带式运输机的二级圆柱齿轮减速器机电一体化毕业论文.doc

学生毕业设计 论文 题目 带式运输机的二级圆柱齿轮减速器 设计要求 1 运输带的工作速度 v 1 5 m s 2 运输带牵引力 F 2300 N 3 驱动滚筒直径 D 400 mm 4 单向连续运转 每天工作 8 小时 有轻微冲击 室外工作 灰尘较大 5 每周 5 天 工作寿命 10 年 小批量生产 设计进度要求 第一周 拟定分析传动装置的设计方案 第二周 选择电动机 计算传动装置的运动和动力参数 第三周 进行传动件的设计计算 校核轴 轴承 联轴器 键等 第四周 绘制减速器的装配图 第五周 准备答辩 指导教师 签名 摘摘 要要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式 它由齿轮 轴 轴承及 箱体组成的齿轮减速器 用于原动机和工作机或执行机构之间 起匹配转速和传 递转矩的作用 齿轮减速器的特点是效率高 寿命长 维护简便 因而应用极 为广泛 本设计讲述了带式运输机的传动装置 二级圆柱齿轮减速器的设计过程 首先进行了传动方案的评述 选择齿轮减速器作为传动装置 然后进行减速器 的设计计算 包括选择电动机 设计齿轮传动 轴的结构设计 选择并验算滚 动轴承 选择并验算联轴器 校核平键联接 选择齿轮传动和轴承的润滑方式 九部分内容 运用 AutoCAD 软件进行齿轮减速器的二维平面设计 完成齿轮减 速器的二维平面零件图和装配图的绘制 关键词 齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率 目 录 1 确定传动方案 1 1 1 拟定 分析传动装置方案 1 2 电动机的选择 2 2 1 电动机类型的选择 2 2 2 电动机功率的选择 2 2 3 确定电动机的转速 2 3 计算总传动比及分配各级的传动比 3 3 1 总传动比 3 3 2 分配各级传动比 3 4 计算传动装置的传动和动力参数 4 4 1 电动机轴的计算 4 4 2 轴的计算 减速器高速轴 4 4 3 轴的计算 减速器中间轴 4 4 4 轴的计算 减速器低速轴 5 4 5 轴的计算 卷筒轴 5 5 传动零件 V 带的设计计算 6 5 1 确定计算功率 6 5 2 选择 V 带的型号 6 5 3 确定带轮的基准直径 dd1 dd2 7 5 4 验算 V 带的速度 7 5 5 确定 V 带的基准长度 Ld和实际中心距 a 8 5 6 校验小带轮包角 1 8 5 7 确定 V 带根数 Z 9 5 8 求初拉力 F0及带轮轴的压力 FQ 9 5 9 设计结果 9 6 减速器齿轮传动的设计计算 12 6 1 高速级圆柱齿轮传动的设计计算 12 6 2 低速级圆柱齿轮传动的设计计算 15 7 轴的设计 18 7 1 高速轴的设计 18 7 2 中间轴的设计 20 7 3 低速轴的设计 21 8 滚动轴承的选择 25 9 键的选择 25 10 联轴器的选择 26 11 齿轮的润滑 26 12 滚动轴承的润滑 26 13 润滑油的选择 26 14 密封方法的选取 27 结 论 28 致 谢 29 参考文献 30 前 言 计算过程及说明国外减速器现状 齿轮减速器在各行各业中十分广泛 地使用着 是一种不可缺少的机械传动装置 当前减速器普遍存在着体积 大 重量大 或者传动比大而机械效率过低的问国外的减速器 以德国 丹麦和日本处于领先地位 特别在材料和制造工艺方面占据优势 减速器 工作可靠性好 使用寿命长 但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主 体积 和重量问题 也未解决好 最近报导 日本住友重工研制的 FA 型高精度减 速器 美国 Jan Newton 公司研制的 X Y 式减速器 在传动原理和结构上与 本项目类似或相近 都为目前先进的齿轮减速器 当今的减速器是向着大 功率 大传动比 小体积 高机械效率以及使用寿命长的方向发展 因此 除了不断改进材料品质 提高工艺水平外 还在传动原理和传动结构上深 入探讨和创新 平动齿轮传动原理的出现就是一例 减速器与电动机的连 体结构 也是大力开拓的形式 并已生产多种结构形式和多种功率型号的 产品 目前 超小型的减速器的研究成果尚不明显 在医疗 生物工程 机器人等领域中 微型发动机已基本研制成功 美国和荷兰近期研制分子 发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器 则应用前景远大 1 确定传动方案 1 1 根据工作要求 可拟定几种传动方案如图所示 a 图所示为电动机直接与两级圆柱齿轮减速器相联结 圆柱齿轮 易于加工 但减速器的传动比和结构尺寸较大 b 图所示为第一级用带传动 后接两级圆柱齿轮减速器 带传动能 缓冲 吸振 过载时起安全保护作用 但结构上宽度和长度尺寸较大 且 带传动不宜在恶劣环境下工作 c 图所示为两级圆柱齿轮减速器后接一级链传动 链传动结构较紧 凑 可在恶劣环境下工作 但振动噪声较大 综合考虑本设计要求 工作环境一般 有轻微冲击 可选择方案 b 2 电动机的选择 2 1 电动机类型的选择 按已知的工作要求和条件 选用 Y 型全封闭笼型三相异步电动机 2 2 电动机功率的选择 Pd Fv 1000 