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减速器课程设计

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二级圆锥圆柱减速器课程设计495%1.6%500%210,减速器课程设计

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第 1 页 共 33 页 1 引言 减速器是机械行业中较为常见而且比较重要的机械传动装置。减速器的种类非常多，各种减速器的设计各有各的特点，但总的设计步骤大致相同。其设计都是根据工作机的性能和使用要求，如传递的功率大小、转速和运动方式，工作条件，可靠性，尺寸，维护等等。本文是关于圆锥齿轮减速器的设计，主要用于运输带的传送。这种减速器相对于其他种类的减速器来讲，运用不是很广泛。本课题主要通过计算机辅助设计（ CAD）完成。计算机辅助设计及辅助制造（ CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步 深入地对这一技术进行了解和学习。 2 传动装置的总体设计 2.1 拟订传动方案 本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力 F=5KN，工作速度 =1.6m/s，滚筒直径 D=500mm，传动效率 =0.96，在室内工作（环境最高温度 35），载荷平稳，连续单向运转，使用寿命 24000 小时。本设计拟采用二级圆锥直齿轮减速器，锥齿轮应布置在高速级，使其直径不至于过大，便于加工。传动简图如图 2-1 所示。 图 2-1 传动装置简图 1 电动机 2 传动带轮 3 二级圆锥齿轮减速器 4 联轴器 5 传动滚筒 6 输送带 nts 第 2 页 共 33 页 2.2 电动机的选择 （ 1）选择电动机的类型 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机。 电压 380V。 （ 2）选择电动机的功率 电动机所需工作功率为： Pd=PW ； 工作机所需功率为： PW=Fv 1000； 查表确定各部分装置的效率： V 带 传动效率 1=0.96，滚动轴承传动效率（一对） 2=0.99，圆锥齿轮传动效率 3=0.96，圆柱齿轮传动效率 4=0.99，联轴器传动效率 5=0.99，传动滚筒效率 6=0.96,分析传动装置传动过程可得： 传动装置的总效率为： = 1 24 3 4 5 6； 所以 =0.96 0.994 0.96 0.97 0.99 0.96=0816； 所以所需电动机功率为： Pd= Fv 1000 =5000 1.6/1000 0.816=9.80 kW 查表，选取电动机的额定功率 Pcd=11 kW。 （ 3）选择电动机的转速 传动滚筒转速 n=D v100060 =61.12 r/min, 通常， V 带的传动比范围为： i1=24,二级圆锥齿轮减速器传动比为： i2=815,则减速器的总传动比 i =1660，故电动机转速的可选范围为： nd= i n=（ 1660） 61.12=977.923667.2r/min 符合这范围的电动机同步转速有 1000、 1500、 3000 r/min 三种，现以同步转速1000 r/min 和 1500 r/min 两种常用转速的电动机进行分析比较（查表） 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况，选取比较合适的方案，现选用型号为 Y160M 4，其主要安装尺寸如下： 中心高 ： H=160 mm 外型尺寸： L（ AC AD） HD=600（ 325+255） 385 mm nts 第 3 页 共 33 页 轴伸尺寸： D=42 mm， E=110 mm 装键部分尺寸： F G D=12 37 42 mm 底脚安装尺寸： A B=254 210 mm 地脚螺栓孔直径： K=15 mm 2.3 确定传动装置的传动比及其分配 （ 1）减速器总传动比 ia=nm n=1460 61.12=23.89（ nm为满载转速） （ 2）分配传动装置各级传动比： 取 V 带传动的传动比 i0=3，则减速器的传动比为 i=ia/i0=23.89/3=7.96 为了避免圆锥齿轮过大，制造困难，并考虑齿轮的浸油深度，取高速级传动比 i1 =2.5，低速级传动比为 i2 =i/i1=3.184。 