二级直齿圆柱齿轮减速器的毕业设计论文

安徽农业大学经济技术学院毕业设计题目二级直齿圆柱齿轮减速器系别专业机械制造及其自动化班级4姓名周明学号12530102指导教师王柯日期2016年3月二级减速器三维造型设计摘要齿轮传动是机械中广泛应用的传动形式。它由轴、轴承、齿轮及箱体组成的齿轮减速在机械化生产中起着不可替代的作用。目前在减速器的设计领域，研究开发以产品设计为目标，全过程综合应用器,用于工作机或执行机构之间,起到匹配转速和传递转矩的功能。其特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用广泛。由于减速器内部结构复杂，如果单独用二维看上去不能一目了然，三维造型设计就解决了这样一个问题，它能把减速器的关键部件很清晰的展现出来。因此，通过减速器的三维造型设计来研究三维造型设计技术具有很强的代表性。本设计以SOLIDWORKS软件为主，并结合AUTOCAD二维绘图软件，设计了一个二级圆柱齿轮减速器，实现了减速器的三维模型生成。SOLIDWORKS软件是一个基于WINDOWS操作平台的三维设计软件,它由著名的SOLIDWORKS公司发布。它是近年来出现且得到迅速推广应用的三维计算机辅助设计软件，它本身是一款参数化建模软件。它不仅可以帮助工程设计人员以更快的速度将更优的产品带入市场，而且便于实现从2D到3D的设计方式转变。它的这些特点加快了整个3D行业的发展步伐。目录1、引言12、电动机的选择221电动机类型的选择222电动机功率的选择223确定电动机的转速33、计算总传动比及分配各级的传动比431总传动比432分配各级传动比44、计算传动装置的传动和动力参数541电动机轴的计算542轴的计算减速器高速轴543轴的计算减速器中间轴544轴的计算减速器低速轴645轴的计算卷筒轴65、减速器齿轮传动的设计计算651高速级圆柱齿轮传动的设计计算652低速级圆柱齿轮传动的设计计算86、轴的设计1061高速轴的设计1162中间轴的设计1163低速轴的设计117、滚动轴承的选择148、键的选择149、联轴器的选择1510、齿轮的润滑1511、滚动轴承的润滑1512、润滑油的选择1613、密封方法的选取16结论17致谢18参考文献201、引言齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，不论是现在还是将来它都是不可或缺的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。目前德国、丹麦和日本处于领先地位，尤其是在材料和制造工艺方面占据着优势，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。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。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。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。2、电动机的选择21电动机类型的选择由于输送机的工作条件是连续单向运转，工作时有小小的震动，使用有效期限是10年，载荷不太大，Y系列电动机是全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机Y系列电动机效率高，节能，堵转转矩高、噪声低、振动小、运行安全可靠使用维护方便等特点。因此我开始选用的电动机是Y系列的电动机。22电动机功率的选择电动机功率的选择直接会影响到电动机的工作性能和经济性能的好坏，如果选择的电动机功率小于工作要求，就不能保证工作机正常工作；如果选择的电动机功率过大，电动机又不能满载运行，功率因素与效率较低，从而加大了电能的消耗，造成许多浪费。1带式运输机所需的功率PWPWFWVW700008/1000W700008/1000096538KW设计给定原始数据输送带拉力FWN7000输送带速度VWM/S08滚筒直径DMM3502计算电动机到工作机间的总效率由课程设计课本查得1带传动的效率，10962一对滚动轴承效率，20983圆柱齿轮传动效率，30994联轴器效率，40985带式运输机滚筒效率，5096计算运动系统总传递效率14223450960984099209809608163所需电动机功率KW5380808666由表21所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以定，满足条件的电动机额EDPP定功率应取为75KW。EDP23确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数较多，外部尺寸和重量较大一些，价格也相对来说较高，但可以使传动装置的总传动比和尺寸减小；高速电动机则与之相反，设计的时候应该综合考虑各个方面的因素，选取合适的电动机转速对接下来的设计和计算都十分重要。三相异步电动机常用的同步转速有750R/MIN,1000R/MIN,1500R/MIN,3000R/MIN,常用的是1500R/MIN或1000R/MIN的电动机。（1）根据已知条件可以计算得知送机滚筒的工作转速R/MIN061068437635WVND（2）确定电动机的转速DN为了便于选择电动机转速,先推算电动机转速的可选范围。由机械设计课程设计表21查得V带的传动比范围为高速齿轮传动比低速齿轮传动比124I236I。则传动装置的总的传动比为36I12384I故电动机转速范围为184367/MIN8612934/MINDNRR可见同步转速为,1000R/MIN、1500R/MIN、3000R/MIN的电动机均符合要求。