畢業(yè)論文三級圓柱圓錐齒輪減速器設(shè)計

1、1 緒論通過查閱一些文獻(xiàn)我們可以了解到帶式傳動裝置的設(shè)計情況，為我所要做的課題確定研究的方向和設(shè)計的內(nèi)容。1.1 帶傳動帶傳動是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動裝置之一，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主、從動輪間運(yùn)動和動力的傳遞。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護(hù)其他零件的優(yōu)點(diǎn)。1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-4040度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點(diǎn)：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱

2、齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達(dá)到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達(dá)到GB/T11365中的7級；中心距、公稱傳動比等主要參數(shù)均采用R20優(yōu)先數(shù)系；結(jié)構(gòu)上采用模塊式設(shè)計方法，主要零件可以互換；除底座式實心輸出軸的基本型外，還派生出輸出軸為空心軸的有底座懸掛結(jié)構(gòu)；有多中潤滑、冷卻、裝配型式。所以有較大的覆蓋面，可以滿足較多工業(yè)部門的使用要求。減速器的選用原則：（1）按機(jī)械強(qiáng)度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N 是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)

3、矩的兩倍、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單對齒輪的接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當(dāng)載荷性質(zhì)不同，每天工作小時數(shù)不同時，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)載荷分類按各種系數(shù)進(jìn)行修正.減速器雙向運(yùn)轉(zhuǎn)時，需視情況將P1N乘上0.71.0的系數(shù)，當(dāng)反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 為工作功率； KA 為使用系數(shù)； KS 為啟動系數(shù)； KR 為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20，每小時100%連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應(yīng)進(jìn)行修正。

4、（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。2結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1V帶傳動帶傳動設(shè)計時，應(yīng)檢查帶輪的尺寸與其相關(guān)零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對于安裝在減速器或電動機(jī)軸上的帶輪外徑應(yīng)與減速器、電動機(jī)中心高相協(xié)調(diào)，避免與機(jī)座或其它零、部件發(fā)生碰撞。2.2減速器內(nèi)部的傳動零件減速器外部傳動件設(shè)計完成后，可進(jìn)行減速器內(nèi)部傳動零件的設(shè)計計算。1） 齒輪材料的選擇應(yīng)與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應(yīng)選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應(yīng)該可能減少材料品種。2） 蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關(guān)。因此，設(shè)計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是

5、否合適。3） 傳動件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應(yīng)盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果，將傳動零件的有關(guān)數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡圖，以備在裝配圖設(shè)計和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計算時應(yīng)用。聯(lián)軸器的選擇減速器的類型應(yīng)該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動機(jī)軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應(yīng)選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機(jī)軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因為減速器軸與工作機(jī)軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常

6、選用剛性可以移動聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。對于中、小型減速器，其輸出與工作機(jī)軸的軸線便宜不很大時，也可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器這類彈性可移式聯(lián)軸器。聯(lián)軸器型號按計算轉(zhuǎn)距進(jìn)行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應(yīng)。應(yīng)注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機(jī)的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。3 設(shè)計計算過程及說明3.1選擇電動機(jī)3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式選擇Y系列籠型三相異步電動機(jī),臥式閉型電電動機(jī)。3.1.2選擇電動機(jī)容量工作機(jī)所需功率=7.98kw =80.7r/min電動機(jī)的輸出功率=10.4kw=*.* =0.82*0.98*0.95*0.98*

7、0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77確定電動機(jī)的額定功率Ped>=Pd3.1.3選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。3.1.4確定電動機(jī)型號選擇 Y160M-4 額定功率 11kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min3.2傳動裝置的總傳動比及其分配i=18.1 帶傳動 i=2 圓錐 i= 2.5 圓柱 i= 43.3計算傳動裝置的運(yùn)動和動力裝置參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速: 電動機(jī)軸 =1460r/min 減速箱輸入軸=486.7 r/min高速軸=235.1 r/min低速軸=58.8 r/min各軸輸入功率: =11kw=*0.95=10.45kw

