《10KW圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì).doc》由會員分享，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?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 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告日期 目 錄1 引言 12 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)12.1 擬訂傳動方案 12.2 電動機(jī)的選擇 22.3 確定傳動裝置的傳動比及其分配 32.4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 33 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 43.1 高速級圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì) 43.2 低速級圓柱直齒輪設(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)一步深入地對這一技術(shù)進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)。2 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 擬訂傳動方案本傳動裝置用于攪拌機(jī)，工作參數(shù)：傳動效率=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)擬采用二級圓錐直齒輪減速器，錐齒輪應(yīng)布置在高速級，使其直徑不至于過大，便于加工。傳動簡圖如圖2-1所示。圖2-1 傳動裝置簡圖1 電動機(jī) 2傳動帶輪 3二級圓錐齒輪減速器 4輸出軸 2.2 電動機(jī)的選擇（1）選擇電動機(jī)的
4、類型按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)。電壓380V。（2）選擇電動機(jī)的功率電動機(jī)所需工作功率為：P=P；查表確定各部分裝置的效率：V帶傳動效率1=0.96，滾動軸承傳動效率（一對）2=0.99，圓錐齒輪傳動效率3=0.96，圓柱齒輪傳動效率4=0.99，聯(lián)軸器傳動效率5=0.99，分析傳動裝置傳動過程可得：傳動裝置的總效率為：=124 345；所以=0.960.9940.960.970.99=0.894；所以所需電動機(jī)功率為：P= P=10/0.894=11.1 kW查表，選取電動機(jī)的額定功率P=12.5 kW。（3）選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速通常，V帶的傳動比范圍為：i1=24,二
5、級圓錐齒輪減速器傳動比為：i2=815,則減速器的總傳動比=1660，符合這范圍的電動機(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)速的電動機(jī)進(jìn)行分析比較（查表）綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格、傳動比及市場供應(yīng)情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號為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 確定傳動裝置的傳動比及其分配（1）減速器總傳動比ia=12.6（n為滿載轉(zhuǎn)速）（2）分配傳動裝置各級傳動比：取V帶傳動的傳動比i0=3，則減速器的傳動比為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，取高速級傳動比i=2，低速級傳動比為i=i/i1=2.1。2.4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸的輸入功率軸0（電動機(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)軸的傳動特性表軸名輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）傳動比效率電動機(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 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 高速級圓錐齒輪傳動設(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 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N1,取m1=14.16,對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)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊 葉偉昌 2001）（5）齒輪傳動幾何尺寸計(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 稱代號計(jì)算公式結(jié) 果小齒輪大齒輪傳 動 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)?，軸承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：本減速器為二級傳動減速器，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) 軸承旁凸臺半徑：40mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定；(13) 軸承旁凸臺高度：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=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單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場的需求，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，對以前所學(xué)的專業(yè)知識作了一個(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)，他們在我設(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在機(jī)房用機(jī)、打印圖紙的老師們。我要對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：中國鐵道出版社，20033 葉偉昌.機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊（上冊）.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（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）.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.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.北京：航空出版社，198914 許高燕.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊及課程設(shè)計(jì).中國地質(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.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
