基于solidworks的二級圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器的設計與運動仿真分析 - 副本

1、機械設計二級減速器機械設計減速器課程設計說明書 課程名稱：機械設計課程設計 設計題目：展開式二級圓錐-圓柱齒輪減速器 院系：機電學院機械工程系 班級：0603班 姓名：劉博 學號：06221069 指導教師：李德才 設計時間：2009年12月29日至1月16日CONTENTS一，設計任務書3二，總體方案分析4三，電動機的選擇4四，傳動比的分配6五，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)7六，高速級圓錐齒輪的計算8七，低速級圓柱齒輪的計算13八，鏈傳動的設計計算13九，減速器軸的結(jié)構(gòu)設計15十，減速器軸的強度校核計算18十一，滾動軸承的選擇及計算22十二，鍵連接的選擇及校核計算25十三，聯(lián)軸器的選擇26十

2、四，箱體尺寸大的設計27十五，其它軸系部件的確定29十六，設計小結(jié)30十七，附圖一，設計任務書設計題目：帶式輸送機的專用傳動裝置原始數(shù)據(jù)： 運輸連牽引力F=6kN； 運輸帶速度v=0.9m/s, 運輸帶帶輪直徑D=300mm ; 動力來源：電力，三相交流，電壓380V；使用期限：每日兩班制工作，工作期限為10年。制造條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。傳動方案：二級展開式圓錐-圓柱齒輪減速器需要完整圖紙及論文，請聯(lián)系QQ545675353，另接定做畢業(yè)設計介紹運輸機相關(guān)參數(shù)和工作條件二，總體方案分析兩級展開式圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器傳動方案如圖所示：1電動機；2、4聯(lián)軸器；3圓錐-圓柱

3、斜齒輪減速器；5輸送帶；6滾筒三，電動機的選擇1，電動機的類型和結(jié)構(gòu)的選擇因為本傳動的工作狀況是：兩班制，工作環(huán)境較惡劣，380v交流電，選用Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機。2，電動機的容量 1）工作機所需功率 根據(jù)公式，F(xiàn)為運輸牽引力，V為運輸鏈速度。由此得出： 2）計算傳動裝置總效率 由于動力經(jīng)過一個傳動副或者運動副就會發(fā)生一次損失，故多級串聯(lián)總效率 本題中：取一對軸承效率，錐齒輪傳動效率，斜齒圓柱齒輪傳動效率，聯(lián)軸器效率，得到電動機到工作機間的效率：所以電動機效率根據(jù)表8-2選取電動機的額定功率 根據(jù)情況選擇Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機。工作機所需功率總效率電動機效率3

4、） 運輸機的轉(zhuǎn)速由表2-2可知錐齒輪傳動傳動比為，圓柱齒輪傳動傳動比，則總傳動比范圍為。電動機的轉(zhuǎn)速范圍為：由表8-2可知，符合這一要求的電動機同步轉(zhuǎn)速有750r/min和1000r/min，考慮到1000r/min接近其上限，所以選用750r/min的電動機，其滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，其型號為Y160L-8。四，傳動比的分配總傳動比的分配 總傳動比鏈傳動，減速器傳動比考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應有相近的浸油深度。兩級齒輪減速器高速級傳動比與低速級傳動比的比值取為1.3，即。則；五，傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 1，各軸轉(zhuǎn)速的計算 2，各軸輸入功率 3，各軸輸入轉(zhuǎn)矩選擇 Y160L

5、-8確定傳動比 六，高速級齒輪的設計 1，選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)按傳動方案選用直齒圓錐齒輪傳動。輸送機為一般工作機械，速度不高，故選用8級精度。材料選擇 引用教材表10-1選擇小齒輪45鋼，調(diào)制處理，平均硬度為235HBS。大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS，二者硬度差為45HBS。選小齒輪齒數(shù)z1=24,則，取。齒數(shù)2，按齒面接觸疲勞強度計算 ，一般取=1/3教材表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)已經(jīng)算出；u=4.042查表得 5）查表得，取S=1計算則所以，模數(shù)，取標準m=3mm。大端分度圓直徑 齒輪相關(guān)參數(shù)： 1）取Z1=22，則；，取， 2）節(jié)錐頂鉅： 3）

