二级圆柱直齿轮减速器【3张图/5730字】【优秀机械毕业设计论文】
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二级
圆柱
齿轮
减速器
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优良
机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份,32页,5730字左右.
英文翻译一份.
图纸共3张:
A0-装配图.dwg
A3-输出轴.dwg
A3-输出轴齿轮.dwg
目 录
二 设计要求 1
三 设计步骤 2
1. 传动装置总体设计方案 3
2. 电动机的选择 4
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5
5. 设计V带和带轮 6
6. 齿轮的设计 8
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19
8. 键联接设计 26
9. 箱体结构的设计 27
10.润滑密封设计 30
11.联轴器设计 30
四 设计小结 31
五 参考资料 32
一. 设计要求
A:设计已知条件：
1、输入轴功率P=3.8KW
2、输入轴转速N=960r/min
3、传动比i=16（减速器内传动比）。
4、单项传动、载荷平稳、中型机械。
5、设计寿命：10年。
三. 设计步骤
1. 传动装置总体设计方案
2. 计算带轮传动比
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比
4. 计算传动装置的运动和动力参数
5. 设计V带和带轮
6. 齿轮的设计
7. 滚动轴承和传动轴的设计
8. 键联接设计
9. 箱体结构设计
10. 润滑密封设计
- 内容简介：
-
1 目 录 二 设计 要求 1 三 设计步骤 2 1. 传动 装置总体设计 方案 3 2. 电动机 的选择 4 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4. 计算 传动装置的运动和动力参数 5 5. 设计 V 带 和带轮 6 6. 齿轮 的 设计 8 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 8. 键联接 设计 26 9. 箱体结构的设计 27 30 30 四 设计小结 31 五 参考资料 32 2 一 . 设计要求 A:设计已知条件： 1、 输入轴功率 P=、 输入轴转速 N=960r/、 传动比 i=16（减速器内传动比）。 4、 单项传动、载荷平稳、中型机械。 5、 设计寿命： 10 年。 三 . 设计步骤 1. 传动 装置总体设计 方案 2. 计算带轮传动比 3. 确定传动装置的总传动比和分配 传动比 4. 计算 传动装置的运动和动力参数 5. 设计 V 带和带轮 6. 齿轮的 设计 7. 滚动轴承和传动 轴 的 设计 8. 键联 接设计 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 1 目 录 二 设计 要求 1 三 设计步骤 2 1. 传动 装置总体设计 方案 3 2. 电动机 的选择 4 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4. 计算 传动装置的运动和动力参数 5 5. 设计 带轮 6 6. 齿轮 的 设计 8 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 8. 键联接 设计 26 9. 箱体结构的设计 27 30 30 四 设计小结 31 五 参考资料 32 2 一 . 设计要求 A:设计已知条件： 1、 输入轴功率 P=、 输入轴转速 N=960r/、 传动比 i=16（减速器内传动比）。 4、 单项传动、载荷平稳、中型机械。 5、 设计寿命： 10 年。 三 . 设计步骤 1. 传动 装置总体设计 方案 2. 计算带轮传动比 3. 确定传动装置的总传动比和分配 传动比 4. 计算 传动装置的运动和动力参数 5. 设计 6. 齿轮的 设计 7. 滚动轴承和传动 轴 的 设计 8. 键联 接设计 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 置总体设计 方案 : 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 其传动方案如下： 3 图一 :(传动装置总体设计图 ) 初步确定传动系统总体方案如 :传动装置总体设计 图所示。 选择 V 带传动和二级圆柱 直 齿轮减速器（展开式）。 传动装置的总效率a5423321 a 1 为 V 带的效率 ,1 为第一对轴承的效率， 3为第二对轴承的效率， 4 为第三对轴承的效率， 5为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为 8 级精度，油脂润滑 . 因是薄壁防护罩 ,采用开式效率 计算 )。 