二级圆柱直齿轮减速器设计.doc

某二级圆柱齿轮减速器的优化及三维proe设计【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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【最终】YC521-某二级圆柱齿轮减速器的优化及三维设计
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3D-ProE
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中间轴-A3.dwg
低速级大齿轮-A1.dwg
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高速级大齿轮-A2.dwg
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高速级大齿轮-A2.exb
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二级 圆柱齿轮 减速器 优化 三维 proe 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 原创 资料
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目 录

摘 要III

ABSTRACTIV

第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2减速器概述1

1.3圆柱齿轮减速器现状2

1.4课题任务要求3

第2章 总体参数计算4

2.1技术条件4

2.2分配传动比4

2.3运动和动力参数计算4

2.3.1各轴的转速4

2.3.2各轴的输入功率5

2.3.3各轴的输入转矩5

2.3.4整理列表5

第3章 齿轮传动的设计与校核6

3.1高速级齿轮传动6

3.1.1选精度等级、材料和齿数6

3.1.2按齿面接触疲劳强度设计6

3.1.3按齿根弯曲强度设计8

3.1.4几何尺寸计算9

3.1.5验算9

3.2低速级齿轮传动10

3.2.1选精度等级、材料和齿数10

3.2.2按齿面接触疲劳强度设计10

3.2.3按齿根弯曲强度设计12

3.2.4几何尺寸计算13

3.2.5验算13

3.3减速器体积最小优化设计14

3.3.1减速器体积函数分析14

3.3.2高速级齿轮优化设计14

3.3.3低速级齿轮优化设计15

3.3.4优化前后体积对比分析16

第4章 轴及附件的设计与校核17

4.1轴的设计与校核17

4.1.1输入轴17

4.1.2中间轴20

4.1.3输出轴23

4.2轴承的选择与校核26

4.2.1输入轴的轴承26

4.2.2中间轴的轴承26

4.2.3输出轴的轴承27

4.3键的选择与校核28

4.3.1输入轴的键28

4.3.2中间轴的键29

4.3.3输出轴的键29

4.4减速器附件设计及润滑密封30

4.4.1减速器附件设计30

4.4.2润滑与密封30

4.4.3减速器机体结构尺寸计算31

第5章 基于Pro/E的三维设计33

5.1 Pro/E三维设计软件概述33

5.2三维设计35

5.2.1输入齿轮轴35

5.2.2齿轮35

5.2.3轴35

5.2.4箱体、箱盖36

5.2.5三维装配37

总 结38

参考文献39

致 谢40


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,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。

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。

通过本次设计,巩固了大学所学专业知识,如:机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等;掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件,对今后的工作于生活具有极大意义。

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.

Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.

Keywords: Cylindrical gear, Reducer, Shafts, Design


第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

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。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。


