三級圓柱齒輪減速器的設(shè)計與分析

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畢業(yè)設(shè)計說明書 論文題目：三級圓柱齒輪減速器的設(shè)計與分析 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 2016年3月18 目　　錄 摘要....................................................................................................3 第一章 圓柱齒輪減速器簡介........................................................................6 第二章 三級圓柱齒輪減速器總體設(shè)計......................................................9第三章 三級圓柱齒輪減速器設(shè)計要求.......................................................10 第四章 傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算...................................................13 4.1 選擇電動機和傳動比的分配..................................................................13 4.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算............................................................13 第五章 齒輪設(shè)計計算與校核.......................................................................15 第六章 軸的設(shè)計...........................................................................................25 第七章 滾動軸承的校核...............................................................................31 第八章 箱體的設(shè)計計算...............................................................................33 第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析...............................................35 9.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析...................................................35 9.2 齒輪的有限元分析.............................................................................37 第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析.......................................................39 總 結(jié).............................................................................................................40 參考文獻.........................................................................................................42 謝 辭.............................................................................................................43 附錄（二維圖、三維圖、仿真圖） 1 摘要 在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩作用的就是減速機，它相對來說比較精密。使用的目的是降低機器的轉(zhuǎn)速，增加機器的轉(zhuǎn)矩。它是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常常用在原動件與工作機之間的減速裝置 。在原動機和工作機之間擔任著不可小覷的作用，在機械中有極為廣泛的應(yīng)用。它是工業(yè)諸多領(lǐng)域的機械傳動裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機、行星齒輪減速機及蝸桿減速機，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調(diào)節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動裝置在內(nèi)的各類傳動裝置等。按照級數(shù)可分為單級和多級減速機；按照形狀可分為圓柱齒減速機、圓錐齒減速機和圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照分布形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。 我們國家的減速機行業(yè)發(fā)展歷史已接近40年，無論是在那種工業(yè)中，減速機產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。各類行業(yè)都對它有及其大的誘惑。因為極大的市場需求才催生了激烈的行業(yè)競爭。在殘酷的市場競爭中，減速機行業(yè)必須加快淘汰已經(jīng)落后的產(chǎn)能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產(chǎn)品，充分利用國家節(jié)能型產(chǎn)品惠民工程政策機遇，產(chǎn)品更新的力度要加大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要調(diào)整，也要關(guān)注國家產(chǎn)業(yè)政策，用以應(yīng)對復(fù)雜多變的經(jīng)濟環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢頭。本設(shè)計設(shè)計的是三級圓柱齒輪減速器，并對其進行應(yīng)力分析。 