电动机的至工作机的总效率 1 23 32 4 5 6 1 2 3 4 5 6分别为带的传动 齿轮传动的轴承 齿轮传动 齿轮 传动联轴器 卷筒轴的轴承 卷筒的效率 则 0 96 0 993 0 972 0 97 0 98 0 96 0 82 Pd Fv 1000 2300 1 5 1000 0 82 4 2kw 2 3 确定电动机的转速 卷筒轴的工作转速为 nW 60 1000 V D 60 1000 1 5 400 71 66r min 取 V 带传动比 i1 2 4 齿轮传动比 i2 8 40 则总传动比为 i总 16 160 故电动机转速的可选范围 nd i总 nW 16 160 71 66r min 1147 11470 r min 符合这一范围的同步转速有 1500 r min 再根据计算出的容量 由表 2 1 得 Y132S 4 符合条件 表 2 1 型号额定功率同步转速满载转速 Y112M 4 4 kw1500 r min1440 r min Y132S 4 5 5 kw1500r min1440r min 3 计算总传动比及分配各级的传动比 3 1 总传动比 i总 n电动 nW 1440 71 66 20 09 3 2 分配各级传动比 i1为 V 带传动的传动比 i1的范围 2 4 i1 2 5 i2为减速器高速级传动比 i3为低速级传动比 i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 1 i总 i1 i2 i3 i4 i2 i3 20 09 2 5 8 03 i2 1 3 i2 i3 1 2 3 2 i3 2 5 4 计算传动装置的传动和动力参数 4 1 电动机轴的计算 n0 nm 1440r min P0 Pd 4 2kw T0 9550 P0 n0 9550 4 2 1440 27 85N m 4 2 轴的计算 减速器高速轴 n1 n0 i1 1440 2 5 576r min P1 P0 1 4 2 0 96 4 03kw T1 9550 P1 n1 带 9550 4 03 576 66 8N m 4 3 轴的计算 减速器中间轴 n2 n1 i2 576 3 2 180 r min P2 P1 22 3 4 03 0 992 0 97 3 83kw T2 9550 P2 n2 9550 3 83 180 203 20 N m 4 4 轴的计算 减速器低速轴 n3 n2 i3 180 2 5 72r min P3 P2 2 3 4 3 83 0 99 0 97 0 97 3 56kw T3 9550 P3 n3 9550 3 56 72 472 19 N m 4 5 轴的计算 卷筒轴 n4 n3 72r min P4 P3 5 6 3 56 0 98 0 96 3 35kw T4 9550 P4 n4 9550 3 35 72 444 34 N m 表 4 1 轴号功率 P Kw 转速 n r min 转矩 T N m I4 0357666 8 II3 83180203 20 III3 5672472 19 IV3 3572444 34 5 传动零件 V 带的设计计算 5 1 确定计算功率 表 5 1 工作情况系数 KA 原动机 空载 轻载启动重载启动 一天工作时间 h 载荷性质工作机举例 1010 16 16 1010 16 16 载荷平稳 液体搅拌机 通风机和鼓风机 7 5kW 轻型运输机 离心水泵 压缩机 1 01 11 21 11 21 3 载荷变动小 带式运输机 发电机 机床 剪床 压力机 印刷机 旋转式水泵 1 11 21 31 21 31 4 载荷变动较大 运输机 锻锤 粉碎机 纺织机 木 工机械 起重机 重载运输机 制砖机 1 21 31 41 41 51 6 载荷变动很大 破碎机 旋转式 颚式 球磨机 起 重机 挖掘机 1 31 41 51 51 61 8 由表 5 1 查得工作情况系数 KA 1 1 那么 PC KAP额 1 1 5 5 6 05 kw 5 2 选择 V 带的型号 011 251 622 53 15456 381012 516202502001601251008063504031 525 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 A B C D E dd1 50 71mm 80 100 80 100 112 140 125 140 160 200 200 315 355 400 450 500 小带轮转速n1 r min 1 设计功率Pd kW 图 5 1 普通 V 带选型图 由 PC的值和主动轮转速 查图 5 1 选 A 型普通 V 带 5 3 确定带轮的基准直径 dd1 dd2 由图 5 1 可知小带轮基准直径 dd1 80mm 且 dd1 80mm dmin 75mm 大带轮基准直径为 dd2 dd1 n0 n1 1440 80 576 200 mm 表 5 2 V 带轮基准直径 ddmin及基准直径 dd系列 mm 带型 YZABCDE ddmin 205075125200355500 基准直径系列 20 22 4 25 28 31 5 35 5 40 45 50 56 63 71 