内容简介:
南京理工大学紫金学院 毕业设计(论文) 系 : 机械工程系 专 业 : 机械工程及自动化 学 生 姓 名: 学 号: 设计 (论文 )题目 : 某圆柱齿轮减速器的优化及三维设计 起 迄 日 期 : 2015 年 1 月 6 日 5 月 16 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学紫金学院 指 导 教 师 : 刘艳艳 专业负责人 : 王 力 发任务书日期 : 2015 年 1 月 3 日 nts I 目 录 摘 要 . III ABSTRACT . IV 第 1 章 绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 减速器概述 . 1 1.3 圆柱齿轮减速器现状 . 2 1.4 课题任务要求 . 3 第 2 章 总体参数计算 . 4 2.1 技术条件 . 4 2.2 分配传动比 . 4 2.3 运动和 动力参数计算 . 4 2.3.1 各轴的转速 . 4 2.3.2 各轴的输入功率 . 5 2.3.3 各轴的输入转矩 . 5 2.3.4 整理列表 . 5 第 3 章 齿轮传动的设计与校核 . 6 3.1 高速级齿轮传动 . 6 3.1.1 选精度等级、材料和齿数 . 6 3.1.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 6 3.1.3 按齿根弯曲强度设计 . 8 3.1.4 几何尺寸计算 . 9 3.1.5 验算 . 9 3.2 低速级齿轮传动 . 10 3.2.1 选精度等级、材料和齿数 . 10 3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 10 3.2.3 按齿根弯曲强度设计 . 12 3.2.4 几何尺寸计算 . 13 3.2.5 验算 . 13 3.3 减速器体积最小优化设计 . 14 3.3.1 减速器体积函数分析 . 14 nts II 3.3.2 高速级齿轮优化设计 . 14 3.3.3 低速级齿轮优化设计 . 15 3.3.4 优化前后体积对比分析 . 16 第 4 章 轴及附件的设计与校核 . 17 4.1 轴的设计与校核 . 17 4.1.1 输入轴 . 17 4.1.2 中间轴 . 20 4.1.3 输出轴 . 23 4.2 轴承的选择与校核 . 26 4.2.1 输入轴的轴承 . 26 4.2.2 中间轴的轴承 . 26 4.2.3 输出轴的轴承 . 27 4.3 键的选择与校核 . 28 4.3.1 输入轴的键 . 28 4.3.2 中间轴的键 . 29 4.3.3 输出轴的键 . 29 4.4 减速器附件设计及润滑密封 . 30 4.4.1 减速器附件设计 . 30 4.4.2 润滑与密封 . 30 4.4.3 减速器机体结构尺寸计算 . 31 第 5 章 基于 Pro/E 的三维设计 . 33 5.1 Pro/E 三维设计软件概述 . 33 5.2 三维设计 . 35 5.2.1 输入齿轮轴 . 35 5.2.2 齿轮 . 35 5.2.3 轴 . 35 5.2.4 箱体、箱盖 . 36 5.2.5 三维装配 . 37 总 结 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 nts III 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,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 。 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。 通过本次设计,巩固了大学所学专业知识,如:机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等;掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件,对今后的工作于生活具有极大意义。 关键词: 圆 柱齿轮 ,减速器,轴 ,设计 nts IV 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. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: Cylindrical gear, Reducer, Shafts, Design nts 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景及意义 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。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。 1.2 减速器 概述 圆柱齿轮减速器 是连续运输机的一种,连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一,其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流,靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中,连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的, 圆柱齿轮减速器 运行可靠,输送量大,输送距离长,维护简便,适应于冶金煤炭,机械电力,轻工,建材,粮食等各个部门。 圆柱齿轮减速器 又称胶带运输机,其主要部件是 输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构。它主要包括一下几个部分:输送带 (通常称为胶带 ) 、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。 圆柱齿轮减速器 分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,一类是普通型 圆柱齿轮减速器 ,这类 圆柱齿轮减速器 在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特nts 2 种结构的 圆柱齿轮减速器 ,各有各的输送特点。 