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畢 業(yè) 設 計 論 文 開 題 報 告 型材鉚接機機械結(jié)構(gòu)設計 題 目 二級圓柱齒輪減速器設計 專業(yè)學院 專 業(yè) 學生姓名 指導教師 2016 年 3 月 10 日 一 課題名稱 二級圓柱齒輪減速器設計 二 主要依據(jù) 1 設計的背景和意義 減速器 也叫減速機 其基本結(jié)構(gòu)都是由通用零部件 如傳動件 支承件和連接件 箱體及 附件組成 主要用于在原動機和工作機或在執(zhí)行機構(gòu)中間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用 它是一 種相對精密的機械 在現(xiàn)代機械中應用廣泛 減速器有結(jié)構(gòu)緊湊 傳動效率高 運行平穩(wěn) 傳動比大 體積小 加工方便 壽命長的特點 隨著我國科技速度的飛躍式發(fā)展 國內(nèi)許多單位都已經(jīng)自主研究和設計減速器 并且已廣泛應用 在國防 礦山 冶金 化工 紡織 起重運輸和儀表制造等工業(yè)部門的機械設備中 今后還將會 得到更加廣泛的應用 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 圓柱齒輪減速器被廣泛地應用于各類機械產(chǎn)品和裝備中 因此 研究提高其承載能力 延長 其使用壽命 減小其體積和質(zhì)量等問題 具有重要的經(jīng)濟意義 隨著我國科學技術水平的快速提 高 圓柱齒輪減速器傳動裝置的技術得到了很大的進步 各企業(yè)的經(jīng)濟意識越加強烈 對工程的 要求也就越來越高 但是由于受到大型圓柱齒輪減速器關鍵核心技術 性能 卡考使用壽命低 控制系統(tǒng)差距大等問題的影響 目前仍然存在著一些問題 當今高速發(fā)展的信息技術時代下 我 國的科技水平同樣得到了質(zhì)的提升 目前圓柱齒輪減速器已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門 近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運 輸系統(tǒng)中圓柱齒輪減速器又成為重要的組成部分 主要有 鋼繩芯圓柱齒輪減速器 鋼繩牽引膠帶 輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等 這些輸送機的特點是輸送能力大 可達 30000t h 適用范圍廣 可運送礦石 煤炭 巖石和 各種粉狀物料 特定條件下也可以運人 安全可靠 自動化程度高 設備維護檢修容易 爬坡 能力大 可達 16 經(jīng)營費用低 由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資 目前 圓柱齒輪減速器的發(fā)展趨勢是 大運輸能力 大帶寬 大傾角 增加單機長度和水平 轉(zhuǎn)彎 合理使用膠帶張力 降低物料輸送能耗 清理膠帶的最佳方法等 我國已于 1978 年完成 了鋼繩芯圓柱齒輪減速器的定型設計 鋼繩芯圓柱齒輪減速器的適用范圍 1 適用于環(huán)境溫度一般為 40 C 45 C 在寒冷地區(qū)驅(qū)動站應有采暖設施 2 可做水平運輸 傾斜向上 16 和向下運輸 也可以轉(zhuǎn)彎運輸 運輸距離長 單機輸 送可達 15km 3 可露天鋪設 運輸線可設防護罩或設通廊 4 輸送帶伸長率為普通帶的 1 5 其使用壽命比普通膠帶長 成槽性好 運輸距離 三 研究內(nèi)容 1 根據(jù)設計要求 提出如下設計方案 設計要求 1 工作條件 單班制 8h 工作日 連續(xù)單向運轉(zhuǎn) 載荷有輕微沖擊 室內(nèi)工作 有 粉塵 環(huán)境最高溫度 35 度 2 使用折舊期 10 年 3 檢修間隔期 4 年一次大修 2 年一次中修 半年一次小修 4 動力來源 電力 三項交流 電壓 380V 220V 5 運輸帶速度允許誤差 5 5 6 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造 小批量生產(chǎn) 設計原始數(shù)據(jù) 符號 運輸帶工作拉力 F N 運輸帶工作速度 V m s 卷筒直徑 D mm 數(shù)據(jù) 6400 0 8 300 傳動簡圖如下 2 主要完成的設計任務 1 分析 擬定傳動裝置的傳動方案 2 選擇電動機 3 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) 4 設計 校核傳動件和軸 5 選擇減速器的標準件 6 設計箱體結(jié)構(gòu) 7 畫出減速器非標準件主要零件圖和裝配工作圖 8 完成設計計算說明書 3 技術設計路線 調(diào)研二級圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 根據(jù)設計要求確定設計方案 設計主要零部件 結(jié)構(gòu)尺寸 畫出 CAD 裝配圖 拆畫各主要零部件的零件圖 四 研究計劃及預期成果 研究計劃 序 號 設計 論文 各階段名稱 日期 教學周 1 查找相關資料 補充學習相關知識 完成開題報告 2013 10 01 2013 12 31 2 目標分析和工作原理研究 2014 01 01 2014 02 28 3 總體方案設計 2014 03 01 2014 03 10 4 結(jié)構(gòu)設計 2014 03 11 2014 03 20 5 完成二維和三維設計 2014 03 21 2014 03 31 6 撰寫畢業(yè)設計說明書 2014 04 01 2014 04 30 7 修改畢業(yè)設計說明書及相關技術圖紙 2014 05 01 2014 05 15 8 準備并完成畢業(yè)答辯 2014 05 16 2014 05 34 預期成果 1 二級圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設計說明書 2 相關零件圖 裝配圖 五 指導教師意見 指導教師簽名 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 課題名稱 二級圓柱齒輪減速器設計 院 專 業(yè) 機械工程學院 機電一體化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 年 月 日 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 1 頁 裝 訂 線 二級圓柱齒輪減速器設計 機械工程學院 計算機輔助設計與制造 摘要 圓柱齒輪減速器被廣泛地應用于各類機械產(chǎn)品和裝備中 因此 研究提高其承載能力 延 長其使用壽命 減小其體積和質(zhì)量等問題 具有重要的經(jīng)濟意義 本課題對某二級圓柱齒輪減 速器 進行可靠性分析及設計 本次設計首先 通過對圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)及原理進行分析 在此分析基礎上提出了其設 計方案 接著 對主要技術參數(shù)進行了計算選擇 然后 對各主要零部件進行了設計與校核并 以體積最小為目標函數(shù) 進行可靠性分析及優(yōu)化設計 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了優(yōu) 化后的圓柱齒輪減速器裝配圖及主要零部件圖 關鍵詞 圓柱齒輪 減速器 軸 設計 Abstract Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment and therefore increase its carrying capacity study to extend its service life reduce the volume and quality and other issues has important economic significance The issue of a second cylindrical gear reducer the smallest volume as the objective function reliability analysis and optimization of the design The design is first by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design Next the main technical parameters were calculated selection then for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function reliability analysis and optimization design Finally AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig Key words Cylindrical gear Reducer Shafts Design 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 2 頁 裝 訂 線 目 錄 摘要 1 Abstract 1 第 1 章 概述 2 第 2 章 