由于3000R/MIN的电动机体积小，转速高，传动不平稳而又要满足电动机额定功率的要求，因此选同步转速为1500R/MIN的电动机表22电动机型号额定功率（KW）同步转速（R/MIN）满载转速（R/MIN）总传动比Y132M475150014403297由表中数据可知，选定电动机型号为Y132M43、计算总传动比及分配各级的传动比31、传动装置的总传动比14032976MWNI32、分配各级传动比取V带传动比为，则两级减速器的传动比为125I1973JI两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，2I3I23194JII324JI4、计算传动装置的传动和动力41、各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，中速轴为2轴，低速轴为3轴，鼓轮主动轴为4轴，因此各轴转速分别为014/MINMNR1576/I2I124/RNIIN23439/MI5I42、各轴的输入功率根据电动机的额定功率075EDPKW1VK23209869W67PK43275133、各轴的转矩0075954910PTNMN112622950731PTNMN3367895041PTNMN44则得传动装置运动和动力参数如下表所示轴名效率P（KW）转矩TNM转速NR/MIN传动比I效率电动机轴7549741440高速轴721193857625096中速轴699903173913414096低速轴678146594417319096滚筒轴65140537441710965、减速器齿轮传动的设计计算51高速级圆柱齿轮传动的设计计算选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）齿轮类型根据已定的传动方案选用直齿圆柱齿轮Z（2）齿轮的材料由课本表111高速级小齿轮选用钢，齿面硬度为250HBS,45LIM1608HFEMPA高速级大齿轮选用钢，齿面硬度为220HBS45,LIM2HFEPA由表115，取12,5HFSLIM11LI22112250HFEFMPASPAS3齿轮精度运输机是一般的工作机械，速度不快，按GB/T1009519988，选用8级精度（4）初步设计齿轮传动的主要尺寸高速级传动比，高速轴转速传动功率齿轮按82I1576/MINNR172PKW精度制造。取中等载荷系数（表113）K16齿宽系数（表116），高速级小齿轮为非对称布置08D小齿轮上转矩665117295095010PTNMN弹性系数（表114），对于标准齿轮8EZHZ2131532604185802EHDKTZU取小齿轮的齿数,则大齿轮的齿数,取则实际传动12Z2Z287Z比21874I模数139DMZ齿宽082DBM取216,5按课表41取，实际分度圆直径，312357DM2873504D中心距1289DAM4、验算齿轮弯曲强度，因齿轮按疲劳强度计算，所以只验算弯曲强度齿形系数，齿根修正系数12PAY1257SAY1125122160873453786PASPFPASPFKTBMZMPYPA安全6、小齿轮的圆周速度1342/0601NDMS对照表112可知选用8级精度是合适的（二）低速级齿轮传动的设计计算（1）、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，因此大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱齿轮齿轮材料及热处理材料课本表111低速小齿轮选用钢，齿面硬度为大齿轮260HBS,45LIM1620HFEMPA低速级大齿轮选用钢，齿面硬度为大齿轮240HBS45,LIM2HFEMPA由表115，取12,3HFSLIM1LI22112257HFEFPAMSPAS（2）、齿轮精度运输机是一般的工作机械，速度不快，按GB/T1009519988，选用8级精度（3）初步设计齿轮传动的主要尺寸低速级传动比，高速轴转速传动功率齿轮3I2/MINNR2PKW按8精度制造。取中等载荷系数（表113）K16齿宽系数（表116），低速级小齿轮为非对称布置08D小齿轮上转矩665219959510103PTNMN弹性系数（表114），对于标准齿轮8EZ2HZ21315326031785812EHDKTZUM取小齿轮的齿数,则大齿轮的齿数,取则实际传1Z2Z2Z动比23105I模数137DMZ齿宽1086DBM取26,5M按课表41取，实际分度圆直径，3135DM28D中心距12DAM4、验算齿轮弯曲强度，因齿轮按疲劳强度计算，所以只验算弯曲强度5、小齿轮的圆周速度1342/60601NDS对照表112可知选用8级精度是合适的6、装配草图61轴的设计计算611轴的选材选用材料为钢，调质。45查机械设计基础P241表141查得碳素钢1650BBMPA查机械设计基础P245表142查钢取4534807C612轴的设计1高速度轴按纯扭转强度估算轴径（最小直径）3PDN，轴承选6208312478PDCMN因轴的最小端开有键槽，轴径增大5，取125DM高速轴齿轮由于尺寸原因把齿轮与轴做成一体，即（2）中间轴按纯扭转强度估算轴径（最小直径）3PDCN，取，轴承选630732351PDCMN25（3）低速轴按纯扭转强度估算轴径（最小直径）3PDCN，轴承选6214358PDCMN最小端开有键槽，轴增大5，取3D（4）中间轴的强度校核中间轴上小齿轮直径，转矩1325DM5397610TNM周向力349760TF轴向力0径向力COS2183RN右上图可知，危险截面在齿轮的轴段中心处扭矩，,，TW316D75MMAX18MP弯矩，RFL3281L43PA所以21460EBMPAPA此轴满足刚度条件8、滚动轴承的选择轴型号D（MM）D（MM）B（MM）高速轴6208256216中间轴6307356216低速轴62145682199、键的选择由【1】表148查得，选用A型普通平键轴轴径（MM）键宽（MM）键高（MM）键长（MM）高速轴2066603510870中间轴35108404012884低速轴5616106810、联轴器的选择低速轴和滚筒轴用联轴器连接，由题意选LT型弹性柱销联轴器，由【2】附表94查得HL3联轴器型号公称扭矩（NM）许用转速（RMIN）轴径（MM）轴孔长度（MM）D（MM）HL36305000406016011、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度低，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为36MM。