《KW圆锥圆柱齿轮减速器的设计 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《KW圆锥圆柱齿轮减速器的设计 .docx（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品名师归纳总结毕 业 设 计论文山东 理 工题 目 名 称 10KW 圆锥圆柱齿轮减速器的设计题 目 类 别学 院系）专 业 班 级学 生 姓 名指 导 教 师开题报告日期可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录1引言 12传动装置的总体设计12.1拟订传动方案 12.2电动机的选择22.3确定传动装置的传动比及其支配32.4运算传动装置的运动和动力参数33传动零件的设计运算43.1高速级圆锥齿轮传动设计43.2低速级圆柱直齿轮设计84轴的设计114.1中间轴的设计114.2高速轴的设计164.3低速轴的设计175轴承的选择和运算185.1中间轴的轴承的选择和运算185.2高速轴
2、的轴承的选择和运算195.3 低速轴的轴承的选择和运算196 减速器铸造箱体的主要结构尺寸197 键联接的选择和强度校核217.1中间轴与齿轮联接用键的选择和强度校核218结 论239致 谢2410参考文献26可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 引言减速器是机械行业中较为常见而且比较重要的机械传动装置。减速器的种 类特殊多，各种减速器的设计各有各的特点，但总的设计步骤大致相同。其设 计都是依据工作机的性能和使用要求，如传递的功率大小、转速和运动方式， 工作条件，牢靠性，尺寸，爱护等等。本文是关于圆锥齿轮减速器的设计，主 要用于搅拌机的传送。这种减速器相对于其他种类的减速器来讲，
3、运用不是很 广泛。本课题主要通过运算机帮忙设计CAD）完成。运算机帮忙设计及帮忙制造CAD/CA）M技术是当今设计以及制造领域广泛接受的先进技术，通过本课题 的争论，将进一步深化的对这一技术进行明白和学习。2 传动装置的总体设计2.1 拟订传动方案本传动装置用于搅拌机，工作参数：传动效率=0.96，在室内工作 环境最高温度 35），载荷平稳，连续单向运转，使用寿命24000 小时。本设计拟接受二级圆锥直齿轮减速器，锥齿轮应布置在高速级，使其直径不至于过大，便于加工。传动简图如图 2-1 所示。图 2-1传动装置简图1 电动机 2 传动带轮 3 二级圆锥齿轮减速器4 输出轴可编辑资料 - - -
4、 欢迎下载精品名师归纳总结2.2 电动机的选择1）选择电动机的类型按工作条件和要求，选用一般用途的Y 系列三相异步电动机。电压 380V。2）选择电动机的功率电动机所需工作功率为： P =P。4查表确定各部分装置的效率： V 带传动效率 1=0.96，滚动轴承传动效率 一对） 2=0.99，圆锥齿轮传动效率 3=0.96，圆柱齿轮传动效率 4 =0.99，联轴器传动效率 5=0.99，分析传动装置传动过程可得：传动装置的总效率为：=12 34 5 。 所以=0.960.9940.96 0.970.99 =0.894。所以所需电动机功率为： P = P =10/0.894 =11.1 kW查表，
5、选取电动机的额定功率 P=12.5 kW。3）选择电动机的转速通常， V 带的传动比范畴为： i1=24,二级圆锥齿轮减速器传动比为：i 2=815,就减速器的总传动比=1660，符合这范畴的电动机同步转速有1000、1500、3000 r/min 三种，现以同步转速1000 r/min 和 1500 r/min 两种常用转速的电动机进行分析比较 查表）综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情形，选取比较合适的方案，现选用型号为Y160M 4，其主要安装尺寸如下： 中心高： H=160 mm外型尺寸： LAC AD ） HD=600325+255） 385 mm轴伸尺寸：
6、 D=42 mm， E=110 mm装键部分尺寸： FG D=1237 42 mm底脚安装尺寸： A B=254 210 mm的脚螺栓孔直径： K=15 mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3 确定传动装置的传动比及其支配1）减速器总传动比 i a=12.6n为满载转速）2）支配传动装置各级传动比：取V 带传动的传动比 i0 =3，就减速器的传动比为 i=i a/i0 =12.6/3=4.2为了防止圆锥齿轮过大，制造困难，并考虑齿轮的浸油深度，取高速级传动比 i=2，低速级传动比为 i=i/i 1=2.1。2.4 运算传动装置的运动和动力参数1）各轴的输入功率轴 0电动机轴
