【JS028】二级圆柱直齿齿轮减速器设计【3A0】【含8张CAD图+设计说明书论文】【机械类毕业设计】

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二级圆柱直齿齿轮减速器设计【3A0】.zip

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A0-箱盖.dwg

A0-装配图.dwg

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A3-大齿轮.dwg

A3-小齿轮.dwg

A3-输入轴.dwg

A3-输出轴.dwg

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关键词：: 二级圆柱齿轮减速器设计 a0

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内容简介：: 2 004 级专科毕业设计论文第 1 页共 33 页 1 引言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， =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 ,在现代机械中应用极为广泛。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来 ,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。在 21 世纪成套机械装备中 ,齿轮仍然是机械传动的基本部件。床和工艺技术的发展 ,推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动 ,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉 ,将成为新型传动产品发展的重要趋势。 2 004 级专科毕业设计论文第 2 页共 33 页 2 传动装置总体设计计任务书 1设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。 2 设计要求（ 1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好；（ 2）多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。 3 原始数据（ 1）运输带工作拉力 F=4 2）运输带工作速度 V=s (3)输送带滚筒直径 D=450 4）传动效率 4工作条件两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限 10 年，年工作 300 天。定传动方案 2 004 级专科毕业设计论文第 3 页共 33 页图 2-1(a) 图 2-1(b) 方案（ a）为展开式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比 =8 40。展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地 2 004 级专科毕业设计论文第 4 页共 33 页互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。方案（ b）为同轴式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比 =8 40。同轴式圆柱齿轮减速器的特点是减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使载荷沿齿宽分布不均匀，高速级齿轮的承载能力难于充分利用。综合比较展开式与同轴式圆柱齿轮减速器的优缺点，在本设计中，我将采用展开式圆柱齿轮减速器为设计模版。动机的选择动机的容量选择根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率 1000 设 w 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率； c 联轴器效率， c =g 闭式圆柱齿轮传动效率， g =b 一对滚动轴承效率， b = 带式输送机滚筒效率。 =算运动系统总传递效率： w 34231201 式中： 9 5 0 0 0 0 得传动系统总效率总工作机所需电动机功率 2 004 级专科毕业设计论文第 5 页共 33 页 0 P 由表 2列 Y 系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足 P 条件的电动机额定功率取为 11 表 2动机型号额定功率 /满载转速 /（ r ）额定转矩堵转转矩额定转矩最大转矩 1420 112 1440 132440 132440 1601 1460 1605 1460 1601 970 电动机转速的选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 d vn w r 6 0 由表 2500 r 和 1000 r 的电动机，对应用于额定功率1 的电动机型号应分别为和 160动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表 2表 2 方案的比较方案号电动机型号额定功率（同步转速（ r ）满载转速（ r ）总传动比 500 1460 000 970 2 004 级专科毕业设计论文第 6 页共 33 页通过对这两种方案比较可以看出：方案选用的电动机转速高、质量轻、价值低，总传动比为较合适，故选用方案。