二级直齿圆柱齿轮减速器毕业设计论文.docx

二级直齿圆柱齿轮减速器毕业设计论文前 言 机械设计课程设计是新乡职业技术学院多数专业第一次全面的机械设计训练，是机械设计课的最后一个重要教育环节，其目的是： 培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械设计课程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展； 学习机械设计的一般方法和步骤； 进行机械设计基本技能的训练 毕业论文是我们组在完成此次课程设计之后对整个设计计算过程的整理总结，主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些手绘图纸补充说明，电动机和V带的选择齿轮的润滑方式及润滑剂的选择，使我们图纸设计的理论依据。 通过这次设计，我学到了很多知识，巩固了一些原来遗忘、疏忽的知识点；原来不理解、没掌握好的问题，也通过翻阅资料、请教老师，把它们都解决了。由于CAD制图是我的一个薄弱环节，因此在造型中遇到了许多难题。通过查阅资料，请教老师、同学，我都一一解决了。通过本次毕业设计，我体会到了团队的精神的重要性。同时，我也发现自己在大学几年的学习过程中存在着很多不足，尤其是专业知识的应用方面，不能在实践中很好的运用。通过这次毕业设计，使自己有了一种新的感受和认识，相信自己在今后的工作和学习中将发挥的更好。 由于本人未在生产实际中真正切切的接触过减速器及其零部件的设计生产，因此有些数据只是根据查阅资料获得，离实际应用可能有些出入，有很多零件尺寸材料选择的时候考虑不周全，希望老师在审阅时予以指正。 I 摘 要 减速器是一台独立的传动装置，它由密闭的箱体、互相啮合的一对或几对齿轮、传动轴及轴承等组成。常安装在电动机与工作机之间。作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。减速器主要运用齿轮传动装置而实现运作。 本设计简述了带式输送机的动力传递装置二级直齿圆柱齿轮减速器的设计过程。主要包括传动方案设计、电动机的选择、V带设计选择、，齿轮传动设计及轴的设计选择和校核等。其间设计过程多次运用CAXA、CAD软件设计绘制减速器装配图零件图来优化完整本设计，最终实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计。 关键词：减速器、传动装置、齿轮传动 II Abstract Reducer ( also known as reducer, reducer ) is an independent transmission device, which is composed of a sealed box, meshing pair or several pairs of gear, shaft and bearing. Often mounted on the motor ( or other prime mover ) and working machine. As a kind of important power transmission device, the mechanized production plays an irreplaceable role. Reducer mainly used gear transmission device and operation. The design of the belt conveyor power transfer device - two straight tooth cylindrical gear reducer design process. Mainly includes the transmission scheme design, the choice of motor, V belt design, selection, design of gear and shaft design and checking. During the design process to use many CAXA, CAD software design drawing speed reducer assembly drawing parts drawing to optimize the entire design, final implementation reducer reducer motion simulation and simulation design. Key words: reducer, gear, gear transmission III 目 录 前 言 . I 摘 要 . II Abstract . III 第1章 绪 论.1 1.1 设计任务书 .1 1.2 工作条件 .1 1.3 原始数据 .1 1.4 设计内容 .2 1.5 设计任务 .2 1.6 设计进度 .2 1.7 传动方案的拟定 .2 第2章 电动机的选择及计算 .3 2.1 电动机类型的选择 .3 2.2 选择电动机容量： .3 2.3 选择电动机的转速 .3 2.4 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 .4 2.5 计算传动装置的运动和动力参数 .4 2.6 各轴转矩 .5 第3章 传动零件V带的设计计算 .6 3.1 确定计算功率 .6 3.2 选择V带的型号 .6 3.3 确定带轮的基准直径 .6 3.4 验算V带的速度 .6 3.5 确定V带的基准长度和实际中心距 .6 3.6 校验小带轮包角 .7 3.7 确定V带根数Z .7 3.8 求初拉力及带轮轴的压力 .7 3.9 设计结果 .7 第4章 齿轮传动的设计计算 .8 4.1 高速级齿轮传动设计 .8 4.2 低速级齿轮的设计 .10 第5章 轴的设计 .13 5.1 轴的设计 .13 5.2 轴的设计 .18 5.3 轴的设计 .23 第6章 键的选择 .28 第7章 联轴器的选择 .29 第8章 减速器箱体设计 .30 第9章 润滑油及密封 .31 9.1 传动件的润滑 .31 9.2 轴承的润滑 .31 总 结 .32 参考文献 .33 致 谢 .34 新乡职业技术学院毕业设计 第1章 绪 论 由于减速器是当今世界上最常用的传动装置，所以世界各国都不断的在改进它，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围。为了更好的适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，速度慢的问题。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。运用PROE、CAXA、AUTOCAD等软件实现了二维、三维绘图，通过这些软件的三维设计功能优化设计方案，实现减速器的运动仿真并完成减速器的模拟设计，使其布局更合理，便于对生产进行严格的分工与科学管理，实现机械化和自动化生产。 1.1 设计任务书 总体布置简图 I231II5PwPdIII4IV 图1-1 总体布置简图 1.2 工作条件： ，两班制，连续单向运动，带式运输机工作平稳，空载启动，使用期五年，小批量生产，运输带允许误差+-5%。 1.3 原始数据 运输带工作转矩为：500Nm 则：运输带曳引力F=运输带速度V：2 滚筒直径D (mm)：450 2T2´500=´103=2222N d4501 新乡职业技术学院毕业设计 1.4 设计内容 电动机的选择与运动参数计算 传动装置的设计计算 轴的设计 滚动轴承的选择与校核 键的选择和校核 联轴器的选择 装配图、零件图的绘制 编写设计计算说明书 1.5 设计任务 减速器总装配图一张 低速轴、闷盖零件图各一张 设计说明书一份 1.6 设计进度 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 第二阶段：轴与轴系零件的设计 第三阶段：轴、轴承、键及联轴器的校核及草图绘制 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 1.7 传动方案的拟定 由设计任务书知传动类型为：二级直齿轮圆柱减速器。本传动机构的特点是： 齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 2 新乡职业技术学院毕业设计 第2章 电动机的选择及计算 2.1 电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2.2 选择电动机容量： 工作机所需功率Pw Pw=FV/1000=2222×2/1000=4.4 kw (2.1) nw=60×1000V/D=84.9 r/min 电动机输出功率Pd 考虑传动装置的功率损耗，电动机的输出功率为 PP d=w/ (2.2) 试中为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即 32h=hhhh4h5 (2.3) a123 0.95×0.983×0.962×0.97×0.98 0.783； h1为V带的效率,h2为第一对轴承的效率， h3为第二对轴承的效率，h4为第三对轴承的效率， h5为每对齿轮啮合传动的效率确定电动机的额定功率Ped 选定电动机的额定功率Ped=7.5 kw 2.3 选择电动机的转速 nw=84.9 r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i24，二级圆柱直齿轮减速器传动比i840，则总传动比合理范围为i16160，电动机转速的可选范围为ni×n×84.91358.413584r/min。 3 新乡职业技术学院毕业设计 由于V带的传动比 i1=24级，二级圆柱轮减速器传动比i2=16160则总传动比合理范围为ia16160, 电动机转速的可选范围为ndia×n×84.91358.413584r/min 由以上数据查机械电子手册所选定电动机型号为： Y2-132M-4 PW=7.5KW n满=1440 r/min 2.4 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 传动装置总传动比 i=nm/nw=1440/84.9 (2.5) =16.96 分配各级传动比 ii0×i1 (2.6) 式中i0,i1分别为带传动和减速器的传动比。 