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 315 355 375 400 425 450 475 500 530 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1600 2000 2500 按表 5 2 选取标准值 dd2 200mm 则实际传动比 i i dd2 dd1 200 80 2 5 主动轮的转速误差率在 5 内为允许值 5 4 验算 V 带的速度 V dd1 n0 60000 3 14 80 1440 60000 6 02 m s v 在 5 25 m s 范围内 所以两带轮直径合适 5 5 确定 V 带的基准长度 Ld和实际中心距 a 按结构设计要求初定中心距 a0 500mm L0 2 a0 dd1 dd2 2 dd2 dd1 2 4 a0 1000 280 2 1202 2000 1446 8mm 表 5 3 普通 V 带的基准长度系列与带的长度系数 KL KL 基准长度 Ld mm ZABC 12501 110 930 88 14001 140 960 90 16001 160 990 930 84 由表 5 3 取 Ld 1400mm 实际中心距 a 为 a a0 Ld L0 2 500 1400 1446 8 2 476 6mm 5 6 校验小带轮包角 1 180 dd2 dd1 a 57 3 180 200 80 476 6 57 3 165 6 120 合适 5 7 确定 V 带根数 Z 表 5 4 额定功率 P0及功率增量 P0 GB T 13575 1 1992 kW 由表 5 4 得 P0 0 91kw P0 0 17 kw 由表 5 1 查得 K 0 97 由表 5 3 得 KL 0 96 得 Z Pc P0 Pc P0 P0 K KL Z 6 05 0 91 0 17 0 97 0 96 6 01 取 Z 6 根 5 8 求初拉力 F0及带轮轴的压力 FQ 查得 q 0 1kg m 可得单根 V 带的初拉力为 F0 500 Pc 2 5 K 1 z V qV2 135 72N 轴上压力 Fq为 Fq 2 F0 z sin165 6 2 2 135 72 6 sin165 6 2 1615 79N 传动比 i 带 型 小带 轮转 速 n r mi n 1 小带轮直径 d1 mm 1 09 1 1 2 1 13 1 1 8 1 19 1 2 4 1 25 1 3 4 1 34 1 5 0 1 51 1 9 9 1 9 9 7590100 A 950 1200 1450 1600 2000 P0 0 51 0 60 0 68 0 73 0 84 0 77 0 93 1 07 1 15 1 34 0 95 1 14 1 32 1 42 1 66 P 0 0 04 0 05 0 06 0 06 0 08 0 05 0 07 0 08 0 09 0 11 0 06 0 08 0 09 0 11 0 13 0 07 0 10 0 11 0 13 0 16 0 08 0 11 0 13 0 15 0 19 0 10 0 13 0 15 0 17 0 22 0 11 0 15 0 17 0 19 0 24 5 9 设计结果 选用 6 根 A 1400GB T11544 1997 的 V 带 中心距 476 6mm 轴上压力 1615 79N 带轮直径 80mm 和 200mm 小带轮基准直径 dd1 80mm 做成实心式结构 大带轮基准直径 dd2 200mm 做成孔板式结构 由表 5 5 求出其结构尺寸 最后画出大带轮零件工作图 表 5 5 V 带轮轮缘横截面尺寸 型号 尺寸 YZABCDE b0 ha hfmin 6 3 1 6 4 7 10 1 2 0 7 0 13 2 2 75 8 7 17 2 3 5 10 8 23 48 14 3 32 7 8 1 19 9 38 7 9 6 23 1 e 8 0 3 7 1 12 0 2 8 1 15 0 3 10 0 12 19 0 4 12 5 12 25 5 0 5 17 12 37 0 6 23 12 45 0 29 12 55 567 5101215 B B z 1 e 2 z 为轮槽数 dede dd 2ha 32 60 34 80 118 190 315 36 60 475 600 轮槽 角 38 对 应 的 dd 80 118 190 315 475 600 带轮宽 B z 1 e 2 6 1 15 2 10 95 mm 顶圆直径 de2 dd2 2 ha 200 2 2 75 205 5 mm 轮槽深 h ha hf 2 75 8 7 11 45 mm 轮槽角 38 槽宽 b0 13 2 轮缘直径 dr2 de2 2 hf 205 5 2 8 7 6 176 1 mm 轴径 ds 24mm 轮毂长度 L 1 5 2 ds 1 5 2 24 36 48 mm 取 L 48mm 凸缘直径 db 1 8 2 ds 1 8 2 24 43 2 48 mm 取 db 48mm 辐板厚 s 0 2 0 3 B 1 8 2 95 19 28 5 mm 取 s 20mm d0 db dt 2 48 170 5 2 190 3 mm 