二级圆柱斜齿减速机设计【4张图/6700字】【优秀机械毕业设计论文】
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二级
圆柱
减速
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,25页,6700字左右.
任务书一份.
实习调研报告一份.
图纸共4张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-大齿轮.dwg
A1-输出轴.dwg
A1-箱座.dwg
目 录
摘要
1 引言
1.1减速器的组成及其分类..................................1
1.2本设计的基本要求......................................1
1.3我国齿轮减速器的现状和发展趋势........................2
1.4本设计的主要任务......................................2
1.5应用软件的选择........................................4
2 减速器的设计..........................................7
2.1传动装置的总体设计....................................7
2.2传动零件的设计计算....................................11
2.3减速器铸造箱体的主要结构尺............................16
2.4轴的设计..............................................16
2.5滚动轴承的选择和计算..................................25
2.6键联接的选择和计算.....................................28
2.7联轴器的选择和强度校核..................................29
2.8减速器的润滑............................................29
2.9减速器的装配图及零件工作...............................30
2.10减速器内主要零件的三维实体造型.........................30
2.11减速器主要零件的工艺过程................................30
结论.........................................................31
致谢.............................................32
参考文献.................................33
中文摘要
减速器是机械加工业常用装备之一，具有品种多，批量小，更新快等特点。论文中简要介绍了减速器行业的现状及发展趋势，概述了减速器的设计计算过程，传动零件材料、差数的选择。零件的强度校核，主要零件间的配合以及减速器的润滑。在这次设计中运用了Solidworks和AutoCAD绘制了减速器的主要零件，并编制里主要零件的制造工艺流程。
但由于缺少实践经验，设计中参数选择的合理性，零件现状的实用性，还有待在将来的实践应用中证实。
关键词 齿轮减速器 计算机辅助设计
- 内容简介：
-
江苏城市职业学院 毕业设计（ 任务书 ） （ 2010 届） 设计（论文）题目 计 算 机 辅 助 机 械 设 计 二 级 圆 柱 斜 齿轮减速机设计及主要零件工艺设计 办 学 点 （系） 淮安（机电 工程 系） 专 业 数控应用技术 班级 07 数控大 学号 070801350202 学 生 姓 名 章德军 起 讫 日 期 地点 淮安广播电视大学 指 导 教 师 刘志宏 职称 高级讲师 2009 年 11 月 10 日 江苏城市职业学院教务处制 江苏城市职业学院 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 章德军 同课题人员 指导教师 刘志宏 职称 高级讲师 工作单位 淮安广播电视大学 指导教师 职称 工作单位 毕业设计（论文）题目 计 算 辅 助 设 计 二 级 圆 柱 斜 齿 轮 减 速 器 及 主 要 零 件工 艺 设计 课题简介 ： 减速器 是机械加工常用装备之一，具有品种多、批量小、更换快的特点，利用计算机辅助设计技术，主要零件进行三维软件造型，绘制二维图纸，可克服其过去设计、绘图工作量大及工作效率低等特点，适合作为毕业设计课题对学生进行训练。 通过此课题的训练，培养学生调查研究、检索中外文资料的能力；综合运用所学知识分析及解决问题的能力；使用计算机相关软件造型、绘图和计算的能力；常用机械加工方法和编制制造工艺流程的初步能力。 内容及要求 ： 了解目前减速器行业的发展状况，熟悉减速器设计的常规方法，运用 维造型软件构造减速器的主要零件，绘制二维图纸，编制主要零件制造工艺流程，按要求撰写毕业设计（论文）说明书。 