8、=*0.98*0.97*0.98=9.73KW=*0.98*0.97*0.98=9.07KW各軸轉(zhuǎn)矩:T0=9550*/=72.0N*m T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m3.4帶傳動設(shè)計3.4.1定v帶型號和帶輪直徑工作情況系數(shù)=1.1計算功率=1.1*11=12.1kw選帶型號 A型小帶輪直徑=100mm大帶輪直徑=(1-0.01)*100*3=297mm大帶輪轉(zhuǎn)速 = =481.8r/min計算帶長求= (+)/2 =198.5mm求=(-)/2=98.5mm2(+)>=a>=0.7*(+)

9、初取中心距 a=600mm帶長 L=Dm+2*a+=1839.5基準(zhǔn)長度=2000mm求中心距和包角中心距 a= + =344.18+337.06=681.24<700mm小輪包角1=180°-(D2-D1)*60°=180°-(297-100)*60°/681.24 =162.6>120°數(shù)求帶根 v=3.14*/(60*1000)=7.64m/s傳動比 i=/=2帶根數(shù)=1.32kw =0.95=1.03 P=0.17kw z=/(+)*)=12.1/(1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根求軸上載荷張緊力

10、=500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N軸上載荷=2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6°/2)=2656.5N3.5齒輪傳動設(shè)計直齒錐齒: 軸交角=90°傳遞功率P=10.45kw小齒輪轉(zhuǎn)速=486.7r/m 傳動比i=2.07載荷平穩(wěn),直齒為刨齒,小齒輪40Cr,調(diào)質(zhì)處理,241HB286HB平均260HB,大齒輪用45號鋼,217HB255HB 平均230HB齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算齒數(shù)和精度等級取=24 =i*=48選八級精度使用系數(shù)=1.0 動載荷系數(shù)=

11、1.15齒間載荷分配系數(shù) 估計*Ft/b<100N/mm cos=u/=2/=0.89 cos=1/=1/=0.44=/ cos=24/0.89=26.97=/ cos=48/0.44=109.1v=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)cos=1.85=0.85=1.4齒向載荷分布函數(shù)=1.9載荷系數(shù) =1*1.5*1.4*1.9=3.99轉(zhuǎn)矩=9.55*=9.55*10.45/486.7=20505N.mm彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5接觸疲勞強(qiáng)度 =710Mpa=680Mpa接觸最小安全系數(shù)=1.5接觸壽命系數(shù)=1.0許用接觸應(yīng)力 = */=710*/1.05=6

12、76Mpa = */=680*/1.05=648Mpa小輪大端分度圓直徑=0.3=70mm驗算圓周速度及Ka*Ft/b=(1-0.5R)=(1-0.5R)70=59.5mm=3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s= b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm*/b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm<100N/mm確定傳動尺寸大端模數(shù) m=/=70/24=2.9mm實際大端分度圓直徑d =m=3*24=84=m=3*48=144b=*R=0.3*80.5=24.15mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算齒面系數(shù)=2.72 =2.38應(yīng)力修正系數(shù) =1.66 =

13、1.78重合度系數(shù) =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66齒間載荷分配系數(shù) */b<100N/mm=1/=1/0.66=1.56載荷系數(shù)=1*1.15*1.56*1.9=3.4彎曲疲勞極限=600MPa=570MPa彎曲最小安全系數(shù)=1.25彎曲壽命系數(shù)=1.0尺寸系數(shù)=1.0許用彎曲應(yīng)力 = lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa =570*1.0*1.0/1.25=456MPa驗算=152<=152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB 平均26

