二级圆柱齿轮减速器设计.doc

X X X X 学院学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 二级圆柱齿轮减速器设计 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 XX 学院毕业设计 设计任务书 设计题目 设计题目 二级圆柱齿轮减速器设计 设计要求 设计要求 工作额定拉力 F 10000N 绳的速度 V 0 59m s 卷筒直径 D 190 mm 传动滚筒效率 0 96 产品生产批量为成批生产 允许总速比误差为 5 要求齿轮使用寿命为 8 年 传动比准确 有足够大的强度 两班工作制 轴承使用寿命不小于 25000 小时 要求轴有较大刚度 设计进度要求 设计进度要求 第一周 熟悉题目 收集资料 理解题目 借取一些工具书 第二周 完成减速器的设计及整理计算的数据 为下步图形的绘制做准备 第三周 完成了减速器的设计及整理计算的数据 第四周 按照所计算的数据 完成 Solidworks 零件图和 CAD 零部件图的的绘制 第五周 对上周工作进行检查及修改 第六周 根据设计和图形绘制过程中的心得体会撰写论文 完成了论文的撰写 第七周 修改 打印论文 完成 指导教师 签名 指导教师 签名 XX 学院毕业设计 I 摘 要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式 它的主要优点是 瞬时传动比恒定 工作平稳 传动准确可靠 可传递空间任意两轴之间 的运动和动力 适用的功率和速度范围广 传动效率高 0 92 0 98 工作可靠 使用寿命长 外轮廓尺寸小 结构紧凑 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 齿轮减速器按减速 齿轮的级数可分为单级 二级 三级和多级减速器几种 按轴在空间的相互配置 方式可分为立式和卧式减速器两种 按运动简图的特点可分为展开式 同轴式和 分流式减速器等 单级圆柱齿轮减速器的最大传动比一般为 8 10 作此限制主 要为避免外廓尺寸过大 若要求 i 10 时 就应采用二级圆柱齿轮减速器 二级 圆柱齿轮减速器应用于 i 8 50 及高 低速级的中心距总和为 250 400mmm 的 情况下 本设计讲述了二级减速器的传动装置 减速器传动齿轮的设计过程 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 运用 Solidworks 软件进行齿轮减速器的三维立体图 形的设计 完成齿轮减速器的三维立体零件图和装配体的绘制 关键词 关键词 齿轮啮合 带传动 传动比 传动效率 XX 学院毕业设计 目 录 摘 要 II 目 录 III 1 传动装置总体设计 1 1 1 传动简图 1 1 2 拟定传动方案 1 1 3 电动机的选择 2 1 4 传动比的分配 3 1 5 计算传动装置的运动及动力参数 4 2 齿轮的设计 6 2 1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 6 2 2 低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算 9 3 传动零件的设计计算 12 3 1 输入轴的结构设计 12 3 2 中间轴的结构设计 16 3 3 输出轴的结构设计 21 3 4 键的选择 25 4 润滑方式 润滑剂牌号及密封件的选择 26 4 1 齿轮的润滑 26 4 2 滚动轴承的润滑 26 4 3 润滑油的选择 26 4 4 密封方法的选取 26 5 箱体的结构设计 27 5 1 箱体 27 5 2 窥视孔 27 5 3 通气孔 27 5 4 油标 28 5 5 放油螺塞 28 5 6 吊环螺钉 28 5 7 起吊装置 28 5 8 定位销 28 5 9 起盖螺钉 28 5 10 轴 齿轮 轴承 28 结 论 30 XX 学院毕业设计 III 致 谢 31 参考文献 32 XX 学院毕业设计 0 1 传动装置总体设计 1 11 1 传动简图传动简图 绘制传动简图如下 从绳的拉力 绳的速度 卷筒直径 齿轮的工作寿命等多方面因素考虑 选择并 确定传动简图 图 1 1 二级减速器传动系统简图 1 21 2 拟定传动方案拟定传动方案 采用二级圆柱齿轮减速装置 适合于繁重及恶劣条件下长期工作 使用与维护 方便 缺点 结构尺寸稍大 高速级常用斜齿 低速级可用直齿或斜齿 由于相对于轴承不对称 要求轴具 有较大的刚度 高速级齿轮在远离转矩输入端 以减少因弯曲变形所引起的载荷沿 齿宽分布不均的现象 常用于载荷较平稳的场合 应用广泛 传动比范围 i 8 40 传动装置 卷扬机 原动机 w 联轴器 重物 XX 学院毕业设计 1 图 1 2 减速器系统简图 1 电动机 2 联轴器 3 两级圆柱齿轮装置 4 联轴器 5 滚筒 6 卷筒 1 31 3 电动机的选择电动机的选择 