一、 要求： 1、 外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； 2、 所有图纸符合国家标准要求； 3、 按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。 二、原始数据： 1 五辊牵伸机的功率 P/6 2. 辊筒直径： 线速度（ / 140 毕业设计（论文）进度计划 收集资料及主要参考文献 序号 名 称 作 者 出 版 单 位 1 践教程 吴彦农，康志军 淮阴工学院， 2003 2 中文版 门与实例应用 孙江宏，段大高 北京：中国铁道出版社，2003 3 机械工程及自动化简明设计手册（上册） 叶伟昌 北京：机械工业出版社，2001 4 机械设计 徐锦康 北京：机械工业出版社，2001 5 机械设计手册（第四版 第 4 卷） 成大先 北京：化学工业出版社，2002 6 机械工程材料手册 曾正明 北京：机械工业出版社，2003 指导教师签字 年 月 日 指导小组组长签字 年 月 日 起讫日期 工 作 内 容 备 注 习调研，收集材料，制定计划，拟定设计方案 成相关设计计算，完成相关设计 写毕业设计（论文）说明书，完善相关图纸资料 理毕业设计资料，进一步完善毕业设计 点盘查全部毕业设计资料 业设计交审、答辩准备 毕业设计（论文）指导记录表 学生姓名 章德军 指导教师 刘志宏 指导时间 指导地点 指导内容 2009 年 12月 15 日 办公室 1 分析课题。 2 指导如何调研。 3 指导收集参考资料。 学生签字 章德军 教师签字 刘志宏 12 月 20 日 办公室 制定毕业设计工作计划，选择并确定设计方案。 学生签字 章德军 教师签字 赵学跃 2009 年 1月 20 日 办公室 毕业设计初期检查。审查进度和工作质量，指导发现的问题，答疑解惑 学生签字 章德军 教师签字 刘志宏 时间 2 月29 日 办公室 毕业设计中期检查。审查进度和工作质量，修正发现的问题，指导本设计的重点工作内容，答疑解惑。 学生签字 章德军 教师签字 刘志宏 时间 3 月5 日 办公室 毕业设计末期检查。检查论文质量，图纸质量，查看工作量完成情况，答疑解惑，查漏补缺。 学 生签字 章德军 教师签字 刘志宏 时间 3 月8 日 办公室 答辩准备，熟悉本设计的全部内容，模拟答辩演练 学生签字 章德军 教师签字 刘志宏 毕业设计（论文）成绩评定表 学生姓名 指导教师评语： 建议毕业设计（论文）成绩为 分。 指导教师 职称 工作单位 年 月 日 毕业设计（论文）评阅意见： 建议毕业设计成绩为 分 。 评阅人姓名 职称 工作单位 年 月 日 毕业设计答辩情况记录 答辩小组成员签字 姓 名 职 务 工 作 单 位 答辩小组评语： 答辩成绩为 分。 答辩小组组长 年 月 日 初评成绩为 分。 毕业设计（论文）答辩委员会根据指导教师评语、评阅人及答辩小组意见，经讨论研究、确定 同学的毕业设计（论文）总评成绩（等第）为： 。 答辩委员会主任（签名）： 江苏城市职业学院 毕业设计（ 调查 报告 ） （ 应 届） 设计（论文）题目 计 算 机 辅 助 机 械 设 计 二 级 圆 柱 斜齿轮设计及主要零件 办 学 点 （系） 淮安（机电工程系） 专 业 数控应用技术 班级 07 数控大 学号 070801350202 学 生 姓 名 章德军 起 讫 日 期 地点 淮安广播电视大学 指 导 教 师 刘志宏 职称 2009 年 11 月 10 日 江苏城市职 业学院教务处制 调查 报告 上了 三年的大学， 许多人 对本专业的认识还是不够 ,在大二期末 、大三上半学期我主动的参加对数控车床的中高级培训 ， 将书本中的一些知识联系到生产实践中，更好的掌握已学的知识。 今年暑假 ,学院为了使我们更多了解 数控生产，提高对数控加工技术的认识，加深数控生产 在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺， 我 特意到工厂进行生产操作实习 。 为期 四周 的生产实习，让我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用， 数控加工在 精密机械制造 中 的应用了，等等理论与实际的 相结合，让我们大开眼界 ,也是对以前所学知识的 检验 一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足 ,为后续专业课学习和毕业设计打好基础。 11 月 2 日 ,我来到实习的厂 ,隶属杭州机床集团的杭州通用机床厂 130h,7132h,是目前国内比较大型的机床制造厂之一 在机械工程类实习中 ,安全问题始终是摆在第一位的 粗略了解了该厂的产品类型和工厂概况 实习目的和实习重点 . 在接下来的一端时间 ,我们分三组陆续在通机车间 ,专机车间和加工车间进行生产实习 该车间负责人带我参观了他们的生产装配流水线 ,并为我们详细讲解了平面磨床主要零部件的加工装配工艺和整机的动力驱动问题以及内部液压系统的一系列构造 共分为供油机构 ,执行机构 ,辅助机构和控制机构 以把液压系统分成不同的形式 压系统可分为开式系统和闭式系统。 