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二级
圆锥
二级直齿圆锥齿轮减速器
减速器
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二级直齿圆锥齿轮减速器
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毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 二级直齿圆锥齿轮减速 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 摘 要 本课题主要 研究的内容是根据减速器设计的原始资料，研究减速器够组成部件（包括齿轮、轴、轴承、上箱体和下箱体）的设计及校核方法。对二级圆锥圆柱齿轮减速器设计进行功能分解，确立齿轮减速器三维参数化设计方法以及齿轮减速器零件（各主要传动件，标准件等）模型库、总装配库的构建方法。并用拟软件，进行二级圆锥圆柱齿轮机构的三维建模，对圆锥圆柱减速器的机构的组成，内部传动部件，进行 装配干涉分析、应力应变分析、 运动仿真，最终生成 二维工程图 。 利用 拟软件对所设计的产品进行三维建模，装配，运动仿真和工程图的产生等方面进行 研究后发现，干涉、应力 分析在 从 三维开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据，从三维开始的设计，二维工程图的表达仍然要遵守传统设计的要求 。 关键字： 三维虚拟设计；三维建模；减速器； of is on of an a On of of of of D to of in AD is an in of be at of be in is to of of a of of 3D 目 录 引言 1 1 概述 2 2 电机的选择计算 4 择电动机的类型 4 择电动机的容量 4 定电动机转速 4 算传动装置的总传动比 i 并分配传动比 5 配原则 5 传动比 i 5 配传动比 5 算传动装置各轴的运动和动力参数 5 轴的转速 5 轴的输入功率 5 轴的输入转矩 6 3 传动零件的设计计算 6 式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算 6 式直齿圆柱齿轮传动的设计计算 9 的设计计算 12 速器高速轴的设计 12 速器的低速轴的设计 14 速器低速轴的设计计算 16 4 滚动轴承的选择与寿命计算 18 速器高速 I 轴滚动轴承的选择与寿命计算 18 速器低速 滚动轴承的选择与寿命计算 19 5 键联接的选择 20 速轴的键联接 20 速轴的键连接 20 6 减速器机体的结构设计 20 体要具有足够的刚度 20 体的结构要便于机体内零件的润滑，密封及散热 21 体结构要具有很好的工艺性 22 定机盖大小齿轮一段的外轮廓半径 22 7 润滑和密封设计 22 滑 22 封 23 8 箱体设计的主要尺寸及数据 23 9 三维建模 24 维建模技术 24 图概念设计 25 件的三维参数化设计建摸 25 拟装配 28 涉分析 30 力分析 30 10 结论 31 谢辞 32 参考文献 33 引言 本课题研究的目的是在已有减速器设计的基本理论基础上，利用 维设计软件和数据库技术，建立齿轮、轴、轴承、上箱体及下箱体的三维参数模型，将各零件进行装配。 本课题研究的意义在于：能够为齿轮减速器是设计提供一种全新手段和方法，改变原有的手工设计，二维设计变为三维设计，并在设计中体现引导作用，使设计更为直观、形象、生动；通过实时人机互动式的三维参数化实体造型设计，更好地理解、掌握零部件的结构及装配关系，实现齿轮建起的动力学参 数设计计算、齿轮传动设计技术、轴系的设计技术；分析三维参数化设计的方法，运用设计辩论与程序设计相结合的方法实现零件的三维参数化设计，在此基础上采用了在零件环境中以及在装配环境中建立零件模板的两天方法；分析齿轮减速器总装配及各部件之间的结构尺寸约束关系，并运用自顶向下与自底向上的设计思想分别构建减速器总装装配模板和轴系模板。采用 维设计软件，并结合二维绘图软件，设计了一个二级圆锥圆柱齿轮减速器，实现了减速器的三维模型生产，以及由此生成二维工程图的思想。通过 维设计软件 特有的 干涉分析、应力应变分析、空间运动分析、 运动仿真功能，对减速器进行了检查和优化设计方案，实现减速器的运动仿真，完成了减速器在计算机中虚拟设计。 1 概述 随着现代工业的不断发展和扩大，对工业机械的需求量也再迅速的增加，同时对机械设备的可靠性，维修性，安全性，经济性和燃油性也提出而来更高的要求。随着微电子工业向机械工业的渗透，现代机械日益向智能化和机电一体化方向发展。自 20世纪 90年代以来，国外机械工业进入了一个新的发展时期，技术发展的重点在于努力完善产品的标准化实现高精 度，多用途，超小型化是工业机械的发展趋势。 齿轮机构是在各种机构中应用最广泛的一种传动机构。它可以用来传递空间任意两轴件的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。而作为齿机构的最基本组成部分齿轮所起的作用是无可代替的，所以齿轮的设计尤为重要。齿轮是应用最为广泛的通用零件，广泛用在各种传动中，如机床的传动装置，汽车的变速箱和后桥，减速器和玩具等。齿轮传动机构中很重要的应用就是减速器。减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置用来降低原动机转速或增大转矩，以满 足工作机需要。