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1、精品学习资源武汉生物工程学院毕业论文 设计题目名称二级直齿圆柱齿轮减速器设计题目类别毕业设计系别机电工程系专业班级 机械设计制造及其自动化 08级05班同学姓名张 珑指导老师阮中尉辅导老师阮中尉5 轴的设运算125.1高速轴1轴）的设计 .13.欢迎下载精品学习资源.161 绪论随着社会的进展和人民生活水平的提高，人们对产品的需求是多样化的，这就打算了将来的生产方式趋向多品种、小批量；在各行各业中非常广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不行缺少的机械传动装置 .它是机械设备的重要组成部分和核心部件；目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满意各行业对通用减速器的需求；国内减速器行业重点
2、骨干企业的产品品种、规格及参数掩盖范畴近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业供应传动装置配套的重任，部分产品仍出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业进展1.1 本设计的目的及意义齿轮传动在机器中是用以和谐原动机与工作机之间的冲突，是转变机器的转速，扭矩的重要环节，具有有用牢靠，传动效率很高等优点，是机械传动中最重要的，也是应用最广泛的一种机械传动形式；齿轮技术在肯定程度上标志着机械工程技术的水平，具有体积小、质量轻、传动效率高、加工成本相对较低、性价比较高等优点，对圆柱齿轮减速机进行性能分析，有利于提高减速机的工作性能和设计水平，充分发挥这
3、种应用前景非常宽阔和很有讨论价值的减速器；而目前对该减速机的分析讨论工作较的优越性，对其进行结构参数的优化和推广使用具有重要的理论和实际意义；1 2 减速器的进展状况国内的现状和进展趋势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仍有很多弱点，特殊是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长；国内使用的大型减速器 500kw 以上），多从国外进口，花去不少的外汇；60 岁月开头生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点；但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都
4、要小于 40kw ；由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量 轻、机械效率高等这些基本要求； 90 岁月初期，国内显现的三环 齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷 的才能也大；它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简洁，效率亦高；国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些讨论工作，一些讨论论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作；欢迎下载精品学习资源1 3 减速器的进展趋势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；国外的减速器，以德国、丹
5、麦和日本处于领先位置，特殊在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作牢靠性好，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；最近报导，日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器，美国Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本工程类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器；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进展；因此，除了不断改进材 料品质、提高工艺水平外，仍在传动原理和传动结构上深化探讨和创新， 平动齿轮传动原理的显现就是一例；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
6、率型号的产品；目前， 超小型的减速器的讨论成果尚不明显；在医疗、生物工程、机器人等领 域中，微型发动机已基本研制胜利，美国和荷兰近期研制的分子发动机 的尺寸在纳 M 级范畴，如能辅以纳 M 级的减速器，就应用前景远大；1.4 讨论内容（ 1）查阅相关资料，明确设计任务和要求，明白减速器的设计要求，在此基础上进行总体方案的论证与设计；撰写开题报告；2）制定减速器的工作要求，并依据工作环境进行工艺设计；3）依据其中一个齿轮，进行齿轮和轴承的协作设计；4）对齿轮和的挑选进行强度校核运算，对轴承的强度校核进行运算；5）进行该减速器的工艺结构设计，并对主要零件进行结构设计；6）绘制该减速器的装配图和主要