7、）： P0= P =11.1 kW轴高速轴） P= P01=11.1 0.96=10.66kW轴中间轴） P= P23=10.660.990.96=10.13 kW轴低速轴） P= P24=10.130.990.97=9.73 kW2）各轴的转速轴 0： n0= n=1460 r/min轴： n= n0i01=14603=486.67 r/min轴： n=n1 i12=486.67 2=243.335 r/min轴： n =n2 i23=243.3352.1=115.874 r/min3）各轴的输入转矩轴 0：T0=T=9550=9550 72.6Nm轴： T =9550=9550209.18
8、 Nm轴： T=9550=9550397.57Nm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结轴： T =9550=9550801.92Nm表 2-1设计轴的传动特性表输入功率转速输入转矩kW）nr/min）Nm）电动机轴11.1146072.6轴10.66486.67209.18轴10.13243.335397.57轴9.73115.874801.92轴名传动比效率30.9620.960.972.13 传动零件的设计运算3.1 高速级圆锥齿轮传动设计1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数 选用圆锥直齿齿轮传动 选用齿轮材料：选取大小齿轮材料均为45 钢，小齿轮调质处理齿面硬度取240HBS
9、。大齿轮正火处理齿面硬度取 200HBS。 选取齿轮为 8 级精度GB10095 88） 选取小齿轮齿数 Z=26， Z=Z=2 26522）按齿面接触疲乏强度设计第一确定运算参数a）使用系数 KA：查表得 KA =1.0b）使用系数 KV：查图得 KV =1.3c）齿间载荷支配系数 K Ha：估量 KAKt/b100N/mm, cos=0.8944可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cos=0.4472当量齿数： ZV1 =Z1/cos=26/cos=29 ZV2 =Z2/ cos=52/ cos=116当量齿轮的重合度：=1.88-3.21/ ZV1+1/ ZV2 ）=1.88
10、-3.21/29+1/116）=1.742Z=0.868d） KH=1/ Z2=1/0.868） 2=1.33e）查取齿向载荷分布系数 K=1.2所以载荷系数 K：K=K AKV KHK=1.01.31.31.2=2.028转矩 T1=209.18Nm=209180Nmmf）查取齿宽系数=0.3g）查得弹性影响系数=189.8h）查得区域系数=2.5i ）查取材料接触疲乏强度极限：查图得，小齿轮为=580Mpa,大齿轮=540 Mpaj）运算应力循环次数 NN =60thn1=60124000486.67=700.80106N =280.32 106k）查表得：对N1,取 m1=14.16,对
11、 N2 取 m2=17.56m 为疲乏曲线方程指数）ZN1=1.025可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ZN2=1.075l ）查得接触疲乏强度最小安全系数S=1.05m）运算许用接触应力 ：=566.19 Mpa=552.86 Mpan）小齿轮大端分度圆直径 d1：=120.14mm即 d1=120mm3）确定主要参数：a）大端模数 m： m=d1/z1=120/26=4.62,即 m=4.6b）大端分度圆直径 d1=m z1=264.6=119.6mm d2=mz2=239mmc）锥距 R：R=133.72轮齿弯曲疲乏强度验算：a）齿形系数 YFa1=2.65, YFa2=2
12、.15b）应力修正系数 YSa按当量齿数查图得：YSa1=1.67，Y Sa2=2.25c）重合度系数 Y：Y=0.25+=0.25+=0.68d）齿间载荷支配系数 KFa：K Fa=1/ Y=1/0.68=1.47可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结载荷系数 K： K=2.028e）齿根工作应力：=202.21N/mm2=221.04N/mm22g）弯曲寿命系数 YN：Y N1=0.9YN2=0.91h） 由图查得尺寸系数： YX =1.0i）弯曲疲乏强度最小安全系数 SFmin 查得： SFmin=1.25j）许用弯曲疲乏应力：=237.6N/mm2=225.68 N/mm2k