动机型号的确定根据工作条件：两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限为 10 年，年工作 300 天，工作机所需电动机功率及电动机的同步转速 500 等，选用 Y 系列三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为主要性能数据如下：电动机额定功率 1 电动机满载转速 460 rn m 电动机轴身直径 2 电动机轴身长度 10 动比的分配带式输送机传动系统的总传动比由传动系统方案知 101i 134i 所以圆柱齿轮总传动比 ii 两对齿轮材料相同、齿面硬度350 齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比低速级传动比传动系统各传动比分别为： 2 004 级专科毕业设计论文第 7 页共 33 页 101i ， i ， i ， 134i 动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算： 0轴（电动机轴）： m m 14600 d 00 1轴（减速器高速轴）： m 6 011 4 6 00101 1 5 9 3 4 2轴（减速器中间轴）： m 6 012 12 3轴（减速器低速轴）： m 9 1 0 6 将上述结果和传动比及传动效率汇总如表 2表 2传动系统的运动和动力参数 3 传动零件的设计计算速级齿轮的参数计算 2 004 级专科毕业设计论文第 8 页共 33 页料选择及热处理减速器要求结构紧凑，故小齿轮选用调质 40 270 的 45 钢，大齿轮选用正火00 230 的 45 钢；载荷稳定，齿速不高，初选 8级精度。定许用接触应力 21 和根弯曲疲劳强度设计（ 1）确定公式中的参数值 3 212c o 1）载荷系数试选）小齿轮传递的转矩 3）大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1， 2 1= 2=380 查图械设计徐锦康主编） 4）应力循环次数 911 8912112 5）弯曲疲劳寿命系数 1 212图械设计徐锦康主编） 6）许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数 S ，应力修正系数则 1K / i 7）查取齿形系数和应力校正系数根据当量齿数 s 3311 s 3322 查表 3齿形系数和应力修正系数表 3齿形系数应力修正系数 2 004 级专科毕业设计论文第 9 页共 33 页 )(17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 (30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 ）计算大小齿轮的 F Y并加以比较 1 F Y 2 F Y 因为 2 221 11 F ，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9）重合系数 Y 及螺旋角系数 Y 取 Y = Y = 2）设计计算 1）试计算齿轮模数 o 21 2）计算圆周速度 o o 1 3）计算载荷系数查表械设计徐锦康主编）得 1 根据、 8级精度，查图械设计徐锦康主编）得 1.1斜齿轮传动取2.1查图械设计徐锦康主编）得 K 。则载荷系数 4）校正并确定模数 2 004 级专科毕业设计论文第 10 页共 33 页 3 （取 2 （ 3）计算齿轮传动几何尺寸 1）中心距 a n 520(13c o )(c o 1 （圆整为 a =119 2）螺旋角 5753141192 )9520(2a r c c o (a r c c o s 21 a n3）两分度圆直径 1d ， 2d 25314021 25314c o s 952c o s 22 ) 齿宽 1b ， 2b db d 2b =35b = 5(b 10） 1b =404) 校核齿面接触疲劳强度 12 211 1）大小齿轮的接触疲劳强度极限 1， 2 1= 2=1170 2）接触疲劳寿命系数 1 2查图械设计徐锦康主编）得 12）计算许用接触应力取安全系数 1则 i 2l i 029(221 4）节点区域系数查图械设计徐锦康主编）得）重合度系数 Z Z =）螺旋角系数 Z Z = 25314c 2 004 级专科毕业设计论文第 11 页共 33 页 7）材料系数查表械设计徐锦康主编）得 189.8 8）校核计算 9 3 （ 5）齿轮结构设计及绘制齿轮零件图大齿轮：齿顶圆直径大于 160小于 500采用腹板式结构，如图3齿轮零件图。