开式系统是指液压泵从油箱吸油，油经各种控制阀后，驱动液压执行元件，回油再经过换向阀回油箱。这种系统结构较为简单，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质作用，但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致机构运动不平稳等后果。开式系统油箱大，油泵自吸性能好。闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。其结构紧凑，与空气接触机会少，空气不易渗入系统，故传动较平稳 ,但闭式系统较开式系统复杂，因无油箱，油液的散热和过滤条件较差。为补偿系统中的泄漏，通常需要一个小流量的补油泵和油 箱 考虑到经济性的问题 ,所以该平面磨床采取开始系统 ,外加一个吸震器来平衡系统 且与电子系统、计算机控制技术结合，成为现代工程机械的重要组成部分 ,怎样设计好液压系统 ,是提高我国机械制造业水平的一项关键技术 对专用磨床的三组导轨 ,两个拖板等特殊结构和送料机构及其加工范围有了进一步的加深学习 ,比向老师傅讨教了动力驱动的原理问题 ,获益非浅 对龙门刨床 ,牛头刨床等有了更多的确切的感性认知 ,听老师傅们把机床的五大部件 :床身 ,立柱 ,磨头 ,拖板 ,工作台细细道来 ,如 庖丁 解牛般地 ,它们的加工工艺 ,加工特点在不知不觉间嵌 入 我 们 的脑袋里。 在通 用 机工厂的实习 ,了解了目前制造业的基本情况 ,只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性 ,很遗憾地 ,不能多做一些具体实践的操作 ,但是观察了一台机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程 ,使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来 ,明白了本专业在一些技术制造上的具体应用 。 时光如流水，二周时间转眼即逝，为期二周的实习给我的体会是： 通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产 方式和工艺过程。熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。 在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。 在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我的工程实践能力、创新意识和创新能力。 这次实习，让我明白做事要认真 谨慎 ，不得有半点马虎。同时也培养了我 刻苦耐劳的精神 ，不到最后一秒决不放弃 的毅力！ 培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我的整体综合素质。 很快我 们 就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。 0 江苏城市职业学院 毕业设计（论文） （ 2010 届） 设计（论文）题目 计算机辅助机械设计 二级原柱斜齿轮齿轮减速器设计及主要零件 办 学 点 （系） 淮安（机电工程系） 专 业 数控 班级 07 数控大 学号 070801350202 学生姓名 章德军 起讫日期 地点 淮安广播电视大学 指导教师 刘志宏 职称 高级讲师 2009 年 12 月 日 1 江苏城市职业学 院教务处制 目 录 摘要 1 引言 速器的组成及其分类 .设计的基本要求 .国齿轮减速器的现状和发展趋势 .设计的主要任务 .用软件的选择 . 减速器的设计 .动装置的总体设计 .动零件的设计计算 .速器铸造箱体的主要结构尺 .的设计 .动轴承的选择和计算 .联接的选择和计算 .轴器的选择和强度校核 .速器的润滑 .速器的装配图及零件工作 .速器内主要零件的三维实体造型 .速器主要零件的工艺过程 .论 .谢 .考文献 .2 中文摘要 减速器是机械加工业常用装备之一，具有品种多，批量小，更新快等特点。论文中简要介绍了减速器行业的现状及发展趋势，概述了减速器的设计计算过程，传动零件材料、差数的选择。零件的强度校核，主要零件间的配合以及减速器的润滑。在这次设计中运用了 制了减速器的主要零件，并编制里主要零件的制造工艺流程。 但由于缺少实践经验，设计中参数选择的合理性，零件现状的实用性，还有待在将来的实践应用中证实。 关键词 齿轮 减速器 计算机辅助设计 3 减速器是广泛用于机械传动领域的机械设备。对于它的设计方法的研究以及设计的优化一直以来都受到急速其设计者的重视。而计算机辅助设计及辅助制造（ 术是当今设计及制造领域广泛采用的先进技术。本课题结合这两个问题，以二级圆柱斜齿轮为载体。积极运用计算机辅助设计技术、三维实体造型技术运用于整个设计过程。通过设计进一步了解和学习计算机辅助设计技术，并尝试着零件制造工艺的设计，本设计通过一系列的具体实践，更为深入地 学习机械设计和制造技术 。 减速器是一种典型的机械传动的设备。