6、4）大端齒頂圓直徑： 小齒輪：mm 大齒輪： 5）齒寬取3，按齒根彎曲強度計算 1) 已得出； 2)查表10-5得 3）查圖10-20c 得 根據(jù)公式， 查的, 計算 4計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大1） 計算（按大齒輪計算）： 與之前計算得m值一致，則齒輪參數(shù)如下： 1）Z1=22，則；，取， 2）節(jié)錐頂鉅： 3） 4）大端齒頂圓直徑： 小齒輪：mm 大齒輪： 5）齒寬 取 6）平均分度圓直徑 7）當量分度圓半徑 8)當量齒數(shù)Zv 9)當量齒輪的齒數(shù)比 10)平均模數(shù) 高速級齒輪傳動的尺寸如下：名稱計算公式結(jié)果模數(shù)M齒數(shù)分度圓直徑mmmm齒頂圓直徑mm齒寬節(jié)錐頂鉅137.408mm

7、平均分度圓直徑當量分度圓半徑 當量齒數(shù)Zv當量齒輪的齒數(shù)比平均模數(shù)2.55七，低速級齒輪的設計低速級齒輪的設計與高速級齒輪的設計是一樣的，其中包括齒面解除疲勞強度計算、齒根彎曲強度計算和校核。計算過程省略，得一下數(shù)據(jù)：名稱計算公式結(jié)果法面模數(shù)3.0mm法面壓力角齒數(shù)3197傳動比3.102分度圓直徑93mm291mm齒頂圓直徑99mm297mm中心矩192mm齒根圓直徑齒寬B八，鏈傳動的設計傳動比 主動輪轉(zhuǎn)速 虛擬電動機額定功率(1)輪齒 取，則,取2）計算功率查表9-6，查圖9-13， 單排鏈3） 鏈條型號和節(jié)距 由和n 查表選型號32A ，查表9-1，p=50.8mm4) 連接和中心矩 初

8、選 取取查表9-7 最大中心矩 5） 鏈速v和潤滑方式 查圖9-14 采用地油潤滑6） 壓軸力 有效圓周力水平布置 九，軸的結(jié)構(gòu)設計（一）軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。按扭矩強度法進行最小直徑估算，即：。除算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%7%，兩個鍵槽增大10%15%，值查表可知，對于45鋼為103126.確定高速軸，中間軸,低速軸。高速軸：，最小直徑處要安裝一鍵槽來連接聯(lián)軸器，取中間軸：，取低速軸：最小直徑處安裝一鍵槽來連接鏈 ?。ǘp速器的裝配草圖設計 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)、定位

9、、裝配關(guān)系、軸向?qū)挾燃傲慵g的相對位置等要求，初步設計減速器草圖。草圖相見附圖（三）減速器軸的結(jié)構(gòu)設計1，高速軸的結(jié)構(gòu)設計（1） 各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝聯(lián)軸器。=：密封處軸段，采用氈圈密封，取標準值=30mm：滾動軸承處，=35mm：軸肩處，=40mm：滾動軸承處，=35mm：最小直徑安裝高速級齒輪，=25mm(2) 各軸段的長度確定：由聯(lián)軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器HL2 ，Y型，軸空長度為52mm，d=25mm，=60mm：由箱體，軸承端蓋，裝配關(guān)系確定，=52mm：由滾動軸承，裝配關(guān)系確定 選擇軸承參數(shù)=20mm：由兩軸承距離確定 =50mm：同，取20mm：由