總體參數(shù)計算 3 2 1 設計要求 3 2 2 電動機的選擇 4 2 3 分配傳動比 5 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計算 5 第 3 章 齒輪傳動設計 6 3 1 低速級齒輪的設計 6 3 2 高速級齒輪的設計 10 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設計 13 4 1 軸 1 的設計 13 4 2 軸 2 的設計 15 4 3 軸 3 的設計 18 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20 第 5 章 總結(jié) 21 答謝詞 21 參考資料 22 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 3 頁 裝 訂 線 第 1 章 概述 隨著我國科學技術水平的快速提高 圓柱齒輪減速器傳動裝置的技術得到了很大的進步 各企業(yè)的經(jīng)濟意識越加強烈 對工程的要求也就越來越高 但是由于受到大型圓柱齒輪減速器 關鍵核心技術 性能 卡考使用壽命低 控制系統(tǒng)差距大等問題的影響 目前仍然存在著一些 問題 當今高速發(fā)展的信息技術時代下 我國的科技水平同樣得到了質(zhì)的提升 作為輸送物料 的主要設備 生產(chǎn)工藝的發(fā)展 矗然要幸高端的技術進行配合 從而實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高 資 源能量的節(jié)約 增加我國國際競爭能力 實現(xiàn)利益最大化 圓柱齒輪減速器被廣泛地應用于各類機械產(chǎn)品和裝備中 因此 研究提高其承載能力 延 長其使用壽命 減小其體積和質(zhì)量等問題 具有重要的經(jīng)濟意義 本課題對某二級圓柱齒輪減 速器 以體積最小為目標函數(shù) 進行可靠性分析及優(yōu)化設計的研究 使學生在機械設計 計算 機應用技術等方面受到綜合訓練 培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力 目前圓柱齒輪減速器已廣泛應用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門 近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合 運輸系統(tǒng)中圓柱齒輪減速器又成為重要的組成部分 主要有 鋼繩芯圓柱齒輪減速器 鋼繩牽引膠 帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等 這些輸送機的特點是輸送能力大 可達 30000t h 適用范圍廣 可運送礦石 煤炭 巖石和各 種粉狀物料 特定條件下也可以運人 安全可靠 自動化程度高 設備維護檢修容易 爬坡能 力大 可達 16 經(jīng)營費用低 由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資 目前 圓柱齒輪減速器的發(fā)展趨勢是 大運輸能力 大帶寬 大傾角 增加單機長度和水 平轉(zhuǎn)彎 合理使用膠帶張力 降低物料輸送能耗 清理膠帶的最佳方法等 我國已于 1978 年完 成了鋼繩芯圓柱齒輪減速器的定型設計 鋼繩芯圓柱齒輪減速器的適用范圍 1 適用于環(huán)境溫度一般為 40 C 45 C 在寒冷地區(qū)驅(qū)動站應有采暖設施 2 可做水平運輸 傾斜向上 16 和向下運輸 也可以轉(zhuǎn)彎運輸 運輸距離長 單機輸 送可達 15km 3 可露天鋪設 運輸線可設防護罩或設通廊 4 輸送帶伸長率為普通帶的 1 5 其使用壽命比普通膠帶長 成槽性好 運輸距離 第 2 章 總體參數(shù)計算 2 1 設計要求 2 1 1 已知條件 1 工作條件 單班制 8h 工作日 連續(xù)單向運轉(zhuǎn) 載荷有輕微沖擊 室內(nèi)工作 有粉 塵 環(huán)境最高溫度 35 度 2 使用折舊期 10 年 3 檢修間隔期 4 年一次大修 2 年一次中修 半年一次小修 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 4 頁 裝 訂 線 4 動力來源 電力 三項交流 電壓 380V 220V 5 運輸帶速度允許誤差 5 5 6 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造 小批量生產(chǎn) 2 1 2 設計原始數(shù)據(jù) 符號 運輸帶工作拉力 F N 運輸帶工作速度 V m s 卷筒直徑 D mm 數(shù)據(jù) 6400 0 8 300 2 1 3 傳動方案 二級圓柱齒輪減速器 2 2 電動機的選擇 2 2 1 選擇電動機類型 電動機是標準部件 因為室內(nèi)工作 運動載荷平穩(wěn) 所以選擇 Y 系列一般用途的全封閉自 扇冷鼠籠型三相異步電動機 2 2 2 電動機容量的選擇 1 運輸機所需要的功率 為 P 0kWvFP 其中 F 6400N m V 0 8m s D 300mm 得 12 580641kv 2 電動機的輸出功率 為0P 0kWpP 電動機至鼓輪軸的傳動裝置總效率 取聯(lián)軸器效率 圓柱齒輪傳動效率 軸承效率 滾筒的傳9 01 98 02 98 03 動效率 電動機至鼓輪軸的傳動裝置總效率為 4 5 6 8 3224321 3 電動機所需功率為 kWPw0 685 0 因有輕微震動 電動機額定功率 只需略大于 即可 查 機械設計手冊 表 19 1 選取mP0 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 5 頁 裝 訂 線 電動機額定功率為 7 5kw 2 2 3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 鼓輪軸工作轉(zhuǎn)速 min 95 0in 3014 8 604 rrDvnw 展開式二級減速器推薦的傳動比為 4 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為 min 2038 6 47rinw 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750 1000 1500r min 綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性 選用同步轉(zhuǎn)速 1000r min 的電機 型號為 Y160M 6 滿載轉(zhuǎn)速 功率 7 5 in 970rnm kw 2 3 分配傳動比 2 3 1 總傳動比 滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動比為 in 970rnm 04 195 7 wmi 2 3 2 分配傳動比 考慮兩級齒輪潤滑問題 兩級大齒輪應該有相近的浸油深度 則兩級齒輪的高速級與低速 級傳動比的值取為 1 3 取 213 ii 則 50493 1 i 8 512i減 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計算 2 4 1 各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 970rn 2 軸 i 14512i 3 軸 in 0 8 392rin 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 6 頁 裝 訂 線 鼓輪軸 min 05 13rnw 2 4 2 各軸的輸入功率 1 軸 kwP96 5 2 6101 2 軸 72 80322 3 軸 k 7 2 4 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 mNnPT 27 5970 6959500 1 軸 8 11 2 軸 NnPT 5 21947 509522 3 軸 m 89 0 33 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 NT 轉(zhuǎn)速 in r傳動比 電機軸 6 02 59 27 970 1 軸 5 96 58 68 970 1 2 軸 5 72 281 58 194 5 3 軸 5 5 1028 89 51 05 3 8 第 3 章 齒輪傳動設計 3 1 低速級齒輪的設計 3 1 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 采用 7 級精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 7 頁 裝 訂 線 大齒輪齒數(shù) 取76208 312 Zi 2Z 3 1 2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 6 tK 2 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 58 12 3 小齒輪相對兩支承非對稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 9MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限 a52li 