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i02.1，则减速器传动比为i1i/i016.96/2.37.37,根据各原则，查图得高速级传动比为i13.24，则i2i/i12.25，由机械手册查得传动比合理.。 2.5 计算传动装置的运动和动力参数 各轴转速 减速器高速级轴为，中速轴，低速级轴为，滚筒轴为轴，则： nInm/i01440/2.1685.7r/min nn/i1685.7/3.24211.6r/min n n/ i2211.6/2.25=90.0 r/min n=n=90.0 r/min 按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率 Pped×h17.5×0.957.125kW P×2×h37.125×0.98×0.966.7kW p PP×2×h36.7×0.98×0.966.3kW PP×2×4=6.3×0.98×0.975.99kW 则各轴的输出功率： ¢P×0.95=6.77 kW P¢P×0.98=6.57 kW P¢P×0.96=6.04kW P4 新乡职业技术学院毕业设计 ¢P×0.97=5.81kW PP1T=9550´=9550´6.77 658.7N×m1 n12.6 各轴转矩 TII=9550´PII=9550×6.57/211.6 N×m=296.52N×m nIIPIII=9550×6.3/90.0 N×m=668.5 N×m nIII TIII=9550´ TIV=9550´PIV=9550×5.99/90.0 N×m=635.6 N×m nIV运动和动力参数结果如下表2-1 表2-1 运动和动力参数结果 轴名 输入 电动机轴 1轴 2轴 3轴 4轴 功率P KW 输出 7.5 6.77 6.57 6.04 5.81 转矩T Nm 输出 49.74 98.15 296.52 668.5 635.6 转速r/min 1440 685.7 211.6 90.0 90.0 7.125 6.7 6.3 5.99 5 新乡职业技术学院毕业设计 第3章 传动零件V带的设计计算 3.1 确定计算功率 Pc=KA·P额=1.2·7.5=9kw 3.2 选择V带的型号 由PC的值和主动轮转速，由此选取A型普通V带 3.3 确定带轮的基准直径dd1 dd2 由表 选取dd1120mm ，且dd1120mmdmin112mm 大带轮基准直径为。 dd2dd1×nmn1 =120×1440685.7196.75mm 参考机械设计手册选取标准值dd2200mm 则实际传动比i， i dd2dd12001201.67 主动轮的转速误差率在±5内为允许值 3.4 验算V带的速度 V×dd1×nm60×1000 3.14×120×1440/60000 9.04ms 在525 ms范围内 3.5 确定V带的基准长度Ld和实际中心距a 按结构设计要求初定中心距 0.7dd1dd2）a 2dd1dd2 0.7×320a2×320 224a640 一般取a0=d2=200240 所以初定中心距a0=220mm L02a0dd1dd22d2d2dd14a0 2×220×224×220 =949.67mm 由机械设计基础课本表7-11选取基准长度Ld900mm 6 3.2） 276+900949.672 251.165mm 3.6 校验小带轮包角1 180°dd2dd1a ×57.3° 180°230100233.3 ×57.3° 161.75°120° 所以符合要求 3.7 确定V带根数Z 由机械设计基础课本表7-4表选取单根V带功率P02.1kw 由机械设计基础课本表7-4表选取修正功率P00.17kw 由机械设计基础课本表7-12表选取修正系数Ka0.95 由机械设计基础课本表7-11选取长度因数KL0.87 ZPcP0 PcP0P0Ka× KL4.79 圆整得Z=5 3.8 求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 查机械设计基础表7-1表取得q0.10kgm F0500×Pd2.5Ka1z×VqV2171.2N 轴上压力FQ为 FQ2×F0×z×sin(161.75°2) 2×171.2×5×sin(161.75°2) 1677.76N 3.9 设计结果 选用5根A1120GBT115441997的V带 中心距251.165mm 轴上压力1677.76N 带轮直径200mm和120mm 7 新乡职业技术学院毕业设计 第4章 齿轮传动的设计计算 4.1 高速级齿轮传动设计 选择齿轮材料、确定许用应力 查机械设计基础67页表5-4，可知：高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。