而齿轮减速器作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。圆柱圆锥齿轮减速器是最常用的机械传动机构之一。 纵观国内减速器行业的现状，为保持行业的健康可持续发展在充分肯定行业不断发展、进步的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。目前，同外减速器行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次、缺乏有国际影响力的产品品牌、行业整体散、乱情况依然较为严重 当今世界各国 减速器及齿轮技术发展总的趋势是向六高、二低、三化方向发展。六高即指高承载能力、高齿面硬度、 高精度 、高速度、高可靠性和高传动率；二低，即低噪声、低成本；三化，即标准化、多样化、通用化。减速器及齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因为其应用非常广泛，大到矿山机械中的传动装置，小到汽车变速箱等领域无不渗透着齿轮以及减速器的应用。 当今是要求人与自然和谐发展的社会，我们的齿轮加工也逐步往绿色环保的干式、半干式加工转变，其中有高速和低温冷风干式加工两个方向，从这一点上讲，传统的机加工都将迈 向一个新的台阶。 国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮 减速器 设计方面的一些特点为达到齿轮 减速器 装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸； 也 可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形 。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势， 在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效 ；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型 传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。 研究手段的现状和发展趋势随着科学技术的发展和日益增长的社会需求，机械产品的类型、规格及性能迅速地发生变化，市场要求产品的设计周期越来越短 计算烦琐、复杂，致使手工设计的效率、可靠性、准确性大大降低，而且对于系列化产品设计需要进行反复的计算、查询和绘图，造成大量重复劳动。另外，传统的类比设计中还存在一个极大的毛病，即在设计时，大部分设计人员都是在己有产品的基础上将尺寸增大，这样的相似设计使得产品的尺寸与重 量越来越大，造成财力、人力的浪费。 在科学技术日益发展的今天，虽然 术已被企业重视，但通用 是绘图工具，只是使所绘图便于保存，便于修改，不是真正的实现了通过计算机设计的目的，不能解决设计问题，其实质仍是手工设计，它不仅设计效率低，同时对使用者的要求也较高，因使用者要直 接使用图形支撑软件的命令去构造图形，这就要求其对各种命令的功能及其使用方法十分了解，从而限制了对这些命令不熟悉但精通产品设计的人员有效地使用计算机进行辅助设计，而使硬件和软件得不到充分利用。 而且， 在传统绘 图设计过程中，工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个常见的问题可能有下列几项： 复杂的投影线生成问题 、 漏标尺寸，漏画图线的问题 、 机构的几何关系和运动关系的分析讨论问题 、 设计的更新与修改问题 、 设计工程管理问题 、 二维参数化的局限性 等等，这些在我们的二维软件绘图中都不能得到很好的解决。 在二维参数化 软件 前景不甚明确的条件， 在此背景下，基于计算机的虚拟技术，虚拟产品开发就越来越显出其独特的优势。 基于特征的 三维 参数化 /变量化软件开始进入 设计 领域。 人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、 硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联 概念 的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。如果能直接以三维概念开始设计，在现有的软件支持下，这个 模型 至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据。这样就有可能比较容易地建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、制件质量属性分析、空间运动分析、装配 干涉分析、 制可加工性分析、高正确率的二维工程图生成、外观色彩和造型效 果评价、 商业 广告造型与 动画 生成等一系列的需求都能充分满足，是对设计全过程的有效的辅助，是有明确效益的 维设计的好处已经确实了，其他同类软件的实施过程中，都能体会得到。 由三维实体造型自动生成二维工程图纸的方法，这在实际设计工作中有很大的优势，尤其是对于复杂的零部件的造型及其黑维工程图纸的设计，会得到事半功倍的效果，如剖面图自动生成，空间相贯线求交、投影等。 对于创成设计，三维设计模式几乎是最为合理的了 2 电机的选择计算 择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用 Y 系列三相 笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压 380V. 