《10KW圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《10KW圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì).doc（26頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 第 26 頁 共 26 頁畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)題 目 名 稱 10KW圓錐圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)題 目 類 別 學(xué) 院（系） 山 東 理 工專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告日期 目 錄1 引言 12 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)12.1 擬訂傳動(dòng)方案 12.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 22.3 確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及其分配 32.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 33 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 43.1 高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 43.2 低速級(jí)圓柱直齒輪設(shè)計(jì) 84 軸的設(shè)計(jì) 114.1 中間軸的設(shè)計(jì)114.2 高速軸的設(shè)計(jì)164.3 低速軸的設(shè)計(jì)175 軸承的選擇和計(jì)算 185.1 中間軸的軸
2、承的選擇和計(jì)算185.2 高速軸的軸承的選擇和計(jì)算195.3 低速軸的軸承的選擇和計(jì)算196 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 197 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核 217.1 中間軸與齒輪聯(lián)接用鍵的選擇和強(qiáng)度校核218 結(jié) 論 239 致 謝 2410 參考文獻(xiàn) 261 引言減速器是機(jī)械行業(yè)中較為常見而且比較重要的機(jī)械傳動(dòng)裝置。減速器的種類非常多，各種減速器的設(shè)計(jì)各有各的特點(diǎn)，但總的設(shè)計(jì)步驟大致相同。其設(shè)計(jì)都是根據(jù)工作機(jī)的性能和使用要求，如傳遞的功率大小、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)方式，工作條件，可靠性，尺寸，維護(hù)等等。本文是關(guān)于圓錐齒輪減速器的設(shè)計(jì)，主要用于攪拌機(jī)的傳送。這種減速器相對(duì)于其他種類的減速器來講，運(yùn)用不
3、是很廣泛。本課題主要通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）完成。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，通過本課題的研究，將進(jìn)一步深入地對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)。2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 擬訂傳動(dòng)方案本傳動(dòng)裝置用于攪拌機(jī)，工作參數(shù)：傳動(dòng)效率=0.96，在室內(nèi)工作（環(huán)境最高溫度35），載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，使用壽命24000小時(shí)。本設(shè)計(jì)擬采用二級(jí)圓錐直齒輪減速器，錐齒輪應(yīng)布置在高速級(jí)，使其直徑不至于過大，便于加工。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。圖2-1 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1 電動(dòng)機(jī) 2傳動(dòng)帶輪 3二級(jí)圓錐齒輪減速器 4輸出軸 2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)的
4、類型按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。電壓380V。（2）選擇電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：P=P；查表確定各部分裝置的效率：V帶傳動(dòng)效率1=0.96，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）2=0.99，圓錐齒輪傳動(dòng)效率3=0.96，圓柱齒輪傳動(dòng)效率4=0.99，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率5=0.99，分析傳動(dòng)裝置傳動(dòng)過程可得：傳動(dòng)裝置的總效率為：=124 345；所以=0.960.9940.960.970.99=0.894；所以所需電動(dòng)機(jī)功率為：P= P=10/0.894=11.1 kW查表，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率P=12.5 kW。（3）選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常，V帶的傳動(dòng)比范圍為：i1=24,二
5、級(jí)圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比為：i2=815,則減速器的總傳動(dòng)比=1660，符合這范圍的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1000、1500、3000 r/min三種，現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速1000 r/min和1500 r/min兩種常用轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析比較（查表）綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格、傳動(dòng)比及市場(chǎng)供應(yīng)情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號(hào)為Y160M4，其主要安裝尺寸如下：中心高：H=160 mm外型尺寸：L（ACAD）HD=600（325+255）385 mm軸伸尺寸：D=42 mm，E=110 mm裝鍵部分尺寸：FGD=123742 mm底腳安裝尺寸：AB=254210 mm地腳螺栓孔直徑：K=
