径 先按式3 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢,调质处理。根据机械设计5 112C ,于是得: 322 该轴 的最小直径显然是轴承处轴的直径 d 和 d ,故 5 的结构设计 ( 1)方案的制定装配零件在轴 ( 2)根据轴向定位的直径和轴的长度确定每段 (一)最初的选择。滚动轴承的轴承不受轴向力,因此滚珠轴承。根据工作需要, 根据 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 17 页 装 订 线 轴上的载荷 对于 6207 型深沟球轴承 7 , 计得: 31 , 702 , 43 根据轴的计 算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 18 页 装 订 线 载荷 水平面 垂直面 支反力 F H H V 572 弯矩 M 1 62 24 51 9 4 2 12 5470101 2 3 1 32 总弯矩 H H 4737222222 扭矩 T 2815802 6)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即圆柱齿轮的截面, ,轴的计算应力: M P 25(23222221 ) 前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由机械设计表,查得 ,因此 1 安全。 3 的设计 率 速 转矩 T3 , , 作用在齿轮上的力 圆周力: 径向力: 1 420t a 3 5t a 轴向力: 04 步确定轴的最小直径 先按式3 初步估算轴的最小直径。 选取轴的材料 45 钢,调质处理。根据机械设计表 112C ,于是得: 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 19 页 装 订 线 1 322 的结构设计 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 20 页 装 订 线 载荷 水平面 垂直面 支反力 F H H 231 V 弯矩 M 15 42 35 63249 总弯矩 1 6 6 6 9 722扭矩 T 10288903 ( 4) 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即安装齿轮处,取 ,轴的计算应力: M P )1 0 2 8 8 9 6 6 6 9 8)(2322232 前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由机械设计 查得 ,因此 1 安全 。 计得: 01 , 352 ,根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示。 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 21 页 装 订 线 体结构尺寸 1 箱座壁厚 8)(0 1 2 1 mm , 2 箱盖壁厚 )(11 3 箱座凸缘厚度 4 箱盖凸缘厚度 11 5 箱座底凸缘厚 度 2 6 地底螺钉直径 121)( 地底螺钉数目 6n 8 轴承旁联接螺栓直径 ,取 箱盖与箱座联接螺栓直径 2) 取 0 联接螺栓的间距 50 12 窥视孔盖螺钉直径 ,取 3 定位销直径 2 14 1d , 2d 至外箱壁距离 位, 24,26,2022 2121 15 轴承旁凸台半径 021 16 凸台高度 8 17 箱体外壁至轴承座端面距离 7)105(211 19 大齿轮顶圆与内箱壁距离 20 齿轮端面与内箱壁距离 21 箱盖,箱座筋厚 11 , 22 轴承端盖外径 302 602 602 23 轴承旁联接螺栓距离 002 24 大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离 25 箱底至箱底内壁的距离 26 减速器中心高 a 218276 27 箱体内壁至轴承座孔端面的距离 7)105(211 28 轴承端盖凸缘厚度 29 轴承端面至箱体内壁的距离 30 旋转零件间的轴 向距离 31 齿轮顶圆至轴表面的距离 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 22 页 装 订 线 第 5 章 总结 设计阶段的大学学习是一种罕见的理论与实践相结合的学习机会,通过圆柱齿轮减速器的理论和实践知识的组合设计,运动综合运用我的专业知识,能力解决实际问题,而且提高了我的文件和设计手册的设计规范的能力水平,和其他的专业知识,而且通过对局部控制组件,妥协,以及细节的决定,我的运动能力,经验了丰富,压缩力的能力和意愿的质量,也提高耐力水平不同。 答谢词 大学生活即将结 束,在这四年,我遇到了很多朋友热心帮助教授工作设计成功的完成不是他们的热情帮助和顾问的指导,教师和学生在这里都给予指导和帮助我的毕业这表示最诚挚的谢意。 首先,设计指导,感谢你紧张的工作,试图引导时间,我们总是关心我们的进展状况,要求我们掌握帮助教师管理在整个设计过程中,从实际操作数据准备阶段,它提供了指导,我不仅学到了书本上的知识,更学会操作方法。 其次,给予帮助教师设计的毕业生,与我的同学以诚挚的感谢,在设计的过程中,他们给了我很多的帮助和无私的关怀,更重要的是提供信息,在许多方面,我们的技术。 此外, 也给所有的学生我的帮助表示感谢。 总之,本设计的结果是教师和学生,在一个月内,我们合作的非常愉快,教会我很多伟大的真理,是一种资产,我的生活,我在新教师和学生对我的帮助表示感谢! 祝万事如意,身心健康 学生: 2016 年 5 月 参考资料 1 李海萍机械设计基础机械工业出版社 2011 年 2 李海萍机械设计基础课程设计机械工业 出版社 2011 年 3 李萍萍机械制图与计算机绘图机械工业出版社 2011 年 4 成大先机械设计手册化学工业出版社 2010 年 5 马小丽机械产品设计机械工业出版社 2009 年 毕 业 设 计 课题名称 二级圆柱齿轮减速器设计 院 /专 业 机械工程 学院 /机电一体化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师: 年 月 日南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 1 页 装 订 线 二级圆柱齿轮减速器设计 机械工程学院 /计算机辅助设计与制造 摘要 圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中,因此,研究提高其承载能力,延长其使用寿命,减小其体积和质量等问题,具有重要的经济意义。