需要購買對應 紙  咨詢 14951605 買對應的 紙  14951605 或 1304139763 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  23 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構及原理進行分析，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 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  is in of to of a as of is by on in on of as to 京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  2 頁                            裝            訂            線                            目   錄  摘要  . 1 . 1 第 1 章  概述  . 3 第 2 章  總體參數(shù)計算  . 3 計要求  . 3 動機的選擇  . 4 配傳動比  . 5 軸轉速、功率、轉矩計算  . 5 第 3 章  齒輪傳動設計  . 6 速級齒輪的設計  . 6 速級齒輪的設計  . 10 第 4 章  軸、軸上零件及附件的設計  . 14  1 的設計  . 14  2 的設計  . 16  3 的設計  . 18 體結構尺寸  . 21 第 5 章  總結  . 22 答謝詞  . 22 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  23 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的提升。作為輸送物料的主要設備，生產工藝的發(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 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 C 45 C；在寒冷地區(qū)驅動站應有采暖設施；  （ 2）可做水平運輸，傾斜向上 (16 )和向下運輸，也可以轉彎運輸；運輸距離長，單機輸送可達 15 （ 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  計要求  知條件  1）工作條件： 單班制（ 8h/工作日），連續(xù)單向運轉，載荷有輕微沖擊，室內工作，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  23 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%；  6）制造條件 及生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。  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(數(shù)據(jù)  6400 00 動方案  二級圓柱齒輪減速器  動機的選擇  擇電動機類型  電動機是標準部件 ， 因為 室內工作 ，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。  動機容量的選擇  1）運輸 機所需要的功率 )(1 0 0 0  其中： F=V=s， D=300  )( 00  001 0 00  2） 電動機的輸出功率0)(0   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 的傳動效率 ， 電動機至鼓輪軸的傳動裝置總效率 為 ：  224332221  3） 電動機所需功率為：  w  因有輕微震動  ，電動機額定功率P 即可，查機械設計 手冊 表 19取電動機額定功率為  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  5 頁                            裝            訂            線                            動機轉速的選擇  鼓輪軸工作轉速：  m i n/i n/ 0 0 0106 4 vn w 展開式 二級 減速器 推薦的 傳動比為： 408i  所以電動機實際轉速的推薦值為：  m  0 3 8 7 w  符合這一范圍的同步轉速為 750、 1000、 1500r/ 綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速 1000r/電機。  型號為 載轉速 70 ，功率   配傳動比  傳動比  滿載轉速 70 。故總傳動比為：   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  21 3.1   則：    ；  軸轉速、功率、轉矩 計算  軸的轉速  1 軸   m i n/9 7 01 m ；  2 軸   m i n/1945970112 ；  3 軸  m  4223  鼓輪軸  m w 南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  6 頁                            裝            訂            線                            軸的輸入功率  1 軸   ；  2 軸   ；  3 軸   ；  軸的輸入轉矩  電機 軸     5 09 5 5 0000 ；1 軸      5 09 5 5 0111 ；2 軸      5 09 5 5 0222 ；  3 軸      2  5 09 5 5 0333 ；  整理列表  軸名  功率 轉矩 )/( 傳動比  電機軸  970  1 軸  970 1 2 軸  194 5 3 軸   3 章  齒輪 傳動設計   速 級齒輪的設計  精度等級、材料和齒數(shù)  采用 7 級精度由表 擇小齒輪材料為 40質），硬度為 280齒輪材料為 45鋼（調質），硬度為 240 選小齒輪齒數(shù) 201 Z  大齒輪齒數(shù)  762Z  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  23 頁  第  7 頁                            裝            訂            線                            由設計計算公式進行試算，即  3 211 )(  1）  確定公式各計算數(shù)值  （ 1）試選載荷系數(shù) 6.1（ 2）計算小齒輪傳遞的轉矩   （ 3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) d  （ 4）由表 得材料的彈性影響系數(shù) 2/  （ 5）由圖 