2.4 计算传动装置的运动和动力参数 （ 1）各轴的输入功率 轴 0（电动机轴）： P0= Pd=9.80 kW 轴（高速轴） P1 = P0 1=9.80 0.96=9.408=9.41kW 轴（中间轴） P2 = P1 23=9.41 0.99 0.96=8.94 kW 轴（低速轴） P3= P2 24=8.94 0.99 0.97=8.59 kW 轴（滚筒轴） P4= P3 25=8.59 0.99 0.99=8.42 kW （ 2）各轴的转速 轴 0： n0= nm=1460 r/min 轴： n 1= n0 i01=1460 3=486.67 r/min 轴： n2 =n1 i12=486.67 2.5=194.67 r/min 轴： n3=n2 i23=194.67 3.184=61.14 r/min 轴： n4=n3 i34=61.14 1=61.14 r/min （ 3）各轴的输入转矩 nts 第 4 页 共 33 页 轴 0： T0=Td=9550mdnP=9550146080.9 64.10 N m 轴： T1 =955011nP=955067.486408.9 184.62 N m 轴： T2 =955022nP=955067.19494.8 438.57N m 轴： T3=955033nP=955014.6159.8 1341.75 N m 轴： T4=955044nP=955014.6142.8=1315.20 N m 表 2-1 设计轴的传动特性表 轴名 输入功率（ kW） 转速 n（ r/min） 输入转矩（ N m） 传动比 效率 电动机轴 9.80 1460 64.10 3 0.96 轴 9.41 486.67 184.62 2.5 0.96 轴 8.94 194.67 438.57 3.184 0.97 0.99 轴 8.59 61.14 1341.75 滚筒轴 8.42 61.14 1315.20 1 3 传动零件的设计计算 3.1 高速级圆锥齿轮传动设计 （ 1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数 选用圆锥直齿齿轮传动 选用齿轮材料：选取大小齿轮材料均为 45 钢，小齿轮调质处理齿面硬度取 240HBS；大齿轮正火处理齿面硬度取 200HBS。 nts 第 5 页 共 33 页 选取齿轮为 8 级精度（ GB10095 88） 选取小齿轮齿数 Z1 =26， Z2 =1i Z1 =2.5 26 65 （ 2）按齿面接触疲劳强度设计 首先确定计算参数 （ a）使用系数 KA：查表得 KA=1.0 （ b）使用系数 KV：查图得 KV=1.3 （ c）齿间载荷分配系数 KHa：估计 KAKt/be 则 NYFFP ARArA 67.486591.28955.152.13044.04.0 轴承 B： 33.009.51177.1705 RBBFF e 则 NFP RBrB 09.5117 计算轴承寿命 因为 rBP rAP ，轴承 B受载大，所以按轴承 B计算寿命，查得 30209轴承基本额定载荷 KNC r 8.67 ，轴承工作温度小于 C100 ，取温度系数 1tf，则轴承寿命， hpCfnL r rth 48.4 7 1 2 4 5)09.5 1 1 7108.671(67.1941 6 6 6 7)(1 6 6 6 7 3103 若按 8年的 使用寿命计算，两班制工作，轴承的预期寿命为 hL h 3 8 4 0 016130081 ， hL 1hL 1nL ,所以所选轴承合适。 5.2 高速轴的轴承的选择和计算 按轴的结构设计，选用 30208（ GB/T297 94）圆锥滚子轴承，经校核所选轴承能满足使用寿命，合适。 5.3 低速轴的轴承的选择和计算 按轴的结构设计，选用 30213（ GB/T297 94）圆锥滚子轴承，经校核所选轴承 能满足使用寿命，合适。 