查机械设计基础72页图5-20、73页图5-21，分别可知： 表4-1 高速齿轮弯曲接触疲劳极限 高速 类 别 1 小 齿 轮 2 大 齿 轮 接触疲劳极限 弯曲疲劳极限 sHlim1=550MPa sHlim2=540MPa sFlim1=200MPa sFlim2=190MPa 由机械设计基础71页表5-6查得： SH=1.1,SF=1.4 故许用接触应力为 sH1=sHlim1=550SH1.1=500MPasH2=sHlim2=540SH1.1许用弯曲应力 =490.9MPasF1=sFlim1=200SF1.4=142.8MPasF2=sFlim2=190SF1.4按接触强度设计 =135.7MPa8 新乡职业技术学院毕业设计 计算中心距 æ335öKT1a³(u+1)3ççsH÷÷juèøa 取sH=sH2=490.9MPa； 高速级小轮转矩T1； 2 取齿宽系数ja=0.4，igT1=9.55´106´7.1=98.9N×m 685.7 由于原动机为电动机，平稳轻微冲击，支撑不对称布置，故选8级精度， 机械设计基础69页表5-5查得： 选K=1.1 a³(3.24+1)3(33521.1´989000)=143.16490.90.4´3.24 =u=3.24 初算中心距ac=143.16mm 确定基本参数，计算主要尺寸 选择齿数：取Z1=30，则Z2=uZ1=3.24´30=97.2,取Z2动比i实=98注：实际传z23.37-3.24=3.27，传动比误差：Di=´10000=9700 z13.24z1+z2可得m=2.25,查表取m1=2.5 2确定模数： 由公式a=mz1+z230+98=2.5´=160mm 确定中心距：a=m22计算齿宽：b=jaa=0.4´160=64mm，取b1=67mm,b2=61mm。 两轮的分度圆直径：d1=z1m=75mmd2=z2m=245mm校核弯曲强度：sF1=2KT1YFS12KT2YFS2sF= 2bm2z1bm2z29 新乡职业技术学院毕业设计 由机械设计基础71页图5-19查得：YFS1=4.1,YFS2=3.8代入上式得：2´1.1´2.7´105´4.2sF1=135.6MPaásF1=142.08MPa273´3´282´1.1´2.7´105´3.8sF2=122.7MPaásF2=142.8MPa73´32´28 弯曲强度满足。 4.2 低速级齿轮的设计 选择齿轮材料、确定许用应力 查吉林大学出版社出版的机械设计基础67页表5-4，可知： 低速级小齿轮选用45#钢，软齿面渐开线直齿轮，调质热处理，齿面硬度为230HBS；大齿轮选用45#钢，软齿面，正火热处理，齿面硬度为200HBS。 查吉林大学出版社出版的机械设计基础72页图5-20、73页图5-21，分别可知： 表4-2 低速齿轮接触疲劳强度极限 低速 类别 接触疲劳极限 弯曲疲劳极限 3 小 齿 轮 4 大 齿 轮 sHlim3=550MPa sHlim4=530MPa sFlim3=190MPa sFlim4=180MPa 由吉林大学出版社出版的机械设计基础71页表5-6查得： SH=1.0, SF=1.3 故 许用接触应力 sH3=sHlim3=550SH1.0=550MPasH4=许用弯曲应力 sHlim4SH540=540MPa 1.0sF3=sFlim3=190SF1.3=146.15MPa10 新乡职业技术学院毕业设计 sF4=sFlim4=180SF按接触强度设计计算中心距 21.3=138.46MPa æ335öKT23a³(u+1)ç çsH÷÷juèøa 取sH=sH4=540MPa； 低速级小轮转矩T2 6.7T2=9.55´10´=3.03´105mm 211.6 取齿宽系数ja=0.4，id=u=2.25 6由于原动机为电动机，平稳微冲击支持不对称布置，故选级7精度 由机械设计基础69页表5-5选K=1.1。将以上数据代入得 53351.1´3.03´10æöa³(2.25+1)3ç=170mm ÷´0.4´2。25è540ø2初算中心距ac=170mm 确定基本参数，计算主要尺寸 选择齿数：取Z3=27，则Z4确定模数：由公式a=m=uZ3=2.25´27=60.75,取Z4=61。 z3+z4可得m=3.86,。由吉林大2学出版社出版的机械设计基础57页表5-1查得标准模数，取m2=4 z3+z427+61=4´=176mm 确定中心距：a=m22计算齿宽：b=jaa=0.4´176=71mm，取 b3=67mm,b4=75mm 两轮的分度圆直径：d3=z3m=27´4=108mmd4=z4m=61´4=224mm校核弯曲强度：sF3=2KT2YFS32KT2YFS4sF4=2bmz3bm2z311 新乡职业技术学院毕业设计 由吉林大学出版社出版的机械设计基础71页图5-19查得：YFS3=4.2 YFS4=4.0 代入上式 2´1.1´3.03´105´4.2sF3=91.27MPaásF3271´4´272´1.1´3.03´105´4.0sF4=86.9MPaásF4 71´42´27弯曲强度满足。 表4-3 齿轮的参数表 齿数 模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 齿距 分度圆直径 齿宽 中心距 高速级 z1=30 z2=98 低速级 z3=27 z4=61 m1=3 m2=4 a=20° *ha=1c*=0.25 r1=m1p=3´3.14=9.42 d1=75mmmm d2=245mm b1=67mm,b2=61mm a1=160mm r2=m2p=12.56 d3=108mm d4=224mm b3=67mmb4=75mm a2=176mm 12 新乡职业技术学院毕业设计 第5章 轴的设计 5.1 轴的设计 初定I轴的最小直径