图 3. 2 低速级齿轮的计算减速器要求结构紧凑，故大齿轮用 40质处理后表面淬火，小齿轮用 45钢，载荷稳定，齿速不高，初选 8 级精度，闭式硬齿面齿轮传动，传动平稳，齿数宜多，选 1Z =25， 2Z = 1Z i （取 2Z =92）。按硬齿面齿轮非对称安装，查 2 004 级专科毕业设计论文第 12 页共 33 页表选齿宽系数 8.0d 。初选螺旋角 = 13 1 齿根弯曲疲劳强度设计（ 1）确定公式中的参数值 3 212c o 1）载荷系数试选）小齿轮传递的转矩 3）大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1， 2 1= 2=380 查图械设计徐锦康主编） 4）应力循环次数 811 8812112 5）弯曲疲劳寿命系数 1 212图械设计徐锦康主编） 6）许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数 S ，应力修正系数则 1K / i 7）查取齿形系数和应力校正系数根据当量齿数 s 3311 s 3322 查表 3 8）计算大小齿轮的 F Y并加以比较 1 F Y 2 004 级专科毕业设计论文第 13 页共 33 页 2 F Y 因为 2 221 11 F ，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9）重合系数 Y 及螺旋角系数 Y 取 Y = Y = 2）设计计算 1）试计算齿轮模数 o 21 2）计算圆周速度 o o 1 3）计算载荷系数查表械设计徐锦康主编）得 1 根据、 8级精度，查图械设计徐锦康主编）得 06.1斜齿轮传动取2.1查图械设计徐锦康主编）得 K 。则载荷系数 4）校正并确定模数 3 （取（ 3）计算齿轮传动几何尺寸 1）中心距 a n 225(13c o c o 1 （圆整为 a =151 2）螺旋角 3324141512 )9225(r c c o (a r c c o s 21 a n3）两分度圆直径 1d ， 2d 32414c o o n 2 004 级专科毕业设计论文第 14 页共 33 页 32414c o s o s 22 ) 齿宽 1b ， 2b db d 2b =55b = 5(b 10） 1b =604) 校核齿面接触疲劳强度 12 211 1）大小齿轮的接触疲劳强度极限 1， 2 1= 2=1170 2）接触疲劳寿命系数 1 2查图械设计徐锦康主编）得 12）计算许用接触应力取安全系数 1则 i 2l i 123(221 4）节点区域系数查图械设计徐锦康主编）得）重合度系数 Z Z =）螺旋角系数 Z Z = 32414c 7）材料系数查表械设计徐锦康主编）得 189.8 8）校核计算（ 5）齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 2 004 级专科毕业设计论文第 15 页共 33 页大齿轮：齿顶圆直径大于 160小于 500采用腹板式结构，如图3齿轮零件图。图 3 轴及轴承装置的设计计算 4. 1 轴的设计轴是减速器的主要零件之一，轴的结构决定轴上零件的位置和有关尺寸。如图 4 2 004 级专科毕业设计论文第 16 页共 33 页图 4两级圆柱齿轮减速器轴的布置考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入尺寸 s，可取 s=10 考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸 k，可取 k=10 为保证滚动轴承放在箱体轴承座孔内，计入尺寸 c=5 初取轴承宽分别为 0mm,2mm,2 3根轴的支承跨距分别为间轴的设计 2 004 级专科毕业设计论文第 17 页共 33 页图 4间轴轴的材料选用 45钢，调质处理，查表械设计徐锦康主编）确定 C 值。 8 4 6 3m i （取 6 ）即取段上轴的直径 01 。由 01 可初选轴承，查表 11械设计课程设计王大康卢颂峰主编）选 7008C 型轴承，其内径 0 ，外径 D=68宽度 B 。处轴肩的高度 h=( ,但因为该轴肩几乎不受轴向力，故取，则此处轴的直径 42 。又因为此处与齿轮配合，故其长度应略小于齿宽，取 22 。齿轮的定位轴肩高度，但因为它承受轴向力，故取，即 242443 。而此处轴的长度：（取 3 ）处也与齿轮配合，其直径与处相等，即 44 。该处的长度应略小于齿轮宽度，取 74 。结合图 4和段处轴的长度： 1 齿宽 41310515145 齿宽 2 004 级专科毕业设计论文第 18 页共 33 页综上，中间轴各段长度和直径已确定： 71 22 3 74 45 01 42 23 44 05 6834578323754321 总入轴的设计图 4入轴轴的材料选用 45钢，调质处理。（ 1）估算轴的最小直径 3 查表械设计徐锦康主编）确定 C 值。 3m i 单键槽轴径应增大 %7%5 即增大至（取 2 ）。（ 2）选择输入轴的联轴器 1）计算联轴器的转矩查表械设计徐锦康主编）确定工作情况系数 K 选择弹性柱销联轴器，按 2 1 4 8 ，查标准5014用弹性联轴器 315 ，。