6 由式 6 11 計算應力循環(huán)次數(shù) 81 1079 2 8301 9460 hjLnN78235 7 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 9 01 NZ9 02 NZ 8 計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN570695 0lim1 Z398 2li2 9 計算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 3 10 598 348 0526 321 計算圓周速度 v 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 8 頁 裝 訂 線 smndvt 05 160943 1 160 計算齒寬 btd 82 1 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mZmtnt 5031 齒高 6 7 82 12 hbnt 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級精度 查得動載荷系數(shù)smv 05 1 05 1 VK 假設 由表查得NbFtA H 由于載荷中等振動 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 1 A 由表查得 3 1 K 查得 28 F 故載荷系數(shù) 706 13 0512 HVA 10 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mKdtt 6 7 3 10 31 11 計算模數(shù) Zm28 5 1 3 1 3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 9 頁 裝 訂 線 9 01 NZ2 N 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式 10 12 得 MPaSFENF 2 346 5091 Z9 8 122 計算載荷系數(shù) 68 120 5 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY7 2a 3 查取應力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 Sa74 2Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 F SaY 014689 9 2687 53 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設計計算 mm52 3014689 208 5163 3 對比計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù) 可取有彎曲強度算得的模數(shù) 3 52mm 圓整取標準值 m 4 0mm 并按接觸強度算得的分度圓直徑 d53 10 算出小齒輪齒數(shù) 取8264 1 mZ271 Z 大齒輪齒數(shù) 取278 32 i 0 3 1 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mZd41203872 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 10 頁 裝 訂 線 2 計算中心距 mda260 4108 2 1 3 計算齒寬寬度 取b 6 B9 851 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 27 103 2 模數(shù) m 4mm 3 分度圓直徑 21dm412 08 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 5 6 全齒高 9 7 頂隙 cm1 8 齒頂圓直徑 21 d420 6 9 齒根圓直徑 43f98 10 中心距 a 3 2 高速級齒輪的設計 3 2 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 采用 7 級精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取105 i 102 Z 3 2 2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 6 tK 2 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 8 51 3 小齒輪相對兩支承非對稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 11 頁 裝 訂 線 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 18 9MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限 a52li 6 由式 6 11 計算應力循環(huán)次數(shù) 91 104 8301 9760 hjLnN82 254 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 9 01 NZ95 02 NZ 8 計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN526092 lim1 Z 5 li2 9 計算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 47 61 5 289 68 056 3231 計算圓周速度 v snvt 36704 1 16 計算齒寬 b mdt 2 9 801 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) Z mtnt 07 34 61 齒高 1 92 92 65 hbnt 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級精度 查得動載荷系數(shù)smv 1 3 05 1 VK 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 12 頁 裝 訂 線 假設 由表查得mNbFKtA 10 H 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 A 由表查得 93 1 查得 26 FK 故載荷系數(shù) 697 123 05 12 HVAK 10 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mdtt 69 697 4 1 331 11 計算模數(shù) Zm 20 69 1 3 2 3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9 01 NZ 2N 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式 10 12 得 MPaSFENF 2 346 5091 Z9 8 122 計算載荷系數(shù) 654 120 5 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY 2a 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 13 頁 裝 訂 線 3 查取應力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 SaY7 12Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 F SaY 01463 9 2687 5 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設計計算 mm07 21463 028 065413 3 對比計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù) 可取有彎曲強度算得的模數(shù) 2 07mm 于是取標準值 m 2 5mm 并按接觸強度算得的分度圓直徑 d69 21 算出小齒輪齒數(shù) 取 085 1 mZ251 Z 大齒輪齒數(shù) 取52 i 2 3 2 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mmZd5 312 12562 2 計算中心距 mda 5 1872 3 6 3 計算齒寬寬度 取 B1 55mm B2 50mmb08 1 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 25 125 2 模數(shù) m 2 5mm 3 分度圓直徑 21dm5 312 6 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 6 全齒高 625 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 14 頁 裝 訂 