是一种应用于原动机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速。称为增速器。组成减速器的主要零件一般有：轴、轴承、齿轮（或涡轮蜗杆）。箱体以及其它附属零件等。根据传动类型，减速器可以分为齿轮、蜗杆。齿轮 蜗杆和行星减速器 ;根据齿轮形状的不同，减速器可以分为展开式、分流式和同轴式减速器 。 命的要求 3经济性要求 4操作使用要求 自 20 世纪 60 年代以来，我国先后预制订了 70 圆柱齿轮减速器等一批通用减速器标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器生产厂。 改革开放以来，我国引进了一批先进的加工装备。 通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高。部分减速机采用硬齿后，体积和重量明显减少，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高 主机的总体水平起到明显的作用。目前，我国科设计制造 2801700是，我国大多数减速器的水平还不高，老产品不可能立即被替代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 4 随着我国市场经济的推进，齿轮行业的专业化生产水平有了明显的提高，整个结构得到优化，行业实力增强，技术进步加快。 适应市场要求的新老产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神是 21世纪企业竞争的焦点。在 21世纪成套机械设备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。 总之，当今世界各国急速其机齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。 减速器和齿轮的设计制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。 本设计的主要任务是： 动的特性、初步具有分析和设计常用机构的能力。对机械传动力学的某些基本知识有所了解。 结构特点、设计计算和维护等基本知识，并初步具有涉及机械传动装置的能力。 范手册、图册等有关技术资料的能力 。 1 改及显示输出的一种设计方法，它是一门多学科的综合性应用技术。 从技术方法学的角度出发， 决定设计策略、信息处理、修改设计及分析计算方面各自发挥各自的特长。例如：计算机的信息的存储与检索、工程分析与计算、图形与文字处理以及代替人做大量重复繁琐的工作方 面有着特殊的优点；但在设计策略。逻辑控制、信息组织及发挥经验和创造性方面，人将起主导作用。因此，合理地运用 术可以缩短产品的设计周期，提高设计质量，降低设计成本。 （ 1） 工程分析与计算技术。如各种物理特性的计算、有限元分析、边界元分析、优化设计方法的专业工程分析等。 （ 2） 图形处理技术 （ 3） 数据处理与数据交换技术 （ 4） 文档处理技术 （ 5） 软件开发技术 5 二维绘图 （ 1） 图形及符号库 （ 2） 差数化设计 （ 3） 工程分析及科学计算 （ 4） 设计文档与报表生成 （ 5） 三维几何造型 1. 为工程图自动生成和装配等特点 件是一个非常优秀的软件，包括了零件设计、钣金设计、而为工程图自动生成和装配等功能，而且继承和兼容了 统的卓越功能，其三维实体建模又易教、易学、易用的特点，参数化特征造型技术定义清晰。 995年问世以来，以其优越的性能、易用性和创新性，极大的提高了机械设计效率，在同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位，成为三维机械设计软件的标准，在全球拥有 30 万用户。 充分发挥用三维工具进行产品开发的 威力，它提供从现有的二维数据建立的三维模型的强大转换工具。 够直接读取 式的文件。另一方面。 的开放性现在符合 以集成到 件中，从而为用户提供一体化的解决方案。 版本在设计创新，使用方面性和提高整体性能等方面得到了显著的加强，包括增加了大装配处理能力，复杂曲面造型能力，以及专门为中国市场的需求而进 一步增加的中国国标（ 容等。 该软件的特点有 用方面。 用用户熟悉的界面，简单易学使使用。 用基于特征造型的实体造型技术。零件有许多特征经过相切、相交叠加等操作构建而成，符合人的设计思路，使设计工作变的简单轻松，而参数化使零件的修改方面易行，且用户可在任何时候修改等操作。 而零件设计，模具设计及工程图可全过程共 享，使在三维和二维环境里的修改一样方面。并且任何一个环节的修改可以反映到其他各个环节，从而保持数据的一致性。 6 在任何的全过程中，我发现 件有许多意想不到的好处，它的强大的实体造型功能是我们可以方面的话出一些零部件，它自顶向下的设计理念使我们处理问题更加明确，还有它的虚拟装配的功能，动态演示功能等，是我们的设计效率大为提高。 2. 减速器的设计 设计的原始数据有： 五辊牵伸机输入功率 6筒转速 n=140r/辊筒直径D=班制，使用期限为 10 年（每年工作 300天），连续单向运转，大修期三年，小批量生产。 （一） 传动装置的总体设计 传动装置如图 1 1所 图1 （ 1）选择电动机的类型 按工作条件和要求，选用一般用途的 （ 2）选择电动机的功率 电动机所需功率 式中 ,为电动机至 辊 筒主动轴的传动总效率 = c g r c 一个 联轴器的传动效率 ,取 c= g 一对齿轮的传动效率 ,取 g= r 一对滚动轴承效率，取 r= =d= P w/ =16/7 选取电机的额定功率，使 P d 查手册选取电动机的额定功率 W (3)选取电动机的转速 五 辊 牵 伸机的转速 n=40=级圆柱齿轮减速机的传动比 电机的转速可选范围为 ng=（ 408 ） 15 = 62211244 r/合这范围的电动机同步转速有 1500、 3000r/二种，先对这两种电动机进行分析比较。 电动机的主要技术数据机减速器传动比 方案 电动机型号 额定功率（ 转速（ r/ 减速器传动比 同步转速 满载转速 1 500 1470 000 2930 合考虑电动机和传动装置的尺寸、质 量、价格、传动比及市场供应情况，选取合适的方案，现选用型号为 （ 1）减速器总传动比 m=中 电动机的满载转速 r/ （ 2）分配各级传动比 由有关手册查得高速级传动比 i =（ 低速级传动比 i i = i =（ 1）各轴的输入功率 电动机轴： 高速轴： P = c= =W 轴（中间轴）： P = P g r= =（低速轴）： P =P g r= =8 牵伸机牵入轴： P = P g r= = 2）各轴的转速 电机机轴： 470r/： n =470r/ : n = : n =伸机输入轴： n = n = 3）各轴的输入转矩 电动机轴： 550： 550=： 550=： 550=伸机输入轴： T =550=上述计算结果列于下表： 差数 轴名 输入功率（ 转速n(r/输入转矩T（ 传动比 i 效率 电动机轴 470 9 轴 470 伸机输入轴 二） 传动零件的设计计算 （ 1）选择齿轮类型、材料、精度及差数 1 选用斜齿圆柱齿轮传动。 2 选用齿轮材料：选区大小齿轮材料均为 45 钢，调质后表面淬火，齿面硬度 5。 3 初选齿轮为 8级精度，要求吃面粗糙度 m (2)按齿根弯曲疲劳强度设计 因两齿轮为刚质齿轮 故设计公式为 2121c o 确定有关差数和系数： a ）齿数 Z 、螺旋角 和齿宽系数 d 取小齿轮系数 1Z =23，则 2Z = 1整 2Z =80 初选螺旋角 = 计算当量3c o s 31 0c o s 322 d=10.6 b ）计算转矩 T T =10 c ）载荷系数 K K=d ）查取材料弯曲疲劳强度极限 查图 大小齿轮均为12600e )计算应力循环次数 10 124300101 4 7 06060 1 = 查得寿命系数 12 h ）计算弯曲疲劳许用应力 F ：取弯曲疲劳安全系数 S ，则 Mp l i Mp 001 l i l ）计算大小齿轮的值，并加以比较： 0 0 9 8 0 7 2 9 1 11 Y 0 0 8 1 8 6 2 2 22 Y 小齿轮比值较大，说明小齿轮弯曲强度较弱，故以此为计算依据 212111c o =3 5 1 o =标准值 2m )计算中心距并修正螺旋角： o 8023(2c o ( 21 取 105a 9 8 0 0322 )(c o s 21 a n得 32111 o n ）分度圆直径 o o s 11 o o s 22 o) 齿宽 取 02 51 p) 齿数比 i q) 许用接触应力 H Z M 1002 应力循环次数 91 92 接触疲劳寿命系数 1 按一般可靠度选取安全系数 S 故 M P H i M P H i （ 3）校核接触疲劳强度 . H H 安全可用 )r 齿轮的圆周速度 100060 1 因此 ,可选用 8级精度 . (4)齿轮传动几何尺寸计算 几何尺寸计算列于下表 : 长度单位 名称 代号 计算公式 结果 小齿轮 大齿轮 中心距 a ( 21 n 1051 a 传动比 i 12i 法面模数 取标准值 21n标准值 20n螺旋角 一般取08 32111 o 齿数 Z 231 Z 802 Z 分度圆直径 d nd d 齿顶圆直径 B 1dB d351 B 302 B 12 螺旋角方向 右旋 左旋 (5)齿轮结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用辐板式锻造齿轮结构，按上表计算结果尺寸，然后据此绘出齿轮结构图，如图 1示。 均布图 1 - 2 高 速 级 大 齿 轮 结 构 图 0 江苏城市职业学院 毕业设计（论文） （ 2010 届） 设计（论文）题目 计算机辅助机械设计 二级原柱斜齿轮齿轮减速器设计及主要零件 办 学 点 （系） 淮安（机电工程系） 专 业 数控 班级 07 数控大 学号 070801350202 学生姓名 章德军 起讫日期 地点 淮安广播电视大学 指导教师 刘志宏 职称 高级讲师 2009 年 12 月 日 1 江苏城市职业学 院教务处制 目 录 摘要 1 引言 速器的组成及其分类 .设计的基本要求 .国齿轮减速器的现状和 发展趋势 .设计的主要任务 .用软件的选择 . 减速器的设计 .动装置的总体设计 .动零件的设计计算 .速器铸造箱体的主要结构尺 .的设计 .动轴承的选择和计算 .联接的选择和计算 .