2：计算带轮传动比 已知： 电动机 P=4N=1500r/输入轴转速 N=960r/率 P=带轮传动比为 输入轴带带i 动装置的总传动比和 分配 传动比 4 （ 1） 总传动比 已知减速器内传动比为 16，则总传动比为减55 6 2 516 带i（ 2） 分配 传动装置传动比 i i 式中10, 减速器总传动比为 16，为 了使各个齿轮的轮廓不至于过大，因此我们每级传动比各分为 4 根据各原则，查图得高速级传动比为 1i 4，则 2i 1/ 4 动装置 的 运动和动力参数 （ 1） 各轴转速 n 960r/n1/ 960/4 240r/n n/ 2i 240/4=60 r/n=n=60 r/ 2） 各轴输入功率 P Pp 23 PP 23 PP 2 4=各轴的 输出功率： P P P P P P P P 3） 各轴输入转矩 1T =i 1 Nm 电动机 轴的 输出转矩550550 4/1500= 所以 : Ti 1 =m TT 1i 1 2 =4 m TT 2i 2 3=4 m T=T3 4 =m 输出转矩： TT m T T m 5 T T m T T m 运动和动力参数结果如下表 轴名 功率 P 矩 T 速 m/s 输入 输出 输入 输出 电动机轴 4 1500 1轴 60 2轴 40 3轴 0 4轴 0 （一）高速级齿轮传动的设计计算 齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （ 1） 齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮 选用 40调质齿面硬度 250取 小齿齿数 1Z =22 高速级大齿轮选用 45 钢正火， 齿面硬度 2252 =i 4 22=88 取 88 齿轮精度 按 10095 1998，选择 8级，齿根喷丸强化。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131 )(12 确定各 参数的值 : 试选6 查 课本2150选取区域系数 由课本 214P 图 10则 由课本2020算应力值环数 60n1 0 1（ 2 8 300 8） =109 h =108 h #(即 2查 课本203 得： = =齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用2020 H 1 =550= H 2 =450=432 许用接触应力 M P )( 21 查 课本由1980=0 d=1 T=105 11/105 104 算 小齿轮的分度圆直径 (12 = 43 计算圆周速度 100060 11nd t 0 060 5 7 计算齿宽 b b=td =50算摸数 22441 计算齿宽与 高之比 齿高 h=2=计算载荷系数 K 使用系数 1 根据 ,7级精度 , 查课本由1920动 载系数 查课本由1940 KH= )d2d+103 b =+1) 1+103 课本由1950 KF=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=1 按实际载荷系数校正所算 得 的分度圆直径 =3 =44计算模数224411 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 )(c o 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩 m 确定齿数 z 因为是硬齿面，故取 z 22 i z 4 22=88 传动比误差 i u z / z 88/22=4 i 5，允许 初选齿宽系数 8 按对称布置，由表查得 1 载荷系数 K K K K K K =1 算大小齿轮的 安全系数由表查得 S 作寿命两班制， 8 年，每年工作 300 天 小齿轮应力循环次数 60 60 1 8 300 2 8 10 大齿轮应力循环次数 N1/u 10 /10 查课本由2040 小齿轮大齿轮查课本由1970 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1 = F 2 = 0 1 3 4 7 5 9 111 Y 0 1 5 5 222 Y 大齿轮的数值大 设计计算 计算模数 n 1 5 5 o 243 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 按 1357整为标准模数 ,取 要 按 接触疲劳强度算得的分度圆直径 55计算应有的齿数 22244 2 那么 4 22=88 几何尺寸计算 计算中 心距 a = (z1+m=110 9 将中心距圆整为 110计算大 度圆直径 4mm 算 齿轮宽度 B= 圆整的 452 B 501 B （二） 低速级齿轮传动的设计计算 1、 材料： 8级精度，小齿轮 40质齿面硬度 250 小齿齿数 1Z =22 速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 大齿轮 240 齿面硬度 22548 取 88 齿轮精度 按 10095 1998，选择 8级 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内的各计算数值 试选 课本由2150H =力循环次数 60 j 0 1 (2 8 300 8) =108 108 由课本2030得接触疲劳寿命系数 查课本由2070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 501 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,则接触疲劳许用应力 H 1 = 5641 H 2 =550/1=517 2 )( 2l i i m 查课本由1980E =0 选取齿宽系数 1dT=105 22 /105 104 242131 )(12 =2. 计算圆周速度 100060 1 nd 3. 计算齿宽 b=d5. 