取 d0 190mm 6 减速器齿轮传动的设计计算 6 1 高速级圆柱齿轮传动的设计计算 6 1 1 选择齿轮材料 热处理及精度等级 根据工作条件 一般用途的减速器采用闭式传动软齿面 故选用 9 级精度 要求齿面粗糙度 Ra 3 2 6 3 m 由 6 1 得 小齿轮 45 钢 调质处理 HBS1 220 大齿轮 45 钢 正火处理 HBS1 180 表 6 1 齿轮常用材料 热处理及性能 6 1 2 确定许用接触应力 表 6 2 试验齿轮的接触疲劳极限 Hlim和齿根弯曲疲劳极限 Flim 由于属闭式传动软齿面 故按齿面接触强度设计 用齿根弯曲强度校核 查 表 6 2 试验齿轮的接触疲劳极限为 Hlim1 559 MPa Hlim2 522 MPa 表 6 3 最小安全系数SFmin和SHmin 工作可靠度 SFminSHmin 高度可靠 1 501 25 材料种类热处理方法齿面硬度 Hlim MPa Flim MPa 碳素钢 480 0 93 HBS 135 190 0 2 HBS 135 碳素铸钢 正火或调质HBS 135 300 420 0 93 HBS 135 160 0 2 HBS 135 材料力学性能 MPa硬度 材料牌号热处理 b sHBSHRC 应用范围 正火 580290 162 217 调质 650360 217 255 一般传动 45 表面淬火40 50 小型闭式传动 重载有冲 击 可靠度 99 失效率 1 1 001 00 由表 6 3 得 接触疲劳强度的最小安全系数SFmin 1 0 则两齿轮的许用接 触应力为 H 1 Hlim1 SHmin 559 MPa H 2 Hlim2 SHmin 522 MPa 6 1 3 齿面接触强度设计 表 6 4 载荷系数 K 工作机载荷特性 原动机工作情况 平稳或较平稳中等冲击严重冲击 工作平稳 如电动机 气轮机等 轻度冲击 如多缸内燃机 中等冲击 如单缸内燃机 1 1 2 1 2 1 6 1 6 1 8 1 2 1 6 1 6 1 8 1 8 2 0 1 6 1 8 1 9 2 1 2 2 2 4 d1 671 H 2 KT1 d i2 1 i2 1 3 小齿轮的转矩 T1 66 8N m 66800N mm 载荷系数 K 由表 6 4 的 取 K 1 4 齿宽系数 d 取 1 闭式传动软齿面 H 代入较小值 H 2 d1 671 522 2 1 4 66800 1 3 2 1 3 2 1 3 58 71mm 取 d1 60mm 6 1 4 几何尺寸计算 表 6 5 渐开线齿轮标准模数 第一系列 1 1 25 1 5 2 2 5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 1 752 25 2 75 3 25 3 5 3 75 4 5 5 5 6 5 7 9 11 14 18 22 28 36 45 中心距 a d1 1 i 2 60 1 3 2 2 126mm 齿轮模数 m 0 01 0 02 a 0 01 0 02 126 1 26 2 52mm 由表 6 5 取标准模数 m 2 5mm 因为载荷平稳 有轻微冲击 齿数 z1 2a m 1 i 2 126 2 5 1 3 2 24 z2 iz1 3 2 24 76 8 取 z2 76 齿轮宽度 大齿轮 b2 dd1 1 60 60mm 小齿轮 b1 b2 5 10 67mm 6 1 5 校核齿根弯曲强度 表 6 6 标准外啮合齿轮的齿形系数 YF a 20 ha 1 c 0 25 zv1214161718192022252830 YF3 473 203 022 952 892 862 802 722 632 572 53 zv354045506080100150200400 YF2 462 402 362 332 282 232 192 152 132 102 06 校核公式 F 2 KT1 YF bm2 z1 F 查表 6 6 齿形系数为 z1 24 YF1 2 66 z2 76 YF2 2 25 查表 6 2 弯曲疲劳极限为 Flim1 207 MPa Flim2 199 MPa 查表 6 3 弯曲疲劳强度的最小安全系数SHmin 1 0 齿根许用弯曲应力为 F 1 Flim1 SHmin 207 MPa F 2 Flim2 SHmin 199 MPa 比较 YF F 值 YF1 F 1 2 66 207 0 0128 YF2 F 2 2 25 199 0 0113 将较大值 YF1 F 1和其他参数代入公式 F1 2 KT1YF bm2z1 2 1 4 66800 2 66 60 2 52 24 55 28 F 207 MPa 齿根弯曲强度足够 6 1 6 齿轮其他尺寸计算 分度圆直径 d1 m z1 2 5 24 60mm d2 m z2 2 5 76 190mm 齿顶高 ha ha m 1 2 5 2 5mm 齿根高 hf ha c m 1 0 25 2 5 3 125mm 全齿高 h ha hf 2 5 3 125 5 625mm 齿顶圆直径 da1 d1 2ha 60 2 2 5 65mm da2 d2 2ha 190 2 2 5 195mm 齿根圆直径 df1 d1 2hf 60 2 3 125 53 