6 减速器铸造箱体的主要结构尺寸（单位： mm） (1) 箱座（体）壁厚： = a025.0 8，取 =10，其中 a =210； (2) 箱盖壁厚： 1 =0.02a+3 8，取 1 =8； nts 第 20 页 共 33 页 (3) 箱座、箱盖、箱座底的凸缘厚度： 155.1 b ， 121 b , 255.22 b ； (4) 地脚螺栓直径及数目：根据 a =210，得 56.1912036.0 adf，根据螺栓的标准规格，选得 fd20，数目为 6个； (5) 轴承旁联结螺栓直径： 1675.01 fdd； (6) 箱盖、箱座联结螺栓直径：fdd )6.05.0(2 =10 12，取 2d =10； (7) 轴承端盖螺钉直径： 表 6-1 减速器所用螺钉规格 高速轴 中间轴 低速轴 轴承座孔（外圈）直径 80 85 125 轴承端盖螺钉直径3d8 10 10 螺 钉 数 目 6 6 6 (8) 检查孔盖螺钉直径：本减速器为二级传动减速器，所以取 4d =5； (9) 螺栓相关尺寸：视具体设计情况而定，以图纸设计为准 (10) 轴承座 外径：32 5dDD ，其中 D 为轴承外圈直径， 把数据代入上述公式，得数据如下： 高速轴： 1 2 08580532 dDDmm取为 125mm; 中间轴： mmdDD 13510585532 取为 130mm; 低速轴： mmdDD 185125125532 取为 180mm. (11) 轴承旁联结螺栓的距离： S 以 1d 螺栓和3d螺钉互不干涉为准尽量靠近； (12) 轴承旁凸台半径： 1R 40mm，根据结构而定； (13) 轴承旁凸台高度： h 根据低速轴轴承外径 2D 和 1d 扳手空间 1c 的要求，由结构确定； (14) 箱外壁至轴承座端面的距离： 60578520328521 ccL ，取 L =60mm； nts 第 21 页 共 33 页 (15) 箱盖、箱座的肋厚： 1m 0.851 ，取 1m =8mm， m 0.85 ，取 m =10mm； (16) 大齿轮顶圆与箱内壁之间的距离： 1 1.2 ，取 1 =20mm； (17) 铸造斜度、过渡斜度、铸造外圆角、内圆角：铸造斜度 x =1： 10， 过渡斜度 y =1： 20，铸造外圆角0R=5，铸造内圆角 R =3。 7 键联接的选择和强度校核 7.1 中间轴与齿轮用键联接的选择和强度校核 （ 1）锥齿轮与轴 的键联接 选用普通平键（ A 型） 按中间轴装齿轮处的轴径 d =50mm ，以及轮毂长 l =50mm ， 查表，选用键 14 45GB1096 79。 强度校核 键材料选用 45 钢，查表知 M P ap 1 5 01 2 0 ，键的工作长度mmbLl 361450 ， mmhk 5.4292 ，按公式的挤压应力 M P ak ldTp 29.10850365.4 1057.4382102 33 p 所以键的联接的强度是足够的，选用本键合适。 （ 2） 低速轴和高速轴上的键效核方法同上，材料同样选用 45钢。 经效核，合格。 nts 第 22 页 共 33 页 8 主要零件的加工工艺 表 8-1高速轴加工工艺流程 序号 工序名称 工序内容 定位基面 设备 1 备料 准备毛坯料 50 260 仓库 2 锻造 锻压机 3 热处理 调质正火 4 粗车 三爪夹持车一端面 ,打中心孔 调头，三抓夹持 车另一端面 ,保证总长 ,打中心孔 50外圆毛坯 车床 5 车 双顶尖装夹，粗车 50外圆 两端中心孔 车床 6 车 双顶尖装夹，从左到右依次粗车 30 50， 35 20，40 70外圆 ,都留余量 3.4 两端中心孔 车床 7 车 调头，双顶尖装夹，粗车 28 30， 30 60 35 20外圆 ,留余量 3.4。 两端中心孔 车床 8 热处理 调质 HBS250 两端中心孔 车床 9 车 修研两端中心孔 10 车 双顶尖装夹，半精车 28， 30 外圆 ,留磨量 0.5， 车端面倒角 2 45 两端中心孔 车床 11 车 双顶尖装夹，半精车 35外圆 ,留磨量 0.5 两端中心孔 车床 12 车 双顶尖装夹，半精车 40外圆 ,留余量 0.5 两端中心孔 车床 13 车 调头，双顶尖装夹，半精车 28， 30端面 倒角 2 45，留磨量 0.5 两端中心孔 车床 14 磨 钳工去毛刺 两端中心孔 铣床 15 铣 粗铣键槽 8 45GB1096-79，留精铣余量 0.6 两端中心孔 铣床 16 铣 精铣上述键槽至尺寸 两端中心孔 铣床 17 铣 粗铣键槽 8 25GB1096-79，留精铣余量 0.6 两端中心孔 铣床 18 铣 精铣上述键槽至尺寸 两端中心孔 铣床 19 热处理 淬火后回火至 230HBS 20 车 修研两端中心孔 车床 21 磨 双顶尖装夹，精磨 外圆 30 至尺寸， 精磨外圆 35至尺寸，精磨外圆 40 至尺寸 两端中心孔 外圆磨 床 23 磨 调头，双顶尖装夹，先精磨外圆 28 至尺寸， 再精磨外圆 30、 35至尺寸 两端中心孔 外圆磨床 24 检验 检验各部分是否符合尺寸和技术要求 由于工作量的问题，其余主要零件的工艺流程略。 