線 7 頂隙 cm625 0 8 齒頂圓直徑 21 d 3 7 9 齒根圓直徑 43f 10 中心距 a5 18 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設計 4 1 軸 1 的設計 4 1 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設計計算 1 高速軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP96 5 min 701rn mNT 68 51 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3dC 計表 11 3 取 于是得 12 mP5 20976 nd332 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 該處開有鍵槽故軸徑加大 5 10 且這是安裝大帶輪的直徑 取 22mm 為了滿足帶輪的軸向定位 軸段右端要有一軸肩 故取 段直徑為 d 26mm 初步選定滾動軸承 因軸承受徑向力和軸向力 根據(jù) d 26mm 取用 6206 型深溝球軸 承 其尺寸為 d D T 30mm 65mm 16mm 則有 d d 30mm L 16mm 軸承 中間處用軸肩定位 這段取直徑 d 35mm 右端軸承與齒輪之間應有一套同固定 長應為 取套同長 12mm 則 L 32mm 齒輪為齒輪軸此軸段長 L 40mm 取軸承端蓋總寬為 32mm 外端面與大帶輪右端面間距離為 10mm 故取 L 42mm 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu) 取 L 76mm 4 軸上零件的周向定位 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接 按 d 18mm 查得平鍵截 面 b h 8mm 7mm 鍵槽用銑刀加工 長 56mm 同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性 故選擇齒輪輪轂與軸配合為 H6 n5 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 15 頁 裝 訂 線 4 1 2 強度校核計算 1 求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 根據(jù) 機械設計 軸的設計計算部分未作dm5 62 說明皆查此書 式 10 14 則 NFNtgdTantrt06 1320 16 5 823 2 求軸上的載荷 詳細過程以軸 2 為例 其他軸類似不一一復述 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時 從手冊中查取 a 值 對 于 6207 型深溝球軸承 由手冊中查得 a 17mm 因此 軸的支撐跨距為 L1 172mm 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截 面 C 是軸的危險截面 先計算出截面 C 處的 MH MV 及 M 的值列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NNH143 F126 NFN2371 56 C 截面彎 矩 M mL 8532 mLaV 432 總彎矩 MVH 16851822max 扭矩 NT 60 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 16 頁 裝 訂 線 3 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應力 取 軸的計算應力6 0 MpaWTMca 1 28401 58668 32222 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此 故70P 1 ca 安全 4 2 軸 2 的設計 4 2 1 軸 2 的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩 P2 5 72Kw n2 194n min T2 281 58N m 4 2 2 求作用在齒輪上的力 1 求作用在低速級小齒輪上的力 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 17 頁 裝 訂 線 圓周力 NdTFt 33123 1049 085 徑向力 ntr 2 6ta4a 軸向力 03a 2 求作用在高速級大齒輪上的力 因大齒輪為從動輪 所以作用在其上的力與主動輪上 的力大小相等方向相反 圓周力 NFtt 9 1752 徑向力 NFtr 9 163 06cosan212 軸向力 ta 45 i 4 2 3 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3PdCn 計 表 15 3 取 于是得 12 m6 3497 5nd332 該軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑 和 故 d md35 4 2 4 軸的結(jié)構(gòu)設計 1 擬定軸上零件的裝配方案 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 a 初步選擇滾動軸承 因軸承不受軸向力的作用 故選用深溝球軸承 參照工作要求 根 據(jù) 選取 0 基本游隙組 標準精度級的單列深溝球軸承 6207 型 其尺md35 寸為 得 TD172 ml17 軸段取安裝齒輪處的 取 根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位d40 準確軸段適當縮短 1 2mm 故 ml63 lV9 軸段 為兩側(cè)齒輪定位軸環(huán) 根據(jù)箱體尺寸 3 軸上零V52 lIV59 件的周向定位 齒輪采用平鍵聯(lián)接 按 查機械設計表得平鍵截面d40 聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長度為 90mm 聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長度為mhb812 56mm 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 18 頁 裝 訂 線 4 2 5 求軸上的載荷 對于 6207 型深溝球軸承 ma17 計得 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭L731 02L843 矩圖 如下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH5 2301 69NFNV3 721 5 彎矩 M m 41H 3 022 mMV 401 23 總彎矩 NV 570611H 432222 扭矩 T mN 850 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 19 頁 裝 訂 線 6 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 即圓柱齒輪的截面 取 軸的計算應力 0 MPaWTMca 5 472 413254 806 70 22221 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機械設計表 查得 因此 61 安全 1 ca 4 3 軸 3 的設計 4 3 1 功率 P3 轉(zhuǎn)速 n3 和轉(zhuǎn)矩 T3 kwP5 3 min 05 13rnmNT 89 1023 4 3 2 求作用在齒輪上的力 圓周力 d TFt 45289234 徑向力 ntr 7 16420tan3 a 軸向力 04a 4 3 3 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3PdCn 計表 11 3 取 于是得 12 m3 50 nd332 該處開有鍵槽故軸徑加大 5 10 且 軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 為了使所選的軸直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應 故需同時選取聯(lián)軸器型號 聯(lián) V Vd 軸器的計算轉(zhuǎn)矩 取 3TKAca 2 1 AmNTAca 869 025 13 按照計算轉(zhuǎn)矩 應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查機械設計手冊選用 HL5 型彈性柱銷聯(lián)ca 軸器 其公稱轉(zhuǎn)矩為 15000N m 半聯(lián)軸器的孔徑為 56mm 故取 半聯(lián)軸器mdV56 長度為 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 mL10 L10 4 3 4 軸的結(jié)構(gòu)設計 1 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求 軸段左端需制出軸肩 故取 