本课题对某二 级圆柱齿轮减速器,进行可靠性分析及设计。 本次设计首先,通过对圆柱齿轮减速器结构及原理进行分析,在此分析基础上提出了其设计方案;接着,对主要技术参数进行了计算选择;然后,对各主要零部件进行了设计与校核并以体积最小为目标函数,进行可靠性分析及优化设计;最后,通过 图软件绘制了优化后的圆柱齿轮减速器装配图及主要零部件图。 关键词: 圆柱齿轮,减速器,轴,设计 is in of to of a as of is by on in on of as to 京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 2 页 装 订 线 目 录 摘要 . 1 . 1 第 1 章 概述 . 3 第 2 章 总体参数计算 . 3 计要求 . 3 动机的选择 . 4 配传动比 . 5 轴转速、功率、转矩计算 . 5 第 3 章 齿轮传动设计 . 6 速级齿轮的设计 . 6 速级齿轮的设计 . 10 第 4 章 轴、轴上零件及附件的设计 . 14 1 的设计 . 14 2 的设计 . 16 3 的设计 . 18 体结构尺寸 . 21 第 5 章 总结 . 22 答谢词 . 22 参考资料 . 22 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 3 页 装 订 线 第 1 章 概述 随着我国科学技术水平的快速提高,圆柱齿轮减速器传动装置的技术得到了很大的进步, 各企业的经济意识越加强烈,对工程的要求也就越来越高。但是由于受到大型圆柱齿轮减速器关键核心技术、性能、卡考使用寿命低、控制系统差距大等问题的影响,目前仍然存在着一些问题。当今高速发展的信息技术时代下,我国的科技水平同样得到了质的提升。作为输送物料的主要设备,生产工艺的发展矗然要幸高端的技术进行配合,从而实现生产效率的提高、资源能量的节约,增加我国国际竞争能力,实现利益最大化。 圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中,因此,研究提高其承载能力,延长其使用寿命,减小其体积和质量等问题,具有重要的经济 意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器,以体积最小为目标函数,进行可靠性分析及优化设计的研究,使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练,培养学生解决实际工程问题的能力。 目前圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经经济各个部门,近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中圆柱齿轮减速器又成为重要的组成部分 钢绳芯圆柱齿轮减速器、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。 这些输送机的特点是输送能力大 (可达 30000t/h),适用范围广 (可运送矿石,煤炭,岩石和各种粉状物料,特定条件下也可以运人 ),安全可靠 ,自动化程度高,设备维护检修容易,爬坡能力大 (可达 16 ),经营费用低,由于缩短运输距离可节省基建投资。 目前,圆柱齿轮减速器的发展趋势是:大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯,合理使用胶带张力,降低物料输送能耗,清理胶带的最佳方法等。我国已于 1978 年完成了钢绳芯圆柱齿轮减速器的定型设计。钢绳芯圆柱齿轮减速器的适用范围: ( 1)适用于环境温度一般为 C 45 C;在寒冷地区驱动站应有采暖设施; ( 2)可做水平运输,倾斜向上 (16 )和向下运输,也可以转弯运输;运输距离长,单机输送可达 15 ( 3)可露天铺设,运输线可设防护罩或设通廊; ( 4)输送带伸长率为普通带的 1/5;其使用寿命比普通胶带长;成槽性好;运输距离。 第 2 章 总体参数计算 计要求 知条件 1)工作条件: 单班制( 8h/工作日),连续单向运转,载荷有轻微冲击,室内工作,有粉尘,环境最高温度 35 度 ; 2)使用折旧期: 10 年 ; 3)检修间隔期: 4 年一次大修, 2 年一次中修,半年一次小修 ; 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 4 页 装 订 线 4)动力来源:电力,三项交流,电压 380V/220V; 5)运输带速度允许误差: +5%; 6)制造条件 及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。 计原始数据 符号 运输带工作拉力 F(N) 运输带工作速度 V(m/s) 卷筒直径 D(数据 6400 00 动方案 二级圆柱齿轮减速器 动机的选择 择电动机类型 电动机是标准部件 , 因为 室内工作 ,运动载荷平稳,所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 动机容量的选择 1)运输 机所需要的功率 )(1 0 0 0 其中: F=V=s, D=300 )( 2) 电动机的输出功率0)(0 电动机至鼓轮轴的传动装置总效率。 取 联轴器 效率 ,圆柱 齿轮传动效率 , 轴承 效率 , 滚筒 的传动效率 , 电动机至鼓轮轴的传动装置总效率 为 : 224332221 3) 电动机所需功率为: w 因有轻微震动 ,电动机额定功率 需略大于 0P 即可,查机械设计 手册 表 19取电动机额定功率为 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 5 页 装 订 线 动机转速的选择 鼓轮轴工作转速: m vn w 展开式 二级 减速器 推荐的 传动比为: 408i 所以电动机实际转速的推荐值为: m 038w 符合这一范围的同步转速为 750、 1000、 1500r/ 综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性,选用同步转速 1000r/电机。 