關(guān)鍵詞 ： 減速器 設(shè)計 分析 Abstract Including many, often by a torque of reducer is in the original motivation and working machine or execution mechanism between matching speed and torque transfer function, it is relatively more sophisticated. To reduce the machine speed, increase the machine. It is enclosed in a rigid shell body of the gear transmission, gear - worm transmission, which is composed of independent components used in the motivity and work machine deceleration device. In the original motivation and working machine as a force to be reckoned with in machinery has a very extensive application. It is an industrial area of mechanical transmission device, the industry involved in the products of all kinds of gear reducer, planetary gear reducer and cochlear Rod reducer, including the various special equipment, such as increase the speed of the device and speed regulating device, including flexible transmission device, including all kinds of transmission device. According to the series can be divided into single stage and multi-stage reducers; divided according to the shape of cylindrical gear, circular bevel gear reducer and cone cylindrical gear lead wheel reducer; according to the distribution form and can be divided into type, shunt type and the same shaft type speed reducer. Our countrys reducer industry development history is close to 40 years, both in that industry, reducer products are widely applied. Industry of of all kinds are to have and the temptation. Because of the great market demand it gave birth to the fierce competition in the industry. In the fierce market competition, the reducer industry must accelerate the elimination of backwardness has production capacity, vigorously develop energy-efficient products, make full use of the national energy-saving products Huimin project policy opportunities, by the strength of product updates to increase, product structure to adjust, but also should pay attention to the national industrial policy, to deal with the complicated and changeable economic environment that will allow the industry to maintain the good momentum of development. Design and design of the three cylindrical gear reducer, and its stress analysis. Key words: reducer design analysis 第一章 緒論 減速機（如圖1.1）是一種傳動機構(gòu)。在各式機械的傳動系統(tǒng)中幾乎都可以見到它的蹤跡。減速機已經(jīng)深入到我們生活的每一部分。不管是交通工具還是工業(yè)生產(chǎn)，都有用到它。由此可見減速機的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。無論是大功率的傳動系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開減速器。它具有較好的轉(zhuǎn)換性能，因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到我們所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，而且能夠得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。國際目前用于傳動的機構(gòu)中，它的應(yīng)用范圍相當廣泛。它的功能主要是（1）能夠同時降速并且提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例按照電機的輸出乘減速比。（2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。 它的工作原理 : 它一般用于轉(zhuǎn)速較低扭矩較大的機構(gòu)。減速機相對來說比較精密，使用它的目的是降低機器的轉(zhuǎn)速，增加機器的轉(zhuǎn)矩。按照形狀可分為圓錐齒減速機和圓錐－圓柱齒引輪減速機；按照分布形式又可分為分流式和同進軸式減速機；按照級數(shù)可分為單級和多級減速機。以下是常用分類：（1）擺線針輪減速機（2）硬齒面圓柱齒輪減速器（3）行星齒輪減速機（4）軟齒面減速機（5）三環(huán)減速機（6）蝸桿減速機等等。把機器高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速機輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果。減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分： 1、齒輪、軸及軸承組合;小齒輪與軸制成一體，稱齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下，如果軸的直徑為d，齒輪齒根圓的直徑為df，則當df-d≤6～7mn時，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當df-d>6～7mn時，采用齒輪與軸分開為兩個零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當軸向載荷較大時，應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時濺起的稀油，進行潤滑。箱座中油池的潤滑油，被旋轉(zhuǎn)的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過導(dǎo)油槽流入軸承。當浸油齒輪圓周速度υ≤2m/s時，應(yīng)采用潤滑脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。2、箱體;箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。3、減速器附件; 為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計。