9 中间轴直齿轮的校核程序： nts 第 23 页 共 33 页 p=Val(Text1.Text) 电机功率 n=Val(Text2.Text) 电机转速 i=Val(Text3.Text) 传动比 z=Val(Text5.Text) 齿数 pi = 3.1415926 kt = 1.3 zh = 2.5 ze = 189.8 z1 = 0.9 r2 = zh * ze * z1 segmah1 = 560 segmaf = 220 kh1 = 1.1 kh1 = 1# segh1 = segmah1 * kh1 segf = segmaf * kh1 f = (r2 / segh1) 2 t = (9550000 * p) / n l = (i + 1) / i q = (2.6 * t) / 1 dt = 2.32 * (f * q * l) 0.333 v = (pi * dt * n) / 60 v1 = v / 1000 v2 = z * v1 / 100 kc = 1 + 0.1 * v2 ka = 1 kb = 1.1 kd = 1 k = ka * kb * kc * kd nts 第 24 页 共 33 页 x = (k / 1.3) 0.333 dl = dt * x * 0.9 m = dl / z Select Case m Case 0 To 1 m = 1 Case 1 To 1.25 m = 1.25 Case 1.25 To 1.5 m = 1.5 Case 1.5 To 2 m = 2 Case 2 To 2.5 m = 2.5 Case 2.5 To 3 m = 3 Case 3 To 4 m = 4 Case 4 To 5 m = 5 Case 5 To 6 m = 6 Case 6 To 8 m = 8 Case 8 To 10 m = 10 Case 10 To 12 m = 12 Case 12 To 16 nts 第 25 页 共 33 页 m = 16 Case 16 To 20 m = 20 End Select d = m * z b = 1.05 * d yf = 4.1 ye = 0.7 r11 = yf * ye r21 = 1 * z 2 * m 3 r31 = 2 * k * t segmaf1 = 10 * (r11 * r31) / r21 Text7.Text = CStr(b) Text4.Text = CStr(m) Text12.Text = CStr(segmaf1) Text13.Text = CStr(segf) End Sub Private Sub Command2_Click() If segmaf1 segf Then MsgBox 成功 , 64, 恭喜 = 20 * pi / 180 s = 0.5 * pi * m da = m * (z + 2) d = m * z db = m * z * Cos() df = (z - 2.5) * m Text6.Text = 齿顶圆直径 da= & da & Chr(13) & Chr(10) & 分度圆直径 d= & d & Chr(13) & Chr(10) _ & 齿根圆直径 df= & df & Chr(13) & Chr(10) & 基圆直径 db= & db & Chr(13) nts 第 26 页 共 33 页 & Chr(10) _ & 齿厚 s= & s & Chr(13) & Chr(10) Else MsgBox 请重新输入参数 , 16, 错误 Text1.Text = Text2.Text = Text3.Text = Text4.Text = Text5.Text = Text7.Text = Text12.Text = Text13.Text = Text1.SetFocus End If End Sub Private Sub Command4_Click() Text1.Text = Text2.Text = Text3.Text = Text4.Text = Text5.Text = Text6.Text = Text7.Text = Text12.Text = Text13.Text = Text1.SetFocus End Sub Private Sub Command6_Click() End nts 第 27 页 共 33 页 End Sub 图 9-1校核程序运行图 nts 第 28 页 共 33 页 结 论 减速器的设计是一个较为复杂的过程，期间设计计 算、绘制工程图、编制工艺等等，都是较为繁琐的事情。