1 选择电动机类型 按已知工作要求和条件 选用 Y 型全封闭笼型三相异步电动机 2 选择电动机功率 工作机所需电动机输出功率为 n P P w d w w fv P 1000 由电动机至工作机之间的总功率 包括工作机效率 为 54321 w 其中 联轴器的效率 0 991 XX 学院毕业设计 2 齿轮传动的轴承的效率 0 99 2 齿轮传动的效率 0 97 3 卷筒轴承的效率 0 99 4 卷筒的效率 0 96 5 则 54 2 3 3 2 2 1 w 96 0 98 0 97 0 99 099 0 232 0 84 工作机所需电动机功率 KW P P w w d 02 7 84 0 1000 59 0 1000 1000 卷筒的工作转速为 min 3 59min 190 59 0 100060 rr W 初选同步转速为 1000 和 1500 的电动机对应以额定功率 Pm为 7 5KW 的 电动机型号应分别取为 Y132S 4 型和 Y132M2 6 型 表 1 1 电动机的选择方案 方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速 总传动比 Y160M 67 5100096016 2 Y132M 47 51500144024 3 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 重量以及减速器的传动比 选定方 中电 动机型号问为 Y132M 4 所选电动机的额定功率为 Ped 7 5 KW 满载转速 1440 m n r min 总传动比适中 传动装置结构较紧凑 1 41 4 传动比的分配传动比的分配 减速器传动系统的总传动比 3 24 3 59 1440 w m n n i 有传动系统方案知 1 01 i1 34 i XX 学院毕业设计 3 有参考文献 2 表 2 2 查取圆柱齿轮传动的传动比为 3 24 3401 2312 ii i iii 根据浸油原则取高速级传送比为 83 5 3 244 14 1 12 ii 低速级传动比为 16 4 83 5 3 24 12 23 i i i 传动系统个传动比分别为 1 01 i83 5 12 i16 4 23 i1 34 i 1 51 5 计算传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动及动力参数 0 轴 电动机轴 min 1440 0 rnn m kwpp d 02 7 0 mmNmmN n P T 6 46 1440 02 7 95509550 0 0 0 1 轴 高速轴 min 1440min 1 1440 01 0 1 rr i n n kwkwPp9 699 0 02 7 101 mmNmmN n P T 8 45 1440 9 6 95509550 1 1 1 2 轴 中间轴 min 9 246min 83 5 1440 12 1 2 rr i n n kwkwnnPnPP56 6 97 0 99 0 9 6 2 3 2 211212 XX 学院毕业设计 4 mmNmmN n p T 74 253 9 246 56 6 95509550 2 2 2 3 轴 低速轴 min 9 60min 16 4 9 246 23 2 3 rr i n n kwkwnnnPP24 6 99 097 0 99 056 6 43223 mmNmmN n p T 85 97 9 60 24 6 95509550 3 3 3 滚筒轴 min 9 60 3 rnnw kwkwnnPnPpw34 4 96 0 98 0 61 4 543343 mmNmmN n p T w w w 06 68 9 60 34 4 95509550 XX 学院毕业设计 5 2 齿轮的设计 2 12 1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 由于传递的功率不大 选用软面齿轮组合 小齿轮用 45 钢调质 硬度为 220 250HBS 大齿轮选用 45 钢正火 硬度为 170 210HBS 因为是普通减速器 有参考文献 1 表 10 21 选 8 级精度 要求齿面粗糙度为 m a 3 6 2 3R 1 按齿根弯曲疲劳强度设计 2 按选择材料及精度等级 斜齿轮传动的设计公式可得 3 2 1 2 1cos 17 1 Fd SF n z YYKT m 转矩 T1 mmN n P T 1440 02 7 1055 9 1055 9 6 1 0 1 6 mmN 4 1065 4 1 载荷系数 K 查参考文献 1 表 10 11 取 K 1 2 齿数 z 螺旋角和齿宽系数 因为是软齿面传动 取 z1 17 则 1 9983 5 17 1212 izz 圆整后 z2取 100 初选螺旋角 14 当量齿数为 V z1968 18 14cos 17 cos 33 1 1 z zV 110 8 109 