毕业论文终稿-二级圆柱齿轮减速器设计[下载就送全套CAD图纸 答辩通过]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑毕业设计课题名称二级圆柱齿轮减速器设计院/专业机械工程学院/机电一体化班级学号学生姓名指导教师年月日南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第1页装订线二级圆柱齿轮减速器设计机械工程学院/计算机辅助设计与制造摘要圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器，进行可靠性分析及设计。本次设计首先，通过对圆柱齿轮减速器结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核并以体积最小为目标函数，进行可靠性分析及优化设计；最后，通过AUTOCAD制图软件绘制了优化后的圆柱齿轮减速器装配图及主要零部件图。关键词圆柱齿轮，减速器，轴，设计ABSTRACTCYLINDRICALGEARREDUCERISWIDELYUSEDINVARIOUSTYPESOFMACHINERYANDEQUIPMENT,ANDTHEREFORE,INCREASEITSCARRYINGCAPACITYSTUDY,TOEXTENDITSSERVICELIFE,REDUCETHEVOLUMEANDQUALITYANDOTHERISSUES,HASIMPORTANTECONOMICSIGNIFICANCETHEISSUEOFASECONDCYLINDRICALGEARREDUCER,THESMALLESTVOLUMEASTHEOBJECTIVEFUNCTION,RELIABILITYANALYSISANDOPTIMIZATIONOFTHEDESIGNTHEDESIGNISFIRST,BYPERFORMINGONTHECYLINDRICALGEARREDUCERSTRUCTUREANDPRINCIPLEANALYSISPRESENTEDINTHISANALYSISBASEDONITSDESIGNNEXT,THEMAINTECHNICALPARAMETERSWERECALCULATEDSELECTIONTHEN,FOREACHOFTHEMAINCOMPONENTSWEREDESIGNEDANDCHECKINGANDMINIMUMVOLUMEASTHEOBJECTIVEFUNCTION,RELIABILITYANALYSISANDOPTIMIZATIONDESIGNFINALLY,AUTOCADDRAWINGSOFTWARETODRAWTHECYLINDRICALGEARREDUCERASSEMBLYDRAWINGANDMAJORCOMPONENTSAFTEROPTIMIZATIONFIGKEYWORDSCYLINDRICALGEAR,REDUCER,SHAFTS,DESIGN南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第2页装订线目录摘要1ABSTRACT1第1章概述2第2章总体参数计算321设计要求322电动机的选择423分配传动比524各轴转速、功率、转矩计算5第3章齿轮传动设计631低速级齿轮的设计632高速级齿轮的设计10第4章轴、轴上零件及附件的设计1341轴1的设计1342轴2的设计1543轴3的设计1844箱体结构尺寸20第5章总结21答谢词21参考资料22南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第3页装订线南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第4页装订线南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第5页装订线南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第6页装订线南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第7页装订线第1章概述随着我国科学技术水平的快速提高，圆柱齿轮减速器传动装置的技术得到了很大的进步，各企业的经济意识越加强烈，对工程的要求也就越来越高。但是由于受到大型圆柱齿轮减速器关键核心技术、性能、卡考使用寿命低、控制系统差距大等问题的影响，目前仍然存在着一些问题。当今高速发展的信息技术时代下，我国的科技水平同样得到了质的提升。作为输送物料的主要设备，生产工艺的发展矗然要幸高端的技术进行配合，从而实现生产效率的提高、资源能量的节约，增加我国国际竞争能力，实现利益最大化。圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器，以体积最小为目标函数，进行可靠性分析及优化设计的研究，使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练，培养学生解决实际工程问题的能力。目前圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中圆柱齿轮减速器又成为重要的组成部分主要有钢绳芯圆柱齿轮减速器、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大可达30000T/H，适用范围广可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大可达16，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。目前，圆柱齿轮减速器的发展趋势是大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。我国已于1978年完成了钢绳芯圆柱齿轮减速器的定型设计。钢绳芯圆柱齿轮减速器的适用范围（1）适用于环境温度一般为40C45C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施；（2）可做水平运输，倾斜向上16和向下运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15KM；（3）可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊；（4）输送带伸长率为普通带的1/5；其使用寿命比普通胶带长；成槽性好；运输距离。第2章总体参数计算21设计要求211已知条件1）工作条件单班制（8H/工作日），连续单向运转，载荷有轻微冲击，室内工作，有粉尘，环境最高温度35度；2）使用折旧期10年；3）检修间隔期4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修；南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第8页装订线4）动力来源电力，三项交流，电压380V/220V；5）运输带速度允许误差55；6）制造条件及生产批量一般机械厂制造，小批量生产。