1）檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。2)通氣器減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，以免錯裝。5)油面指示器檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器。6)放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。7)啟箱螺釘為加強密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當位置，加工出～2個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘，啟蓋時用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓 減速機的前景非常好。它體現(xiàn)在起重運輸設(shè)備行業(yè)對它的需求前景；國家起重運輸設(shè)備制造行業(yè)面臨良好的發(fā)展機遇。城鎮(zhèn)化加速落實，催生出龐大的機械設(shè)備需求，這為起重運輸企業(yè)創(chuàng)造了良好的環(huán)境。冶金行業(yè)這幾年，在國家宏觀調(diào)控的指導(dǎo)下，鋼鐵產(chǎn)業(yè)嚴格控制產(chǎn)能，加快淘汰已經(jīng)落后產(chǎn)能。鋼鐵產(chǎn)業(yè)帶來了挑戰(zhàn)，也帶來了機遇。水泥機械作為振興水泥工業(yè)的重要行業(yè)，隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度以及對水泥行業(yè)宏觀調(diào)控力度的加大，水泥機械市場需求增長空間將更為廣闊。它是水泥機械中的通用機械設(shè)備，市場景氣度必然隨之上升。起重運輸設(shè)備是它應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)，該行業(yè)的發(fā)展速度影響著減速機市場的需求。我國起重運輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長。由此，減速機需求也將得到有效的拉動。 如圖1.1三級減速器裝配圖 第二章 傳動裝置總體設(shè)計 展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 如圖2.1主有兩大系列，平行軸系列和垂直軸系列。平行軸減速器是按國家標準(GBl9004—88)生產(chǎn)，它主要包括ZDY(單級)、ZLY(兩級)、ZSY(三級)和ZFY(四級)四大系列，垂直軸減速器是按國家標準(JB/T9002—1999)生產(chǎn)，主要在輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置，它主要包括DBY、DCY和DFY三大系列。此次設(shè)計的是三級展開式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。 減速器的特點是：（1）齒輪傳動圓周速度不大于20米/秒；（2）工作環(huán)境40～50℃，如果低于0℃，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱至0℃以上。同時，用繪圖軟件進行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來在用SW對單個零件進行建模和裝配三級減速器的同時仿真出視頻；最后，對三級減速器進行有限元分析，進行結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。 圖2.1展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 第三章 三級圓柱齒輪減速器設(shè)計要求 此次設(shè)計的三級減速器是ZSY280-25-108Kw型減速器裝配圖如圖3.1。 圖3.1三級減速器主裝配圖 圖3.2三級減速器左裝配圖 圖3.3三級減速器左裝配圖 此減速機是三級展開式圓柱齒輪減速機，其基本參考數(shù)據(jù)如下所示：齒輪軸Ⅰ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬100mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪Ⅱ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)68、齒寬90mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸Ⅱ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬130mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪Ⅲ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)88、齒寬120mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸Ⅲ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬148mm、模數(shù)為6、螺旋角；齒輪Ⅲ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)66、齒寬138mm、模數(shù)為6、螺旋角 原始數(shù)據(jù)為：該減速器低速級中心距為280mm，總傳動比為25，輸出功率為108Kw。機器壽命為10年，它要每年工作300天，兩班制，基本不出現(xiàn)大的波動。 3.2 確定傳動方案 傳動方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、工藝性和經(jīng)濟性好等要求。減速器的機構(gòu)簡圖如下圖3.5所示： 圖3.4減速器的機構(gòu)簡圖 第四章 傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算 4.1 選擇電動機和傳動比的分配 標準電動機的容量以額定功率表示，所選電動機的額定功率應(yīng)不小于所需工作機的額定要求的功率。 則工作機要求的電動機功率為： 其中，Pd——工作機要求的電動機輸出功率，單位為Kw；η——電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；Pw——工作機所需輸入功率，單位為Kw。 該三級減速器的齒式聯(lián)軸器傳動效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動效率 ；滾子軸承的傳動效率 故：η=0.990.980.980.980.980.980.980.980.99=0.851 所以，選擇YS6324型電動機，其額定功率是180Kw，空載轉(zhuǎn)速1500 r/min；滿載轉(zhuǎn)速時1400 r/min。 總傳動比公式為，其中i＝25，根據(jù)由該三級減速器基本參考數(shù)據(jù)的可知： ； ； 。 故：各級傳動比分別為、、。 4.2 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 各軸的轉(zhuǎn)速： 各軸輸入功率： 其中式中，P 、P P、 P分別為相對應(yīng)軸的功率。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 式中，T1 、 T2 、T3 、 T4對應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩 第五章 齒輪設(shè)計計算 一級軸齒輪的設(shè)計 1. 