择电动机的容量 工作机的有效功率为 V/1000=(2200N s)/1000=从电动机到工作机输送带间的总效率： 联轴器的传动效率 1=带传动效率 2=一对圆锥滚子轴承的效率 3= 0. 98. 一对球轴承的效率 4= 闭式直齿圆锥齿传动效率 5= 闭式直齿圆柱齿传动效率 6= 总效率 = 2 1 2 3 3 4 5 6=0. 983 所以电动机所需工作功率为： w/ =定电动机转速 查表得二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比 i=8工作机卷筒轴的转速为： d=250mm 0 1000V/ d=m 所以电动机转速的可选范围为： nd=i (8 612r/m 符合这一范围的同步转速有 750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m 四种。综合考虑电动机和传动 装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000 r/ 表 2动机的型号 额定功率 / 载 转 速 /（ r/m） 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 960 动机的主要安装 尺寸和外形尺寸如表 2 表 2寸 /号 H A B C D E F 32 216 140 89 38 80 10 8 33 算传动装置的总传动比 i 并分配传动比 配原 则 级大齿轮的浸油深度大致相等，以利于实现油池润滑 传动比 i 为 ： i =60/ 分配传动比 ： i =锥齿轮传动比一般不大于 3，所以： 直齿轮圆锥齿轮传动比： 直齿轮圆柱齿轮传动比 : 际传动比： i = 3 为 i= 取 3) 按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小 齿轮更容易失效故按小齿轮设计） : 取齿数 4，则 1 4 3=72， 取 2 实际传动比 u=1=72/24=3，且 u=3 1= 2= 则小圆锥齿轮的当量齿数 z1/=24/=25.3 z2/=72/=4)查表有材料弹性影响系数 载荷系数 104 T/( u=3， 试计算小齿轮的分度圆直径为： 3H( ) 23 1 / 1 ( 1 0 . 5 1 )K R u=(1)计算圆周速度 v= *60000=60/60000=s (2)计算齿轮的动载系数 K 根据 v=s，查表得： 查表得出使用系数 动载系数 K =轴承系数 K =轮的载荷系数 K= A* K *K =3)按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式 : 3 /K 3 2 =m=4=d按齿根弯曲疲劳强度设计： 75 由公式查得： (1)小齿轮的弯曲疲劳强度 00 大齿轮的弯曲疲劳强度 380 m 2 2 2311 4 / ( 1 0 . 5 ) 1 * / F a F s R R Z u Y Y (2)查得弯曲疲劳强度寿命系数 计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取 S= F= F1= =500* F2= =380*算载荷系数 K= A* K *K = F并加以比较 F1 = F 2 = F1 取 539 3) 按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计） : 取齿数 4，则 1 4 00， 取 00 实际传动比 u=1=100/24= (4)查表有材料弹性影响系数 载荷系数 104 T/( u=3， ： d =1 试计算小齿轮的分度圆直径为： 2 / * ( 1 / )K tT d u u * 23H( ) = 43 1 . 5 * 7 . 6 3 * 1 0 / 1 * ( 3 1 / 3 )* 23 (1 8 9 3 9 ) =(1)计算圆周速度 v= *60000=20/60000=s 齿宽 b= d *算齿宽与齿高之比： b/h 模数 1=4=h=b/h=2)计算齿轮的动载系数 K 根据 v=s，查表得： 查表得出使用系数 动载系数 K =轴承系数 K =轮的载荷系数 K= A* K *K =3)按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式 : 3 /K 3 m=4=d按齿根弯曲疲劳强度设计： 75 由公式查得： (1)小齿轮的弯曲疲劳强度 00 大齿轮的弯曲疲劳强度 380 m 2 2 2311 4 / ( 1 0 . 5 ) 1 * / F a F s R R Z u Y Y (2)查得弯曲疲劳强度寿命系数 计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取 S= F= F1= =500* F2= =380*算载荷系数 由 b/h=k=F = A* K *=1* F并加以比较 F1 = F 2 = F1 用转速 n=4750r/n=960r/m 所以联轴器符合使用要求 (4)作用在小锥齿轮上的力： b/R 12 70=圆周力： 104 /径向力： *= 轴向力 :*=5)轴的结构设计如图 3 图 31)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轴向定位要求， 端右端需要制出一轴肩 =30取 d - =35了保证轴吨挡圈只压在半联轴器上面不压在轴的断面上，故 段取 L =62 初步选定滚动轴承，因为轴承同时有径向力和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。