二级圆柱齿轮减速器设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 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  )( 00  001 0 00  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P 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 i n/i n/ 0 0 0106 4 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  0 3 8 7 w  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：   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 i n/9 7 01 m ；  2 轴   m i n/1945970112 ；  3 轴  m  4223  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     5 09 5 5 0000 ；1 轴      5 09 5 5 0111 ；2 轴      5 09 5 5 0222 ；  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 83 0 010(11 9 46060 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 0 0 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   hb  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   5/ 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  0 1 4 6 8  0 1 2 5 3  222111  大齿轮的数据大  （ 5）设计计算   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  5/11 取 271 Z  大齿轮齿数   取 1032 Z  何尺寸计算  （ 1）计算分度圆直径    （ 2）计算中心距     6 02/)4 1 21 0 8(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 2 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 / 0 0 0 0 1  计算齿宽 b  计算齿宽与齿高之比 b/h 模数   hb  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 6 9   （ 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   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                            0 1 4 6 1  0 1 2 5 3  222111  大齿轮的数据大  （ 5）设计计算   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     72/) )( 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 10 中心距  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 H 11431 ， H 12622  V 22371 ， V 15162  C 截面弯矩 M 8 5 1 8 5321 4 5 5 5 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 p aM p  8 6 46)(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 i nt 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）拟定轴上零件的装配方案  （ 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度  (a)初步选择滚动轴承。因轴承 不 受轴向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求，根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                            据  5 ，选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列深沟球轴承 6207 型，其尺寸为 77235 ，得：  7  轴段取安装齿轮处的 - 、 - 取 0- ，根据齿轮宽并为保证齿轮定位准确轴段适当缩短 12： 3 ， V 99  轴段 - 为两侧齿轮定位轴环 ，  52 根据 箱体尺寸 9。 (3)轴上零件的周向定位  齿 轮 采 用 平 键 联 接 ， 按 0- ， 查 机 械 设 计 表 得 平 键 截 面12 ，联接 小 圆柱齿轮的平键长度为 90接 大圆柱 齿轮的平键长度为56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