但随着科学技术的发展这些过程都变的简单化。为了适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，更新速度慢的问题。 正是基于此，在本毕业设计中，运用了强大的三维造型软件 Pro-E 造型，它图形界面友好，直观，在绘图过程中易变换，修改错误，方便用户及时调整，提高了效率，并能生成二维图纸，主要计算也通过编写程序来上机完成，让我们省去了不少繁琐的计算过程。主要零件的工艺设计在计算机辅助设计的条件下也显得一目了然。但这都要建立 在我们熟练掌握这些软件的运用的基础上。本人对于Pro-E 软件的运用只是刚入门，所以设计二维图纸主要通过 CAD 完成，三维造型还有很多不足之处。希望自己在今后的学习工作中来弥补自身的不足之处。 通过本设计我对各种减速器的结构和设计步骤有了一个大概的了解，对以前所学的专业知识作了一个很好的总结，设计中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的学习工作中来弥补。 nts 第 29 页 共 33 页 致 谢 感谢学校和系里为我们学生提供了优越的学习环境和学习条件，使我们能够顺利的完成毕业设计的任务。经过三个多月的学习工作，我 顺利的完成了学校所布置的毕业设计任务。在这我要特别感谢我的指导老师 李茂胜 老师，正是他的严格要求和悉心指导才使我完成了二级圆锥齿轮减速器的设计。通过毕业设计我把以前没学好的知识再次进行了学习，使我的机械设计理论和实践知识得到了丰富。这些都是与 李 老师严谨的风格是分不开的。他有很多工作要做，平时还要给学生上课，但对我们的毕业设计从没放松过，他总是尽量挤出时间来帮我们解决问题，并让我们积极参与探讨，调动我们的学习热情，这些都是值得我们倾佩的。同时我要感谢和我同组的同学，他们在我设计中也给了我很多宝贵的意见 。以及监 督我们签到和帮助我们在机房用机、打印图纸的老师们。我要对所有帮助过我的老师我同学说一声感谢，你们都辛苦了！ nts 第 30 页 共 33 页 参考文献 1 吴彦农，康志军 .Solidworks2003实践教程 .淮阴：淮阴工学院， 2003 2 孙江宏，段大高 .中文版 Pro/Engineer2001入门与实例应用 .北京：中国铁道出版社， 2003 3 叶伟昌 .机械工程及自动化简明设计手册（上册） .北京：机械工业出版社， 2001 4 徐锦康 .机械设计 .北京：机械工业出版社， 2001 5 成大先 .机械设计手册（第四版 第四卷 ） .北京：化学工业出版社， 2002 6 葛常清 .机械制图（第二版） .北京：中国建材工业出版社， 2000 7 谭浩强 .C程序设计（第二版） .北京：清华大学出版社， 2000 8 谭浩强 .C程序设计题解与上机指导（第二版） .北京：清华大学出版社， 2000 9 刘鸿之 .材料力学（第三版 上、下册） .北京：高等教育出版社， 2001 10 吕广庶，张远明 .工程材料及成型技术 .北京：高等教育出版社， 2001 11 曾正明 .机械工程材料手册 .北京：机械工业出版社， 2003 12 周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌 .机械制造工艺 学 .重庆：重庆大学出版社，1999 13 张耀宸 .机械加工工艺设计手册 .北京：航空出版社， 1989 14 许高燕 .机械设计手册及课程设计 .中国地质大学出版社， 1989 15 彭万波，张云静，张然 .Pro/Engineer2001 实例精解 .北京：清华大学出版社，2002 16 张展 .减速器设计选用手册 .上海：上海科学技术出版社 ， 附录： nts 第 31 页 共 33 页 图 1.减速器整体造型 图 2.减速器内部结构 nts 第 32 页 共 33 页 图 3.直齿轮 图 4.