75mm df2 d2 2hf 190 2 3 125 183 75mm 中心距 a d1 d2 2 60 190 2 125mm 齿宽 b1 67mm b2 60mm 6 1 7 选择齿轮精度 表 6 7 圆柱齿轮第 公差组精度与齿轮圆周速度的关系 第 公差组精度等级 5678910 轮齿形式硬度 HBS 圆周速度 m s 1 直齿 350 350 15 18 15 12 10 6 5 4 3 1 1 非直齿 350 350 30 36 30 25 20 12 9 8 6 2 1 5 齿轮圆周速度 V d1 n1 60000 3 14 60 576 60000 1 81 m s 查机械设计基础表 6 7 选齿轮精度 第 II 公差组为 9 级 6 2 低速级圆柱齿轮传动的设计计算 根据工作条件 一般用途的减速器采用闭式传动软齿面 故选用 9 级精度 要求齿面粗糙度 Ra 3 2 6 3 m 查表 6 1 得 小齿轮 45 钢 调质处理 HBS1 220 大齿轮 45 钢 正火处理 HBS1 180 6 2 1 确定许用接触应力 由于属闭式传动软齿面 故按齿面接触强度设计 用齿根弯曲强度校核 查表 6 2 试验齿轮的接触疲劳极限为 HLim1 559 MPa HLim2 522 MPa 查表 6 3 接触疲劳强度的最小安全系数SFmin 1 0 则两齿轮的许用接触应力 为 H 1 HLim1 SHmin 559 MPa H 2 HLim2 SHmin 522 MPa 6 2 2 齿面接触强度设计 d1 671 H 2 KT1 d i3 1 i3 1 3 小齿轮的转矩 T1 427 19N m 427190N mm 载荷系数 K 查表 6 4 取 K 1 4 齿宽系数 d 取 1 闭式传动软齿面 H 代入较小值 H 2 d1 671 522 2 1 4 472190 1 2 5 1 2 5 1 3 115 21mm 取 d1 116mm 6 2 3 几何尺寸计算 中心距 a d1 1 i3 2 116 1 2 5 2 203mm 齿轮模数 m 0 01 0 02 a 0 01 0 02 203 2 03 4 06mm 由表 6 5 取标准模数 m 3mm 因为载荷平稳 有轻微冲击 齿数 z1 2a m 1 i3 2 203 3 1 2 5 38 66 取 z1 40 z2 i3z1 2 5 40 100 齿轮宽度 b2 dd1 1 116 116mm b1 b2 5 10 121mm 6 2 4 校核齿根弯曲强度 校核公式 F 2 KT1 YF bm2 z1 F 查表 6 6 得齿形系数为 z1 40 YF1 2 40 z2 100 YF2 2 19 查表 6 2 弯曲疲劳极限为 Flim1 207 MPa Flim2 199 MPa 查表 6 3 弯曲疲劳强度的最小安全系数SHmin 1 0 齿根许用弯曲应力为 F 1 Flim1 SHmin 207 MPa F 2 Flim2 SHmin 199 MPa 比较 YF F 值 YF1 F 1 2 40 207 0 0115 YF2 F 2 2 19 199 0 0110 将较大值 YF1 F 1和其他参数代入公式 F1 2 KT2YF bm2 z1 2 1 4 472190 2 40 116 32 40 75 98 F 207 MPa 齿根弯曲强度足够 6 2 5 齿轮其他尺寸计算 分度圆直径 d1 m z1 3 40 120mm d2 m z2 3 100 300mm 齿顶高 ha ha m 1 3 3mm 齿根高 hf ha c m 1 0 25 3 3 75mm 全齿高 h ha hf 3 3 75 6 75mm 齿顶圆直径 da1 d1 2ha 120 2 3 126mm da2 d2 2ha 300 2 3 306mm 齿根圆直径 df1 d1 2hf 120 2 3 75 112 5mm df2 d2 2hf 300 2 3 75 292 5mm 中心距 a d1 d2 2 120 300 2 210mm 齿宽 小齿轮 b1 121mm 大齿轮 b2 116mm 6 2 6 选择齿轮精度 齿轮圆周速度 V d1 n1 60000 3 14 120 72 60000 0 4521 m s 查表 6 7 选齿轮精度 第 II 公差组为 10 级 7 轴的设计 7 1 高速轴的设计 7 1 1 选择轴的材料 确定许用应力 表 7 1 轴的常用材料及机械性能 材料牌号 热处 理 毛胚直径 mm 硬 度 HBS 抗拉强度 b MPa 屈服极限 s MPa 应用说明 100 170 217 600300 正火 100 300162 217 58029045 调质 200 217 255 650360 用于强度高 韧 性中等的较重要的 轴 应用最广泛 表 7 2 轴的许用弯曲应力 b b 1 b 0 b 1 材料 MPa 4001307040 500 600 170 200 75 95 45 55 碳素钢 70023011065 普通用途 中小功率减速器 选用 45 钢正火处理 由表 7 1 查得 b 600 MPa 由表 7 2 查得 b 1 55MPa 7 1 2 粗估最小轴径 表 7 3 常用材料的 和 A 值 轴的材料 Q235 20354540 