型号为 载转速 70 ,功率 配传动比 传动比 满载转速 70 。故总传动比为: 0 配传动比 考虑两级齿轮润滑问题,两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为 21 3.1 则: ; 轴转速、功率、转矩 计算 轴的转速 1 轴 m 7 01 m ; 2 轴 945970112 ; 3 轴 鼓轮轴 m w 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 6 页 装 订 线 轴的输入功率 1 轴 ; 2 轴 ; 3 轴 ; 轴的输入转矩 电机 轴 1 轴 5 09 5 5 0111 ;2 轴 3 轴 2 5 09 5 5 0333 ; 整理列表 轴名 功率 转矩 )/( 传动比 电机轴 970 1 轴 970 1 2 轴 194 5 3 轴 3 章 齿轮 传动设计 速 级齿轮的设计 精度等级、材料和齿数 采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 40质),硬度为 280齿轮材料为 45钢(调质),硬度为 240 选小齿轮齿数 201 Z 大齿轮齿数 762Z 齿面接触疲劳强度设计 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 7 页 装 订 线 由设计计算公式进行试算,即 3 211 )( 1) 确定公式各计算数值 ( 1)试选载荷系数 6.1( 2)计算小齿轮传递的转矩 ( 3)小齿轮相对两支承非对称分布,选取齿宽系数 d ( 4)由表 得材料的弹性影响系数 2/ ( 5)由图 齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 001 大齿轮的接触疲劳强度极限 502 ( 6)由式 算应力循环次数 811 830010(11946060 782 N ( 7)由图 得接触疲劳强度寿命系数 ( 8)计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=1,由式 10 M P i M P i ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值 t 39 231 计算圆周速度 v t /0 1 计算齿宽 b 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 8 页 装 订 线 0 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 0311 计算载荷系数 K 根据 , 7 级精度,查得动载荷系数 K 假设 100/ ,由表查得 K 由于载荷中等振动, 由表 得使用系数 K 由表查得 查得 故载荷系数 7 0 ( 10)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式可得 3311 ( 11)计算模数 11 齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112 ( 1)确定公式内的计算数值 由图 得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 由图 得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=式 10 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 9 页 装 订 线 M P M P 计算载荷系数 ( 2)查取齿形系数 由表 得 ( 3)查取应力校正系数 由表 得 ( 4)计算大小齿轮的 并比较 222111 大齿轮的数据大 ( 5)设计计算 4 6 8 3 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,可取有弯曲强度算得的模数 圆整取 标准值 m 按接触强度算得的分度圆直径 算出小齿轮齿数 取 271 Z 大齿轮齿数 取 1032 Z 何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 241 0 31 0 84272211 ( 2)计算中心距 602/)412108(2/)( 21 ( 3)计算齿宽宽度 d 取 0;85 12 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 10 页 装 订 线 序号 名称 符号 计算公式及参数选择 1 齿数 Z 27, 103 2 模数 m 4 分度圆直径 2112,108 4 齿顶高 5 齿根高 6 全齿高 h 7 顶隙 c 8 齿顶圆直径 21 20,116 9 齿根圆直径 43 ff 02,98 10 中心 距 a 速级齿轮的设计 精度等级、材料和齿数 采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 40质),硬度为 280齿轮材料为 45钢(调质),硬度为 240 选小齿轮齿数 201 Z , 大齿轮齿数 100205122 取 1002 Z 齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式进行试算,即 3 211 )( 1) 确定公式各计算数值 ( 1)试选载荷系数 6.1( 2)计算小齿轮传递的转矩 ( 3)小齿轮相对两支承非对称分布,选取齿宽系数 d ( 4)由表 得材料的弹性影响系数 2/ ( 5)由图 齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强 度极限 001 大齿轮的接触疲劳强度极限 502 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 11 页 装 订 线 ( 6)由式 算应力循环次数 911 830010(19706060 892 N ( 7)由图 得接触疲劳强度寿命系数 ( 8)计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=1,由式 