212设计原始数据符号运输带工作拉力FN运输带工作速度VM/S卷筒直径DMM数据640008300213传动方案二级圆柱齿轮减速器22电动机的选择221选择电动机类型电动机是标准部件，因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。222电动机容量的选择1）运输机所需要的功率为P0KWVFP其中F6400NM，V08M/S，D300MM得12580641KV2）电动机的输出功率为0P0KWPP电动机至鼓轮轴的传动装置总效率。取联轴器效率，圆柱齿轮传动效率，轴承效率，滚筒的传90198029803动效率，电动机至鼓轮轴的传动装置总效率为456832243213）电动机所需功率为KWPW06850因有轻微震动，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表191选取MP0南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第9页装订线电动机额定功率为75KW。223电动机转速的选择鼓轮轴工作转速MIN/950IN/30148604RRDVNW展开式二级减速器推荐的传动比为4所以电动机实际转速的推荐值为MIN/2038647RINW符合这一范围的同步转速为750、1000、1500R/MIN。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速1000R/MIN的电机。型号为Y160M6，满载转速，功率75。IN/970RNMKW23分配传动比231总传动比满载转速。故总传动比为IN/970RNM041957WMI232分配传动比考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为13，取213II则；504931I；8512I减24各轴转速、功率、转矩计算241各轴的转速1轴；MIN/970RN2轴；I/14512I3轴IN/08392RIN南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第10页装订线鼓轮轴MIN/0513RNW242各轴的输入功率1轴；KWP965261012轴；72803223轴；K7243各轴的输入转矩电机轴；MNNPT27597069595001轴；8112轴；NNPT5219475095223轴；M89033整理列表轴名功率KWP/转矩MNT/转速IN/R传动比电机轴60259279701轴596586897012轴5722815819453轴55102889510538第3章齿轮传动设计31低速级齿轮的设计311选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表61选择小齿轮材料为40CR（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数201Z南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第11页装订线大齿轮齿数取76208312ZI2Z312按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即32112HEDTTZUTKD1）确定公式各计算数值（1）试选载荷系数6TK（2）计算小齿轮传递的转矩MNT5812（3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数80D（4）由表63查得材料的弹性影响系数2/19MPAZE（5）由图614按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限H601LIM大齿轮的接触疲劳强度极限A52LI（6）由式611计算应力循环次数811079283019460HJLNN782357（7）由图616查得接触疲劳强度寿命系数901NZ902NZ（8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1，安全系数为S1，由式1012得MPASHN5706950LIM1Z3982LI2（9）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值TD1HMDT3105983480526321计算圆周速度V南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第12页装订线SMNDVT/051609431160计算齿宽BTD821计算齿宽与齿高之比B/H模数MZMTNT5031齿高67/82/12HBNT计算载荷系数K根据，7级精度，查得动载荷系数SMV/051051VK假设，由表查得NBFTA/H由于载荷中等振动，由表52查得使用系数251A由表查得31K查得28F故载荷系数706130512HVA（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得MKDTT6/7310/31（11）计算模数ZM285/1313按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为321FSDNYZKT（1）确定公式内的计算数值由图615查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPAFE501大齿轮的弯曲疲劳强度极限382由图616查得弯曲疲劳寿命系数南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第13页装订线901NZ2N计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数为S13，由式1012得MPASFENF23465091Z98122计算载荷系数681205FVAK（2）查取齿形系数由表64查得821AY72A（3）查取应力校正系数由表64查得51SA742SA（4）计算大小齿轮的，并比较FSAY01468992687533421FSAFY大齿轮的数据大（5）设计计算MM52301468920851633对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数M大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数352MM，圆整取标准值M40MM并按接触强度算得的分度圆直径D5310算出小齿轮齿数取8264/1MZ271Z大齿轮齿数取27832I0314几何尺寸计算（1）计算分度圆直径MZD41203872南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第14页装订线（2）计算中心距MDA260/41082/1（3）计算齿宽宽度取B6B9851序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z27，1032模数M4MM3分度圆直径21DM412,084齿顶高AH5齿根高F56全齿高97顶隙CM18齿顶圆直径21D420,69齿根圆直径43