半联轴器长度 L 2 2 004 级专科毕业设计论文第 19 页共 33 页与轴配合毂孔长度 1L 81 半联轴器孔径 2d 22 （ 3）确定轴的最小直径应满足（取 2 ）（ 4）确定各轴段的尺寸段轴的长度及直径 1l 应略小于 1L 取 61 21 段轴的尺寸处轴肩高度（取），则 62222212 ；为便于轴承端盖拆卸，取02 。段轴的尺寸该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表 11机械设计课程设计王大康卢颂峰主编）选 7006C 型轴承，其内径 0 ，外径 D=55宽度 B 。 03 ， 33 。段轴的尺寸该处轴的直径应略大于处轴的直径，取 54 ；参照图 4知。段轴的尺寸该轴处为齿轮轴，该处为齿轮，故 05 段轴的尺寸由图 455106 ， 546 段轴的长度 037 ， 417 49141540811350367654321 总出轴的设计图 4出轴轴的材料选用 45 钢，调质处理。（ 1）估算轴的最小直径 3 2 004 级专科毕业设计论文第 20 页共 33 页查表械设计徐锦康主编）确定 C 值。 3mi 单键槽轴径应增大 %7%5 即增大至 0 0 95 4 6 3 5 （取 5 ）。（ 2）选择输入轴的联轴器 1）计算联轴器的转矩查表械设计徐锦康主编）确定工作情况系数 K 选择弹性柱销联轴器，按 4 0 5 9 ，，查标准5014用弹性联轴器 2000 ，。半联轴器长度 L 42 与轴配合毂孔长度 1L 071 半联轴器孔径 2d 52 （ 3）确定轴的最小直径应满足（取 5 ）（ 4）确定各轴段的尺寸段轴的长度及直径 1l 应略小于 1L 取 051 51 。段轴的尺寸处轴肩高度（取），则 13255212 ；为便于轴承端盖拆卸，取 02 。段轴的尺寸该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表 11机械设计课程设计王大康卢颂峰主编）选 7013C 型轴承，其内径 5 ，外径 D=100宽度 B 。 53 ， 83 。段轴的尺寸处轴肩高度（取），取 16654 。段轴的尺寸处轴肩高度（取），即 362715 ；轴肩宽度（取 05 ）。 2 004 级专科毕业设计论文第 21 页共 33 页段轴的尺寸此处安装齿轮，故其长度应略小于齿轮宽度， 36 ； 146 。段轴的长 537 ， 35103354 731853391053501057654321 总 4. 2 轴的校核入轴的校核（ 1）求轴上受力 1）计算齿轮受力齿轮分度圆直径圆周力 t 1 径向力 25314c o a o st a n 轴向力 a a n 轴心产生的弯矩 2）求支反力参见图 4承的支点位置由 7006C 型角接触轴承可知齿宽中心距左支点的距离齿宽中心距右支点的距离 213152403 左支点水平面的支反应力 0 1 23231 右支点水平面的支反应力 0 3 13222 左支点垂直面的支反应力右支点垂直面的支反应力左支点的轴向支反力 7 1 （ 2）绘制弯矩图和扭矩图参见图 4 2 004 级专科毕业设计论文第 22 页共 33 页图 4面 C 处水平弯矩截面截面 h 1 9 522 11 h 2 （ 3）弯矩合成强度校核通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度截面考虑启动，停机影响，扭矩为脉动循环变应力，， 1 截面强度校核 45 钢调质处理，由表械设计徐锦康主编）查得 1 弯矩合成强度满足要求图 4的力分析图（ 4）疲劳强度安全系数校核 2 004 级专科毕业设计论文第 23 页共 33 页 1）经判断，如图 4，齿轮面为危险截面 2）截面左侧截面校核抗弯截面系数 333 8 抗扭截面系数 333 截面左侧弯矩截面上的弯曲应力 8 1 9 5 截面上的扭转切应力平均应力， 0m 应力幅材料的力学性能 45 钢调质查表械设计徐锦康主编），，轴肩理论应力集中系数查附表械设计徐锦康主编）并经插值计算， 3.1r 材料的敏感系数由，查图机械设计徐锦康主编）并经插值得 q ， 85.0有效应力集中系数尺寸及截面形状系数由、 5 查图机械设计徐锦康主编）得扭转剪切尺寸系数由 5 查图机械设计徐锦康主编）表面质量系数轴按磨削加工，由查图（机械设计徐锦康主编）得表面强化系数轴未经表面强化处理 1q 2 004 级专科毕业设计论文第 24 页共 33 页疲劳强度综合影响系数等效系数 45 钢：取取仅有弯曲正应力时计算安全系数仅有扭转切应力时计算安全系数弯扭联合作用下的计算安全系数设计安全系数材料均匀，载荷与应力计算精确时：取疲劳强度安全系数校核左侧疲劳强度合格 3）截面右侧疲劳强度校核抗弯截面系数 333 8 抗扭截面系数 333 截面左侧弯矩截面上的弯曲应力 8 5 7 0 截面上的扭转切应力平均应力应力幅材料的力学性能 45 钢调质查表械设计徐锦康主编），，轴肩理论应力集中系数查附表械设计徐锦康主编）并经插值 2 004 级专科毕业设计论文第 25 页共 33 页计算， 3.

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