计算齿宽与齿高之比 模数 t 齿高 h= 计算载荷系数 K KH=+2)+10 3 b =+ 10 3 用系数 1 同 高速 齿轮的设计 ,查表选取各数值 KF= KH=KF=载荷系数 K=1 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径 取 55 计算模数 m=d/z= 按齿根弯曲强度设计 mc o 确定公式内各计算数值 （ 1） 计算小齿轮传递的转矩 m （ 2） 确定齿数 z 因为是硬齿面，故取 z 22， z i z 取 92 传动比误差 i u z / z 2=11 i 5，允许 （ 3） 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得 4 载荷系数 K K K K K K =1 5 计算大小齿轮的 查课本由2040查课本由2020 S= F 1 = F 2 = 计算大小齿轮的 并加以比较 012 2111 Y 015 222 Y 大齿轮的数值大 ,选用 大齿轮的 尺寸 设计计算 . 计算模数 n 1 5 4 o 4 253 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 要 按 接触疲劳强度算得的分度圆直径 55 计算应有的齿数 . 5/2 22= 取 初算主要尺寸 计 算中心距 a=(22+92)=中心距圆整为 138 分度圆直径 512 30算 齿轮宽度 d 圆整 后取 01 52 低速级大齿轮如上图： 动轴 的 设计 1. 传动轴承的设计 13 . 求输出轴上的功率 速3n，转矩3 3n=T=m . 求作用在齿轮上的力 已知低速级 大齿轮的分度圆直径为 2d =而 232 3c 0t a a n =周力 向 力 轴向力 : . 初步确定轴的最小直径 2、 先按 课 本 15步估算轴的最小直径 ,选取轴的材料为 45 钢 正火处理， 200b=590根据课本 315361 表12o i n 因为有键槽增大 5% 取 d=32 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 d,为了使所选的轴与联轴器吻合 ,故需同时选取联轴器的型号 查课本 114343 表P,选取 5.1 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 ,所以 查 机械设计 手册 11222 选取 弹 性 套 柱 销 联 轴 器 其 公 称 转 矩 为 500211 与轴配合的毂孔长度为半联轴器半联轴器的长度故取 . 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求 , -轴段右端需要制出一轴肩 ,故取 -的直 径 2;左端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径2 半联轴器与 轴配合的轮毂孔长度 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上 , 故 -的长度应比 略短一些 ,现取 2 14 初步选择滚动轴承 故选用单列 角接触球轴承 2,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组 标 准精度级的单列 角接触球 轴承 3207 2. 从动轴的设计 对于选取的单向角接触球轴承 其尺寸为的 88040 ,故0 ;而 6 . 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位 208 轴肩高度57, 因此取 取 安装齿轮处的轴段 8;齿轮的 右 端与左轴承之间采用套筒定位 的宽度为 75了使套筒端面可靠地压紧齿轮 ,此轴段应略短于轮毂宽度 ,故取 2. 齿轮的左 端采用轴肩 定 位 ,轴肩高 5,取 b=8 轴承端盖的总宽度为 19(由减速器及轴承端盖的结构设计而定 ) 承 端盖的装拆及便于对 轴承 添加润滑脂的要求 ,取端盖的外 端 面与半联轴器右端面间的距离0 ,故取 0 . 取齿轮距箱体内壁之距离 a=16两 圆柱齿轮间的距离 c=20考虑到箱体的铸造误差 ,在 确定 滚 动轴承位置时 ,应距箱体内壁一段距离 s,取 s=8已知滚 动轴承宽度 T=16 高速 齿轮轮毂长 L=50则 3)316816()7275( 241620850( 至此 ,已初步确定了轴的各端直径和长度 . 5. 求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定 顶轴承的支点位置时 , 查机械设计手册 20对于 7010a=此 ,做为简支梁的轴的支承跨距 . F 3483231 F 3483222 0923231 218091 6 3 022 2 8 8 8 8 7 48 0 9211 15 9 1 H 19625592873172889 222 121 1799512 传动轴总体设计结构图 : (从动轴 ) (中间轴 ) 16 (主动轴 ) 从动轴的载荷分析图 : 17 6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 根据 18 321 )( = 96255 22 前已选轴材料为 45 钢，调质处理。 查表 15 1 =60 1 此轴合理安全 7. 精确校核轴的疲劳强度 . . 判断危险 截面 截面 A, , ,以 A 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看 ,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重 ,从受载来看 ,截面 C 上的应力最大 应力集中的影响和截面的相近 ,但是截面不受扭矩作用 ,同时轴径也较大 ,故不必做强度校核 上虽然应力最大 ,但是应力集中不大 ,而且这里的直径最大 ,故 C 截面也不必做强度校核 ,截面和显然更加不必要做强度校核 章的附录可知 ,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而 ,该轴只需胶合截面 左右两侧需验证即可 . . 