轴器的选择和强度校核 .速器的润滑 .速器的装配图及零件工作 .速器内主要零件的三维实体造型 .速器主要零件的工艺过程 .论 .谢 .考文献 .2 中文摘要 减速器是机械加工业常用装备之一，具有品种多，批量小，更新快等特点。论文中简要介绍了减速器行业的现状及发展趋势，概述了减速器的设计计算过程，传动零件材料、差数的选择。零件的强度校核 ，主要零件间的配合以及减速器的润滑。在这次设计中运用了 制了减速器的主要零件，并编制里主要零件的制造工艺流程。 但由于缺少实践经验，设计中参数选择的合理性，零件现状的实用性，还有待在将来的实践应用中证实。 关键词 齿轮 减速器 计算机辅助设计 3 减速器是广泛用于机械传动领域的机械设备。对于它的设计方法的研究以及设计的优化一直以来都受到急速其设计者的重视。而计算机辅助设计及辅助制造（ 术是当今设计及制造领域广泛采用的先进技术。本课题结合这两个问题，以二级圆柱斜齿轮为载体。积极运用计算机辅助设计技术、三维实体造型技术运用于整个设计过程。通过设计进一步了解和学习计算机辅助设计技术，并尝试着零件制造工艺的设计，本设计通过一系列的具体实践，更为深 入地 学习机械设计和制造技术 。 减速器是一种典型的机械传动的设备。是一种应用于原动机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速。称为增速器。组成减速器的主要零件一般有 ：轴、轴承、齿轮（或涡轮蜗杆）。箱体以及其它附属零件等。根据传动类型，减速器可以分为齿轮、蜗杆。齿轮 蜗杆和行星减速器 ;根据齿轮形状的不同，减速器可以分为展开式、分流式和同轴式减速器 。 命的要求 3经济性要求 4操作使用要求 自 20 世纪 60 年代以来，我国先后预制订了 70 圆柱齿轮减速器等一批通用减速器标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器生产厂。 改革开放以来，我国引进了一批先进的加工装备。 通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置 的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高。部分减速机采用硬齿后，体积和重量明显减少，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高 主机的总体水平起到明显的作用。目前，我国科设计制造 2801700是，我国大多数减速器的水平还不高 ，老产品不可能立即被替代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 4 随着我国市场经济的推进，齿轮行业的专业化生产水平有了明显的提高，整个结构得到优化，行业实力增强，技术进步加快。 适应市场要求的新老产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神是 21世纪企业竞争的焦点。在 21世纪成套机械设备中，齿轮仍然 是机械传动的基本部件。 总之，当今世界各国急速其机齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。 减速器和齿轮的设计制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在 我国有广阔的前景。 本设计的主要任务是： 动的特性、初步具有分析和设计常用机构的能力。对机械传动力学的某些基本知识有所了解。 结构特点、设计计算和维护等基本知识，并初步具有涉及机械传动装置的能力。 范手册、图册等有关技术资料的能力 。 1 改及显示输出的一种设计方法，它是一门多学科的综合性应用技术。 从技术方法学的角度出发， 决定设计策略、信息处理、修改设计及分析计算方面各自发挥各自的特长 。例如：计算机的信息的存储与检索、工程分析与计算、图形与文字处理以及代替人做大量重复繁琐的工作方 面有着特殊的优点；但在设计策略。逻辑控制、信息组织及发挥经验和创造性方面，人将起主导作用。因此，合理地运用 术可以缩短产品的设计周期，提高设计质量，降低设计成本。 （ 1） 工程分析与计算技术。如各种物理特性的计算、有限元分析、边界元分析、优化设计方法的专业工程分析等。 （ 2） 图形处理技术 （ 3） 数据处理与数据交换技术 （ 4） 文档处理技术 （ 5） 软件开发技术 5 二维绘图 （ 1） 图形及符号库 （ 2） 差数化设计 （ 3） 工程分析及科学计算 （ 4） 设计文档与报表生成 （ 5） 三维几何造型 1. 为工程图自动生成和装配等特点 件是一个非常优秀的软件，包括了零件设计、 钣金设计、而为工程图自动生成和装配等功能，而且继承和兼容了 统的卓越功能，其三维实体建模又易教、易学、易用的特点，参数化特征造型技术定义清晰。 995年问世以来，以其优越的性能、易用性和创新性，极大的提高了机械设计效率，在同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位 ，成为三维机械设计软件的标准，在全球拥有 30 万用户。 