12、滚动轴承的润滑如果减速器用的是滚动轴承，则轴承的润滑方法可以根据齿轮或蜗杆的圆周速度来选择圆周速度在2M/S3M/S以下时，由于飞溅的油量不能满足轴承的需要，所以最好采用刮油润滑，或根据轴承转动座圈速度的大小选用脂润滑或滴油润滑。利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油，并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称为刮油润滑。圆周速度在2MS3MS以上时，可以采用飞溅润滑。把飞溅到箱盖上的油，汇集到箱体剖分面上的油沟中，然后流进轴承进行润滑。飞溅润滑最简单，在减速器中应用最广。这时，箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定。13、润滑油的选择采用脂润滑时，应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂。滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方式。为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油，最好在轴承内侧设置一圆缺形挡板，以便轴承能积存少量的油。挡板高度不超过最低滚珠柱的中心。经常运转的减速器可以不设这种挡板。转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑。如果减速器用的是滑动轴承，由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用，所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统。这时应根据轴承的受载情况和滑动速度等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度。齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用LAN15润滑油。14、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25427ACM，（F）B709010ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。结论毕业设计是一项自己独立完成的任务，因为咱们工科生是属于应用型的人才，而且将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的研发以及应用维修。所以我们应该培养自己综合应用能力例如收集资料、提高计算、绘图、实验等，以此来锻炼自己的技术应用能力。本次毕业设计针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此我们从实际出发，认真的思考与筛选，经过一个多月的努力终于有了现在的收获。回想起来，在创作过程中真的是酸甜苦辣咸五味俱全。有时为了实现一个参数翻上好几本资料，然而也不见得如人心愿。在制作的过程中，遇到了很多的困难，通过去图书馆查阅资料，上网搜索，还有和老师与同学之间的讨论、交流，最终实现了这些问题较好的解决。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。本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先熟悉题目，收集资料，理解题目，借取一些工具书。进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。然后用SOILDWORKS进行传统的三维设计，完成圆柱齿轮减速器装配图的绘制。通过毕业设计，系统的回顾一下大学四年的专业知识树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他课程的理论知识与生产实际情况来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤。掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。通过这次毕业设计的学习和研究，我们开拓了视野，掌握了设计的一般步骤和方法，同时这四年来所学的各种专业知识又得到了巩固，同时，这次毕业设计又涉及到计算、绘图等，让我们又学到很多新的知识。但毕竟我们所学的知识有限。本设计的好多地方都有漏洞还等待更改和完善。致谢时光的流逝也许是客观的，然而流逝的快慢却纯是一种主观的感受。当自己从找工作、毕业论文的压力下解脱出来，长长地吁出一口气时，我忽然间才意识到，原来四年已经过去，到了该告别的时候了。一念至此，竟有些恍惚，所谓白驹过隙、百代过客云云，想来便是这般惆怅了。可是怅然之后，总要说些什么。大学四年，生活其实很简单，只是一些读书、写字和考试的周而复始。此次的毕业设计我综合运用了课本知识，再加上实际生产所用到的一些设计工艺，认真的对自己设计的数据进行计算和核对，严格按照设计的步骤和自己已经标出的设计过程来进行计算。这些都是自己在设计中所能获得的好处。虽然在计算的过程中也遇到了很多在课本中没有遇到过的问题，这些都是在实际生产中所要考虑到的细节问题，而自己往往都会遗漏这样的设计，但在毕业设计指导老师王柯老师指导下，他给出我们在