参照工作要求根据 d - =35据机械设计手册标准，单列圆锥滚子承选用型号为 30208，其主要参数为 d=40D=80T=B=18， C=16，所以 d - =40d - =50d - =40L - =17安装齿轮处的轴端 -的直径 d - =32轮的左端通过轴套定位，右端通过轴套和螺钉定位。轴段的长度取 L - =58 由轴承盖宽度和套筒宽宽的确定 L - =44 d =30 L =62mm d - =35 L - =44mm d - =40 L - =17mm d - =50 L - =56mm d - =40 L - =17mm d - =32 L - =58此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。 (6)求轴上的载荷如图 3算轴上的载荷： 图 3求垂直面内的支撑反力： 该轴受力计算简图如下图，齿轮 受力 L - =56承的 T=a= L - +2（ =56+2 (据实际情况取 0取 0 =0, 2+(60+40)/60= Y ， 60=求水平面内的支撑力： =0， 2+/(60+40)- / Z =0， 水平面内 C 点弯矩， 60=合成弯矩： M= 22M C y M C z = 229 1 1 8 2 2 8 8 5 1 . 6 =作轴的扭矩图如图 3 3算扭矩 :T=104 校验高速轴：根据第三强度理论进行校核： 用转 速 n=4750r/n=m 所以联轴器符合使用要求 (4)作用在大直齿轮上的力： 圆周力： (5)轴的结构设计如图 3图 3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轴向定位要求， 端右端需要制出一轴肩 =40取 d - =50了保证轴吨挡圈只压在半联轴器上面不压在轴的断面上，故 段取 L =80 初步选定滚动轴承，因为轴承只有 轴向力的作用，故选深沟球轴承。参照工作要求根据 d - =50据机械设计手册标准，深沟球承选用型号为 60210，其主要参数为 d=50D=90B=20以 d - =56大齿轮的右端定位制造出一轴肩的高度为 65度为 10 d - =65L - =10d - =50 - =17安装齿轮处的轴端 -的直径 d - =60轮的左端通过轴套定位，右端通过轴套和螺钉定位。大直齿轮的齿宽为 60以轴段 -的长度取 L - =58 为保证机箱的宽度，故为确保机箱的宽度，轴和轴安装轴承的轴的长度应向对应，故取 L - = 由轴承盖端的总宽度和挡圈宽度轴承的宽度来确定 L - =d =40 L =88mm d - =50 L - =66mm d - =56 L - =d - =65 L - =10mm d - =60 L - =58mm d - =50 L - =此，已经初步确定了轴的各段直径很长度。 (6)求轴上的载荷 该轴受力计算简图如图 3 计算轴的载荷： 图 3求垂直面内的支撑力： ， 2） = = Y=0， ， 垂直面内 D 点弯矩： m ， y= 2=m 水平面内的支撑反力： ， 1/（ 2） = Z=0， 水平面内 D 点弯 矩 1=m， z= m 合成弯矩： 22M Y= 221 1 6 3 1 0 . 0 4 4 2 4 2 0 . 3 2 = m， = 1 2 1 2M D Z= 224 2 3 7 3 . 7 3 1 1 6 4 9 7 . 1 4 =m 作舟的扭矩图如图 3 3算扭矩 :T=105 校核低速轴 :根据第三强度理论进行校核： 由图可知， 验算 X=2)计算轴承 D 的受力（图 支反力 22 R Z= 226 0 7 1 6 5 =， 22 R Z= 221 5 1 9 . 7 4 8 0 . 8 6 = 附加轴向力（对滚子轴承 S=Y） B/2Y=， C /2Y= 轴向外载荷 (4)各轴承的实际 轴向力 AB= = 5)计算轴承当量动载 由于受较小冲击查表得 轴 I 受较小力矩，取 B= = 取 X=Y= X = = =取 X=1， Y=0， X =1 6)计算轴承寿命 又 按 表，得 06 （ ） /6006 （ 59800/10/3 /（ 60 960） =106 h。 速器低速 滚动轴承的选择与寿命计算 (1)高速轴的轴承只承受一定径向载荷，选用深沟球轴承 ，初取 d=55，由表选用型号为 6210，其主要参数为： d=50 ， D=90， 3500 N， 5000 (2)计算轴承 D 的受力 支反力 :22 R Z= 221 4 8 4 . 0 4 5 3 9 . 7 8 =， 22 R Z= 221 0 5 9 . 2 9 3 8 5 . 9 2 = (3)轴向外载荷 N (4)计算轴承当量动载 由于受较小冲击 查表 轴 B = fd C =1 5)计算轴承寿命 又 按 表得 06 （ ） /6006 （ 33500 /10/3 /（ 60 =106 h 当减速器内的浸油传递零件（如齿轮）的圆周速度 V 2m/采用齿轮传动时飞溅出来的润滑油来润滑轴承室最简单的，当浸油传动零件的圆周速度 v2m/s 时，油池中的润滑油飞溅不起来，可采用润滑脂润滑轴承。然后，可根据轴承的润滑方式和机器的工作环境是清洁或多尘选定轴承的密封方式。 