14cos 100 cos 33 2 2 z zV 有参考文献 1 表 10 13 查的齿形系数YF1 2 97 YF2 2 14 有参考文献 1 表 10 14 查的应力修正系数YS1 1 53 YS2 1 88 XX 学院毕业设计 6 有参考文献 1 表 10 20 选取 1 1 d b d 3 许用弯曲应力 F 按参考文献 1 图 10 25 查 210Mpa 190Mpa 1limF 2limF 有参考文献 1 表 10 10 查得 SF 1 4 9 1 1044 1 405281144060 N 89 12 1046 2 83 5 1044 1 iNN 查参考文献 1 图 10 26 得1 1 21 NTNT YY 有参考文献 1 式 10 14 得 MPa S Y F FlinNT F 150 4 1 210 11 1 MPa S Y F FlinNT F 7 135 4 1 190 22 2 11 1 11 03 0 150 53 197 2 MPaMPa F YY SF 11 2 22 029 0 7 135 88 1 14 2 MPaMPa F YY SF 有参考文献 1 式 10 38 得 mmmm z YYKT m Fd SF n 2 14 171 0 02994 0 1065 4 4 1 17 1 cos 17 1 3 2 4 3 2 1 2 1 有参考文献 1 表 10 3 取标准模数值 52 n m 4 确定中心距 a 为 取 a 150mmmmmm zzm a n 149 77 14cos2 00117 52 cos2 21 确定螺旋角为 24 5012 1502 10017 5 2 arccosarccos 2 21 a zzmn 此值与初选值相差不大 故不必重新计算 3 校核齿面接触疲劳强度 XX 学院毕业设计 7 HEH ubd uKT Z 2 1 1 17 3 确定有关系数与参数 1 分度圆直径 d mmmm zm d n 6 43 24 5012cos 175 2 cos 1 1 mmmm zm d n 41 256 24 5012cos 1005 2 cos 2 2 2 齿宽 b mmmmdb d 6 436 431 1 取表 b2 45 b1 50mmmm 3 齿数比 u 5 83iu 4 许用接触应力 H 有参考文献 1 图 10 24 查得 MPa H 560 1lim MPa H 530 2lim 有参考文献 1 表 10 10 查得SH 1 2 有参考文献 1 图 10 27 得 1 1 NT Z04 1 2 NT Z MPaMPa S Z H HNT H 7 466 2 1 5601 1 1lim1 1 MPaMPa S Z H HNT H 3 459 2 1 53004 1 2 2lim2 2 有参考文献 1 表 10 12 查得弹性系数MPaZE 8 189 故MPaMPa H 56 602 83 5 6 4340 183 5 1065 4 4 1 8 18917 3 2 4 合格齿面接触疲劳强度校核 1HH 4 验算齿轮圆周速度 v sm nd v 28 3 100060 1440 6 4314 3 100060 11 有参考文献 1 表 10 22 知道 8 级精度是合适的 XX 学院毕业设计 8 2 22 2 低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算 1 选择材料及精度等级 小齿轮选用 45 钢调质 硬度为 220 250HBS 大齿轮选用 45 钢正火 硬度为 170 210HBS 因为是低功率减速器 查参考文献 1 表 10 21 选 8 级精度要求 齿 面粗糙度 m a 3 6 2 3R 2 按齿面接触疲劳强度设计 1 转矩 T2 mmN n p T 36 2537381055 9 2 2 6 2 2 载荷系数 k 查参考文献 1 表 10 11 取 K 1 1 3 齿数和齿宽系数 3 z d 小齿轮的齿数取为 30 则大齿轮的齿数 圆整 3 z 8 12416 4 30 2334 izz 后取 125 由参考文献 1 表 10 20 选取0 8 4 z d 4 许用接触应力 H 由参考文献 1 图 10 24 查得 MPa F 560 3lim MPa F 530 4lim 由参考文献 1 表 10 10 查得1 H S 8 23 1046 2 40528 1 9 2466060 h jLnN 8 8 23 3 4 1059 0 16 4 1046 2 i N N 查参考文献 1 图 10 27 得 1 3 NT Z1 1 4 NT Z 由参考文献 1 式 10 13 可得 MPMP S Z H HNT 560 1 5601 3lim3 3 MPMP S Z H HNT 583 1 5301 1 4lim4 4 故 XX 学院毕业设计 9 mmmm u uKT d Hd 09 85 56016 4 8 0 116 4 