13、）弯曲疲乏强度校核：= 237.6N/mm2=225.68N/mm2所以中意弯曲疲乏强度要求。 注：本节查表查图见机械工程及自动化简明设计手册 叶伟昌 2001）5）齿轮传动几何尺寸运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结几何尺寸运算结果列于下表 3-1：取，,）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表 3-1圆锥齿轮参数 单位 mm）名 称代号运算公式结果小齿轮大齿轮可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结传动 比法面模数法面压力角标准值齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿 宽3.2 低速级圆柱直齿轮的设计：1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数选用齿轮材料：选取
14、大小齿轮材料均为45 钢，小齿轮调质处理齿面硬度取 240HBS。大齿轮正火处理齿面硬度取 200HBS。 选取齿轮为 8 级精度GB10095 88） 选取小齿轮齿数 Z=25， Z=Z=2.1 25=52.5取 Z=532）设计运算：设计准就：按齿面接触疲乏强度设计，再按齿根弯曲疲乏强度校核。按齿面接触疲乏强度设计其中，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结a）查图选取材料的接触疲乏极限应力为：小齿轮为=580Mpa,大齿轮=560 Mpa。b）由图查得弯曲疲乏极限：=330 N/mm2310 N/mm2c）应力循环次数 N：N1=60n2at=60194.67124000N1
15、=2.8 108就 N2=N1/ 2=2.8 108/3.184=0.88108d）由图查得接触疲乏寿命系数e）由图查得弯曲疲乏寿命系数。f）查表得接触疲乏安全系数=1。弯曲疲乏安全系数又=2.0，试选=1.3。g）求许用接触应力和许用弯曲应力：=580Mpa。=571Mpa。=23021/1.4Mpa=328Mpa。=300Mpa.h）将有关值代入下式得：=即：=94.86mm=1.4。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就=0.96m/s/100=250.96/100=0.24 m/si）查图可得，由表查得，。取， 就1.25 1.091.05 1=1.431修正=94.861
16、.03mm=97.71mmj） m=3.91,所以由表取标准模数 m=4mm./2=156mm,b=1100mm=100mm,取 b2=105,b1=b2+10=115mm3.校核齿跟弯曲疲乏强度： 由图可查得由下式校核大小齿轮的弯曲强度：，即Mpa。MPa = 87.8MPa。所以中意弯曲疲乏强度要求。 注：本节查表查图见机械工程及自动化简明设计手册 叶伟昌 2001）4）齿轮传动几何尺寸运算几何尺寸运算结果列于下表 3-2： 取，）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结结果名称代号运算公式小齿轮大齿轮中 心距=传 动比法面模数法面压力角标准值齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径=2
17、02齿宽大齿轮接受腹板式锻造齿轮机构。小齿轮与轴材料相同接受齿轮轴。4轴的设计4.1 中间轴的设计1）选择轴的材料依据所设计的轴零件选用45 钢，加工方法为调质处理。查轴的常用材料及其力学性能，得抗拉强度，屈服点。查轴的许用弯曲应力表，得，。2）按扭转强度估算轴的最小直径取 C=106，得表 3-2圆柱齿轮的参数 单位 mm）3）轴的结构设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4-1中间轴装配草图按轴的结构和强度要求选取安装轴承处和的轴径d=45mm，初选轴承型号为 30209 圆锥滚子轴承 GB/T297 94），装齿轮处的轴径 d=50mm，轴肩 直径d=55mm，齿轮轴处
18、的齿顶圆直径d=108mm，轴肩直径 d=50 mm，轴的装配草图如以下图，两轴承支点之间的距离为=式中 轴承宽度，查得 30209 轴承 =20 mm齿轮端面与轴承端面的距离=35.5锥齿轮的宽度，=30mm两齿轮轮毂端面之间的距离=6mm圆柱齿端面和轴承端面的距离=27.5圆柱齿轮的宽度，=115mm4）按弯扭合成应力校核轴的强度运算作用在轴上的力a）锥齿轮受力分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结圆周力径向力轴向力b）圆柱齿轮受力分析圆周力径向力 运算支反力水平面：=求得：，再由，得：垂直面：，求得再由， 作弯矩图水平面弯矩：垂直面弯矩 ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精