5 键联接的选择 速轴的键连接 1高速轴 采用圆头普通平键（ 由 d=30，查表得 b h=8 7，因 0 ，故取键长 L=50 ， 的的键联接 采用圆头普通平键（ 由 d=32，查表得 b h=10 8，因小圆锥齿轮宽为 38， 0取键长 L=30 速轴的键连接 采用圆头普通平键（ 由 d=50，查表得 b h=14 9，因大圆锥齿轮宽为 38，且 0取键长 L=50 2小柱齿轮与低速轴 采用圆头普通平键（ 由 d=55，查表得 b h=16 10，因小圆柱齿轮宽为 65，且 5取键长 L=55 采用圆头普通平键（ 由 d=60，查表得 b h=18 11，因大圆柱齿轮宽为 60，且 0取键长 L=50 出端与联轴器的键联接 采用圆头普通平键（ 由 d=40，查表得 b h=12 8，因 0 ，故取键长 L=70 6 减速器机体的结构设计 减速器机体是用来支持和固定轴系部件的重要零件。机 体应有足够的强度和刚度，可靠的润滑与密封及良好的工艺性。 铸铁机体被广泛采用，它具有较好的吸震性，良好的切削性能和承压性能。 体要具有足够的刚度 设计机体时，要保证机体有足够的刚度，主要措施是： (1)保证轴承座的刚度。为了增加轴承座的刚度，轴承座应有足够的厚度，当轴承座孔采用凸缘式轴承盖时，轴承座的厚度常取为 为了增加轴承座的刚度，可在轴承座附近加支撑肋板或采用凸壁式机体。肋板有外肋和内肋两种结构形式。内肋结构刚度大，外表面光滑美观，且存油量增加。因此， 虽然工艺比较复杂，内壁阻碍润滑油的流动，但是目前采用内肋的机体还在逐渐增加。 为了提高轴承座链接的刚度，座孔两侧的链接螺栓距离 尽量小一些，但不与端盖螺钉孔相干涉。通常 轴承座外径，取螺栓中心线与轴承座外径 圆相切的位置。为此轴承座旁边应州出凸台，轴承座凸台的高度可以根据 计凸台结构时，应在三个基本 视图上同时进行，当凸台位置在机壁外侧是，凸台可设计成圆弧结构。当机体同一侧有多个大小不等的轴承座时，除了要保证扳手空间 承旁边凸台的高度应尽量去相 同的高度，以使轴承旁边链接螺栓长度都一样，减少了螺栓的品种，而且应按直径最大的轴承座确定凸台的高度。 (2)机盖和机座的连接凸缘及机座底部凸缘应具有足够的厚度和宽度。一般机盖和机座的连接凸缘厚度为机体壁厚的 ，即 b= ， b=。机盖和机座连接凸缘的宽度和凸缘的类型有关，对外凸缘，其宽度为 B + c1+ 式中， 为机壁厚， 内凸缘，其宽度为： K (2)d 式中， 机座底部凸缘承受很到的倾覆力矩，应该很好地固定在机架或地基上，因此，所设计的机座底部凸缘应有足够的强度和刚度。为增加机座底部凸缘的刚度，常取凸缘厚度 p=， 为机座的壁厚，而凸缘的宽度按地脚螺栓直径 扳手空间 定。 为了增加地脚螺栓的连接刚度，地脚螺栓孔的间隔距离不应太大，一般为(150 体的结构要便于机体内零件的润滑，密封及散热 减速器的传动件，通常采用浸油润滑，为了满足润滑和散热的需用，机体油池必须有足够的储油量。同时为了避免浸油传动件回转式将油池底部沉积的污物搅起，大齿轮的的齿顶圆到油池地面的距离 30此可决定机座的中心高 H，如果 可取电动机的中心高作为减速器机座的中心高，从而简化安装减速器和 电动机的平台机架结构。 传动件在油池中的浸油深度。圆柱齿轮应浸入 1不应该小于 10个有油面位置为最低油面位置。考虑使用中油不断蒸发损耗，还应给春一个允许的最高油面。对中小型减速器，其最高油面比最低油面高处（ 10外还应保证传动件浸油深度最低不得超过齿轮半径的 1/4，以免搅油损耗过大。锥齿轮的浸油深度取齿宽的 1/2最为最低油面位置。浸油也不应小于 10 为了保证机盖与机座连接处的密封，可采取的措施有：连接凸缘出应有足够的宽度外，连接表面应精刨，其表面粗糙度应不 小于 封要求高的表面还要经过刮研。装配时可涂密封胶，但不允许放任何垫片。在螺栓的布置上应尽量做到均匀，对称，并注意不要与吊耳，吊钩，定位销等发生干涉。 体结构要具有很好的工艺性 机体结构工艺性主要包括铸造工艺性和机械加工工艺性等方面。良好的工艺性对提高加工精度和生产率，降低成本及提高装配质量等有重大影响，因此设计机体时要特别注意。 (1)铸造工艺性要求 设计铸造机体时应充分考虑铸造过程的规律。力求形状简单，结构合理，壁厚均匀，过渡平缓，保证铸造方便，可靠，尽量避免产生缩孔，裂纹，浇铸不足和 冷隔等各种铸造缺陷。 (2)机械加工工艺性的要求 机械加工工艺性性综合反映了零件机械加工的可行性和经济性。在进行机体结构设计室，为获得良好的机械加工工艺性，应尽可能减少机械加工量，为次在机体上需要合理设计凹坑和凸台，采用铣沉头座孔等，减少机械加工表面的面积，还应尽量减少在机械加工时工件和刀具的调整次数，方便加工。 螺栓连接的支承面应当进行机械加工，经常采用圆柱铣刀铣出沉头座孔。 定机盖大小齿轮一段的外轮廓半径 (1)机盖大齿轮一端的外轮廓半径的确定 轮廓半径 =大齿轮的齿顶圆半径 + 11 ，式中 11 有经验公式确定。外轮廓半径数值应适当圆整 (2)机盖小齿轮一端的外轮廓半径的确定 这一端的外轮廓圆弧半径不能像大齿轮一端那一用公式确定。因为小齿轮直径较小，按上述公式计算会是机体的内壁不能超出轴承座孔。一般这个圆弧半径的选取应使得外轮廓 弧线在轴承旁边的凸台边缘的附近。这个圆弧线可以超出轴承旁边的凸台。 7 润滑和密封设计 滑 当减速器内的浸油传递零件（如齿轮）的圆周速度 V 2m/用齿轮传动时 飞溅出来的润滑油来润滑轴承室最简单的，当浸油传动零件的圆周速度 v2m/s 时，油池中的润滑油飞溅不起来，可采用润滑脂润滑轴承。然后，可根据轴承的润滑方式和机器的工作环境是清洁或多尘选定轴承的密封方式。