齒面硬度查得  小齒輪的接觸疲勞強度極限 001  大齒輪的接觸疲勞強度極限 502  （ 6）由式 算應力循環(huán)次數(shù)  811 83 0 010(11 9 46060 782 N  （ 7）由圖 得接觸疲勞強度壽命系數(shù)     （ 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   M P  i   M P  i  （ 9）計算  試算小齒輪分度圓直徑 代入 H 中的較小值  t 39   231  計算圓周速度 v t / 0 0 0 0 1  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  23 頁  第  8 頁                            裝            訂            線                             0  計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 0311   hb  根據(jù) ， 7 級精度，查得動載荷系數(shù) K  假設 100/ ，由表查得   K  由于載荷中等振動， 由表 得使用系數(shù) K  由表查得 查得 故載荷系數(shù) 7 0 （ 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  3311  （ 11）計算模數(shù)   5/ 11  齒根彎曲強度設計  彎曲強度的設計公式為  3 2112 （ 1）確定公式內的計算數(shù)值  由圖 得  小齒輪的彎曲疲勞強度極限 001  大齒輪的彎曲疲勞強度極限 802  由圖 得彎曲疲勞壽命系數(shù)   計算彎曲疲勞許用應力  取失效概率為 1，安全系數(shù)為 S=式 10  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  9 頁                            裝            訂            線                             M P     M P    計算載荷系數(shù)   （ 2）查取齒形系數(shù)  由表 得 （ 3）查取應力校正系數(shù)  由表 得  （ 4）計算大小齒輪的 并比較  0 1 4 6 8  0 1 2 5 3  222111  大齒輪的數(shù)據(jù)大  （ 5）設計計算   3  對比計算結果，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) 圓整取 標準值 m  按接觸強度算得的分度圓直徑   算出小齒輪齒數(shù)  5/11 取 271 Z  大齒輪齒數(shù)   取 1032 Z  何尺寸計算  （ 1）計算分度圓直徑    （ 2）計算中心距     6 02/)4 1 21 0 8(2/)( 21  （ 3）計算齒寬寬度 d   取 0;85 12  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 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 4 分度圓直徑  2112,108  4 齒頂高  5 齒根高  6 全齒高  h  7 頂隙  c  8 齒頂圓直徑  21 20,116  9 齒根圓直徑  43 ff 02,98  10 中心 距  a   速級齒輪的設計  精度等級、材料和齒數(shù)  采用 7 級精度由表 擇小齒輪材料為 40質），硬度為 280齒輪材料為 45鋼（調質），硬度為 240 選小齒輪齒數(shù) 201 Z ，  大齒輪齒數(shù) 100205122  取 2 Z  齒面接觸疲勞強度設計  由設計計算公式進行試算，即  3 211 )(  1）  確定公式各計算數(shù)值  （ 1）試選載荷系數(shù) 6.1（ 2）計算小齒輪傳遞的轉矩   （ 3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) d  （ 4）由表 得材料的彈性影響系數(shù) 2/  （ 5）由圖 齒面硬度查得  小齒輪的接觸疲勞強 度極限 001  大齒輪的接觸疲勞強度極限 502  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  11 頁                            裝            訂            線                            （ 6）由式 算應力循環(huán)次數(shù)  911 830010(19706060 892 N（ 7）由圖 得接觸疲勞強度壽命系數(shù)     （ 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   M P  i   M P  2l i  （ 9）計算  試算小齒輪分度圓直徑 代入 H 中的較小值  t  231  計算圓周速度 v t / 0 0 0 0 1  計算齒寬 b  計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù)   hb  根據(jù) ， 7 級精度，查得動載荷系數(shù) K  假設 100/ ，由表查得   K  由表 得使用系數(shù) K  由表查得 南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  12 頁                            裝            訂            線                            查得 故載荷系數(shù) 6 9   （ 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  3311  （ 11）計算模數(shù)  11  齒根彎曲強度設計  彎曲強度的設計公式為  3 2112 （ 1）確定公式內的計算數(shù)值  由圖 得  小齒輪的彎曲疲勞強度極限 001  大齒輪的彎曲疲勞強度極限 802  由圖 得彎曲疲勞壽命系數(shù)   計算彎曲疲勞許用應力  取失效概率為 1，安全系數(shù)為 S=式 10   M P     M P    計算載荷系數(shù)   （ 2）查取齒形系數(shù)  由表 得 （ 3）查取應力校正系數(shù)  由表 得  （ 4）計算大小齒輪的 并比較  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  13 頁                            裝            訂            線                            0 1 4 6 1  0 1 2 5 3  222111  大齒輪的數(shù)據(jù)大  （ 5）設計計算   