Cr MPa12 2020 3030 4040 52 A 160 135135 118118 107107 98 由表 7 3 查得 A 110 得 A 110 21 04mm 1 d 3 n p 3 576 03 4 高速轴 I 为输入轴 最小直径跟 V 带轮轴孔直径配合 应为带轮轴上有键 槽 故最小直径加大 5 dmin 22 09mm 由表 5 2 查得带轮轴孔有 20mm 22mm 24mm 25mm 28mm 等规格 故取 dmin 24mm 7 1 3 设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 此轴为齿轮轴 无须对齿轮定位 轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定 位 周向采用过盈配合 表 确定各轴段的直径 由整体系统初定各轴直径 轴颈最小处连接 V 带轮 d1 24mm d2 28mm 轴段 3 处安装轴承 d3 30mm 齿 轮轴段 d4 40mm d5 d3 30mm 确定各轴段的宽度 由带轮的宽度确定轴段 1 的宽度 B Z 1 e 2f 由表 5 5 查得 B 95mm 所以 L1 110mm 轴段 2 安装轴承端盖 L2 45mm 轴段 3 轴段 5 安装轴承 由 表 8 1 查得选 6206 标准轴承 宽度为 16mm b3 b5 16mm 齿轮轴段由整体系 统决定 初定此段的宽度为 b4 175mm 按设计结果画出草图 如图 7 1 图 7 1 7 2 中间轴的设计 7 2 1 选择轴的材料及热处理 由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 选用 45 钢正火处理 由表 7 1 查得 b 600 MPa 由表 7 2 查得 b 1 55MPa 7 2 2 按钮转强度估算直径 粗估最小轴径 由表 7 3 查得 A 110 得 A 110 30 48mm 1 d 3 n p 3 180 83 3 7 2 3 设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 此轴安装 2 个齿轮 如图 7 2 所示 从两边安装齿轮 两边用套筒进行轴 向定位 周向定位采用平键连接 轴承安装于齿轮两侧 轴向采用套筒定位 周向采用过盈配合固定 确定各轴段的直径 由整体系统初定各轴直径 轴段 1 5 安装轴承 d1 35mm 轴段 2 4 安装齿轮 d2 40mm 轴段 3 对 两齿轮轴向定位 d3 48mm d4 40mm d5 d1 35mm 确定各轴段的宽度 如图 7 2 所示 由轴承确定轴段 1 的宽度 由表 8 1 查的 选 6207 标准轴 承 宽度为 17mm 所以 L1 L5 35mm 轴段 2 安装的齿轮轮毂的宽为 60mm L2 取 58mm 轴段 4 安装的齿轮轮毂的宽为 121mm L4 119mm 按设计结果画出草图 如图 7 2 图 7 2 7 3 低速轴的设计 7 3 1 选择轴的材料及热处理 由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 对材料无特殊要求 故 选用 45 钢正火处理 由表 7 1 查得 b 600 MPa 由表 7 2 查得 b 1 55MPa 7 3 2 按钮转强度估算直径 粗估最小轴径 由表 7 3 查得 A 110 则 A 110 40 37mm 1 d 3 n p 3 72 56 3 考虑到轴的最小直径要安装联轴器 会有键槽存在 故将估算直径加大 3 dmin 41 58mm 由表 10 1 查得联轴器标准直径故取 dmin 42mm 7 3 3 设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 如图 7 3 所示 齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定 齿轮的 周向固定采用平键连接 轴承安装于轴段 2 和轴段 6 处 分别用轴肩和套筒对 其轴向固定 周向采用过盈配合固定 确定各轴段的直径 由整体系统初定各轴直径 轴颈最小处连接联轴器 d1 42mm 轴段 2 轴段 6 处安装轴承 d2 d6 45mm d3 53mm 轴段 4 对齿轮进行轴向定位 d4 63mm 轴段 5 安装大齿轮 d5 56mm 确定各轴段的宽度 由联轴器的宽度确定轴段 1 的宽度 选用 HL 型弹性柱销联轴器 由表 10 1 查得选 HL3 型号 所以 L1取 94mm 轴段 2 安装轴承端盖和轴承 由表 8 1 查 得选 6209 标准轴承 宽度为 L2取 65mm 由整体系统确定轴段 3 的宽度为 L3取 65mm L4 12 5mm 轴段 5 安装的齿轮轮毂的宽为 116mm L5 114mm 轴段 6 安 装轴承和套筒 L6 38 5mm 按设计结果画出草图 如图 7 3 图 7 3 7 3 4 按弯扭合成强度校核轴径 画出轴的受力图 如图 7 4 做水平面内的弯矩图 如图 7 5 圆周力 FT 2T3 d 472190 2 300 3147 93N 径向力 Fr Fttan 3147 93 0 364 