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助于箱体的散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮合啮区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度 H 对应圆柱齿轮一般为 1 个齿高，但不应小于 10持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。换油事件为半年， 主要取决于油中杂质多少及被氧化，被污染程度。 封 减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处，轴承内侧，箱体接受能力合面和轴承盖，窥视孔和放油的接合面等处。 轴伸出处的密封 :作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外的杂质，水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡 圈密封，毡圈密封结构简单，价格便宜，安装方便，但对轴颈接触的磨损较严重，因而功耗大，毡圈寿命短。 轴承内侧的密封：该密封处选用挡油换密封，其作用用于脂润滑的轴承，防止过多的油进入轴承内，破坏脂的润滑效果 箱盖与箱座 的密封：接合面上涂上密封胶。 8 箱体设计的主要尺寸及数据 箱体的尺寸及数据如表 8 表 8称 符合 减速器形式及尺寸 锥齿轮减速器 机座壁厚 d1+ 8 10 机盖壁厚 1 8 10 机座凸缘厚度 b 15 机盖凸缘厚度 1 15 机座底凸缘厚度 P 25 地脚螺钉直径 d1+1 12 12 地脚螺钉数目 n 6 6 轴承旁边连接螺栓直径 0 机盖与机座连接螺栓直径 连接螺栓 间距 l 15080 轴承盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 d () 8 18 6 16 轴承旁凸台半径 8 18 凸台高度 H 3 6 外机壁至轴承座端面距离 1+540 外、内机壁至轴承座端面距离 +c1+58 大齿轮顶圆与内机壁距离 1 1计算内容 计算结果 一对圆锥滚子轴承的效率 3= 对球轴承的效率 4= 式直齿圆锥齿传动效率 5= 式直齿圆柱齿传动效率 6= b. 总效率 = 1 2 2 3 3 4 5 6= c. 所需电动机的输出功率 w/ =. 选择电动机的型号 查 参考文献 1表 表 案号 电机 类型 额定 功率 同步 转速 满载 转速 总传 动比 1 1500 1420 1000 960 据以上两种可行同步转速电机对比可见，方案 2 传动比小且质量价格也比较合理，所以选择 电动机。 三， 动和动力参数的计算 1. 分配传动比 （ 1） 总传动比 i= 2） 各级传动比：直齿轮圆锥齿轮传动比 直齿轮圆柱齿轮传动比 （ 3） 实际总传动比 4= i=传动比满足要求满足要求。 2. 各轴的转速（各轴的标号均已在图 标出） 60r/n1=60r/n2=n4=. 各轴的功率 =r=3 用三相异步电动机 p=3 kw n=960r/i= 60r/60r/. 计算内容 计算结果 p0= = 3= 3= p4= 3=4. 各轴的转矩，由式： T=得： m, N m, m, m, m 四，传动零件的设计计算 1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算 a选材： 小齿轮材料选用 45 号钢，调质处理， 17255， 80 220 齿轮材料选用 45 号钢，正火处理， 62217， 60 210 b. 由参考文献 2（以下简称 2）式（ 5 33），计算应力循环次数 N： 00 960 1 8 11 250=109 1/ =10/3=108 查图 5 17 得 式（ 5 29）得 H1= 80 H2= 560 77 H1 H2，计算取 H= H2=pa c 按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）： 取齿数 1，则 1 32=79，取 9 实际传动比 u=1=79/21= u=， 2=72o 16 35， 1=17o 42 12，则小圆锥齿轮的当量齿数 z1/ =21/=23， z2/=79/=3 kw 0= m m m m T=m 80 20 60 10 H=锥齿轮参数 1 9 1=17o 42 12 2 =72o 16 35 4. 计算内容 计算结果 代做模具、机械等专业的课程设 计、毕业设计，并且拥有大量现成的机械、模具毕业设计，都是答辩后全套的设计，有图纸、说明书和英文翻译，有需要的可联系我们。 943048723 手机： 13585344458 此套设计仅供下载的同学参考，谢谢！ 由 2图 55H= 2/ 2/ = 由 2 表 11 Z E =取 K t Z 2 t = 由 2 取 K= m ， u= R= 2式 5 m 4 1 F（ ） 2 +1 将各值代得 m 2表 5m=3 d齿轮参数计算： 大端分度圆直径 d1= 21=63 ， d2= 79=237 齿顶圆直径 =63+， =237+= 齿根圆直径 = = = 齿轮锥距 R= =， 大 端 圆 周 速 度 v= d 1 n 1 /60000= 63 960/60000=s， 齿宽 b= = 由 2表 5齿轮精度为 8级 由 1表 =（ R =（ 取 1=10， 2=14 ,c=10 圆锥齿轮参数 m=3 3 37 R= v=s b= 1=10 2=14 c=10 9 轮宽 93= 291=39 e验算齿面接触疲劳强度： 按 2式 5 H= 2u+1/1 u（ ） 2 ，代入各值得 5. 