6、15 mm2.3 確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及其分配（1）減速器總傳動(dòng)比ia=12.6（n為滿載轉(zhuǎn)速）（2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比：取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i0=3，則減速器的傳動(dòng)比為i=ia/i0=12.6/3=4.2為了避免圓錐齒輪過大，制造困難，并考慮齒輪的浸油深度，取高速級(jí)傳動(dòng)比i=2，低速級(jí)傳動(dòng)比為i=i/i1=2.1。2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）各軸的輸入功率軸0（電動(dòng)機(jī)軸）：P0= P=11.1 kW軸（高速軸）P= P01=11.10.96=10.66kW軸（中間軸）P= P23=10.660.990.96=10.13 kW軸（低速軸）P= P24=10.130.990.97
7、=9.73 kW（2）各軸的轉(zhuǎn)速軸0：n0= n=1460 r/min軸：n= n0i01=14603=486.67 r/min軸：n=n1i12=486.672=243.335 r/min軸：n=n2i23=243.3352.1=115.874 r/min（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩軸0：T0=T=9550=955072.6Nm軸：T=9550=9550209.18 Nm軸：T=9550=9550397.57Nm軸：T=9550=9550801.92Nm表2-1 設(shè)計(jì)軸的傳動(dòng)特性表軸名輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）傳動(dòng)比效率電動(dòng)機(jī)軸11.1146072.630.96軸10.66
8、486.67209.1820.96軸10.13243.335397.572.10.97軸9.73115.874801.923 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù) 選用圓錐直齒齒輪傳動(dòng) 選用齒輪材料：選取大小齒輪材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS；大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。 選取齒輪為8級(jí)精度（GB1009588） 選取小齒輪齒數(shù)Z=26，Z=Z=22652（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 首先確定計(jì)算參數(shù) （a）使用系數(shù)KA：查表得KA=1.0 （b）使用系數(shù)KV：查圖得KV=1.3（c）齒間載荷分配系數(shù)KHa：估計(jì)
9、KAKt/b100N/mm, cos=0.8944 cos=0.4472當(dāng)量齒數(shù)：ZV1=Z1/cos=26/cos=29 ZV2=Z2/ cos=52/ cos=116當(dāng)量齒輪的重合度：=1.88-3.2（1/ ZV1+1/ ZV2） =1.88-3.2（1/29+1/116） =1.742 Z=0.868（d）KH=1/ Z2=1/（0.868）2=1.33（e）查取齒向載荷分布系數(shù)K=1.2所以載荷系數(shù)K：K=KAKV KH K=1.01.31.31.2=2.028轉(zhuǎn)矩T1=209.18Nm=209180Nmm（f）查取齒寬系數(shù)=0.3（g）查得彈性影響系數(shù)=189.8（h）查得區(qū)域系數(shù)
10、=2.5（i）查取材料接觸疲勞強(qiáng)度極限：查圖得，小齒輪為=580Mpa,大齒輪=540 Mpa（j）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N=60 thn1=60124000486.67=700.80106 N=280.32106（k）查表得：對(duì)N1,取m1=14.16,對(duì)N2取m2=17.56（m為疲勞曲線方程指數(shù)） ZN1=1.025 ZN2=1.075（l）查得接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)S=1.05（m）計(jì)算許用接觸應(yīng)力： =566.19 Mpa=552.86 Mpa（n）小齒輪大端分度圓直徑d1：=120.14mm即d1=120mm（3）確定主要參數(shù)：（a）大端模數(shù)m：m=d1/z1=120/26=4.6
11、2,即m=4.6（b）大端分度圓直徑d1=m z1=264.6=119.6mm d2=mz2=239mm（c）錐距R：R=133.72（d）齒寬b：b=R=40.11，取整b=40(4)輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：（a）齒形系數(shù)YFa1=2.65, YFa2=2.15（b）應(yīng)力修正系數(shù)YSa按當(dāng)量齒數(shù)查圖得：YSa1=1.67，YSa2=2.25 （c）重合度系數(shù)Y：Y=0.25+=0.25+=0.68 （d）齒間載荷分配系數(shù)KFa：KFa=1/ Y=1/0.68=1.47 載荷系數(shù)K：K=2.028 （e）齒根工作應(yīng)力：= = =202.21N/mm2 =221.04N/mm2 （f）彎曲疲勞極限
12、由圖查得：=330 N/mm2 310N/mm2 由表查得：N0=3106，m=49.91(為疲勞曲線方程指數(shù)) （g）彎曲壽命系數(shù)YN：YN1=0.9 YN2=0.91 （h） 由圖查得尺寸系數(shù)：YX=1.0（i）彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin查得：SFmin=1.25（j）許用彎曲疲勞應(yīng)力：=237.6N/mm2=225.68 N/mm2（k）彎曲疲勞強(qiáng)度校核： = 237.6N/mm2 =225.68N/mm2所以滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。（注：本節(jié)查表查圖見機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 葉偉昌 2001）（5）齒輪傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果列于下表3-1：（取，,） 表3-1