圆锥齿轮 nts 第 33 页 共 33 页 图 5.上箱体 图 6.下箱体 nts 2004 级 专 科毕业设计论文 目 次 1 引言 1 2 传动装置的总体设计 1 2.1 拟订传动方案 1 2.2 电动机的选 择 2 2.3 确定传动装置的传动比及其分配 3 2.4 计算传动装置的运动和动力参数 3 3 传动零件的设计计算 4 3.1 高速级 圆锥齿轮 传动设计 4 3.2 低速级 圆柱直齿轮设计 8 4 轴的设计 11 4.1 中间 轴的设计 11 4.2 高速轴的设 计 16 4.3 低速轴 的设计 17 5 轴承的选择和计算 18 5.1 中间 轴的轴承的选择和计算 18 5.2 高速轴的轴承的选择和计算 19 5.3 低 速轴的轴承的选择和计算 19 6 减速器铸造箱体的主要结构尺寸 19 7 键联接的选择和强度校核 21 7.1 中间 轴与 齿 轮联接用 键的选择和强度校核 21 8 主要零件的加工工艺 22 9 中间轴直齿轮的校核 程序 23 10 结 论 28 11 致 谢 29 12 参考 文献 30 附图 1 减速器整体效果图 31 附 图 2 减速器 内部 结构图 31 附 图 3 直 齿轮 32 附 图 4 圆锥齿轮 32 附 图 4 上箱体 33 附 图 4 下箱体 33 nts一、引言 减速器是一种用途十分广泛且比较典型的机械装置。减速器的设计历来是机械设计中经典的项目 之一。 减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，减速器按用途可分为通用减速机和专用减速机两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。按照传动类型可分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星齿轮减速机；按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿轮形状可分为圆柱 齿轮减速机 、圆锥齿轮减速机和圆锥圆柱齿轮 减速机 ；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和 同轴式减速机 。减速器在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。 二、国内减速器的发展现状及趋势 自 20 世纪 60 年代以来，我国先后制订了 JB1130 70圆柱 齿轮 减速 机 等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速机专业生产厂。目前，全国生产减速机的企业有数 百家，年产通用减速器 25 万台左右，对发展我国机械产品作出了贡献。 现在我国自己的 减速器 设计制造能力基本上可满足国内生产需要，设计制造的最高参数为：最大功率 44MW，最高线速度 168m/s，最高转速 6700r/min。我国的低速重载齿技术，特别是硬齿面的齿轮技术也是经历了测绘仿制等阶段，从无到有逐步发展起来的。除了摸清制造技术外，在 80 年代末和 90 年代初推广硬齿面技术过程中，我们还进行了解决 “ 断轴 ” 、 “ 选用 ” 等一系列的工作。在 80nts年代一直被认为是国内重载齿轮两大难题的水泥磨减速器和轧钢机械减速器，现在可以说已 完全解决。 近十几年来 ， 计算机技术、信息技术、自动化技术在机械制造中的广泛应用 ， 改变了制造业的传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产、敏捷制造、智能制造等先进技术 ， 形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理。在产品设计阶段 ， 就同时进行工艺过程设计及安排产品整个生产周期的各配套环节。市场的快速反应大大缩短了产品投放市场的时间，零部件企业正向大型化、专业化、国际化方向发展。 减速器 行业的专业化生产水平有了明显提高。 而随着减速器 行业的专业化生产水平的提高 ， 国内的减速器普遍存在 的功率与重量比小，传动比大而机械效率过低，材料品质和工艺水平弱点多，标准化程度不高，大型的减速器使用寿命不长， 老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会