19、品名师归纳总结 合成弯矩 ： 转矩运算当量弯矩单向运转，转矩为脉动循环折合系数取为：B 截面的当量弯矩为 校核轴径分别校核 B， C 截面，校核该截面直径考虑到键槽的设计会降低轴的强度，所以轴的设计应在原先设计基础上增大5%， 就.结构设计确定的最小直径 B 为 50mm，C 为 55mm，所以强度足够。5）轴的校核可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4-2中间轴的受力分析及弯扭矩图6）轴的结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4-3中间轴结构4.2 高速轴的设计1）选择轴的材料依据所设计的轴零件选用45 钢，加工方法为调质处理。查轴的常用材料及其力学性能，得
20、抗拉强度，屈服点。查轴的许用弯曲应力表，得，。2）按扭转强度估算轴的最小直径取 C=106，得 3）轴的结构设计按轴的结构和强度要求选取联轴承处的轴径d=30，初选轴承型号为30208 圆锥滚子轴承 GB/T297 94），长度尺寸依据结构进行具体的设计，校核的方法与中间轴相类似，经过具体的设计和校核，得该齿轮轴结构是符合要求的，是安全的，轴的结构如下图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4-4高速轴结构4.3 低速轴的设计 初步估算轴的最小直径取 C=106，得 3）轴的结构设计按轴的结构和强度要求选取联轴承处的轴径d=65，初选轴承型号为30214 圆锥滚子轴承 GB
21、/T297 94）。其中长度尺寸依据中间轴的结构进行具体的设计，校核的方法与中间轴相类似，经过具体的设计和校核，得该齿轮轴结构是符合要求的，是安全的，轴的结构如以下图：图 4-5低速轴结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 轴承的选择和运算5.1 中间轴的轴承的选择和运算按轴的结构设计，初步选用 30209e就轴承 B：e就 运算轴承寿命由于，轴承 B 受载大，所以按轴承B 运算寿命，查得 30209 轴承基 本额定载荷， 轴承工作温 度小于， 取温度系数，就轴承寿命，如按 8 年的使用寿命运算，两班制工作，轴承的预期寿命为，,所以所选轴承合适。5.2 高速轴的轴承的选择和运算
22、按轴的结构设计，选用30208GB/T29794）圆锥滚子轴承，经校核所选轴承能中意使用寿命，合适。5.3 低速轴的轴承的选择和运算按轴的结构设计，选用30213GB/T29794）圆锥滚子轴承，经校核所选轴承能中意使用寿命，合适。6 减速器铸造箱体的主要结构尺寸 箱座 箱盖壁厚：=0.02a+38，取=8。3 箱座、箱盖、箱座底的凸缘厚度：，,。4 的脚螺栓直径及数目：依据=210，得，依据螺栓的标准规格，选得20，数目为 6 个。5 轴承旁联结螺栓直径：。6 箱盖、箱座联结螺栓直径：=1012，取=10。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7 轴承端盖螺钉直径：表 6-1减速器
23、所用螺钉规格高速轴中间轴低速轴可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结轴承座孔 检查孔盖螺钉直径：本减速器为二级传动减速器，所以取=5。9 螺栓相关尺寸：视具体设计情形而定，以图纸设计为准10 轴承座外径：，其中为轴承外圈直径， 把数据代入上述公式，得数据如下：高速轴：mm取为 125mm。中间轴：取为 130mm。低速轴：取为 180mm.11 轴承旁联结螺栓的距离：以螺栓和螺钉互不干涉为准尽量靠近。12 轴承旁凸台半径：40mm，依据结构而定。13 轴承旁凸台高度：依据低速轴轴承外径和扳手空间的要求，由结构确定。14箱外壁至轴承座端面的距离：，取 =60mm。可编辑资料 - - -
24、 欢迎下载精品名师归纳总结15箱盖 、 箱 座 的肋 厚 ： 0.85， 取=8mm， 0.85， 取=10mm。16 大齿轮顶圆与箱内壁之间的距离：1.2，取=20mm。 17 铸造斜度、过渡斜度、铸造外圆角、内圆角：铸造斜度=1： 10，过渡斜度 =1：20，铸造外圆角=5，铸造内圆角=3。7 键联接的选择和强度校核7.1 中间轴与齿轮用键联接的选择和强度校核1）锥齿轮与轴的键联接 选用一般平键 A 型）按中间轴装齿轮处的轴径=50，以及轮毂长=50， 查表，选用键 1445GB109679。 强度校核键 材 料 选用 45 钢， 查 表 知， 键的 工作 长度，按公式的挤压应力 所以键的