13、圓錐齒輪參數(shù)（單位mm）名 稱代號(hào)計(jì)算公式結(jié) 果小齒輪大齒輪傳 動(dòng) 比法面模數(shù) 法面壓力角標(biāo)準(zhǔn)值齒 數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒 寬3.2 低速級(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)：（1）選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù)選用齒輪材料：選取大小齒輪材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS；大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。 選取齒輪為8級(jí)精度（GB1009588） 選取小齒輪齒數(shù)Z=25，Z=Z=2.125=52.5取Z=53（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中，（a）查圖選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為：小齒輪為=580Mpa,
14、大齒輪=560 Mpa。（b）由圖查得彎曲疲勞極限：=330 N/mm2 310 N/mm2（c）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：N1=60n2at=60194.67124000 N1=2.8108則N2=N1/2=2.8108/3.184=0.88108（d）由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)（e）由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；（f）查表得接觸疲勞安全系數(shù)=1；彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4；又=2.0，試選=1.3。（g）求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：=580Mpa;=571Mpa;=23021/1.4Mpa=328Mpa;=300Mpa.（h）將有關(guān)值代入下式得： =即：=94.86mm則=0.96m/s/100=250.
15、96/100=0.24 m/s（i）查圖可得，由表查得，；取，則1.251.091.051=1.431修正=94.861.03mm=97.71mm（j）m=3.91,所以由表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4mm.（k）計(jì)算幾何尺寸：=425=100mm，453=212mm,a=m(Z1+Z2)/2=156mm,b=1100mm=100mm,取b2=105,b1=b2+10=115mm(3).校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度： 由圖可查得 由下式校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度：，即Mpa; MPa = 87.8MPae則軸承B：e則 計(jì)算軸承壽命因?yàn)椋S承B受載大，所以按軸承B計(jì)算壽命，查得30209軸承基本額定載荷，軸承工作溫度
16、小于，取溫度系數(shù)，則軸承壽命，若按8年的使用壽命計(jì)算，兩班制工作，軸承的預(yù)期壽命為，,所以所選軸承合適。5.2 高速軸的軸承的選擇和計(jì)算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用30208（GB/T29794）圓錐滾子軸承，經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。5.3 低速軸的軸承的選擇和計(jì)算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用30213（GB/T29794）圓錐滾子軸承，經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸（單位：mm）(1) 箱座（體）壁厚：=8，取=10，其中=210；(2) 箱蓋壁厚：=0.02a+38，取=8；(3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度：，,；(4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目：根據(jù)=21
17、0，得，根據(jù)螺栓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，選得20，數(shù)目為6個(gè)；(5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑：； (6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：=1012，取=10；(7) 軸承端蓋螺釘直徑：表6-1 減速器所用螺釘規(guī)格高速軸中間軸低速軸軸承座孔（外圈）直徑8085125軸承端蓋螺釘直徑81010螺 釘 數(shù) 目666(8) 檢查孔蓋螺釘直徑：本減速器為二級(jí)傳動(dòng)減速器，所以取=5；(9) 螺栓相關(guān)尺寸：視具體設(shè)計(jì)情況而定，以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為準(zhǔn)(10) 軸承座外徑：，其中為軸承外圈直徑，把數(shù)據(jù)代入上述公式，得數(shù)據(jù)如下：高速軸：mm取為125mm;中間軸：取為130mm;低速軸：取為180mm.(11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離：以螺栓和
18、螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近；(12) 軸承旁凸臺(tái)半徑：40mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定；(13) 軸承旁凸臺(tái)高度：根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求，由結(jié)構(gòu)確定；(14) 箱外壁至軸承座端面的距離：，取=60mm；(15) 箱蓋、箱座的肋厚：0.85，取=8mm，0.85，取=10mm；(16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離：1.2，取=20mm；(17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角：鑄造斜度=1：10，過渡斜度=1：20，鑄造外圓角=5，鑄造內(nèi)圓角=3。7 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核7.1 中間軸與齒輪用鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核（1）錐齒輪與軸的鍵聯(lián)接 選用普通平鍵（A型）按中間軸裝齒輪處的軸徑=