截面 左侧。 抗弯系数 W=d = 50 =12500 抗扭系数 d =50 =25000 截面的右 侧的弯矩 1 4 4 6 0 的扭矩33T= 截面上的弯曲应力 M 6 0 9 截面上的扭转应力 T = M 0 0 03 1 1 3 5 0 轴的材料为 45钢。调质处理。 由 课本3555 551 因 经插入后得 T =性系数为 q q = K =1+ )1( q =19 K=1+q（ T =以 综合系数为： K=钢的 特性系数 取 取 全系数 S= 所以它是安全的 截面右侧 抗弯系数 W=d = 50 =12500 抗扭系数 d =50 =25000 截面左侧的弯矩 M 为 M=133560 截 面上的扭矩3 3T=295 截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 T = K = 综合系数为： K= K=钢的特性系数 取 取 全系数0 S= S= 所以它是安全的 设计 和计算 选择键联接的类型和尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定 心精度要求，应用平键 . 根据 55 5 查表 6 键宽 16 10 2L =36 0 2 3L=50 校和键联接的强度 查表 6 p=110 222 60 333 00 键与轮毂键槽的接触高度 .5 5 .5 由式（ 6： 222322102 0 32 p 3333331020 12 p 两者都合适 取键标记为： 键 2： 16 36 A 1096 3： 20 50 A 1096构的 设计 减速器的箱体采用铸造（ 成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 大端盖分机体采用67 21 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于 12m/s，故采用 侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40保证机盖与机座 连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型简单，拔模方便 . 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片 加强密封，盖板用铸铁制成，用 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在 减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放 油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺 座孔而溢出 . D 通气孔： 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡 . E 盖螺钉： 22 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹 . F 位销： 为保证剖分 式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体 联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度 . G 吊钩： 在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体 . 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 a 10 箱盖壁厚 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 ad f 脚螺钉数目 n 查手册 6 轴承旁联接 螺栓直径 1d 盖与 机座联接螺栓直径 2d 2d=（ .6）承端盖螺钉直径 3（ .5）孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 8 23 定位销直径 d d =（ 2d 8 1d ， 2d 至外机壁 距离 1C 查 机械课程设计指导书表 4 34 22 18 2d 至凸缘边缘距离 2C 查 机械课程设计指导书表 4 28 16 外 机 壁至轴承 座端面距离 1l 1l = 1C + 2C +（ 812） 50 大齿轮顶圆与内机 壁距离 1 1 15 齿轮端面与内 机壁距离 2 2 10 机盖，机 座肋厚 1 1m 9 m 承端盖外径 2D 2 +（ 53d 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 10. 润滑密封设计 对于二级圆柱齿轮减速器， 因为传 动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 5(1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂润滑，箱体内选用 0号润滑，装至规定高度 . 油的深度为 H+1h H=30 1h =34 所以 H+1h =30+34=64 其中油的
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