7、零件图；7）翻译指定外文文献资料；8）编写设计说明书；2传动方案的拟定欢迎下载精品学习资源1 原始数据1）运输带工作拉力 F=4KN输送带滚筒直径 D=450mm4）传动效率 0.96 2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；设计要求： 1、完成设计说明书一份，约 8000 字；2、完成带式传输装置总体设计及减速器部装图、零件图；3、完成减速器全部零件图及装配；带式输送机由电动机驱动，电动机1 通过联轴器 2 将动力传入减速器 3，在经联轴器 4 传至输送机滚筒 5，带动输送带 6 工作；传动系统中采纳
8、两级绽开式圆柱齿轮减速器，其结构简洁，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱 齿轮传动；2.1 电动机的挑选；按设计要求及工作条件选用 Y 系列三相异步电动机卧式封闭结构 380V；Pr条件的电动机额定功率 Pm应取10kw通常二级圆柱齿轮减速器传动比取 =840 i 条件的电动机额定功率 Pm应取10kw ； 84.92=697.36 3396.8r/min欢迎下载精品学习资源由文献1 表20-5 初步选同步转速为 1500 和3000 的电机，对应于额定功率为 5.5kw 的电动机号分别取 Y132S1-2 型、 Y132S-4 型和
9、Y132M2-6 型三种；将三种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表：方案号电动机型号额定功率kw）同步转速r/min ）满载转速r/min ）总传动比电动机质量/kg一Y132S1-210300029002.91i64二Y132S-410150014401.50i68三Y132M2-6101000960i85通过对这三种方案比较：一电机重量轻，但传动比大，传动装置外轮廓尺寸大，结构不紧凑；二与三比较，综合考虑电动机和传动装置尺寸， 质量，价格及传动比，可以看出，假如传动装置结构紧凑，选用三方案 最好即： Y132M2-6 系列2.2 传动比的安排；带式输送机传动系统总传动比I=nm
10、/nw=960/84.92=11.3所以两级圆柱齿轮减速器的总传动比=11.3为了便于两级圆柱齿轮减速器采纳侵油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度 HBS 350,齿宽系数相等时；考虑面接触强度接近相等的条件，取两级圆柱齿轮减速器的高速级传动比:i1=3.977低速级传动比为 i2=11.3/3.977=2.841传动系统各传动比分别为：i1=3.977i2=2.8412.3 传动系统的运动和动力参数运算：传动系统各轴的转速，功率和转矩运算；1 轴减速器高速轴）：=6.6640.99=6.597KW T1=95506.597/960=65.62 nm2 轴减速器中间轴） n2=n1/i1
11、=960/3.977=241.4r/min=6.597 0.96 0.99=6.26kw T2=95506.26/241.4=247.65N M3 轴减速器低速轴） n3=n2/i2=241.4/2.841=84.9r/min=6.26 0.96 0.99=5.949kw T3=95505.949/84.9=669.1N M4 轴轴输出功率和输出转矩欢迎下载精品学习资源P1=6.597 0.99=6.531KW P2=6.260.99=6.197KW P3=5.949 0.99=5.889KW T1=65.62 0.99=64.96KW T2=247.650.99=245.1KW T3=669
12、.1 0.99=662.4KW将上述运算结果和传动比及传动效率汇总如下表1轴名输入输出输入输出转速传动比效率kw）kw）N.M） 挑选材料及热处理，精度等级，齿数 Z1与Z2齿宽系数 d，并初选螺旋角考虑减速器要求结果紧凑故大小齿轮均用40Cr 调质处理后表面淬火， 因载荷较平稳，齿轮速度不是很高，故初选7 级精度，齿数面宜多取，选小齿轮齿数 Z1=24,大齿轮齿数 Z2=UZ1=3.97724=96, 按软齿面齿轮非对称安装查文献 2 表6.5 ，取齿宽系数 d=1.0 ；实际传动比 i12=96/24=4, 误差i12 i12 ）/i12= 确定公式中各式参数；1）载荷系数 Kt试选Kt=
13、1.5 2）小齿轮传递的转矩 T1T1=9.551000000 6.664/960=66292.91667N M3） 材料系数 Ze查文献2 表6.3得Ze=189.8MPa4） 大，小齿轮的接触疲惫极限按齿面硬度查文献 2 图6.8 5）应力循环次数N2=N1/U=69120000欢迎下载精品学习资源6接触疲惫寿命系数查文献2 图6.6得7）确定许用接触应力取安全系数 SH=12 设计运算1）试运算小齿轮分度圆直径 dit2） 运算圆周速度 v3） 运算载荷系数 k文献2 表6.2得使用系数 KA=1 依据v=2.568 m/s 按7 级精度查文献2 图6.10得动载系数 KV=1.0查图6
14、.13得K=1.083 运算齿轮传动的几何尺寸； 1）运算模数 mm=d1/z1=43.97/24mm=1.832mm按标准取模数 m=2.5mm2） 两轮分度圆直径 d1d2 d1=mz1=2.524=60mm d2=mz2=2.590=225mm3） 中心距 aa=mz1+z2/2=2.524+90/2=142.5mm4） 齿宽b欢迎下载精品学习资源b=d1=1.060=60mm b1=b2+5-10mmb2=65mm b1=70mm 5）齿全高 hh=2.25m=2.252.5=5.625mm3.3 校核齿根弯曲疲惫强度由文献2 式 确定公式中各参数值；1大小齿轮的弯曲疲惫强度极限 Fl