36 2537381 1 43 76 1 43 76 3 2 3 2 2 3 mmmm z d m84 2 30 09 85 3 3 由参考文献 1 表 10 3 取标准模数 m 3mm 3 计算主要尺寸 mmmmmzd90303 33 mmmmmzd3751253 44 mmmmdb d 54906 0 3 取 b3 55mm mmmmbb605 34 mmmmzzma170 12530 3 2 1 2 1 43 4 按齿根弯曲疲劳强度校核 由参考文献 1 式 10 24 得出 如则校核合格 F FF 确定有关系数和参数 1 齿形系数 YF 查参考文献 1 表 10 13 得 YF3 2 54 YF4 4 2 14 2 应力修正系数 YS 查参考文献 1 表 10 14 得 YS3 1 63 YS4 1 88 3 许用应力 F 由参考文献 1 图 10 25 查的 MPa F 210 3lim MPa F 190 4lim 由参考文献 1 表 10 10 查的 SF 1 3 由参考文献 1 表 10 26 查的 1 43 NTNT YY 由参考文献 1 式 10 14 可得 MPa S Y F FlinNT F 162 3 1 210 33 3 MPa S Y F FlinNT F 146 3 1 190 44 4 XX 学院毕业设计 10 故 MPaMPaMPaYY zbm KT SFF 16248 14163 154 2 30355 36 253738122 2 3 2 2 3 MPaMPaMPa YY YY SF SF FF 14648 137 63 1 54 2 88 1 14 2 48 141 33 44 34 5 验算圆周速度 v s m s m nd v16 1 100060 9 24690 100060 33 由参考文献 1 表 10 22 可知 选 8 级精度是合适的 图 2 1 低速级小齿轮 XX 学院毕业设计 11 3 传动零件的设计计算 3 13 1 输入轴的结构设计输入轴的结构设计 1 选择轴的材料 确定许用应力 有已知条件知减速器的功率属中小功率 对材料无特殊要求 故选用 45 钢 并经调质处理 由参考文献 1 表 14 7 查得强度极限 由参考文MPa B 650 献 1 表 14 2 得许弯曲用应力 MPa b 60 1 2 按扭转强度估算轴径 根据参考文献 1 表 14 1 得 C 107 118 又由参考文献 1 式 14 2 得 mmmm n P cd20 14 18 1440 02 7 118 107 33 考虑到轴的最小直径处要按联轴器 会有键槽存在 故将估算直径加大 3 5 取为 18 68 21mm 为了使所选轴直径与联轴器的孔径相适应 故需同 时选取联轴器型号 又因为所选取电动机型号为 Y132S 4 其轴径 D mm 018 0 002 0 38 所以必须选取轴孔直径系列包括 D 38mm 的联轴器 查表得 考虑到转矩变化较 小 所以取 K 3 则 联轴器的计算转矩为 mNKTTc 137 445 83 1 所以 查标准 GB T 5014 2003 选用 HL2 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 315N m 半联轴器长 L 62mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1 44mm 故 d1取 25mm 3 设计轴的结构并绘制结构草图 1 确定各轴段的直径 轴段 为最小直径处 d1 25mm 考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位 轴段 上应有轴 d2取 30mm 轴段 和轴段 要安装轴承 d3 d7 35mm 选择深 沟球轴承 GB T 276 1994 6207 轴承 d 35 B 17 轴段 和轴段 要对轴承进 行轴向定位 d4 d6 38mm 2 确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为 50mm 为保证齿轮端面与箱体不相碰 齿轮端面与箱体间距 取为 15mm 为保证安装在箱体轴承孔内并考虑轴承的润滑 取轴承端面与箱体的 XX 学院毕业设计 12 距离为 5mm 所以轴段 长度取 17mm 为防止斜齿在啮合时向两边挤出大量润滑 油 增加轴承的阻力 应在小齿轮与轴承之间装设挡油盘 所以安装轴承和挡油 盘轴段 和轴段 的长度取 20mm 考虑到中间轴的轴承支点距离轴段 长度取 74mm 所以高速轴的轴承支点距离 l 158mm 3 轴的结构图 图 3 1 高速轴 4 按弯矩合成强度校核轴径 1 轴的受力图 见图 3 2 XX 学院毕业设计 13 图 3 2 轴的受力图 2 做水平面内的弯矩图 见图 3 2b 支点反力为 NN d T Ft2100 6 43 10 8 4522 3 1 1 1 NNFHA79 1428 