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 20 頁 裝 訂 線 段的直徑 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 為了保證軸端擋mdV63 mL10 圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上 故 段的長度應比 L1 略短一些 現(xiàn)取 lV98 b 初步選擇滾動軸承 因軸承只受有徑向力的作用 故選用單列深溝球軸承 根據(jù) 查機械設計手冊選取 0 基本游隙組 標準精度級的深溝球軸承 6213 其尺寸d63 為 mTD2315 故 而 滾動軸承采用軸肩進行軸向定位 軸dV lV23 肩高度 因此 取 mh 3 d7 c 取安裝齒輪處的軸的直徑 齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位 已知v0 齒輪輪轂的寬度為 96mm 為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪 此軸段應略短于輪轂寬度 故取 lv94 齒輪的右端采用軸肩定位 軸肩高度 取 則 dh07 4 hmdvI83 因 兩軸在箱體內(nèi)的長度大致相等 取 mdV50 l0 lv12 lV10 mlV16 2 軸上零件的周向定位 查機械設計表 聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面 聯(lián)接圓柱齒輪lhb81 的平鍵截面 lhb98 3 求軸上的載荷 對于 6214 型深溝球軸承 ma24 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH3 190852 NFV8231 N6 彎矩 M 4mM 49 總彎矩 VH 72 扭矩 T T 1093 4 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 即安裝齒輪處 取 6 0 軸的計算應力 MPaWTMca 5 1602 7 5 186074 399 23222 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機械設計 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 21 頁 裝 訂 線 查得 因此 安全 MPa601 1 ca 計得 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 如下圖mL8235 所示 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 8 0125 2 md m10取 2 箱蓋壁厚 1 3 箱座凸緣厚度 b5 3 4 箱蓋凸緣厚度 1 5 箱座底凸緣厚度 22 6 地底螺釘直徑 取 M20 08 1 mf dd 7 地底螺釘數(shù)目 6n 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 取 M14f75 1 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取 M10ddf2 0 2 10 聯(lián)接螺栓的間距 l 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 22 頁 裝 訂 線 12 窺視孔蓋螺釘直徑 取 M6mddf2 7 4 0 3 4 13 定位銷直徑 698 14 至外箱壁距離fd12 CC單 位 4 2 2 11 15 軸承旁凸臺半徑 R02 16 凸臺高度 h5 17 箱體外壁至軸承座端面距離 ml 7 21 19 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2 21 箱蓋 箱座筋厚 m5 8 011 5 8 0 22 軸承端蓋外徑 D3 26 2D162 23 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 mS 24 大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離 46 25 箱底至箱底內(nèi)壁的距離 07 26 減速器中心高 dHa21826 27 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離 CL57 11 28 軸承端蓋凸緣厚度 me 29 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 3 30 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離 4 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 105 第 5 章 總結(jié) 畢業(yè)設計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會 通過這次對圓柱 齒輪減速器理論知識和實際設計的相結(jié)合 鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識 解決實際工程 問題的能力 同時也提高了我查閱文獻資料 設計手冊 設計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平 而且通過對整體的掌控 對局部的取舍 以及對細節(jié)的斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經(jīng)驗得到了豐富 并且意志品質(zhì)力 抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升 答謝詞 大學生活即將結(jié)束 在這短短的四年里 讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友 工作嚴謹教學 相幫的教師 畢業(yè)設計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導老師的精心指導 在此向 所有給予我此次畢業(yè)設計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝 首先 向本設計的指導老師表示最誠摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡量抽出時間 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 23 頁 裝 訂 線 對我們進行指導 時刻關心我們的進展狀況 督促我們抓緊學習 老師給予的幫助貫穿于設計 的全過程 從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作 他都給予了指導 不僅使我學會書本中的知識 更學會了學習操作方法 其次 要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們 以及同學們以誠摯的謝意 在整個設計過程 中 他們也給我很多幫助和無私的關懷 更重要的是為我們提供不少技術方面的資料 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W表示感謝 總之 本次的設計是老師和同學共同完成的結(jié)果 在設計的一個月里 我們合作的非常愉 快 教會了大我許多道理 是我人生的一筆財富 我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝 祝萬事如意 身心健康 學生 2016 年 5 月 參考資料 1 李海萍 機械設計基礎 機械工業(yè)出版社 2011 年 2 李海萍 機械設計基礎課程設計 機械工業(yè)出版社 2011 年 3 李萍萍 機械制圖與計算機繪圖 機械工業(yè)出版社 2011 年 4 成大先 機械設計手冊 化學工業(yè)出版社 2010 年 5 馬小麗 機械產(chǎn)品設計 機械工業(yè)出版社 2009 年 畢 業(yè) 設 計 課題名稱 二級圓柱齒輪減速器設計 院 專 業(yè) 機械工程學院 機電一體化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 年 月 日 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 1 頁 裝 訂 線 二級圓柱齒輪減速器設計 機械工程學院 計算機輔助設計與制造 摘要 圓柱齒輪減速器是廣泛應用于各類產(chǎn)品的機械設備 因此 提高承載能力和延長其使用壽 命 減少其體積和質(zhì)量等具有重要意義主題的第二圓柱齒輪減速器 分析可靠性設計 本設計首先從結(jié)構(gòu)和原理 圓柱齒輪減速器進行了分析 在此基礎上提出了自己的設計 然后 主要技術參數(shù)的選擇計算 然后 主要零部件的設計和驗證和體積最小為目標函數(shù) 設 計分析和優(yōu)化 可靠性 最后 制圖軟件 AutoCAD 圖圓柱齒輪減速組件和主要零部件圖 關鍵詞 圓柱齒輪 減速器 軸 設計 