计算内容 计算结果 H= H = 小齿轮满足接触疲劳强度，且大齿轮比小齿轮接触强度高，故齿轮满足接触强 度条件 f齿轮弯曲疲劳强度校核：按 2式 5 2图 5 由 2式 5m=2 5，得 2式 5算许用弯曲应力： 220 210 00 F= 300 2式 5算齿跟弯曲应力： ） =2 80070 2 62= 300 = =300两齿轮满足齿跟弯曲疲劳强度 2. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算 a选材： 小齿轮材料选用 45 号钢，调质处理， 17255， 80 20 齿轮材料选用 45 号钢，正火处理， 62217， 60 10 b. 由参考文献 2（以下简称 2）式（ 5 33），计算应力循环次数 N： 00 960 1 8 11 250=109 ， 1 H= F=300 80 20 60 10 10/3=108 查 图 5 17 得 式（ 5 29）得 H1= 80 . 计算内容 计算结果 H2= 60 H1 H2，计算取 H= H2=pa c. 按齿面接触强度计算中心距（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）： u=， a= 2/ 2/ =由 2表 11 t = 2式 5 a（ 1+u） H） 2 /（ 2u a） =5 86955 2 4 由 1表 整 取 a=160 d齿轮参数设计： m=（ a=180（ = 查 2表 5 m=2 齿数 a/m（ 1+u） =2 160/2（ 1+4） =32 Z2= 32=128 取 28 则实际传动比 i=149/31=4 分度圆直径 d1= 32=64 ， d2= 128=256 齿顶圆直径 m=68， m=260 齿基圆直径 64 = 256 = 齿根圆直径 2=59 2=251 圆周速度 v= 0 103 H=柱齿轮参数 m=2 2 28 4 56 60 9 251 v=m/s =256 0 103 =m/s， 中心距 a=（ d1+ 齿宽 b=a a =160=64 由 2表 5齿轮精度为 8 级 a=160 b=64 7. 计算内容 计算结果 e. 验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动，载荷平稳，由 2表 5 2图 5 d ）， 按 8 级精度和 00= 0000/100= 2表 5 2图 5b/2/60= K=又 a1=8） = =28o 1 36； 60） = =22o 0 17 重合度 a=z（ + z（ /2 =32（ o +128（ o = （ 4- a） /3= H = 2u+1） / u=2 83510 72 622 H = 小齿轮满足接触疲劳强度，且大齿轮比小齿轮接触强度高，故齿轮满足接触强度条件 f齿轮弯曲疲劳强度校核： 按 2， 28，由 2图 5 2图 5 2式 5 Y= a= 2图 5 由 2式 5m=2 5，得 2式 5算许用弯曲应力： 220 10 00 300 . 计算内容 计算结果 F= 300 2式 5算齿跟弯曲应力： 83510 2 64 64） = 300 300 两齿轮满足齿跟弯曲疲劳强度 五， 轴的设计计算 4. 减速器高速轴 I 的设计 a. 选择材料：由于传递中小功率，转速不太高，故选用45 优质 碳素结构钢 ，调质处理， 按 2表 8 B=637 b9 b. 由扭矩初算轴伸直径：按参考文献 2 有 d A p/n 60r/ A= 1623 取 0 c. 考虑 I 轴与电机伸轴用联轴器联接。并考虑用柱销联轴器，因为电机的轴伸直径为 8 ，查 1表 取联轴器规格 82， 60），根据轴上零件布置，装拆和定位需要该轴各段尺寸如图 示 d. 该轴受力计算简图如图 齿轮 1 受力： （ 1）圆周力 T1/ 64 10） =， （ 2）径向力 = =， （ 3）轴向力 = =， F=300 B=637 b9 0 选用柱销联轴器 82，60） e. 求垂直面内的支撑反力： ， F L 2 +L 3） /L 2 =74+55）/74= Y=0， ， 9. 计算内容 计算结果 垂直面内 D 点弯矩 ， M1 3+ 3）=129= = m f. 水平面内的支撑反力： ， 3+/74+55）64/74=， Z=0， 水平面内 D 点弯矩 ， z= 3+ 129=m g. 合成弯矩： z+ y= 0 N m， = N m h. 作轴的扭矩图如图 示， 计算扭矩： T=m I. 校核高速轴 I：根据参考文献 3第三强度理论进行校核： 由图 知， D 点弯矩最大，故先验算 D 处的强度， ，取 M= =N m， 又抗弯截面系数： w= d3 32=203 /32=0 = + + 10 = b59 该轴满足强度要求。 2. 减速器低速轴 设计 a. 选择材料：因为直齿圆柱齿轮的小轮直径较小（齿跟圆直径 2 ）需制成齿轮轴结构，故与齿轮的材料和热处理应该一致，即为 45 优质 碳素结构钢 ，调质处理 按 2表 8 b=637 b9 M1 m z= m N m， =N m T= m M= N m b=637 b9 b. 该轴结构如图 力计算简图如图 轮 2 受力（与齿轮 1 大小相等方向相反）： ， ， 齿轮 3受力： 10. 计算内容 计算结果 （ 1）圆周力 T2/ 64 10） =（ 2）径向力 = c. 求垂直面内的支撑反力： ， 3） + （ 2+=70+63） +63/183= Y=0， 垂直面内 C 点弯矩： 1= m， y= 3） - =70= N m， D 点弯矩： 3=63= m， y= 2） - 2 =70= m d. 