158 5 1072100 NNFHB21 671 158 5 502100 截面处的弯矩 mmNlFM HAH 72154 5 5079 1428 1 截面处的弯矩 XX 学院毕业设计 14 mmNFM HBH 5537482 5671 21 5 82 3 做垂直面内的弯矩图 见图 3 2c d 支点反力为 NFF n tr 775 24 5012cos 20tan 2100 cos tan 11 NNFF ta 479 24 5012tan2100tan 11 N l d FlF F ar VA 38 593N 158 2 6 43 479 5 107775 2 1 121 N l d FlF F ar VB 84 181N 158 2 6 43 479 5 50775 2 1 111 截面左侧的弯矩为 mmNlMV 7 29965mmN 5 5038 593F 1VA左 截面右侧的弯矩为 mmNlMV 8 19547mmN 5 10784 181F 2VB右 截面处的弯矩为 mmNMV 8 15001mmN 5 8284 181 5 82FVB 4 合成弯矩图 图 3 2e 22 VH MMM 截面 mmN 7 78129mmN72154 7 29965MMM 222 H 2 V 左左 mmN74755mmN72154 8 19547MMM 222 H 2 V 右右 截面 mmN57370mmN55374 8 15001MMM 222 H 2 V 5 求转矩图 图 3 1 2f mmNmmN n P T 45760 1440 9 6 1055 9 1055 9 6 1 16 6 求当量弯矩 因减速器单向运转 故可认为转矩为脉动循环变化 修正系数为 0 6 截面 XX 学院毕业设计 15 mmN79637mmN 457606 074755T 2222 右 MMe 截面 mmN63601mmN 457606 057370T 2222 MMe 7 确定危险截面及校核强度 截面 MPaMPa W Me e 6 9 6 431 0 79637 3 截面 MPaMPa W Me e 5 11 381 0 63601 3 查参考文献 1 表 14 2 得 满足的条件 故设计的轴有 MPa b 60 1 be1 足够的强度和裕量 3 23 2 中间轴的结构设计中间轴的结构设计 1 选择轴的材料 确定许用应力 有已知条件知减速器的功率属中小功率 对材料无特殊要求 故选用 45 钢 并经调质处理 由参考文献 1 表 14 7 查得强度极限 由参考文MPa B 650 献 1 表 14 2 得许弯曲用应力 MPa b 60 1 2 按扭转强度估算轴径 根据参考文献 1 表 14 1 得 C 107 118 又由参考文献 1 式 14 2 得 mmmm n P cd35 21 31 92 246 9 6 56 118 107 33 中间轴最小直径取mmd53 min 3 设计轴的结构并绘制结构草图 1 确定各轴段的直径 轴段 和轴段为 最小直径处且要安装轴承 d1 d5 35mm 选择深沟球轴承 GB T 276 1994 6207 轴承 d 35 B 17 轴段 和轴段 上要安装齿轮 d2 d4 40mm 轴段 要对两齿轮进行轴向定位 d3 45mm 2 确定各轴段的长度 XX 学院毕业设计 16 两齿轮轮毂宽度分别为为 45mm 和 60mm 为保证两齿轮固定可靠 轴段 和 轴段 的长度应略短于齿轮轮毂的宽度 所以轴段 和轴 的长度分别为43mm 和58mm 为保证齿轮端面与箱体不相碰 齿轮端面与箱体间距取为 15mm 为保 证安装在箱体轴承孔内并考虑轴承的润滑 取轴承端面与箱体的距离为 5mm 所 以轴段 长度取 37 5mm 轴段 长度取 30 5mm 轴段 要对两齿轮进行轴向定 位 为防止两齿轮干涉 轴段 长度取 10mm 所以中间轴的轴承支点距离 l 158mm 3 轴的结构图 图 3 3 中间轴 4 按弯矩合成强度校核轴径 1 轴的受力图 见图 3 4 XX 学院毕业设计 17 图 3 4 轴的受力图 XX 学院毕业设计 18 2 做水平面内的弯矩图 见图 3 4b 支点反力为 NN d T Ft 2 1979 41 256 1074 25322 3 2 2 2 N d T Ft 7 5638 90 1074 25322 3 3 2 3 NNFHA12 2614 158 5 38 7 563899 2 1979 NNFHB78 5003 158 5 119 7 563859 2 1979 截面处的弯矩 mmNMH 5 98029 5 3712 2614 截面处的弯矩 mmNMH 66 210436 5 8012 2614 截面处的弯矩 mmNMH 29 152615 5 3078 5003 3 做垂直面内的弯矩图 见图 3 4c d 支点反力为 NFF n tr 730 24 5012cos 20tan 2 1979 cos tan 22 NNFF ta 