Abstract Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment and therefore increase its carrying capacity study to extend its service life reduce the volume and quality and other issues has important economic significance The issue of a second cylindrical gear reducer the smallest volume as the objective function reliability analysis and optimization of the design The design is first by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design Next the main technical parameters were calculated selection then for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function reliability analysis and optimization design Finally AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig Key words Cylindrical gear Reducer Shafts Design 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 2 頁 裝 訂 線 目 錄 摘要 1 Abstract 1 第 1 章 概述 2 第 2 章 總體參數(shù)計算 3 2 1 設計要求 3 2 2 電動機的選擇 4 2 3 分配傳動比 5 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計算 5 第 3 章 齒輪傳動設計 6 3 1 低速級齒輪的設計 6 3 2 高速級齒輪的設計 10 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設計 13 4 1 軸 1 的設計 13 4 2 軸 2 的設計 15 4 3 軸 3 的設計 18 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20 第 5 章 總結(jié) 21 答謝詞 21 參考資料 22 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 3 頁 裝 訂 線 第 1 章 概述 隨著科技水平的提高和技術的圓柱齒輪減速器的傳動裝置有了很大的進步 越來越多的經(jīng) 濟意識強烈要求每個企業(yè)項目也越來越多 然而 由于圓柱齒輪高性能的關鍵技術的基礎上 并卡測試裝置使用壽命低的問題 影響較大的差距控制系統(tǒng)等 目前仍然存在著一些問題 在 信息技術時代高速發(fā)展的現(xiàn)代科技今天 我們的國家為提高 qualit comme 主要設備材料的運輸 生產(chǎn)工藝技術的發(fā)展 機會 高端合作 從而提高生產(chǎn)效率 節(jié)約能源 提高我國的國際競 爭力 實現(xiàn)效益的最大化 圓柱齒輪減速器是廣泛應用于各類產(chǎn)品的機械設備 因此 提高承載能力和延長其使用壽 命 減少其體積和質(zhì)量等具有重要意義 conomique ce 主題的第二圓柱齒輪減速器 以最小的體 積為目標函數(shù) 進行研究設計 可靠性分析和優(yōu)化 使學生在機械設計等方面的應用計算機技 術得到綜合訓練 培養(yǎng)學生解決實際問題的能力 該圓柱齒輪減速器已廣泛應用于國民經(jīng)濟各個部門對每缸 近年來在聯(lián)合運輸系統(tǒng)在煤礦 井下的露天礦和齒輪減速器和重要組成部分 鋼芯圓柱齒輪減速器 牽引繩傳送帶連續(xù)場和疏 散交通設施等等 這些特點是輸送機輸送能力大 可達 30000 噸 小時 應用范圍廣 可攜帶礦石 煤炭 材料 石材及各種輸送粉也可在特定的條件下 安全可靠 高度自動化設備 維修方便 承載 能力大 可達 16 運行費用低 通過減少運輸距離 減少基建投資 目前的趨勢是 圓柱齒輪減速器的承載能力 帶寬大 長度增加的大轉(zhuǎn)角和水平的單機 合理使用張力和降低能源消耗的物料輸送帶清潔 最好的方法 我國 1978 年完成了鋼絲繩的圓 柱齒輪減速器的應用范圍 con us le 鋼芯的圓柱齒輪減速器 1 適用于環(huán)境溫度一般為 40 45 寒冷地區(qū)的車站設備加熱引起的 2 水平輸送 傾斜向上 16 和向下運輸 也可以旋轉(zhuǎn) 運輸單長距離輸送到 15 公 里 3 鋪設輸送線可以打開保護罩或前庭 4 延長輸送帶的 1 5 帶 其使用壽命比普通帶長 在凹槽中 運輸距離 第 2 章 總體參數(shù)計算 2 1 設計要求 2 1 1 已知條件 1 工作條件 單班制 8h 工作日 連續(xù)單向運轉(zhuǎn) 載荷有輕微沖擊 室內(nèi)工作 有粉 塵 環(huán)境最高溫度 35 度 2 使用折舊期 10 年 3 檢修間隔期 4 年一次大修 2 年一次中修 半年一次小修 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 4 頁 裝 訂 線 4 動力來源 電力 三項交流 電壓 380V 220V 5 運輸帶速度允許誤差 5 5 6 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造 小批量生產(chǎn) 2 1 2 設計原始數(shù)據(jù) 符號 運輸帶工作拉力 F N 運輸帶工作速度 V m s 卷筒直徑 D mm 數(shù)據(jù) 6400 0 8 300 2 1 3 傳動方案 二級圓柱齒輪減速器 2 2 電動機的選擇 2 2 1 選擇電動機類型 電動機是標準部件 因為是在室內(nèi)工作 并且運動平穩(wěn) 所以選擇 Y 系列一般用途的全封 閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機 2 2 2 電動機容量的選擇 1 運輸機所需要的功率 為 P 0kWvFP 其中 F 6400N m V 0 8m s D 300mm 得 12 580641kv 2 電動機的輸出功率 為0P 0kWpP 電動機至卷筒軸的總效率 取聯(lián)軸器效率 圓柱齒輪傳動效率 軸承效率 滾筒的傳9 01 98 02 98 03 動效率 電動機至卷筒軸的總效率為 4 5 6 98 0 3224321 3 電動機所需功率為 kWPw 685 00 因有輕微震動 電動機額定功率 只需略大于 即可 查 機械設計手冊 表 19 1 選取mP0 電動機額定功率為 7 5kw 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 5 頁 裝 訂 線 2 2 3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 2 3 分配傳動比 2 3 1 總傳動比 滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動比為 min 970rnm 04 195 7 wmi 2 3 2 分配傳動比 考慮潤滑問題的兩級齒輪 大齒輪的兩級深度應相似 在高速和低速兩級齒輪在傳動比的 值 1 3 取 213 ii 則 504 19 8 3512i減 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計算 2 4 1 各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 970rn 2 軸 i 14512i 3 軸 in 0 8 392rin 鼓輪軸 mi 51w 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 6 頁 裝 訂 線 2 4 2 各軸的輸入功率 1 軸 kwP96 5 02 6101 2 軸 72 8322 3 軸 k 7 2 4 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 mNnPT 27 5970 6959500 1 軸 8 11 2 軸 NnPT 5 21947 509522 3 軸 m 89 0 33 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 NT 轉(zhuǎn)速 in r傳動比 電機軸 6 02 59 27 970 1 軸 5 96 58 68 970 1 2 軸 5 72 281 58 194 5 3 軸 5 5 1028 89 51 05 3 8 第 3 章 齒輪傳動設計 3 1 低速級齒輪的設計 3 1 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 精度等級的選擇表 6 1 40Cr 齒輪 改性 280HBS 材料硬度 高速 45 調(diào)質(zhì)鋼 240HBS 硬度 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取768 3 i 2 