1145 85N 支点反力为 FHA L2FT L1 L2 3147 93 144 88 144 1953 89N FHc L1FT L1 L2 3147 93 88 88 144 1194 04N B B 截面的弯矩 MHB 左 FHA L1 1953 89 88 171942 32 N mm MHB 右 FHC L2 1194 04 144 171941 76 N mm 做垂直面内的弯矩图 如图 7 6 支点反力为 FVA L2Fr L1 L2 1145 85 144 88 144 711 22 N FVc L1Fr L1 L2 1145 85 88 88 144 434 63 N B B 截面的弯矩 MVB 左 FVA L1 711 22 88 62587 36N mm MVB 右 FVC L2 434 63 144 62586 72N mm 做合成弯矩图 如图 7 7 合弯矩 Me 左 MHB 左 2 MVB 左 2 1 2 171942 32 2 62587 36 2 1 2 182979 07N mm Me 右 MHB 右 2 MVB 右 2 1 2 171941 76 2 62586 72 2 1 2 182978 32N mm 求转矩图 如图 7 8 T3 9550 P3 n3 9550 3 56 72 472 19N m 求当量弯矩 修正系数 0 6 Me M 2 T 2 1 2 365957 5 N mm 确定危险截面及校核强度 eB Me W 365957 5 0 1 50 3 29 28MPa 满足 1b 55MPa 的条件 故设计的轴有足够的强度 并有一定 的余量 88144 L1L2 FHAFTFHC MHB左 MHB右 FVAFVC Fr MVB左 MVB右 Me左 Me右 T 图7 4 受力简图 水平面受力图 图7 5 水平面弯矩图 垂直面受力图 图7 6 垂直面弯矩图 图7 7 合成弯矩图 图7 8 转矩图 8 滚动轴承的选择 表 8 1 深沟球轴承 轴型号d mm D mm B mm 高速轴 6206306216 中间轴 6207357217 低速轴 6209458519 9 键的选择 表 9 1 普通 A 型平键 轴轴径 mm 键宽 mm 键高 mm 键长 mm 高速轴 246695 40108106 中间轴 4010850 4212884 低速轴 561610100 10 联轴器的选择 低速轴和滚筒轴用联轴器连接 由题意选 LT 型弹性柱销联轴器 HL3 联轴 器 表 10 1 HL3 联轴器 型号 公称扭矩 N m 许用转速 r min 轴径 mm 轴孔长度 mm D mm HL363050004260160 11 齿轮的润滑 采用浸油润滑 由于低速级周向速度低 所以浸油高度约为六分之一大齿 轮半径 取为 35mm 12 滚动轴承的润滑 如果减速器用的是滚动轴承 则轴承的润滑方法可以根据齿轮的圆周速度 来选择 圆周速度在 2m s 3m s 以上时 可以采用飞溅润滑 把飞溅到箱盖上的 油 汇集到箱体剖分面上的油沟中 然后流进轴承进行润滑 飞溅润滑最简单 在减速器中应用最广 这时 箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定 圆周速度在 2m s 3m s 以下时 由于飞溅的油量不能满足轴承的需要 所 以最好采用刮油润滑 或根据轴承转动座圈速度的大小选用脂润滑或滴油润滑 利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油 并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称 为刮油润滑 13 润滑油的选择 采用脂润滑时 应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置 以免油池 中的油进入轴承稀释润滑脂 滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方 式 为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油 最好在轴承内侧设置一圆 缺形挡板 以便轴承能积存少量的油 挡板高度不超过最低滚珠 柱 的中心 经常运转的减速器可以不设这种挡板 转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑 如果减速器用的是滑动轴承 由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用 所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统 这时应根据轴承的受载情况和滑动 速度等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利 考虑到该装置用于小型设备 选用 L AN15 润滑油 14 密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整 采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密 