45 451 24 5012tan 2 1979tan 22 NNFF tr 32 205220tan 7 5638tan 33 NFVA 1 279N 158 2 41 256 45 45199730 5 3832 2052 NFVB32 913N 158 2 41 256 45 45159730 5 11932 2052 截面左侧的弯矩为 mmNlMV 9 16446mmN59 1 279F 1VA左 截面右侧的弯矩为 mmNlMV 82 35162mmN 5 3832 913F 3VB右 截面处的弯矩为 XX 学院毕业设计 19 mmNMV 26 27856mmN 5 3032 91328FVB 4 合成弯矩图 见图 3 4 e 22 VH MMM 截面 mmN61 99399mmN 5 98029 9 16446MMM 222 H 2 V 截面 mmN19 213354mmN66 21043682 35162MMM 222 H 2 V 右右 截面 mmN7 155136mmN29 15261526 27856MMM 222 H 2 V 5 求转矩图 图 3 4f mmNmmN n P T 36 253738 9 246 56 6 1055 9 1055 9 6 2 26 2 6 求当量弯矩 因减速器单向运转 故可认为转矩为脉动循环变化 修正系数为 0 6 截面 mmN19 181819mmN 36 2537386 061 99399T 2222 左 MMe 截面 mmN93 262102mmN 36 2537386 019 213354T 2222 右 MMe 截面 mmN91 217359mmN 36 2537386 0 7 155136T 2222 MMe 7 确定危险截面及校核强度 截面 MPaMPa W Me e 41 28 401 0 19 181819 3 截面 MPaMPa W Me e 96 40 401 0 93 262102 3 截面 XX 学院毕业设计 20 MPaMPa W Me e 7 50 351 0 9 217359 3 查参考文献 1 表 14 2 得 满足的条件 故设计的轴有 MPa b 60 1 be1 足够的强度和裕量 3 33 3 输出轴的结构设计输出轴的结构设计 1 选择轴的材料 确定许用应力 有已知条件知减速器的功率属中小功率 对材料无特殊要求 故选用 45 钢 并经调质处理 由参考文献 1 表 14 7 查得强度极限 由参考文MPa B 650 献 1 表 14 2 得许弯曲用应力 MPa b 60 1 2 按扭转强度估算轴径 根据表 14 1 得 C 107 118 又由式 14 2 得 mmmm n P cd21 55 06 50 9 60 24 6 118 107 33 考虑到轴的最小直径处要按联轴器 会有键槽存在 故将估算直径加大 3 5 取为 51 56 57 97mm 需同时选取联轴器型号 选取轴mmd55 min 孔直径系列包括 D 55mm 的联轴器 查表得 考虑到转矩变化较小 所以取 K 3 则 联轴器的计算转矩为 mNTKTc 293 5597 853 3 所以 查标准 GB T 5014 2003 选用 HL4 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 1250N m 半联轴器长 L 142mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度 107mm 故 d1 1 L 取 55mm 3 设计轴的结构并绘制结构草图 1 确定各轴段的直径 轴段 处为最小直径处 d1 55mm 考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定 位 轴段 上应有轴肩 d2 30mm 轴段 和轴段 为要安装轴承 d3 d7 65mm 选择深沟球轴承 GB T 276 1994 6213 轴承 d 65 B 23 对轴承进行轴向定位 d4 68mm 轴段 要对齿轮进行轴向定位 d5 72mm 轴段 上要安装齿轮 d6 67mm XX 学院毕业设计 21 2 确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为 55mm 为保证两齿轮固定可靠 轴段 的长度应略短于齿轮 轮毂的宽度 所以轴段 的长度分别为 53mm 为保证齿轮端面与箱体不相碰 齿 轮端面与箱体间距取为 15mm 为保证安装在箱体轴承孔内并考虑轴承的润滑 取 轴承端面与箱体的距离为 5mm 所以轴段 和轴段 长度分别取 27mm 和 37mm 轴段 要对齿轮进行轴向定位 轴段 长度取 10mm 考虑到中间轴的支点长度 轴段 长度应取所以中间轴的轴承支点距离 l 158mm 3 轴的结构图 图 3 5 低速轴 4 按弯矩合成强度校核轴径 1 轴的受力图 见图 3 6 XX 学院毕业设计 22 图 3 