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 -40C 45C;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。 1.3 圆柱齿轮减速器 现状 输送机的输送带分为普通和特殊两种结构。普通结构的输送带一般配备在固定式输送机以及可伸缩式的输送机上。 特殊结构的输送带有以下几种: 挡边输送带、旅客输送带、无输送带覆盖胶、钢绳牵引输送带、花纹输送带、防撕裂输送带等。 圆柱齿轮减速器 是一种常见的机械设备,其传动方式多为 V 带传动 + 齿轮传动,运行高效、连续、稳定。 圆柱齿轮减速器 主要是散状物料连续运输设备。 目前,法国现有的 圆柱齿轮减速器 的单机长度可以达到 15km,输送带速度为8.4m/s,单滚筒的驱动功率可以达到 1050kW/h,其年运量也可以达到 4 亿吨左右。在澳大利亚,很多超大规模的工厂以及大型的采矿企业都在使用输送机,多个传送带串联起来共同工作,可以传送上 百公里。现在国内所使用的 圆柱齿轮减速器 正在向长距离、高运量、高效率的方向发展。虽然我国的 圆柱齿轮减速器 的分析与研制都是通nts 3 过刚性理论来研究的,也有一定的高级安全系统 ( 一般取 n = 10 左右 ) 以及规范方法,但是输送带不能只依靠简单的方法来解释,因为输送带是具有一定粘性特质的。长距离式的 圆柱齿轮减速器 的输送带安装有一个具有驱动功能的起、制动力的动态响应的复杂装置,其工作过程也是十分繁琐。所以如何有效地延长 圆柱齿轮减速器 的使用寿命,并同时可以确保其运行的可靠性,是 圆柱齿轮减速器 目前面临的最主要问题。传动装置的 关键性技术主要可以影响输送机的技术性能,同时也会影响到企业的经济效益。目前,国际上的企业一般都是通过采用可控传动技术来解决输送机的传动问题。 1.4 课题任务要求 在查阅机械设计、优化设计、可靠性工程等方面资料的基础上,确定设计方案; 完成常规方法的设计,得到减速器主要结构数据; 建立目标函数,分析约束条件,完成优化设计的计算,得出优化后的结构数据,并绘制减速器总装图; 对比分析性能提升的程度; 完成减速器三维模型的建立和装配。 nts 4 第 2 章 总 体参数计算 2.1 技术 条件 二级圆柱齿轮减速器工作条件: 输入功率 P=5KW,输入转速 n1=1000r/min,总传动比 i=25,系统可靠度 R=0.90。工作寿命为 10 年,且载荷均匀。 常规方法的设计; 以减速器体积最小为目标函数进行进行优化设计 ; 传动简图如下: 2.2 分配传动比 为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象,选 V 带传动比: 3带i ; 设计要求 减速器 总 的传动比为: 25i ; 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 1.3,取 21 3.1 ii 则: 55.5253.13.11 ii; 5.455.52512 iii ; 2.3 运动和动力参数计算 2.3.1 各轴的转速 1 轴 m i n/10001 rnn m nts 5 2 轴 m i n/18.1 8 055.51 0 0 0112 rinn 3 轴 m i n/04.405.418.1 8 0223 rinn 2.3.2 各轴的输入功率 1 轴 kwPP 95.499.05301 2 轴 kwPP 7 5 4.498.098.095.42112 3 轴 kwPP 566.498.098.0754.42123 2.3.3 各轴的输入转矩 1 轴 mNnPT 27.471 0 0 095.49 5 5 09 5 5 0111 2 轴 mNnPT 97.25118.180754.49 5 5 09 5 5 0222 3 轴 mNnPT 04.1 0 8 904.405 6 6.49 5 5 09 5 4 9333 2.3.4 整理列表 轴名 功率 kwP/ 转矩 mNT / 转速 min)/( rn 1 4.95 47.27 1000 2 4.754 251.97 180.18 3 4.566 1089.04 40.04 nts 6 第 3 章 齿轮传动的设计与校核 3.1 高 速级齿轮 传动 3.1.1 选精度等级、材料和齿数 采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质),硬度为 240HBS。 选小齿轮齿数 201 Z 大齿轮齿数 1 1 12055.5122 ZiZ 3.1.2 按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式进行试算,即 3 211 )(132.2HEdtt ZuuTkd 1) 确定公式各计算数值 ( 1)试选载荷系数 3.1tK ( 2)计算小齿轮传递的转矩 mNT 27.471 ( 3)小齿轮相对两支承非对称分布,选取齿宽系数 1d ( 4)由表 6.3 查得材料的弹性影响系数 2/18.189 MPaZ E ( 5)由图 6.14 按齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 6001lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5502lim ( 6)由式 6.11 计算应力循环次数 911 1088.2)283 0 010(11 0 0 06060 hjLnN 892 1019.555.5 1088.2 N ( 7)由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 nts 7 90.01 NZ 94.02 NZ ( 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 10-12 得 M P aM P aSZ HNH 54060090.01l i m11 M P aM P aSZ HNH 49555094.02l i m22 ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 td1 ,代入 H 中的较小值 