3  對比計算結果，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) 于是取 標準值 m  并 按接觸強度算得的分度圓直徑   算出小齒輪齒數(shù) 1 取 251 Z   大齒輪齒數(shù) 125255122 取 1252 Z  何尺寸計算  （ 1）計算分度圓直徑    （ 2）計算中心距     72/) )( 21  （ 3）計算齒寬寬度 d 取 50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  分度圓直徑  214 齒頂高  5 齒根高  6 全齒高  h  7 頂隙  c  8 齒頂圓直徑  21 9 齒根圓直徑  43 ff 10 中心距  a  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  14 頁                            裝            訂            線                            第 4 章  軸 、軸上零件及附件的設計   1 的設計  寸與結構設計計算  （ 1） 高速 軸上的功率 速 轉矩 T1  ， 701  ， （ 2）初步確定軸的最小直徑  先按式3 初步估算軸的最小直徑 ， 選取軸的材料 45 鋼，調質處理。根據(jù)機械設計表  112C ，于是得：  322  （ 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 22 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 - =26 初步選定滾動軸承，因軸承 受 徑向力 和軸向力 ，根據(jù) d - =26用 6206 型 深溝球 軸承，其尺寸為 d D T=306516有 d - =d - =30L =16承中間處用軸肩定位，這段取直徑 d - =35 右端軸承與齒輪之間應有一套同固定， - 長應為：取套同長 12 L - =32 齒輪為 齒輪軸 此軸段 長 L - =40 取軸承端蓋總寬為 32端面與 大帶輪 右端面間距離為 10取 L - =42 結合箱 體 結構，取 L - =76 （ 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 - =18得平鍵截面 b h=87槽用銑刀加工，長 56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/ 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 d = ，根據(jù)機械設計（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式 (10則  a  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  15 頁                            裝            訂            線                            （ 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)軸的結構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=17此，軸的支撐跨距為 72 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構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  M 的值列于下表。  載荷  水平面 H 垂直面 V 支反力 F H 11431 ， H 12622  V 22371 ， V 15162  C 截面彎矩 M 8 5 1 8 5321 4 5 5 5 1 32總彎矩   168 646145 551851 85 2222m a 58680  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 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上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取  ，軸的計算應力   M p aM p  8 6 46)(32222  已選定軸的材料為 45質處理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ，故安全。   2 的設計   2 的轉速和功率轉矩  94n/ 求作用在齒輪上的力  （ 1）求作用在低速級小齒輪上的力  圓周力： 3123  徑向力：  3 420t a  9 0t a  軸向力： 03 （ 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：  徑向力：   6 9c o st a n 212 軸向力：    6 9s i nt a n 212 步確定軸的最小直徑  先按式3 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調質處理。根據(jù)機械設計5 112C ，于是得：  322  該軸 的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑 d 和 d ，故 5  的結構設計  （ 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，根南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  17 頁                            裝            訂            線                            據(jù)  5 ，選取 0 基本游隙組，標準精度級的單列深溝球軸承 6207 型，其尺寸為 77235 ，得：  7  軸段取安裝齒輪處的 - 、 - 取 0- ，根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位準確軸段適當縮短 12： 3 ， V 99  軸段 - 為兩側齒輪定位軸環(huán) ，  52 根據(jù) 箱體尺寸 9。 (3)軸上零件的周向定位  齒 輪 采 用 平 鍵 聯(lián) 接 ， 按 0- ， 查 機 械 設 計 表 得 平 鍵 截 面12 ，聯(lián)接 小 圓柱齒輪的平鍵長度為 90接 大圓柱 齒輪的平鍵長度為56軸上的載荷  對于 6207 型深溝球軸承 7 ，  計得： 31 ， 702 ， 43 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示  南京工業(yè)職業(yè)技術學院  二級圓柱齒輪減速器設計  共  23 頁  第  18 頁