小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級精度，Z=25，Z=68，φ= 0.8,β=13 2. 2.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 ①載荷系數(shù) 試選K=1.5 ②小齒輪傳遞取 ③大小齒輪彎曲疲勞強度極限 ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ； ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù),. ⑥計算許用彎曲應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2.0，則 Z ==27.02 Z ==73.51 查表得出： Y=2.62, Y=2.24, Y=1.59，Y=1.75 ⑧因為 所以按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設(shè)計計算 ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.70 Y=0.86 3. 設(shè)計計算 ① =3.46m ②圓周速度: ③計算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.2， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.24 ④校正并確定模數(shù)m m==3.46=4.2mm 取mn=4mm 3.計算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a ②螺旋角 ③齒輪分度圓直徑 ； 。 ④ 齒寬 b=d=0.848.21=82.104mm b=90mm b= b+(5~10)=100mm 4.校核齒面接觸疲勞強度 ① ==1200 Mpa ②K=0.9 K=0.92 ③計算許用接觸應(yīng)力取S=1 =K/ S=0.91200/1=1080Mpa =K/ S=0.921200/1=1104Mpa =(+)/2=1092Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.44 ⑤重合度系數(shù)Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù)Z==0.987 ⑥材料系數(shù)Z= 189.8 ⑧校核 =2.44189.80.750.992 =926.43 Mpa <=1092Mpa 故，滿足齒面接觸疲勞強度要求。 第二級傳動齒輪設(shè)計 1.小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=25， Z=88，φ= 1.1,β=13 2.齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 ①載荷系數(shù) K=1.5 ②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=2237500NmM ③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ==460Mpa ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù) K=0.9, K=0.92 ⑥彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2，則 == 591.43 Mpa == 604.6 Mpa ⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) Z ==27.03 Z ==95.13 查表得 Y=2.57，=2.18 , Y=1.6，Y=1.79 ⑧因為 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設(shè)計。 ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 2.設(shè)計計算 ①齒輪模數(shù): M=3.44 ②圓周速度: v==2.377m/s ③計算載荷系數(shù)K 系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.01， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.34 ④校正并確定模數(shù) m==3.437=3.67mm 圓整后，取m=4m。 3計算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a a==232mm ②螺旋角 =13 ③齒輪分度圓直徑 d= =102.63mm, d==361.26mM ④齒寬 b= d=1.1102.63=112.893mm b=120mm b= b+(5—10)=130mm 4 校核齒面接觸疲勞強度 ①==1500 Mpa ②K=0.95 K=0.97 ③計算許用接觸應(yīng)力， 取S=1 =K/ S=0.951500/1=1425Mpa =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =(+)/2=1440Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.44 ⑤重合度系數(shù)Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù)Z==0.987 ⑦材料系數(shù)Z= 189.8, Z=25 ⑧校核 =683.7Mpa=1440Mpa 第三級傳動齒輪設(shè)計 1.小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=25，Z=66，φ= 0.9,β=13。 2. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 ①載荷系數(shù) K=1.5 ②)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=7528260 Nm ③大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ==460Mpa ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=4.2310, N=16.110 ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.92, K=0.94 ⑦取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2，則 == 604.60 Mpa == 617.71 Mpa ⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) Z ==27.03 Z ==71.35 查表得 Y=2.57 ,Y=2.24 , Y=1.600, Y=1.75 ⑧計算大小齒輪的并加以比較 故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 3設(shè)計計算 ① 計算齒輪模數(shù) =5.47 ②圓周速度: v==1.080m/s ③計算載荷系數(shù)K 系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒向載荷分布系數(shù)K=1.3 K= K K K K=2.34 ④校正并確定模數(shù)m m==3.28=6.34mm 取m=6mm 