F9810中心距A32高速级齿轮的设计321选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表61选择小齿轮材料为40CR（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数，201Z大齿轮齿数，取105I102Z322按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即32112HEDTTZUTKD1）确定公式各计算数值（1）试选载荷系数6TK（2）计算小齿轮传递的转矩MNT851（3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数80D南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第15页装订线（4）由表63查得材料的弹性影响系数2/189MPAZE（5）由图614按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限H601LIM大齿轮的接触疲劳强度极限A52LI（6）由式611计算应力循环次数9110483019760HJLNN82254（7）由图616查得接触疲劳强度寿命系数901NZ9502NZ（8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1，安全系数为S1，由式1012得MPASHN526092LIM1Z5LI2（9）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值TD1HMDT47615289680563231计算圆周速度VSNVT/36704116计算齿宽BMDT29801计算齿宽与齿高之比B/H模数ZMTNT073461齿高192/9265HBNT计算载荷系数K根据，7级精度，查得动载荷系数SMV/13051VK南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第16页装订线假设，由表查得MNBFKTA/10/H由表52查得使用系数25A由表查得931查得26FK故载荷系数6971230512HVAK（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得MDTT69/69741/331（11）计算模数ZM20/69/1323按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为321FSDNYZKT（1）确定公式内的计算数值由图615查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPAFE501大齿轮的弯曲疲劳强度极限382由图616查得弯曲疲劳寿命系数901NZ2N计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数为S13，由式1012得MPASFENF23465091Z98122计算载荷系数6541205FVAK（2）查取齿形系数由表64查得821AY2A南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第17页装订线（3）查取应力校正系数由表64查得51SAY712SA（4）计算大小齿轮的，并比较FSAY014639268753421FSAFY大齿轮的数据大（5）设计计算MM07214630280654133对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数M大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数207MM，于是取标准值M25MM。并按接触强度算得的分度圆直径D6921算出小齿轮齿数取085/1MZ251Z大齿轮齿数取52I2324几何尺寸计算（1）计算分度圆直径MMZD531212562（2）计算中心距MDA51872/36/（3）计算齿宽宽度取B155MMB250MMB081序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z25，1252模数M25MM3分度圆直径21DM5312,64齿顶高AH5齿根高F6全齿高625南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第18页装订线7顶隙CM62508齿顶圆直径21D3,79齿根圆直径43F10中心距A518第4章轴、轴上零件及附件的设计41轴1的设计411尺寸与结构设计计算（1）高速轴上的功率P1,转速N1和转矩T1，KWP965MIN/701RNMNT6851（2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径，选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设3DC计表113，取，于是得12MP520976ND332（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度该处开有键槽故轴径加大510，且这是安装大带轮的直径，取22MM。为了满足带轮的轴向定位，轴段右端要有一轴肩，故取段直径为D26MM。初步选定滚动轴承，因轴承受径向力和轴向力，根据D26MM，取用6206型深沟球轴承，其尺寸为DDT30MM65MM16MM，则有DD30MM，L16MM，轴承中间处用轴肩定位，这段取直径D35MM。右端轴承与齿轮之间应有一套同固定，长应为取套同长12MM，则L32MM。齿轮为齿轮轴此轴段长L40MM。取轴承端盖总宽为32MM，外端面与大带轮右端面间距离为10MM，故取L42MM。结合箱体结构，取L76MM。（4）轴上零件的周向定位轴上零件的周向定位联轴器与轴的周向定位均用平键联接。按D18MM查得平键截面BH8MM7MM，键槽用铣刀加工，长56MM，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为H6/N5。南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第19页装订线412强度校核计算（1）求作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为，根据机械设计（轴的设计计算部分未作DM562说明皆查此书）式1014，则NFNTGDTANTRT061320165823（2）求轴上的载荷（详细过程以轴2为例，其他轴类似不一一复述）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取A值。对于6207型深沟球轴承，由手册中查得A17MM。因此，轴的支撑跨距为L1172MM。