Z 3 1 2 按齒面接觸疲勞強度設計 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 7 頁 裝 訂 線 由設計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd MPaSZHN570695 01lim1 398 2li2 9 計算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 3 10 598 348 0526 321 計算圓周速度 v snvt 61 160 計算齒寬 b 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 8 頁 裝 訂 線 mdbt 6 823 10 1 mKd tt 53 106 7 3 10 31 11 計算模數(shù) Zm28 5 1 3 1 3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 9 頁 裝 訂 線 MPaSZFENF 2 346 15091 9 8 22 計算載荷系數(shù) 68 120 51 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY7 2a 3 查取應力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 Sa74 2Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 F SaY 014689 9 2687 53 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設計計算 mm52 3014689 208 5163 3 比較計算的齒面疲勞強度大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù) m 與模數(shù)模數(shù) 3 52mm 可取的 抗彎強度比標準值 m 4mm 接觸強度計算和圓后 d53 1 算出小齒輪齒數(shù) 取38 260 4 mZ271 Z 大齒輪齒數(shù) 取278 12 i 3 1 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mZd41203872 2 計算中心距 mda260 4108 3 計算齒寬寬度 取b 6 1 B 851 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 10 頁 裝 訂 線 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 27 103 2 模數(shù) m 4mm 3 分度圓直徑 21dm412 08 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 5 6 全齒高 9 7 頂隙 cm1 8 齒頂圓直徑 21 d420 6 9 齒根圓直徑 43f98 10 中心距 a 3 2 高速級齒輪的設計 3 2 1 選精度等級 材料和齒數(shù) 精度等級的選擇表 6 1 40Cr 齒輪 改性 280HBS 材料硬度 高速 45 調(diào)質(zhì)鋼 240HBS 硬度 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取105 i 102 Z 3 2 2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計算數(shù)值 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 11 頁 裝 訂 線 91 104 8301 9760 hjLnN82 254 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 9 01 NZ95 02 NZ 8 計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN526092 lim1 Z 5 li2 9 計算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 47 61 5 289 68 056 3231 計算圓周速度 v snvt 36704 1 16 計算齒寬 b mdt 2 9 801 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) Z mtnt 07 34 61 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 12 頁 裝 訂 線 齒高 1 792 6 4 92 6035 hbmmnt 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級精度 查得動載荷系數(shù)sv 1 3 05 1 VK 假設 由表查得NbFtA0 H 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 1AK 由表查得 93 查得 261 F 故載荷系數(shù) 697 123 05 12 HVA 10 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mKdtt 69 697 4 1 331 11 計算模數(shù) Zm 20 69 1 3 2 3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 13 頁 裝 訂 線 5 1 SaY7 12Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 F SaY 01463 9 2687 5 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設計計算 mm07 21463 028 065413 3 計算結(jié)果對比 模數(shù) m 的疲勞強度計算齒面接觸大于彎曲疲勞強度計算模擬 數(shù)字的牙齒 這是可取的 2 07mm 模塊可以彎曲強度標準值 所以 m 2 5mm 并根據(jù)接觸電阻的分度圓直徑 d69 21 算出小齒輪齒數(shù) 取 08 5 1Z251 Z 大齒輪齒數(shù) 取52 i 2 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 14 頁 裝 訂 線 3 2 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mmZd5 312 12562 2 計算中心距 mda 5 1872 3 6 3 計算齒寬寬度 取 B1 55mm B2 50mmb08 1 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 25 125 2 模數(shù) m 2 5mm 3 分度圓直徑 21dm5 312 6 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 6 全齒高 625 7 頂隙 cm 0 8 齒頂圓直徑 21 d 3 7 9 齒根圓直徑 43f 256 5 10 中心距 a 18 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設計 4 1 軸 1 的設計 4 1 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設計計算 1 高速軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP96 5 min 701rn mNT 68 51 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3dC 計表 11 3 取 于是得 12 mP5 20976 nd332 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 15 頁 裝 訂 線 4 1 2 強度校核計算 1 求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 根據(jù) 機械設計 軸的設計計算部分未作dm5 62 說明皆查此書 式 10 14 則 NFNtgdTantrt06 1320 16 5 823 2 軸荷載 2 軸的過程 例如 其他類似的軸不重復 首先 根據(jù)方案的決策樹結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定軸承的旋轉(zhuǎn)位置 教材中提取有價值的 6207 型球軸承 通過研究手冊中的 a 17mm 因此 范圍支撐軸的 L1 172 毫米 根據(jù)計算做圖軸彎矩和扭矩圖的 arbre de 樹圖結(jié)構(gòu)板的彎曲和扭轉(zhuǎn)的 C 部分是危險截面的 計算 C 節(jié)處 MH MV 和 M 中所列的值表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NNH143 F126 NFN2371 56 C 截面彎 矩 M mL 8532 mMLaV 432 總彎矩 