充分发挥用三维工具进行产品开发的 威力，它提供从现有的二维数据建立的三维模型的强大转换工具。 够直接读取 式的文件。另一方面。 的开放性现在符合 以集成到 件中，从而为用户提供一体化的解决方案。 版本在设计创新，使用方面性和提高整体性能等方面得到了显著的加强，包括增加了大装配处理能力，复杂曲面造型能力，以及专门为中国市场的需求而进 一步增加的中国国标（ 容等。 该软件的特点有 用方面。 用用户熟悉的界面 ，简单易学使使用。 用基于特征造型的实体造型技术。零件有许多特征经过相切、相交叠加等操作构建而成，符合人的设计思路，使设计工作变的简单轻松，而参数化使零件的修改方面易行，且用户可在任何时候修改等操作。 而零件设计，模具设计及工程图可全过程共 享，使在三维和二维环境里的修改一样方面。并且任何一个环节的修改可以反映到其他各个环节，从而保持数据的一致性。 6 在任何的全过程中，我发现 件有许多意想不到的好处，它的强大的实体造型功能是我们可以方面的话出一些零部件，它自顶向下的设计理念使我们处理问题更加明确，还有它的虚拟装配的功能，动态演示功能等，是我们的设计效率大为提高。 2. 减速器的设计 设计的原始数据有： 五辊牵伸机输入功率 6筒转速 n=140r/辊筒直径D=班制，使用期限为 10 年（每年工作 300天），连续单向运转，大修期三年，小批量生产。 （一） 传动装置的总体设计 传动装置如图 1 1所 图1 （ 1）选择电动机的类型 按工作条件和要求，选用一般用途的 （ 2）选择电动机的功率 电动机所需功率 式中 ,为电动机至 辊 筒主动轴的传动总效率 = c g r c 一个 联轴器的传动效率 ,取 c= g 一对齿轮的传动效率 ,取 g= r 一对滚动轴承效率，取 r= =d= P w/ =16/7 选取电机的额定功率，使 P d 查手册选取电动机的额定功率 W (3)选取电动机的转速 五 辊 牵 伸机的转速 n=40=级圆柱齿轮减速机的传动比 电机的转速可选范围为 ng=（ 408 ） 15 = 62211244 r/合这范围的电动机同步转速有 1500、 3000r/二种，先对这两种电动机进行分析比较。 电动机的主要技术数据机减速器传动比 方案 电动机型号 额定功率（ 转速（ r/ 减速器传动比 同步转速 满载转速 1 500 1470 000 2930 合考虑电动机和传动装置的尺寸、质 量、价格、传动比及市场供应情况 ，选取合适的方案，现选用型号为 （ 1）减速器总传动比 m=中 电动机的满载转速 r/ （ 2）分配各级传动比 由有关手册查得高速级传动比 i =（ 低速级传动比 i i = i =（ 1）各轴的输入功率 电动机轴 ： 高速轴： P = c= =W 轴（中间轴）： P = P g r= =（低速轴）： P =P g r= =8 牵伸机牵入轴： P = P g r= = 2）各轴的转速 电机机轴： 470r/： n =470r/ : n = : n =伸机输入轴： n = n = 3）各轴的输入转矩 电动机轴： 550： 550=： 550=： 550=伸机输入轴： T =550=上述计算结果列于下表： 差数 轴名 输入功率（ 转速n(r/输入转矩T（ 传动比 i 效率 电动机轴 470 9 轴 470 伸机输入轴 二） 传动零件的设计计算 （ 1）选择齿轮类型、材料、精度及差数 1 选用斜齿圆柱齿轮传动。 2 选用齿轮材料：选区大小齿轮材料均为 45 钢，调质后表面淬火，齿面硬度 5。 3 初选齿轮为 8级精度，要求吃面粗糙度 m (2)按齿根弯曲疲劳强度设计 因两齿轮为刚质齿轮 故设计公式为 2121c o 确定有关差数和系数： a ）齿数 Z 、螺旋角 和齿宽系数 d 取小齿轮系数 1Z =23，则 2Z = 1整 2Z =80 初选螺旋角 = 计算当量3c o s 31 0c o s 322 d=10.6 b ）计算转矩 T T =10 c ）载荷系数 K K=d ）查取材料弯曲疲劳强度极限 查图 大小齿轮均为12600e )计算应力循环次数 10 124300101 4 7 06060 1 = 查得寿命系数 12 h ）计算弯曲疲劳许用应力 F ：取弯曲疲劳安全系数 S ，则 Mp l i Mp 001 l i l ）计算大小齿轮的值，并加以比较： 0 0 9 8 0 7 2 9 1 11 Y 0 0 8 1 8 6 2 2 22 Y 小齿轮比值较大，说明小齿轮弯曲强度较弱，故以此为计算依据 212111c o =3 5 1 o =标准值 2m )计算中心距并修正螺旋角： o 8023(2c o ( 21 取 105a 9 8 0 0322 )(c o s 21 a n得 32111 o n ）分度圆直径 o o s 11 o o s 22 o) 齿宽 取 02 51 p) 齿数比 i q) 许用接触应力 H Z M 1002 应力循环次数 91 92 接触疲劳寿命系数 1 按一般可靠度选取安全系数 S 故 M P H i M P H i （ 3）校核接触疲劳强度 . H H 安全可用 )r 齿轮的圆周速度 100060 1 因此 ,可选用 8级精度 . (4)齿轮传动几何尺寸计算 几何尺寸计算列于下表 : 长度单位 名称 代号 计算公式 结果 小齿轮 大齿轮 中心距 a ( 21 n 1051 a 传动比 i 12i 法面模数 取标准值 21n标准值 20n螺旋角 一般取08 32111 o 齿数 Z 231 Z 802 Z 分度圆直径 d nd d 齿顶圆直径 B 1dB d351 B 302 B 12 螺旋角方向 右旋 左旋 (5)齿轮结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用辐板式锻造齿轮结构，按上表计算结果尺寸，然后据此绘出齿轮结构图，如图 1示。 