15、im1Flim2查文献2 图6.9取Flim1=240MPaFlim2=260MPa 2弯曲疲惫寿命系数查文献2 图6.7取3许用弯曲应力取定弯曲疲惫安全系数 , 应力修正系数 SF=4.1应力修正系数 YST=2.0小齿轮的数值大，应按小齿轮校核齿根弯曲疲惫强度2 校核运算欢迎下载精品学习资源所以弯曲疲惫强度足够 .4 低速级直齿圆柱齿轮传动4.1 挑选齿轮材料及热处理方法挑选45 钢调质处理，齿面硬度分别为 220HBS ， 280HBS ，属软齿闭式传动，载荷平稳齿轮速度不高，初选 7 级精度，小齿轮齿数 Z1=30，大齿轮齿数 z2=UZ1 =2.841 30=87 ，按软齿面齿轮非对
16、称安装查文献 2 表6.5 ，取齿宽系 d=1.0 ，实际传动比 i12=87/30=2.9 ，误差 i12-i12/ i12=2.9-2.841/2.9=0.059 5%，在设计给定的 5% 范畴内可用4.2 按齿面接触疲惫强度设计4 确定公式中各式参数； 7）载荷系数 Kt试选Kt=1.58）小齿轮传递的转矩 T1T1=9.55 1000000 6.26/241.4=247651.29 ）材料系数 zE查文献2表6.3 得ze=189.8MPa 10）大，小齿轮的接触疲惫极限按齿面硬度查文献 2 图6.8得11）应力循环次数12）接触疲惫寿命系数查文献2 图6.6得13）确定许用接触应力5
17、 设计运算5）试运算小齿轮分度圆直径欢迎下载精品学习资源6） 运算圆周速度 vV=3.1477.43 n1/60 1000=1.0544m/s7） 运算载荷系数 k查文献2表6.2 得使用系数 kA=1 依据v=1.0544m/s 7级精度查文献2 图6.10 得动载系数 kV=0.7 查图6.13 得K=1.08就k= K A k v kka=1 0.7 1.08 1=0.7568） 校正分度圆直径 d16 运算齿轮传动的几何尺寸；6）运算模数 mm=d1/z1=49.04/30=1.635mm 按标准取模数 m=2.5mm 7）两轮分度圆直径 d1 d2d1=mz1=2.530=75mmd
18、2=mz2=2.580=200mm8） 中心距 aa=mz1+z2/2=2.5 30+80/2=137.5mm9） 齿宽bb=d1=1.075=75mm b1=b2+5-10mmb2=80mm b1=75mm10） 齿全高 hh2.25m2.25 2.55.625mm4.3 校核齿根弯曲疲惫强度由文献2 式确定公式中各参数值；6大小齿轮的弯曲疲惫强度极限查文献2图6.9 取欢迎下载精品学习资源并加以比较取其中最大值代入公式运算小齿轮的数值大，应按小齿轮校核齿根弯曲疲惫强度5 校核运算所以弯曲疲惫强度足够；5 轴的设计与运算在完成了带式传输机传动系统运动及动力参数的运算和减速器两级齿轮传动的设计
19、运算之后，接下来可进行减速器轴的设计，滚动轴承的挑选，键的挑选和联轴器的挑选；5.1 高速轴 1 轴）的设计+bh1+s+bl1+n1=192mm L2=2c+k+bh1+s+bl2+n2=189mm L3=2c+k+bh1+s+bl1+n3=194mm2）高速轴 1 轴）的设计.择轴的材料及热处理；轴上齿轮的直径较小， da1=49.26mm）采纳齿轮轴结构，轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一样，选用40Cr调质；轴的受力分析轴的受力简图如图示；图中Lab=192mm=L1 Lac=n1/2+c+k+bh1/2=51mm Lbc=Lab-Lbc=141mma）运算齿轮的啮合力， Ft1=
20、2T1/d1=2*40299=1611.96NFr1=Ft1*tanan/cosb=602.145N Fa1=Ft1*tanb=372.23Nb）求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图； 轴在水平面内的受力简图，如图示：欢迎下载精品学习资源轴在水平面内的弯矩图如上图示c）求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图轴在垂直面内的受力简图，如图示d）求截面 C 处弯矩欢迎下载精品学习资源强度校核 45 号钢调质处理，由文献 2 表11.2 查得1 -1 60MPa故，弯扭合成强度满意要求轴的初步运算；由文献2 中式11.4）和式 11.6）得按文献2 中表11.2，轴材料为 40Cr 调质 b73
21、5 MPa按文献2 中表11.2，许用弯曲应力值 1 =60MPa取折算系数0.6将以上数值代入轴运算截面 dm= 0.8 1.222.52 =17.8 27mm参考联轴器标准轴孔直径，取减速器高速轴的轴端直径d减=25mm依据轴上零件的布置，安装和定位的需要，初定各轴段的直径及长度其中轴颈，轴头结构尺寸与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹考虑；轴颈轴上安装滚动轴承段）直径： 35 30 35 40 47 mm安装半联轴器处轴段直径：第一组 : 25 28 30 30 35 mm其次组： 30 32 35 38 40 mm第三组： 32 35 38 40 42 mm欢迎下载精品学习资源注：因此