MVH 16851822max 扭矩 NT 60 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 16 頁 裝 訂 線 3 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應力 取 軸的計算應力6 0 MpaWTMca 1 28401 58668 32222 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此 故70P 1 ca 安全 4 2 軸 2 的設計 4 2 1 軸 2 的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩 P2 5 72Kw n2 194n min T2 281 58N m 4 2 2 求作用在齒輪上的力 1 求作用在低速級小齒輪上的力 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 17 頁 裝 訂 線 圓周力 NdTFt 33123 1049 085 徑向力 ntr 2 6ta4a 軸向力 03a 2 求作用在高速級大齒輪上的力 因大齒輪為從動輪 所以作用在其上的力與主動輪上 的力大小相等方向相反 圓周力 NFtt 9 1752 徑向力 NFtr 9 163 06cosan212 軸向力 ta 45 i 4 2 3 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3PdCn 計 表 15 3 取 于是得 12 m6 3497 5nd332 該軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑 和 故 d md35 4 2 4 軸的結(jié)構(gòu)設計 1 方案的制定裝配零件在軸 2 根據(jù)軸向定位的直徑和軸的長度確定每段 一 最初的選擇 滾動軸承的軸承不受軸向力 因此滾珠軸承 根據(jù)工作需要 根據(jù) 4 2 5 求軸上的載荷 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 18 頁 裝 訂 線 對于 6207 型深溝球軸承 ma17 計得 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭L731 02L843 矩圖 如下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH5 2301 69NFNV3 721 5 彎矩 M m 41H 3 022 mMV 401 23 總彎矩 NV 570611H 432222 扭矩 T mN 850 6 按彎扭合成應力校核軸的強度 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 19 頁 裝 訂 線 進行校核時 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 即圓柱齒輪的截面 取 軸的計算應力 6 0 MPaWTMca 5 472 413254 806 70 22221 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機械設計表 查得 因此 61 安全 1 ca 4 3 軸 3 的設計 4 3 1 功率 P3 轉(zhuǎn)速 n3 和轉(zhuǎn)矩 T3 kwP5 3 min 05 13rnmNT 89 1023 4 3 2 求作用在齒輪上的力 圓周力 d TFt 45289234 徑向力 ntr 7 16420tan3 a 軸向力 04a 4 3 3 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機械設 3PdCn 計表 11 3 取 于是得 12 m3 50 nd332 4 3 4 軸的結(jié)構(gòu)設計 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 20 頁 裝 訂 線 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH3 190 2852 NFV8231 N6 彎矩 M m 4mM 49 總彎矩 VH 72 扭矩 T T 1093 4 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 即安裝齒輪處 取 6 0 軸的計算應力 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 21 頁 裝 訂 線 MPaWTMca 5 1602 7 5 186074 399 23222 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機械設計 查得 因此 安全 Pa601 1 ca 計得 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 如下圖mL8 235 所示 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 8 0125 2 md m10取 2 箱蓋壁厚 1 3 箱座凸緣厚度 b5 3 4 箱蓋凸緣厚度 1 5 箱座底凸緣厚度 22 6 地底螺釘直徑 取 M20 08 1 mf dd 7 地底螺釘數(shù)目 6n 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 22 頁 裝 訂 線 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 取 M14mdf1875 01 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取 M10f2 6 2 10 聯(lián)接螺栓的間距 l 12 窺視孔蓋螺釘直徑 取 M6f 4 34 13 定位銷直徑 dd69 807 2 14 至外箱壁距離fd12 mCC單 位 4 2 11 15 軸承旁凸臺半徑 R2 16 凸臺高度 h5 17 箱體外壁至軸承座端面距離 l 7 0 21 19 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 m2 21 箱蓋 箱座筋厚 m5 8 011 5 8 22 軸承端蓋外徑 D3 2 60 2D1602 23 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S 24 大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離 46 25 箱底至箱底內(nèi)壁的距離 m7 26 減速器中心高 dHa21826 27 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離 CL57 0 11 28 軸承端蓋凸緣厚度 e 29 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 3 30 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離 m4 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 105 第 5 章 總結(jié) 設計階段的大學學習是一種罕見的理論與實踐相結(jié)合的學習機會 通過圓柱齒輪減速器的 理論和實踐知識的組合設計 運動綜合運用我的專業(yè)知識 能力解決實際問題 而且提高了我 的文件和設計手冊的設計規(guī)范的能力水平 和其他的專業(yè)知識 而且通過對局部控制組件 妥 協(xié) 以及細節(jié)的決定 我的運動能力 經(jīng)驗了豐富 壓縮力的能力和意愿的質(zhì)量 也提高耐力 水平不同 答謝詞 大學生活即將結(jié)束 在這四年 我遇到了很多朋友熱心幫助教授工作設計成功的完成不是 他們的熱情幫助和顧問的指導 教師和學生在這里都給予指導和幫助我的畢業(yè)這表示最誠摯的 南京工業(yè)職業(yè)技術學院 二級圓柱齒輪減速器設計 共 24 頁 第 23 頁 裝 訂 線 謝意 首先 設計指導 感謝你緊張的工作 試圖引導時間 我們總是關心我們的進展狀況 要 求我們掌握幫助教師管理在整個設計過程中 從實際操作數(shù)據(jù)準備階段 它提供了指導 我不 僅學到了書本上的知識 更學會操作方法 其次 給予幫助教師設計的畢業(yè)生 與我的同學以誠摯的感謝 在設計的過程中 他們給 了我很多的幫助和無私的關懷 更重要的是提供信息 在許多方面 我們的技術 此外 也給所有的學生我的幫助表示感謝 總之 本設計的結(jié)果是教師和學生 在一個月內(nèi) 我們合作的非常愉快 教會我很多偉大 的真理 是一種資產(chǎn) 我的生活 我在新教師和學生對我的幫助表示感謝 祝萬事如意 身心健康 學生 2016 年 5 月 參考資料 1 李海萍 機械設計基礎 機械工業(yè)出版社 2011 年 2 李海萍 機械設計基礎課程設計 機械工業(yè)出版社 2011 年 3 李萍萍 機械制圖與計算機繪圖 機械工業(yè)出版社 2011 年 4 成大先 機械設計手冊 化學工業(yè)出版社 2010 年 5 馬小麗 機械產(chǎn)品設計 機械工業(yè)出版社 2009 年