均布图 1 - 2 高 速 级 大 齿 轮 结 构 用齿轮的材料、精度、宽度系数均高速级 齿轮相同，其设计计算方法与高速级齿轮相同，计算过程从略。几何尺寸计算结果列于下表。 名称 代号 计算公式 结果 小齿轮 大齿轮 中心距 a ( 43 n 1401 a 传动比 i 34i 法面模数 确定，并取标准值 31tmnt 05.3 13 法面压力角 n标准值 20n端面压力角 t c o 247320 螺旋角 一般取08 74149 o 齿数 Z 251 Z 672 Z 分度圆直径 d nd d 齿顶 圆直径 B 3dB d501 B 452 B 螺旋角方向 左 旋 右 旋 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用辐板式齿轮结构，结构尺寸及结构图从略。 （三） 减速器铸造箱体的主要结构尺寸从略 （四） 轴的设计 1. 高速轴的设计（略） 2. 中间轴的设计 （ 1） 选择轴的材料： 选取 45 钢，调质、硬度 230强度极限 50 ，屈服强度60 ，弯曲疲劳极限 ，剪切疲劳极限 对称循环 变应力时许用应力 1 。 （ 2） 初步估算轴的最小直径 取 110 3 由轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径 5 ，初选轴承型号 7009C 14 的角接触球轴承，装齿 轮处的轴径 6 ，轴肩直径 6 ，轴的装配草图如图 1 图 1 - 3 中 间 轴 的 装 配 图两轴承支点间的距离为2142132)(2 式中 T 轴承宽度， 7009=16 a 轴承支点与轴承外圈端面的距离， 6 ； 3 轴承外圈端面与箱体内壁的距离，取 ； 1 齿轮端面与箱体内壁的距离，取 ； 1B 齿轮 3的宽度， 01 ； 2 轴肩的宽度， ； 2B 齿轮 2的宽度， 02 ； 4 齿轮 2端面与箱体内壁的距离， ； 代入以上各值得 4121252 齿轮 3的对称线与左轴承支点的距离为 2)( 1131 25125)1616( 齿轮 3的对称线与齿轮 2的对称线间距离为 22 2212 151225 齿轮 2的对称线与右轴承支点间的距离为 )(2 3423 （ 3） 按弯扭合成应力校核 轴的强度 1 绘出轴的计算简图，轴的计算简图如图 1 2 计算作用在轴上的力 )(a 大齿轮 2受力分析 22 径向力32111c o a o st a o F 15 轴向力 32111t a a F )(b 小齿轮 3的受力分析 32 径向力74149c o a o st a o F 轴向力 F 9ta n 233 3 计算支反力 水平面 00) R 398 0F 327398104204861 垂直面 03 2233 590F 4 作弯矩 图 水平面弯矩 42 310716 M 271929 垂直面 弯矩 421 M 16 42859 36078 242 332 2 8 03 6 0 7 8 40848 22 2 合成弯矩 221 122 3 6 0 7 8)3 1 0 7 1 6( 222 222 3 1 3 8 1 3)3 1 0 7 1 6( 221 122 4 0 8 4 8)2 7 1 9 2 9( 222 222 )3 7 7 5 8()2 7 1 9 2 9( 5 作转矩图 I 96 6 作 计算弯矩图 单向运转，扭转剪应力按脉动循环应变力，取系数 59.0a ，则 511 222 )( 2525 ) 11 222 )( 17 7 按弯扭合成应力校核轴的强度 Mp Mc 353 22 M p aM p c a 353 22 结论：强度足够 a)F 1M 2M IM c)d)e)f)g)M 弯矩和转矩 )a 轴的结构与装配 )b 受力简图 )c 水平面的受力和弯矩图 )d 垂直面的受力和弯矩图 )e 合成弯矩图 )f 转矩图 )g 计算弯矩图 8 轴的 结构设计如图 1） （五）、滚动轴承的选择和计算 1、 高速轴滚动轴承的选择和计算（略） 2、 中间轴滚动轴承的选择和计算 按轴的结构设计，初步选用型号为 7009C 的角接触球轴承 （ 1） 计算轴承载荷 18 1 轴承的径向载荷 轴承 A 2222 8597398 轴承 B 2222 11847882 2 轴承的派生 轴向力 S 轴承 7009C、 15 ，所 以 A 249415c o 447c o B 266915c o 970c o 外部轴向力 因为 3 3 1 48202 4 9 4 轴承 以两轴承的轴向力为 A 2494 3
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