10 M P i M P 2l i ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值 t 231 计算圆周速度 v t /1 计算齿宽 b 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 计算载荷系数 K 根据 , 7 级精度,查得动载荷系数 K 假设 100/ ,由表查得 K 由表 得使用系数 K 由表查得 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 12 页 装 订 线 查得 故载荷系数 ( 10)按实际的载荷 系数校正所算得的分度圆直径,由式可得 9 3311 ( 11)计算模数 11 齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112 ( 1)确定公式内的计算数值 由图 得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 由图 得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=式 10 M P M P 计算载荷系数 ( 2)查取齿形系数 由表 得 ( 3)查取应力校正系数 由表 得 ( 4)计算大小齿轮的 并比较 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 13 页 装 订 线 222111 大齿轮的数据大 ( 5)设计计算 4 6 1 3 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,可取有弯曲强度算得的模数 于是取 标准值 m 并 按接触强度算得的分度圆直径 算出小齿轮齿数 1 取 251 Z 大齿轮齿数 125255122 取 1252 Z 何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 ( 2)计算中心距 )( 21 ( 3)计算齿宽宽度 d 取 50号 名称 符号 计算公 式及参数选择 1 齿数 Z 25, 125 2 模数 m 分度圆直径 214 齿顶高 5 齿根高 6 全齿高 h 7 顶隙 c 8 齿顶圆直径 21 9 齿根圆直径 43 ff 6,心距 a 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 14 页 装 订 线 第 4 章 轴 、轴上零件及附件的设计 1 的设计 寸与结构设计计算 ( 1) 高速 轴上的功率 速 转矩 T1 , 701 , ( 2)初步确定轴的最小直径 先按式3 初步估算轴的最小直径 , 选取轴的材料 45 钢,调质处理。根据机械设计表 112C ,于是得: 322 ( 3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 该处开有键槽故轴径加大 5 10,且这是安装 大带轮 的直径, 取 22 为了满足带轮的轴向定位, - 轴段右端要有一轴肩,故取 - 段直径为 d - =26 初步选定滚动轴承,因轴承 受 径向力 和轴向力 ,根据 d - =26用 6206 型 深沟球 轴承,其尺寸为 d D T=306516有 d - =d - =30L =16承中间处用轴肩定位,这段取直径 d - =35 右端轴承与齿轮之间应有一套同固定, - 长应为:取套同长 12 L - =32 齿轮为 齿轮轴 此轴段 长 L - =40 取轴承端盖总宽为 32端面与 大带轮 右端面间距离为 10取 L - =42 结合箱 体 结构,取 L - =76 ( 4)轴上零件的周向定位 轴上零件的周向定位: 联轴器 与轴的周向定位均用平键联接。按 d - =18得平键截面 b h=87槽用铣刀加工,长 56时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴配合为 H6/ 度校核计算 ( 1)求作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为 d = ,根据机械设计(轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式 (10则 a 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 15 页 装 订 线 ( 2)求轴上的载荷(详细过程以轴 2 为例,其他轴类似不一一复述) 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取 a 值。对于6207 型深沟球轴承,由手册中查得 a=17此,轴的支撑跨距为 72 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的 M 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1431 , 2622 V 22371 , 5162 C 截面弯矩 M 8 5 1 8 53214 555 1 32总弯矩 168 646145 551851 85 2222m a 58680 南京工业职业技术学院 二级圆柱齿轮减速器设计 共 23 页 第 16 页 装 订 线 ( 3)按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式 (15上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取 ,轴的计算应力 M )(32222 已选定轴的材料为 45质处理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ,故安全。 2 的设计 2 的转
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本文标题:二级圆柱齿轮减速器设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】
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