19、50，以及輪轂長(zhǎng)=50，查表，選用鍵1445GB109679。 強(qiáng)度校核 鍵材料選用45鋼，查表知，鍵的工作長(zhǎng)度，按公式的擠壓應(yīng)力所以鍵的聯(lián)接的強(qiáng)度是足夠的，選用本鍵合適。（2） 低速軸和高速軸上的鍵效核方法同上，材料同樣選用45鋼。 經(jīng)效核，合格。結(jié) 論減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，期間設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、編制工藝等等，都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過程都變的簡(jiǎn)單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的需求，就必須運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)解決過去計(jì)算繁瑣，繪圖工作量大及工作效率低，更新速度慢的問題。正是基于此，在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了強(qiáng)大的三維造型軟件Pro-E造型，它圖形界面友好，直觀，在繪
20、圖過程中易變換，修改錯(cuò)誤，方便用戶及時(shí)調(diào)整，提高了效率，并能生成二維圖紙，主要計(jì)算也通過編寫程序來上機(jī)完成，讓我們省去了不少繁瑣的計(jì)算過程。主要零件的工藝設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的條件下也顯得一目了然。但這都要建立在我們熟練掌握這些軟件的運(yùn)用的基礎(chǔ)上。本人對(duì)于Pro-E軟件的運(yùn)用只是剛?cè)腴T，所以設(shè)計(jì)二維圖紙主要通過CAD完成，三維造型還有很多不足之處。希望自己在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補(bǔ)自身的不足之處。通過本設(shè)計(jì)我對(duì)各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解，對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)作了一個(gè)很好的總結(jié)，設(shè)計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補(bǔ)。致 謝 感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供
21、了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，使我們能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。經(jīng)過三個(gè)多月的學(xué)習(xí)工作，我順利的完成了學(xué)校所布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。在這我要特別感謝我的指導(dǎo)老師李茂勝老師，正是他的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)才使我完成了二級(jí)圓錐齒輪減速器的設(shè)計(jì)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我把以前沒學(xué)好的知識(shí)再次進(jìn)行了學(xué)習(xí)，使我的機(jī)械設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐知識(shí)得到了豐富。這些都是與李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)格是分不開的。他有很多工作要做，平時(shí)還要給學(xué)生上課，但對(duì)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)從沒放松過，他總是盡量擠出時(shí)間來幫我們解決問題，并讓我們積極參與探討，調(diào)動(dòng)我們的學(xué)習(xí)熱情，這些都是值得我們傾佩的。同時(shí)我要感謝和我同組的同學(xué)，他們?cè)谖以O(shè)計(jì)中也給了我很多寶貴的意見 。以及
22、監(jiān)督我們簽到和幫助我們?cè)跈C(jī)房用機(jī)、打印圖紙的老師們。我要對(duì)所有幫助過我的老師我同學(xué)說一聲感謝，你們都辛苦了！參考文獻(xiàn)1 吳彥農(nóng)，康志軍.Solidworks2003實(shí)踐教程.淮陰：淮陰工學(xué)院，20032 孫江宏，段大高.中文版Pro/Engineer2001入門與實(shí)例應(yīng)用.北京：中國(guó)鐵道出版社，20033 葉偉昌.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20014 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20015 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版 第四卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20026 葛常清.機(jī)械制圖（第二版）.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，20007 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（
23、第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，20008 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)題解與上機(jī)指導(dǎo)（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，20009 劉鴻之.材料力學(xué)（第三版 上、下冊(cè)）.北京：高等教育出版社，200110 呂廣庶，張遠(yuǎn)明.工程材料及成型技術(shù).北京：高等教育出版社，200111 曾正明.機(jī)械工程材料手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200312 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌.機(jī)械制造工藝學(xué).重慶：重慶大學(xué)出版社，199913 張耀宸.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：航空出版社，198914 許高燕.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及課程設(shè)計(jì).中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，198915 彭萬波，張?jiān)旗o，張然.Pro/Engineer2001實(shí)例精解.北京：清華大學(xué)出版社，200216 張展.減速器設(shè)計(jì)選用手冊(cè).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，
10KW圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì).doc