mmd t 06.51)495 8.189(55.5 55.61 1027.473.132.2 3 231 计算圆周速度 v smndv t /88.26 0 0 0 0 0 100006.5114.3100060 11 计算齿宽 b mmdb td 06.5106.5111 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 mmZdm tnt 5 5 3.22006.5111 齿高84.8744.5/06.51/ 744.5553.225.225.2 hb mmmh nt计算载荷系数 K 根据 smv /88.2 , 7 级精度,查得动载荷系数 1.1VK 假设 mmNbFK tA /100/ ,由表查得 0.1 FH KK 由于载荷平稳, 由表 5.2 查得使用系数 1.1AK 由表查得 287.1HK nts 8 查得 28.1FK 故载荷系数 557.1287.10.11.11.1 HHVA KKKKK ( 10)按实际的载荷系数校正所算得的 分度圆直径,由式可得 mmKKdd tt 46.543.1/577.106.51/ 3311 ( 11)计算模数 mmZdm 72.220/46.54/ 11 3.1.3 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112FSFdn YYZKTm ( 1)确定公式内的计算数值 由图 6.15 查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802 由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 88.01 NZ 9.02NZ 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=1.3,由 上 式得 M P aSZ FENF 46.3383.1 50088.0111 M P aSZ FENF 08.2633.1 3809.0222 计算载荷系数 549.128.10.11.11.1 FFVA KKKKK ( 2)查取齿形系数 由表 6.4 查得 8.21 FaY 18.22 FaY nts 9 ( 3)查取应力校正系数 由表 6.4 查得 55.11 SaY 79.12 SaY ( 4)计算大小齿轮的 FSaFaYY,并比较 01483.008.26379.118.201282.046.33855.18.2222111FSaFaFSaFaYYYY 大 齿轮的数据 大 ( 5)设计计算 mmm 89.101483.0201 1027.47549.123 2 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 1.89mm, 圆整 取 标准值 m 2mm 并 按接触强度算得的分度圆直径 mmd 46.541 算出小齿轮齿数 23.272/46.54/11 mdZ 取 281 Z 大齿轮齿数 4.1 5 52855.5122 ZiZ 取 1552 Z 3.1.4 几何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 mmmZdmmmZd3102155562282211 ( 2)计算中心距 mmdda 1 8 32/)3 1 056(2/)( 21 ( 3)计算齿宽宽度 mmdb d 565611 取 60mm 3.1.5 验算 NdTF t 7.1 5 7 5564 7 2 7 02211 mmNmmNb FK tA /100/7.3456 7.2 1 5 7 51.1 合适 nts 10 3.2 低 速级齿轮 传动 3.2.1 选精度等级、材料和齿数 采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质),硬度为 240HBS。 选小齿轮齿数 181 Z , 大齿轮齿数 81185.4122 ZiZ , 取 812 Z 则实际传动比: 5.41881122 ZZi 传动误差小于 5,合适。 3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计 由设 计计算公式进行试算,即 3 211 )(132.2HEdtt ZuuTkd 1) 确定公式各计算数值 ( 1)试选载荷系数 3.1tK ( 2)计算小齿轮传递的转矩 mNT 97.2511 ( 3)小齿轮相对两支承非对称分布,选取齿宽系数 1d ( 4)由表 6.3 查得材料的弹性影响系数 2/18.189 MPaZ E ( 5)由图 6.14 按齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 6001lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5502lim ( 6)由式 6.11 计算应力循环次数 811 1019.5)283 0 010(118.1 8 06060 hjLnN 882 1015.15.4 1019.5 N nts 11 ( 7)由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 87.01 NZ 9.02NZ ( 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 10-12 得 M P aM P aSZ HNH 52260087.01l i m11 M P aM P aSZ HNH 4955509.02l i m22 ( 9)计算 试算小齿轮分度圆直径 td1 ,代入 H 中的较小值 mmd t 25.90)495 8.189(5.4 5.51 1097.2513.132.2 3 231 计算圆周速度 v smndv t /917.06 0 0 0 0 0 18.18025.9014.3100060 11 计算齿宽 b mmdb td 25.9025.9011 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 mmZdm tnt 01.51825.9011 齿高01.828.11/25.90/ 28.1101.525.225.2 hb