10、端蓋，圓錐齒輪確定 =60mm2，中間軸的結(jié)構(gòu)設計（1） 各軸段直徑的確定 ：安裝圓錐滾子軸承30207， ：安裝高速圓錐齒輪，=45mm ：軸肩，=50mm ：安裝圓柱齒輪，=40mm ：安裝軸承，=（2） 各軸段的長度的確定 ：由軸承，擋油環(huán)，裝配關(guān)系確定，=30mm ：由高速圓錐齒輪確定，B=42mm，=40mm ：由軸肩，小圓錐齒輪半徑確定，=36mm ：由圓柱齒輪確定，=96mm ：由軸承，擋油環(huán)確定，=30mm最小直徑估算高速軸：=30mm=35mm=40mm=35mm=25mm=60mm=52mm=20mm=50mm=20mm=60mm中間軸：=45mm=50mm=40mm=30

11、mm=40mm=36mm=96mm=30mm3，低速軸的結(jié)構(gòu)設計 （1）各軸段直徑的確定 ：安裝軸承 = ：安裝低速大齒輪，=55mm ：定位軸肩，=61mm ：安裝軸承，=50mm （2）各軸段長度的確定 ：由軸承，擋油環(huán)，裝配關(guān)系確定，=35mm ：由低速大齒輪寬度確定，B=93mm,=91mm ：軸肩定位，=10mm =+-10=96mm十，減速器軸的強度校核計算（以中間軸齒輪軸為例）1，力學模型建立軸的力學模型圖2，計算軸上作用力 齒輪2（高速圓錐大齒輪） 齒輪3（低速小齒輪） 3，計算軸上軸承支反力（1）垂直面支反力低速軸:=55mm=61mm=50mm=35mm=91mm=10mm

12、=96mm左圖為軸的力學模型圖軸上作用力：齒輪2齒輪3左圖為垂直面支反力圖2，水平支反力（3） 總支反力 A點總支反力： B點總支反力 左圖為水平支反力圖總支反力： 4，繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖 （1）垂直彎矩圖C處彎矩：D處彎矩： （2） 水平面彎矩圖 C處彎矩：D處彎矩：（3） 合成彎矩圖：C處合成彎矩：D處合成彎矩： 十一，滾動軸承的選擇及計算軸承校核方法均一致，在此次課題中中間軸最為危險，所以以中間軸為例來校核。（1） 軸承選擇軸承類型：圓錐滾子軸承軸承代號：30207軸承參數(shù)：基本額定動載荷：54.2KN基本額定靜載荷：63.5KN極限轉(zhuǎn)速：5300R/MIN潤滑方式：脂潤滑（二）設計校核

13、查表得此軸承的當量動載荷： 當A/Re P=R 當A/R>e 派生軸向力為：對于此軸承 e=0.37 Y=1.6軸承為正裝，簡圖如下： 軸承2 被壓緊，產(chǎn)生一個附加軸向力根據(jù) 得=1405.6N分別對兩軸承校核軸承1 ： 所以P=軸承2： 所以：P= 可見，軸承2承受的當量動載荷更大 ，故以軸承2為校核對象預期壽命：實際壽命：查表13-5 當A/Re時，X=1 , Y=0查表13-6 當量動載荷：故中間軸符合設計要求。左圖為垂直彎矩圖左圖為水平彎矩圖左圖為合成彎矩圖軸承選擇為30207=1405.6NP=P=滿足要求十二，鍵連接的選擇及校核計算（1） 高速軸外伸連接聯(lián)軸器軸段鍵的設計 故

14、選擇普通平鍵A型 L=40mm K=0.5h=3.5mm查表得所以強度合格。（2） 高速軸連接高速級圓錐小齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=48mm K=0.5h=3.5mm強度合格。（3） 中間軸圓錐齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=30mm K=0.5h=4.5mm 故采用兩個鍵成180°布置，131/1.5=87.6強度合格。(4) 中間軸圓柱齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=80mm K=4mm強度合格。(5) 低速軸上圓柱齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=80mm K=5mm強度合格。十三，聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器連接高速軸和電動機，故應該選擇具有