25、联接的强度是足够的，选用本键合适。2）低速轴和高速轴上的键效核方法同上，材料同样选用45 钢。经效核，合格。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结结 论减速器的设计是一个较为复杂的过程，期间设计运算、绘制工程图、编制工艺等等，都是较为繁琐的事情。但随着科学技术的进展这些过程都变的简洁化。为了适应现代市场的需求，就必需运用运算机帮忙设计技术解决过去运算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，更新速度慢的问题。正是基于此，在本毕业设计中，运用了强大的三维造型软件 Pro-E 造型， 它图形界面友好，直观，在绘图过程中易变换，修改错误，便利用户准时调整，提高了效率，并能生成二维图纸，主要运算也通过
26、编写程序来上机完成，让我们省去了不少繁琐的运算过程。主要零件的工艺设计在运算机帮忙设计的条件下也显得一目了然。但这都要建立在我们娴熟把握这些软件的运用的基础上。本人对于 Pro-E 软件的运用只是刚入门，所以设计二维图纸主要通过CAD完成，三维造型仍有很多不足之处。期望自己在今后的学习工作中来补偿自身的不足之处。通过本设计我对各种减速器的结构和设计步骤有了一个大致的明白，对以前所学的专业学问作了一个很好的总结，设计中尚有很多不合理和不懂得的的方，以待在今后的学习工作中来补偿。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结致 谢感谢学校和系里为我们同学供应了优越的学习环境和学习条件，使我们能够
27、顺当的完成毕业设计的任务。经过三个多月的学习工作，我顺当的完成了学校所布置的毕业设计任务。在这我要特殊感谢我的指导老师李茂胜老师，正是他的严格要求和尽心指导才使我完成了二级圆锥齿轮减速器的设计。通过毕业设计我把以前没学好的学问再次进行了学习，使我的机械设计理论和实践学问得到了丰富。这些都是与李老师严谨的风格是分不开的。他有很多工作要做，平常仍要给同学上课，但对我们的毕业设计从没放松过，他总是尽量挤出时间来帮我们解决问题，并让我们积极参与探讨，调动我们的学习热忱，这些都是值得我们倾佩的。同时我要感谢和我同组的同学，他们在我设计中也给了我很多宝贵的看法 。以及监督我们签到和帮忙我们在机房用机、打印
28、图纸的老师们。我要对全部帮忙过我的老师我同学说一声感谢，你们都辛苦了！可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献1 吴彦农，康志军 .Solidworks2003实践教程 . 淮阴：淮阴工学院， 20032孙江宏，段大高 . 中文版Pro/Engineer2001 入门与实例应用 . 北京：中国铁道出版社， 20033叶伟昌 . 机械工程及自动化简明设计手册上册） . 北京：机械工业出版社，20014 徐锦康. 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 20015 成大先. 机械设计手册 第四版 第四卷） . 北京：化学工业出版社， 2002 6葛常清. 机械制图 其次版） . 北京
29、：中国建材工业出版社， 20007谭浩强.C程序设计 其次版） . 北京：清华高校出版社， 20008谭浩强.C程序设计题解与上机指导 其次版） . 北京：清华高校出版社， 20009 刘鸿之. 材料力学 第三版 上、下册） . 北京：高等训练出版社， 2001 10 吕广庶，张远明 . 工程材料及成型技术 . 北京：高等训练出版社， 2001 11 曾正明. 机械工程材料手册 . 北京：机械工业出版社， 200312 周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌. 机械制造工艺学 . 重庆：重庆高校出版社， 199913 张耀宸. 机械加工工艺设计手册 . 北京：航空出版社， 198914 许高燕. 机械设计手册及课程设计 . 中国的质高校出版社， 198915 彭万波，张云静，张然.Pro/Engineer2001实例精解 . 北京：清华高校出版社， 200216 张展. 减速器设计选用手册 . 上海：上海科学技术出版社 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载