水平面内的支撑反力： ， 3+/（ 2+ = 133 /128= Z=0， = 水平面内 C 点弯矩： 50= m， z= 2)- 133 - 70=m， D 点弯矩： 3=63= m， F m y =m m y= m m z=m m z= 2） - 2=120 70= m e. 合成弯矩： z+ y= m = m z=m m = m 11. 计算内容 计算结果 z+ y= m， = m f. 作轴的扭矩图如图 ，计算扭矩： T=m g. 校核低速轴 度，由参考文献 3第三强度理论进行校核： 1. 由图 知， D 点弯矩最大，故先验算 D 处的强度， ，取 M= =N m， 抗弯截面系数： w= d3 32=303 /32=10 = + / w= + 10 = b9 2） 点轴径较小故也应进行校核： ，取 M= =N m， 抗扭截面系数： w= d3 32=303 /32=10 = + / w= + /10 = b59 该轴满足强度要求 3. 减速器低速轴 设计 a. 选择材料：由于传递中小功率，转速不太高，故选用 45优质 碳素结构钢 ，调质处理，按 2表 8 B=637 b9 b. 该轴受力计算简图如图 齿轮 4 受力（与齿轮 1 大小相等方向相反）： 圆周力 向力 c. 求垂直面内的支撑反力： ， 2） =71/（ 125+71）= m =m T =m M= N m B=637 b9 Y=0， ， 垂直面内 D 点弯矩 55= m ， y= 2=125= m d. 水平面内的支撑反力： m y= m 12. 计算内容 计算结果 ， 1/（ 2） =70/196 = Z=0， 水平面内 D 点弯矩 1=71= m， z= 2=125= m e. 合成弯矩： z+ y= m， = m f. 作轴的扭矩图如图 ，计算扭矩： T=m g. 校核低速轴 据参考文献 3第三强度理论校核： 由图 知， D 点弯矩最大，故先验算 D 处的强度， ，取 M= N m， 又抗弯截面系数： w= d3 2=423 /32 =10 = + / w= + /10 = b59 该轴满足强度要求。 六，滚动轴承的选择与寿命计算 1. 减速器高速 I 轴滚动轴承的选择与寿命计算 a. 高速轴的轴承既承受一定径向载荷，同时还承受轴向外载荷，选用圆锥滚子轴承，初取 d=40 ，由 1表 0208，其主要参数为： d=40 ， D=80 ，9800 N， =Y=2800 查 2表 9 A/R 时， X=1， Y=0； 当 A/R 时， X=Y= m z= m m = m T= m M= N m 选用圆锥滚子轴承 30208 （ 297 b. 计算轴承 D 的受力（图 （ 1）支反力 R 2 z= +=， R2 z= + = （ 2）附加轴 向力（对滚子轴承 S=Y） 13. 计算内容 计算结果 B/2Y=， C /2Y= c. 轴向外载荷 d. 各轴承的实际轴向力 AB= = ， = e. 计算 轴承当量动载 由于受较小冲击查 2表 9又轴 B= = 取 X=Y= X = = =取 X=1， Y=0， X =1 f. 计算轴承寿命 又 按 2表 9 06 （ ） /6006 （ 59800/10/3 /（ 60 960） =106 h，按 每年 250 个工作日，每日一班制工作， 即 L=11 年 故该轴承满足寿命要求。 2. 减速器低速 滚动轴承的选择与寿命计算 a. 高速轴的轴承既承受一定径向载荷，同时还承受轴向外载荷，选用圆锥滚子轴承，初取 d=35 ，由 1表 0207，其主要参数为： d=35 ， D=72 ，1500 N， =Y=7200 用 圆锥滚子轴承 30207 （ 297 查 2表 9 A/R 时， X=1， Y=0； 当 A/R 时， X=Y=1.6 b. 计算轴承 D 的受力（图 1. 支反力 Y+z= += 14. 计算内容 计算结果 y + z = + = 2. 附加轴向力（对滚子轴承 S=Y） B /2Y=， A/2Y= c. 轴向外载荷 d. 各轴承的实际轴向力 AB= N， = e. 计算轴承当量动载 由于受较小冲击查 2表 9又轴 B= =取 X=1， Y=0 P B = f d f m （ X R B + ） = = X=Y= fd X = =f. 计算轴承寿命 又 按 2表 9 06 （ ） /6006 （ 51500/10/3 /（ 60 =106 h，按 每年 250 个工作日，每日一班制工作， 即 L=11 年 故该轴承满足寿命要求。 3. 减速器低速 滚动轴承的选择与寿命计算 a. 高速轴的轴承只承受一定径向载荷，选用深沟球轴承，初取 d=55 ，由 1表 用型号为 6211，其主要参数为： d=55 ， D=100 ， 3500 N， 5000 用深沟球轴承6211 （ 276 b. 计算轴承 D 的受力（图 支反力 R 2 z= +=， R2 z= + = c. 轴向外载荷 N N 15. 计算内容 计算结果 d. 计算轴承当量动载 由于受较小冲击查 2表 9又轴 B = fd C =1 e. 计算轴承寿命 又 按 2表 9 06 （ ） /6006 （ 33500 /10/3 /（ 60 =106 h，按 每年 250 个工作日，每日一班制工作， 即 L=11 年故该轴承满足寿命要求。 七，键联接的选择和验算 采用圆头普通平键（ 由 d=30，查 1表 b h=8 7，因半联轴器长为 60 ，故取键长 L=50 ， 即 d=30 ， h=7 ， =2 ， m， 由轻微冲击，查 2表 2 P=100 P=4T/4 30 7 42） = P=100 此键联接强度足够。 2
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