4計算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a a==280.18mm ②螺旋角 =13 ③ 齒輪分度圓直徑 d= =154.00mm d ==406mm ④齒寬 b= d=138.60mm b=138mm b= b+(5—10)=148mm 5 校核齒面接觸疲勞強度 ①==1500 Mpa ②K=0.97 ， K=0.98 ③計算許用接觸應(yīng)力，取S=1. =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =K/ S=0.981500/1=1470Mpa =(+)/2=1462.5Mpa ④節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z=2.44 ⑤重合度系數(shù) Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù) Z==0.987 ⑦材料系數(shù) Z= 189.8 ⑧校核 =1406.49=1462.5Mpa 故滿足齒面接觸疲勞強度 第六章 軸的設(shè)計 Ⅰ軸的設(shè)計 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是112 d =50.14mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(52.65—53.65)mm，根據(jù)工廠實際情況，這里取d=53mm。 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=857.04 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.1 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d=d=53 mm, d= d+2=55 mm, d= d+10=65 mm, d= d=65 mm, d= d=55 mm, L=82 mm, L=210 mm, L=242 mm，L=8 mm, L=T=29 mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用型號為30311單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=55 mm， 外徑D=120mm Ⅱ軸的設(shè)計 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是105 d =64.7mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(67.94—69.23)mm，所以d=70mm 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=1225.07Nm 3) 軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.2 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d=70mm, d= d+10=80mm, d= d+2a= d+2(0.07—0.1)d=91.2—96，這里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 查軸承樣本，選用型號為30314單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑分別為d=70 mm，外徑D=150 mmL=35mm, L=108mm, L=105mm, L=7mm, L=T=35mm(T為軸承寬度) Ⅲ軸的設(shè)計 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是107 d=98.8mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(103. 74—105.716)mm，所以 d=110mm 軸上轉(zhuǎn)矩 T=7528.26 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.3 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d= d= d=95mm, d= d+26=121mm, d=d+10=130mm ，d=120mm，L=137mm, L=58mm, L=7 mm, L=T=45 mm(T為軸承寬度) L=45 mm, 查軸承樣本，選用型號為30319單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=95 mm，外徑D=200 mm。 Ⅳ軸的設(shè)計 1.軸材料選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是97 d =121mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(127—129)mm，根據(jù)工廠實際情況，這里取d=130mm。 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=24591.3 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.4 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d= d=140mm, d= d= d+10=150mm,d= d+2(0.07—0.1)=（173.28—182.4）mm,這里取d=175mm, d= d+10=160 mm L=370mm, L=269mm, L1.4h=10.5,取L=15mm, L=180mm, L=T=65mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=150 mm，外徑D=320 mm 4)軸的受力分析如下圖 圖6.5 Ⅳ軸的受力分析 L=167.5mm， L=296.5mm 5) 軸的校核 F==18978.92N F= Ftan/cos=34923 N F= Ftan=21584 N R= F L/L=33750 N R = F L/L=59742 N M=10006785 Nmm R=(F L+ F d)/ L= 31759 N R=(F L- F d)/ L=3164 N M= R L=5319633 Nmm M= R L=938126 Nmm M=11332883 Nmm M=938131 Nmm 圖6.7 T=18978920Nmm ，M==11332889 Nmm = M/W＜[]=90 Mpa 故滿足要求 第七章 滾動軸承的校核 Ⅰ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計算可知： F=6329N，F(xiàn)= 3856 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=1400 r/min P=4952 N < C 故軸承30311滿足要求 Ⅱ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計算可知： F=5988N，F(xiàn)= 3701 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=515 r/min < C 故軸承30314滿足要求 Ⅲ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計算可知： F=36521N，F(xiàn)= 22572 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=147r/min < C 故軸承30319滿足要求 Ⅳ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計算可知： F=34923N，F(xiàn)= 21584 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=56 r/min < C 故軸承30330滿足要求 第8章 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 第9章 在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度 名稱 符號 結(jié)構(gòu)尺寸 箱座厚度 14 箱蓋厚度 11 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度 箱座、箱蓋上的肋厚 軸承旁凸臺的高度和半徑 h，R1 軸承蓋的外徑 D2 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 n 6 df 16 通孔直徑 20 沉頭座直徑 DO 45 地座凸緣尺寸 25 23 連接螺栓 軸承旁連接螺栓直徑 12 箱座、箱蓋連接螺栓直徑 8 連接螺栓直徑 10 通孔直徑 11 沉頭座直徑 22 凸緣尺寸 18 14 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 窺視孔螺釘直徑 箱體外壁至軸承座端面的距離 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析 9.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析如下圖所示： 圖9.1齒輪軸有限元分析 圖9.1齒輪軸有限元分析 圖9.3 軸有限元分析 圖9.4 軸有限元分析 用SW綜合上述分析可知：對個軸進行有限元分析，由軸的應(yīng)力分析圖，得知各軸的應(yīng)力集中處在鍵槽部位比較高，通過該處的應(yīng)力的大小對比，該應(yīng)力值小于許應(yīng)應(yīng)力的大小，滿足各軸的設(shè)計要求。 9.2 齒輪的有限元分析 圖9.5 大齒輪有限元分析 圖9.6 大齒輪有限元分析 第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析 圖10.1三級圓柱齒輪減速器仿真分析 圖10.2三級圓柱齒輪減速器仿真分析 由三級減速器的運動仿真，進一步讓我們清晰地了解到了三級減速器的工作原理以及工作的方式，以仿真現(xiàn)實的物體運動，讓自己更加一步設(shè)計機構(gòu)方面的知識。 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計基本告一段落了。他基本上包含了我們四年的所學(xué)。不過還是有些問題沒處理好。比如在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)習(xí)的知識與實踐中的操作和加工過程還是有一定的出入。進行實踐操作還需要不斷的改進。通過我們查閱資料和問老師使得這次的畢業(yè)設(shè)計能夠完成。通過不斷的解決實驗中所遇到的問題，在這個過程中我也學(xué)會了從哪方面下手，如何采用正確有效的方法去分析問題以及搜集整理文獻資料，同時能把理論問題運用到實踐中。 因為這次畢業(yè)設(shè)計是最后一次設(shè)計，所以，不僅僅要有方法一起去發(fā)現(xiàn)問題，而且要通過自己的努力去解決問題。通過這次設(shè)計與制作，更加深刻了對書本知識的理解和認識，明白了畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真的進行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 這是一門綜合性很強的課程，其中包含了很多門科目有機械設(shè)計、理論力學(xué)、工程材料、材料成型、機械制造、制圖等知識，通過設(shè)計過程可以把以前學(xué)的知識進行更加深入的理解，同時大大提高個人訓(xùn)練能力。設(shè)計一個零件或結(jié)構(gòu)，要先了解其功能原理，然后在使其滿足使用功能的基礎(chǔ)上進行設(shè)計和創(chuàng)新，不能毫無根據(jù)漫無目的的瞎想、亂改。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的所有結(jié)構(gòu)的有無、位置、尺寸都是有根據(jù)甚至有標準的，不能看到別人有而有，也不能亂加或隨意編寫數(shù)據(jù)。否則可能對整體功能或使用維修等帶來影響。 說實話，設(shè)計真的有點累。然而，當我一著手清理自己的設(shè)計成果，漫漫回味這兩月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。 通過畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到，干任何事都必須耐心，細致。設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂，有幾次因為不小心我計算出錯，只能毫不情意地重來。但一想起要有耐心，想到今后自己應(yīng)當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責，認真對待的良好習(xí)慣．這次設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。在此要感謝指導(dǎo)老師的辛勤教導(dǎo)與詳細講解，您還幫助我們找出解決問題的不同方法。我從此次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了許多有用的知識和技巧。最后再一次真誠感謝您。 最后，真心得感謝老師的細心教導(dǎo)和幫助。 參考資料 葉偉昌 主編 謝家瀛 林崗 副主編 機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社 北京中興印刷有限公司印刷，2008年2月第1版。 陳立德 主編 毛炳秋 機械設(shè)計基礎(chǔ) 高等教育出版社 北京東光印刷廠，2004年4月第1版 毛謙德 李振清主編 機械設(shè)計師袖珍手冊 機械工業(yè)出版社1994年 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院編 實用機械設(shè)計手冊上 中國農(nóng)業(yè)機械出版1985年 吳彥農(nóng)，康志軍.Solidworks2005實踐教程. 北京：機械工業(yè)出版 王平，張云杰.SoidWorks 2012 造型設(shè)計項目案例解析.北京：清華大學(xué)出版社 謝 辭 此次畢業(yè)論文即將結(jié)尾，回想近階段的點點滴滴，心中充滿無限感激與留戀。由于缺乏經(jīng)驗，操作過程中難免有些考慮不周的地方，如果沒有老師的指導(dǎo)和同學(xué)的支持與幫助，想要完成本次的畢業(yè)論文是相當艱難地。在此，我向我的論文指導(dǎo)老師致以最誠摯的謝意！老師思路開闊，條理清晰，知識淵博，熟悉各類儀器的使用，在機械方面有一定的造詣。在論文的選題、資料的收集、實驗的設(shè)計與完成以及論文的審定及成稿等方面都給予了我細心的指導(dǎo)與建議。尤其是在試驗中遇到問題時，總能得到老師專業(yè)細心的解答 ，對此十分感激。感謝各位老師在實驗材料、實驗儀器等方面給予的幫助。同時感謝所有在實驗和論文寫作過程中幫助過我的同學(xué)，感謝她們對我的幫助和鼓勵。謝謝老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的陪伴支持，使我的實驗課題及論文撰寫順利完成。最后感謝所有閱讀本論文的老師，給我提出寶貴的建議，非常感謝！ 43