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，NNH143F126，NFN237156C截面弯矩MML8532MLAV432总弯矩MVH16851822MAX扭矩NT60南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第20页装订线（3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式155及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力60MPAWTMCA1284015866832222已选定轴的材料为45CR，调质处理。由表151查得。因此，故70P1CA安全。42轴2的设计421轴2的转速和功率转矩P2572KW，N2194N/MIN，T228158NM422求作用在齿轮上的力（1）求作用在低速级小齿轮上的力南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第21页装订线圆周力NDTFT331231049085径向力NTR26TA4A轴向力03A（2）求作用在高速级大齿轮上的力。因大齿轮为从动轮，所以作用在其上的力与主动轮上的力大小相等方向相反。圆周力NFTT91752径向力NFTR916306COSAN212轴向力TA45I423初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设3PDCN计表153，取，于是得12M634975ND332该轴的最小直径显然是轴承处轴的直径和，故DMD35424轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A初步选择滚动轴承。因轴承不受轴向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求，根据，选取0基本游隙组，标准精度级的单列深沟球轴承6207型，其尺MD35寸为，得TD172ML17轴段取安装齿轮处的、取，根据齿轮宽并为保证齿轮定位D40准确轴段适当缩短12MM，故，ML63LV9轴段为两侧齿轮定位轴环，根据箱体尺寸。3轴上零V52LIV59件的周向定位齿轮采用平键联接，按，查机械设计表得平键截面D40，联接小圆柱齿轮的平键长度为90MM，联接大圆柱齿轮的平键长度为MHB81256MM南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第22页装订线425求轴上的载荷对于6207型深沟球轴承，MA17计得，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭L73102L843矩图。如下图所示载荷水平面垂直面支反力FNNH5230169NFNV37215弯矩MM41H3022MMV40123总弯矩NV570611H432222扭矩TMN850南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第23页装订线6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即圆柱齿轮的截面，取，轴的计算应力0MPAWTMCA54724132548067022221）前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表，查得，因此61，安全。1CA43轴3的设计431功率P3,转速N3和转矩T3，KWP53MIN/0513RNMNT891023432求作用在齿轮上的力圆周力DTFT45289234径向力NTR716420TAN3A轴向力04A433初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设3PDCN计表113，取，于是得12M350ND332该处开有键槽故轴径加大510，且轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联VVD轴器的计算转矩，取。3TKACA21AMNTACA86902513按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册选用HL5型弹性柱销联CA轴器，其公称转矩为15000NM。半联轴器的孔径为56MM，故取；半联轴器MDV56长度为，半联轴器与轴配合的毂孔长度。ML10L10434轴的结构设计（1）为了满足半联轴器的轴向定位的要求，轴段左端需制出轴肩，故取南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第24页装订线段的直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡MDV63ML10圈只压在半联轴器上面而不压在轴的端面上，故段的长度应比L1略短一些，现取。LV98B初步选择滚动轴承。因轴承只受有径向力的作用，故选用单列深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6213，其尺寸D63为，MTD2315故，而，滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，轴DVLV23肩高度，因此，取MH3D7C取安装齿轮处的轴的直径；齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知V0齿轮轮毂的宽度为96MM，为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。LV94齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则，DH074HMDVI83。因、两轴在箱体内的长度大致相等，取，MDV50L0。LV12LV10MLV16（2）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接联轴器的平键截面；联接圆柱齿轮LHB81的平键截面LHB98（3）求轴上的载荷对于6214型深沟球轴承，MA24载荷水平面垂直面支反力FNNH3190852NFV8231N6弯矩M4MM49总弯矩VH72扭矩TT1093（4）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即安装齿轮处，取，60轴的计算应力MPAWTMCA516027518607439923222前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第25页装订线查得，因此，安全。MPA6011CA计得，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图ML8235所示。44箱体结构尺寸1箱座壁厚，801252MDM10取2箱盖壁厚13箱座凸缘厚度B534箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度226地底螺钉直径，取M20081MFDD7地底螺钉数目6N8轴承旁联接螺栓直径，取M14F7519箱盖与箱座联接螺栓直径取M10DDF20210联接螺栓的间距L南京工业职业技术学院二级圆柱齿轮减速器设计共28页第26页装订线