封 密封圈型号按所装配轴的直径确定为 F B25 42 7 ACM F B70 90 10 ACM 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定 结结 论论 我们的设计是自己独立完成的一项设计任务 我们工科生作为祖国的应用 型人才 将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的应用 所以我们应该 培养自己市场调查 收集资料 综合应用能力 提高计算 绘图 实验这些环 节来锻炼自己的技术应用能力 本次毕业设计针对 二级圆柱齿轮减速器设计 的要求 在满足各种参数 要求的前提下 拿出一个具体实际可行的方案 因此我们从实际出发 认真的 思考与筛选 经过一个多月的努力终于有了现在的收获 回想起来 在设计过 程中真的是酸甜苦辣咸味味俱全 有时为了实现一个参数翻上好几本资料 然 而也不见得如人心愿 在设计的过程中 遇到了很多的困难 通过去书店 图 书馆查阅资料 上网搜索 还有和公司的师傅与同学之间的讨论 交流 最终 实现了这些问题较好的解决 由齿轮 轴 轴承及箱体组成的齿轮减速器 用于原动机和工作机或执行机 构之间 起匹配转速和传递转矩的作用 在现代机械中应用极为广泛 本次设计 的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器 首先熟悉题目 收集资料 理解题 目 借取一些工具书 进行了传动方案的评述 选择齿轮减速器作为传动装置 然后进行减速器的设计计算 包括选择电动机 设计齿轮传动 轴的结构设计 选择并验算滚动轴承 选择并验算联轴器 校核平键联接 选择齿轮传动和轴 承的润滑方式九部分内容 然后用 AutoCAD 进行传统的二维平面设计 完成圆 柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制 通过毕业设计 树立正确的设计 思想 培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分 析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤 掌握机械设 计的一般规律 进行机械设计基本技能的训练 例如计算 绘图 查阅资料和 手册 运用标准和规范 进行计算机辅助设计和绘图的训练 通过这次毕业设计的学习和研究 我们开拓了视野 掌握了设计的一般步 骤和方法 同时这三年来所学的各种专业知识又得到了巩固 同时 这次毕业 设计又涉及到计算 绘图等 让我们又学到很多新的知识 但毕竟我们所学的 知识有限 本设计的好多地方还等待更改和完善 致 谢 短暂的毕业设计是紧张而有效的 在掌握了三年所业学的专知识后 自己 能够综合的运用并能完成自己拟订的毕业设计 这也是对自己所学专业知识的 考察和温习 虽然这是第二次全面的从完成由构思到设计完成 我从中也学到 了很多 综合运用了课本知识 再加上实际生产所用到的一些设计工艺 认真的对 自己设计的数据进行计算和核对 严格按照设计的步骤和自己已经标出的设计 过程来进行计算 这些都是自己在设计中所能获得的好处 虽然在计算的过程 中也遇到了很多在课本中没有遇到过的问题 这些都是在实际生产中所要考虑 到的细节问题 而自己往往都会遗漏这样的设计 但在毕业设计指导老师吴天 林老师指导下 他给出我们在设计中必须及在实际中所要考虑到的细节的讲解 使我体会到了理论联系实践的重要性 另外在设计的过程中需要用大量的数据 而这些数据都是计算得来的 因此需要翻阅大量的相关设计的文献 所以我在 图书馆里认真的查阅并记录了数据 再进行数次的核对最终有了正确的设计数 据 毕业设计能够顺利的完成与吴老师的指导是分不开的 遇到的问题和自己 不能设计的步骤 都是在吴老师的讲解下得到满意的答案 从而加快了自己设 计的进度和设计的正确性 严谨性 对学校要求的设计格式 吴老师也反复的 检查每一个格式和布局的美观 这样我们才能设计出符合标准的设计 时间就这样在自己认真设计的过程中慢慢的过去了 几周的时间过的是有 效和充实的 到最后看到自己设计的题目完成后心情是非常喜悦的 因为这凝 结了自己辛苦的劳动和指导老师的指导 所以说这次完成设计收获甚多 最后在对吴老师感激的同时 也要对在百忙中认真评阅我们设计的学院领 导表示感谢 你们丰富的专业知识能给我们提出很多可行的方案 所以我由衷 的表示谢意 参考文献参考文献 1 陈立德 机械设计基础 第 3 版 高等教育出版社出版 2007 2 陈立德 机械设计课程设计 第 3 版 高等教育出版社 2007 3 林光春 机械设计课程设计 第二版 四川大学出版社 2008 4 刘向阳 UG NX4 0 中文版 清华大学出版社 2007 5 吴宗泽 机械设计课程设计手册 第 2 版 北京 高等教育出版社 1999 6 朱文坚 机械设计课程设计 第 2 版 华南理工大学出版社 2004 7 张萍 机械设计基础 化学工业出版社 2004 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈 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