6 轴的受力图 XX 学院毕业设计 23 2 做水平面内的弯矩图 见图 3 6 b 支点反力为 NN d T Ft 9 521 375 1085 9722 3 4 3 4 NN l lF F t HA 4 216 158 5 65 9 521 24 NN l lF F t HB 5 305 158 5 92 9 521 14 截面处的弯矩 mmNlFM HAH 200175 92 4 216 1 截面处的弯矩 mmNlFM HBH 25 20010 5 65 5 305 2 3 做垂直面内的弯矩图 见图 3 6c d 支点反力为 NFF tr 9 18920tan 9 521tan 44 N l lF F r VA 7 78N 158 5 65 9 189 24 N l lF F r VB 2 111N 158 5 92 9 189 14 截面左侧的弯矩为 mmNlMV 75 7094mmN 5 92 7 76F 1VA左 截面右侧的弯矩为 mmNlMV 85 5023mmN5 657 76F 2VA右 截面处的弯矩为 mmNMV 6 7283mmN 5 65 2 111 5 63FVB 4 合成弯矩图 见图 3 6e 22 VH MMM 截面 mmN13 21237mmN2001775 7094MMM 222 H 2 V 左左 mmN 8 20637mmN2001785 5023MMM 222 H 2 V 右右 截面 XX 学院毕业设计 24 mmN 6 21294mmN25 20010 6 7283MMM 222 H 2 V 5 求转矩图 图 3 6f mmNmmN n P T 56 1 16 1079 9 9 60 24 6 1055 9 1055 9 6 求当量弯矩 因减速器单向运转 故可认为转矩为脉动循环变化 修正系数为 0 6 截面 mmN 4 587772mmN 1079 9 6 0 8 20637T 25222 右 MMe 截面 mmN86 587785mmN 1079 9 6 06 21294T 25222 MMe 7 确定危险截面及校核强度 截面 MPaMPa W Me e 5 19 671 0 4 587772 3 截面 MPaMPa W Me e 4 21 651 0 86 58778 3 查参考文献 1 表 14 2 得 满足的条件 故设计的轴有 MPa b 60 1 be1 足够的强度和裕量 3 43 4 键的选择键的选择 1 高速轴 1 轴 键的选择 选 A 型平键 安装键轴轴径 d1 25mm 按参考文献 2 表 GB T 1095 1096 2003 初选键 b 8mm h 7mm l 35mm A 型平键 2 中间轴 2 轴 键的选择 选 A 型平键 安装键轴轴径 d21 d22 40mm 按参考文献 2 表 初选键 b21 12mm h21 8mm l21 30mm 图 3 4b b22 12mm h22 8mm l22 45mm 3 低速轴 3 轴 键的选择 选 A 型平键 安装键轴轴径 d31 55mm d32 67mm 按参考文献 2 表 初选键 b31 16mm h31 10mm l31 90mm 图 3 4d b32 20mm h32 12mm XX 学院毕业设计 25 l32 45mm 4 润滑方式 润滑剂牌号及密封件的选择 4 14 1 齿轮的润滑齿轮的润滑 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 62mm 4 24 2 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑 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或蜗杆的圆周 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刮 油润滑 4 34 3 润滑油的选择润滑油的选择 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 CKB46 润滑油 4 44 4 密封方法的选取密封方法的选取 选用凸缘式端盖调整轴承间隙方便 密封性好 采用毡圈油封实现轴的密封 XX 学院毕业设计 26 密封圈型号按所装配轴的直径确定 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外 径决定 5 箱体的结构设计 5 15 1 箱体箱体 箱体的作用是支承轴系零件 固定轴系的位置 保证轴系运转精度 箱体内 装有润滑轴系的润滑油 因此箱体必须是密封防尘的 但又要使箱体内与箱体外 的大气压平衡 因此减速器箱体的重要质量指标是整体刚度和稳定性 密封性 大批量生产的减速器箱体常常采用铸造方法制作 铸造的材料通常是价廉的普通 灰铸铁 球墨铸铁与变性灰铸铁等 在有较高强度和刚度要求时使用铸钢 在 某些场合为了使机器的重量尽可能轻 