15、彈性元件的撓性聯(lián)軸器選擇型號：HL2 Y型 軸孔長度為52mm d=25mm選擇型號：HL2 Y型 軸孔長度為52mm d=25mm十四，箱體的設計1 箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表所列：名稱符號結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚10箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度b15箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度p25箱座上的肋厚m8.5箱蓋上的肋厚6.8地腳螺栓直徑15地腳螺栓數(shù)目n4地腳螺栓螺栓直徑M20螺栓通孔直徑25螺栓沉頭座直徑48地腳凸緣尺寸L130L225軸承旁連接螺栓直徑11.25軸承旁螺栓螺栓直徑M10螺栓通孔直徑11螺栓沉頭座直徑24剖分面凸緣尺寸1814上下箱連接螺栓直徑7.5上下箱螺栓螺栓直徑M12螺栓通孔直徑13

16、.5螺栓沉頭座直徑26剖分面凸緣尺寸2016定位銷孔直徑5.25軸承旁連接螺栓距離S120軸承旁凸臺半徑14軸承旁凸臺高度h160大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁距離15軸承座與渦輪外圓間距離12箱體外壁至軸承座端面距離K32剖分面至底面高度H1502 箱體的密封： 為了保證箱蓋與箱座結(jié)合面的密封，對接合面的幾何精度和表面粗糙度要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，為了提高結(jié)合面的密封性，在箱座連接凸緣上面可銑出回油溝，使?jié)B向結(jié)合面的潤滑油流回油池。3 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性：箱體結(jié)構(gòu)工藝性對箱體制造質(zhì)量，成本，檢修維護有直接影響，因此設計時應重視。a. 鑄造工藝性：1. 為保證液態(tài)金屬流動通暢，鑄件壁厚適當

17、取大；2. 為避免縮孔或應力裂紋，壁與壁之間采用平緩的過渡結(jié)構(gòu)；3. 為避免金屬積聚，兩壁間避免用銳角連接；4. 為便于起模，鑄件延起模方向有1：101：20的斜度；5. 鑄件應盡量避免出現(xiàn)狹縫；B 機械加工工藝性：在設計箱體時，要注意機械加工工藝性要求，盡可能減少機械加工面積和刀具的調(diào)整次數(shù)，加工面和非加工面必須嚴格區(qū)分開。1，箱體結(jié)構(gòu)設計要避免不必要的機械加工。為保證支撐地腳底面寬度B具有足夠的剛度。這一寬度須滿足減速器安裝是對支撐面寬度的要求。 2，為了保證加工精度和縮短加工時間，應盡量減少機械加工過程中道具的調(diào)整次數(shù)。3，鑄件箱體的加工面與非加工面應嚴格分開，并且不應在同一平面內(nèi)。十五

18、，其他軸系部件的確定（1） 軸承端蓋： 軸承端蓋用來固定軸承，承受軸向力，以及調(diào)整軸承間隙，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種，本題選用嵌入式，拆裝定位方便且節(jié)約空間。（2） 密封： 在輸入和輸出軸向伸處，為防止灰塵，水汽及其他雜質(zhì)侵入軸承，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以防止?jié)櫥瑒┩饴?，需在軸承蓋中設置密封裝置，密封裝置分為接觸式密封和非接觸式密封，本減速器選用油溝密封。（3） 視孔和視孔蓋：視孔用于檢查傳動件的嚙合情況，潤滑狀態(tài)，接觸斑點及齒側(cè)間隙，還可用來注入潤滑油，其尺寸應足夠大，以便一檢查和手能伸入箱內(nèi)操作。視孔蓋可用軋制鋼板視孔蓋，其結(jié)構(gòu)輕便，上下面無需機械加工，無論單件或成批生產(chǎn)均常采用。（4） 通氣器：通氣器用于通氣，使箱內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運轉(zhuǎn)時箱內(nèi)油溫升高，內(nèi)增大，從而引起減速器潤滑油的滲透。十六，設計小結(jié) 減速器設計是機械設計課程中非常重要的環(huán)節(jié)，大致經(jīng)歷了數(shù)據(jù)計算、設計結(jié)構(gòu)、作圖幾個步驟，是我