22、轴段安装的半联轴器与电动机轴安装的半联轴器为同一型号联轴器，故此轴段直径应在电动机轴直径所在同一组数据中选定；） 安装齿轮，联轴器处轴肩结构尺寸可参考文献1 表5-2 确定；C 取值；或此处不运算轴肩，可借助于套筒实现联轴器的轴向定位；）5.2 中间轴 2 轴）的设计挑选轴的材料及热处理， 选用45 号钢调质，轴的受力分析轴的受力简图 略）图中Lab=189mm=L1 Lac=n2/2+c+k+bh2/2=49.5mm Lbc=Lab-Lbc=139.5mmLbd= n2/2+c+k+bh1/2=67mma）运算齿轮的啮合力； Ft1=2T1/d1=1512NFr1=Ft1*tanan/cos
23、b=564.81NFa1=Ft1*tanb=349.2N Ft3=2T2/d3=3729.6NFr3= Ft3*tana=1357.46Nb）求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图轴在水平面内的受力简图c）求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图，轴在垂直面内的受力简图略）；d）求支承反力，作轴的合成弯矩图，转矩图；欢迎下载精品学习资源轴向力Fa=190.49N，用于支承轴的滚动轴承拟选用深沟球轴承，并采纳两端固定式组合方式，故轴向力作用在轴承B 上）按文献1 表5-1，取减速器中间轴的危急截面直径 Dd=40m，m 依据轴上零件的布置，安装和定位的需要，初定各轴的直径及长度其中轴颈、轴头结
24、构尺寸应与轴上相关零件的结果尺寸；联系起来统筹考虑；轴颈轴上安装滚动轴承段）直径： 35 40 45 40 35 mm安装齿轮处轴段长度：轴段长度=轮毂长度 2mm注：减速器中间轴的结构见下图5.3 低速轴 3 轴）的设计挑选轴的材料及热处理， 选用45 号钢调质轴的受力分析 轴的受力简图所示图中Lab=194mm=L3 Lbc=n3/2+c+k+bl2/2=64.5mm Lac=Lab-Lbc=129.5mma）运算齿轮的啮合力；Ft4=2T3/d4=2*13900/200=1399N Fr4=Ft4/tan20 =3843.72Nb）求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图，欢迎下载精品学
25、习资源轴在水平面内的受力简图如下列图c）求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图； 轴在垂直面内的受力简图如下列图轴的初步运算；由文献2 式11.4）和式 11.6）得欢迎下载精品学习资源按文献2 中表11.2 轴的材料为 45 号钢调质 b=640MPa按文献2 表11.2 许用弯曲应力值得 60MPa取折算系数 = 6 .0将以上数值代入轴运算截面 c 截面）直径运算公式：在此轴段开有一个键槽时，直径增大 4%，运算截面直径 d c31.39mm轴的最小直径轴的结构设计；按体会公式，减速器低速级从动轴的危急截面直径，按文献1 表5-1，取减速器低速轴的危急截面直径 Dd=50mm依据轴上零
26、件的位置、安装和定位的需要，初定各轴段的直径及长度， 其中轴颈、轴头结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹 考虑；轴颈轴上安装滚动轴承段）直径： 40 45 50 55 50 45mm注:此轴段直径可依据结构需要按所列联轴器标准轴孔直径选定；安装齿轮处轴段长度：轴段长度=轮毂长度 2mm6 滚动轴承的挑选1）高速轴 1 轴）上滚动轴承的挑选；按承载较大的滚动轴承挑选其型号，因支承跨距不大，故采纳两端固定式轴承组合方式；轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为；Lh= 3800h由前运算结果知：轴承所受径向力 Fr=602.145，轴向力 Fa=272.23，轴承工作转速 n=960 r
27、/min初选滚动轴承 6207 GB/T276-1994，按文献 3 中表18-2 基本额定负荷基本额定静负荷 C r =25500NC or =15200 N因， Cjs Cr故6003 轴承满意要求6207 轴承d=35mm B=17mm D=72 Z=9欢迎下载精品学习资源2）中间轴 2 轴）上滚动轴承的挑选；按承载较大的滚动轴承挑选其型号；因支承跨距不大，故采纳两端固定式轴承组合式，轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh 43800h；由前运算结果知：轴承所受径向力 Fr=1357.4N，轴向力 Fa=349.2N轴承工作转速 n=260.23r/min初选滚动轴承 6207 G
28、B/T276-1994，按文献 3 表18-2，基本额定动负荷C r25500N，基本额定静负荷 C or15200N；6207 轴承d=35mm B=17mm D=72 Z=93）低速轴 3 轴）上滚动轴承的挑选；按承载较大的滚动轴承挑选其型号，因支承跨距不大，故采纳两端固定式轴承组合方式；轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh=43800h；由前运算结果知，轴承所受径向力 Fr=轴承工作转速 n=98.76 r/min 初选滚动轴承 6209 GB/T276-1994，按文献 3 表18-2，基本额定动负荷Cr31.5KN ,Cor2050N按文献2 中表8.7 冲击负荷系数 fp=1.5 Pr=Fr*fp=3843.72*1.5=5765.58N欢迎下载