也有使用铝合金制作箱体的 如果生产的 批量较小 则多数采用焊接的方式来制作箱体 图示为上箱体 由于箱体受力情况较复杂 常常会受到较大的弯曲和扭转应力作用 因此如 何在不大幅度增加重量的情况下提高箱体的刚度就显得很关键 在箱体外设计肋 板就是很有效的办法 但采用肋板使箱体的加工工艺变得更加复杂 铸造工艺方面的要求是箱体形状力求简单 易于造型和拔模 壁厚均匀 过 渡平缓 金属不要局部积聚等 机械加工工艺方面应尽量减少加工面积 以提高 生产率和减少刀具的磨损 应尽量减少工件和刀具的调整次数 以提高加工精度 和节省加工时间 例如同 轴上的两个轴承座孔直径应尽量相同 当轴承采用箱体内的油润滑时 须在箱座剖分面的凸缘上开设输油沟 使飞 溅到箱盖内壁上的油经油沟流入轴承 输油沟有铣制和铸造两种形式 设计时应 使箱盖斜口处的油能顺利流入油沟 并经轴承盖的缺口流入轴承 5 25 2 窥视孔窥视孔 它的的作用是检查传动件的啮合情况 润滑情况 接触斑点及齿侧间隙 加 注润滑油等 窥视孔开在箱体的上部 由盖垫片和螺钉密封 由铸铁冲压制成 5 35 3 通气通气孔孔 减速器在工作时温度会升高 使得箱体内的气体膨胀 压力上升 为防止气 压差引起的密封处漏油 在窥视孔盖上安装上通气器 使箱体热气逸出 保证箱 体内外压力平衡 由手册得 选用螺纹联接在窥视盖上的通气器 螺纹公称直 XX 学院毕业设计 27 径为 M36 5 45 4 油标油标 为了便于检查减速器内润滑油的多少 应在减速器上装有油标 油标应设于 便于观察油面和油面稳定处 油标形式有油标尺 管状油标 圆形油标等 常用 的是带有螺纹部分的油标尺 油标尺的安装位置不能太低 以防油从该处溢出 油标座孔的倾斜位置要保证油标尺便于插入和取出 5 55 5 放油螺塞放油螺塞 减速器的底部应开有放油孔 以便于放出箱内的污油 放油孔的位置应放置 在油池的最低处 并安装在减速器不与其它部件靠近的一侧 便于放油 查手册 可得 选用 M20X1 5 的放油螺塞 图示为放油螺塞 5 65 6 吊环螺钉吊环螺钉 为了吊起减速器 移动安装方便 应在减速器的上部设有吊环螺钉 由手册 可得 则 故应选取双螺钉 M12 它的最大起重 200amm 3500350WNKg 量是 400Kg 满足要求 5 75 7 起吊装置起吊装置 起吊装置用于拆卸和搬运减速器 包括吊环螺钉 吊耳和吊钩 吊环螺钉或 吊耳用于起吊箱盖 设计在箱盖两端的对称面上 吊环螺钉是标准件 设计时应 有加工凸台 便于机械加工 吊耳可在箱盖上直接铸出 吊钩用于吊运整台减速 器 在箱座两端的凸缘下面铸出 5 85 8 定位销定位销 定位销用来保证箱盖与箱座联接以及轴承座孔的加工和装配精度 一般用两 个圆锥销安置在联接凸缘上 距离较远且不对称布置 以提高定位精度 定位销 长度要大于联接凸缘的总厚度 定位销孔应为通孔 以便于装拆 定位销 5 95 9 起盖螺钉起盖螺钉 在拆卸箱体时 起盖螺钉用于顶起箱盖 它安置在箱盖凸缘上 其长度应大 于箱盖联接凸缘的厚度 下端部做成半球形或圆柱形 以免在旋动时损坏螺纹 XX 学院毕业设计 28 5 105 10 轴轴 齿轮 轴承 齿轮 轴承 轴 在减速器传动装置中 轴是传递力和转矩的 齿轮传动中的轴都是直轴 并且为了轴上零件安装定位的方便大多数是阶梯轴 当齿轮和高速轴的轴径相差 不大时 常常制成齿轮轴 根据轴所受载荷的性质 轴可分为三类 只承受弯矩 而不承受扭矩的轴称为心轴 既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴 主要承受扭 矩的轴称为传动轴 轴的设计一般应满足轴的强度和刚度要求 对于高速运转的轴还要注意振动 稳定性的问题 轴的结构设计应满足以下几点 首 先要保证轴和轴上零件有确 定的工作位置 轴上零件应便于装拆和调整 轴应具有良好的制造工艺性 轴的 材料一般采用碳钢和合金钢 齿轮 由于齿轮传动具有传动效率高 传动比恒定 结构紧凑 工作可靠等 优点 减速器都采用齿轮传动 减速器大部分采用闭式齿轮传动 只有部分农业 和建筑机械才采用开式齿轮传动 减速器齿轮常采用的材料有锻钢 铸钢 铸铁 非金属材料等 一般用途的齿轮常采用锻钢 经热处理后切齿 用在高速 重载 或精密仪器的齿轮还要进行磨齿等精加工 当齿轮的直径较大时采用铸钢 工作 平稳速度较低 传动功率不大时用铸铁 高速轻载和精度要求不高时常采用非金 属材料制作齿轮 轴承 减速器中的轴通过轴承支承在箱体的轴承座上 由于减速器的空间有 限所以常采用滚动轴承而不采用滑动轴承 采用的轴承通常有向心轴承和向心推 力轴承 根据轴承所受载荷的大小 方向和性质选择轴承的类型 XX 学院毕业设计 29 结 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 本次毕业设计针对减速器的传动要求 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 在创作过程中真的