mmmh nt计算载荷系数 K 根据 smv /917.0 , 7 级精度,查得动载荷系数 02.1VK 假设 mmNbFK tA /100/ ,由表查得 0.1 FH KK 由表 5.2 查得使用系数 1.1AK nts 12 由表查得 294.1HK 查得 26.1FK 故载荷系数 4 5 2.12 9 4.10.102.11.1 HHVA KKKKK ( 10)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式可得 mmKKdd tt 64.933.1/452.125.90/ 3311 ( 11)计算模数 mmZdm 2.518/64.93/ 11 3.2.3 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 3 2112FSFdn YYZKTm ( 1)确定公式内的计算数值 由图 6.15 查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802 由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 85.01 NZ 88.02 NZ 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为 1,安全系数为 S=1.3,由式 10-12 得 M P aSZ FENF 92.3263.1 50085.0111 M P aSZ FENF 2.2573.1 38088.0222 计算载荷系数 4 1 4.126.10.102.11.1 FFVA KKKKK ( 2)查取齿形系数 nts 13 由表 6.4 查得 91.21 FaY 22.22 FaY ( 3)查取应力校正系数 由表 6.4 查得 53.11 SaY 77.12 SaY ( 4)计算大小齿轮的 FSaFaYY,并比较 0 1 5 2 8.02.2 5 777.122.20 1 3 6 2.092.3 2 653.191.2222111FSaFaFSaFaYYYY 大 齿轮的数据大 ( 5)设计计算 mmm 23.30 1 5 28.0180.1 1097.251414.123 2 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 3.23mm, 于是取 标准值 m 4mm。 并 按接触强度算得的分度圆直径 mmd 64.931 算出小齿轮齿数 41.234/64.93/11 mdZ 取 241 Z 大齿轮齿数 108245.4122 ZiZ 取 1082 Z 3.2.4 几何尺寸计算 ( 1)计算分度圆直径 mmmZdmmmZd4324108964242211 ( 2)计算中心距 mmdda 2 6 42/)4 3 296(2/)( 21 ( 3)计算齿宽宽度 mmdb d 969611 取 100mm 3.2.5 验算 NdTF t 6.4 8 4 5962 5 1 9 7 02211 nts 14 mmNmmNb FK tA /100/7.6296 6.48451.1 合适 3.3 减速器 体积最小优化设计 3.3.1 减速器 体积函数分析 在确保减速器强度基础上 ,要使减速器体积最小即只要使齿轮体积最小即可,体积函数为: 213321322181.9132.241414141 HEtdHEdtddZuuTKZuuTKdddBdV从体积函数可以看出,对于给定工况下,已知传动比及扭矩的齿轮传动中,决定齿轮体积的为 H ,要使减速器体积最小即齿轮体积最小就需提高 接触疲劳强度许用应力 H , 也就是提高材料的表面硬度。在后面的优化设计中将提高材料的表面 硬度重新进行计算。 3.3.2 高速级齿轮优化设计 ( 1) 选精度等级、材料和齿数 采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 30CrMnSi(调质),硬度为 320HBS,大齿轮材料为 30CrMnSi 钢(调质),硬度为 300HBS。 ( 2) 接触疲劳强度 许用 应力 计算 由图 6.14 按齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 8001lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 7702lim 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 10-12 得 nts 15 M P aM P aSZ HNH 72080090.01l i m11 M P aM P aSZ HNH 8.72377094.02l i m22 与 3.1.1 相同的计算过程,重新计算优化后齿轮参数,结果如下: 序号 名称 符号 计算公式及参数选择 1 齿数 Z 22, 122 2 模数 m 2mm 3 分度圆直径 21dd mmmm 244,44 4 齿顶高 ah mm2 5 齿根高 fh mm5.2 6 全齿高 h mm5.4 7 顶隙 c mm5.0 8 齿顶圆直径 21 dd mmmm 148,48 9 齿根圆直径 43 ff dd mmmm 139,39 10 中心距 a mm144 3.3.3 低速级齿轮优化设计 ( 1) 选精度等级、 材料和齿数 采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 30CrMnSi(调质),硬度为 320HBS,大齿轮材料为 30CrMnSi 钢(调质),硬度为 300HBS。 ( 2) 接触疲劳强度 许用应力计算 由图 6.14 按齿面硬度查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 8001lim 大齿轮的接触疲劳
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本文标题:某二级圆柱齿轮减速器的优化及三维proe设计【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】
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