14、0MPa 大齒輪用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB 平均241MPa初步計算轉(zhuǎn)矩=9.55*9.73/235.1=39524N.mm齒數(shù)系數(shù)=1.0值取=85初步計算的許用接觸應(yīng)力H1=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa H2=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa初步計算的小齒輪直徑=Ad=85*=48.1mm取 d1=50mm初步尺寬b=d*=1*50=50mm校核計算圓周速度 v=0.62m/s精度等級 選九級精度齒數(shù)z和模數(shù)m 初步齒數(shù)=19;=i*19=4*19=76和螺旋角=/=50/19=2.63158=2.5mm=arcos=arccos2.5

15、/2.63158=18.2°使用系數(shù)=1.10動載系數(shù)=1.5齒間載荷分配系數(shù)=2*39524/50=1581N=1.1*1.581/50=34N/mm<100N/mm=1.88-3.21/+1/cos=1.88-3.25*(1/19+1/76)cos18.2° =1.59=2.0=1.59+2.0=3.59= arctan=arctan=20.9°cos =cos18.2°20cos°/20.9cos°=0.95齒向載荷分布系數(shù)=A+B1+0.6*+c*b/1000=1.36=* * =1.10*1.05*1.76*1.36=

16、2.76彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5重合度系數(shù) 取螺旋角系數(shù)=許用接觸應(yīng)力驗算=189.8*2.38*0.97=647MPa<690MPa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗算齒行系數(shù)YFa= Y=2.72 Y=2.2應(yīng)力修正系數(shù)=1.56 =1.79重合度系數(shù) =1.61螺旋角系數(shù)齒向載荷分配系數(shù) =1.76<齒向載荷分布系數(shù) b/h=50.(2.25*2.5)=8.9=1.27載荷系數(shù) K=*許用彎曲應(yīng)力驗算3.6軸的設(shè)計輸入軸選用45鋼調(diào)質(zhì)取 d=35mm計算齒輪受力=84mm=(1-0.5=689.2N=tan=計算支反力水平面反力=1102.7N=-413.5N垂直面反力=-1

17、235.7N=4115.5N水平面受力圖垂直面受力圖水平面彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量彎矩圖軸徑高速軸軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì),取 d=40mm計算螺旋角 齒輪直徑小輪=大輪小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩=9.55*圓周力 =2*/=2*39524/50=1581N 徑向力畫小齒輪軸受力圖水平反力 =1358.1N=912.1N垂直反力=594.7N=103.3N水平受力圖垂直受力圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖畫轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù) 畫當(dāng)量彎矩圖=50220N.mm校核軸徑=20.3<40mm低速軸材料同前兩軸畫大齒輪受力圖計算支反力水平反力=1185.8 =395.

18、2N垂直反力 =21.2N =584.6N垂直受力圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩校核軸徑=26<60mm3.7軸承的選擇輸入軸軸承選擇:選用圓錐滾子軸承30208 e=0.37 Y=1.6 Cr=63000N=1177.7N=4297.0N=/(2*Y)=368N=/(2*Y)=1342.8N=1228.4N =1342.8N/=1.0>e /=0.3<e查表 =0.4 =1.6=1 =0當(dāng)量動載荷 =*(*+*)=1.0*(0.4*1177.7+1.6*1228.4)=2436.5N=*(*+*)= 4297.0N軸承壽命 =同樣,高速軸承和低速軸承分別用選

19、用圓錐滾子軸承30210和30213。3.8鍵的選擇輸入軸 L=20 (mm)高速軸 L=20低速軸 L=30T=3.9減速機(jī)箱體的設(shè)計名稱 符號 尺寸關(guān)系 結(jié)果箱座壁厚=0.025*a+38 箱蓋壁厚 =0.02*a+38 a=箱體凸緣厚度 , b=1.5=15;=1.5=15;=2.5=25加強(qiáng)肋厚度, m=0.85=8.5; =0.85=8.5地腳螺栓直徑 14地腳螺栓數(shù)目 n 4軸承旁連接螺栓直徑 0.75箱蓋,箱座連接螺栓直徑 ;螺栓間L軸承蓋螺釘直徑數(shù)目,n =8 n=4軸承蓋外徑=s(兩連接螺栓間的距離)觀察孔螺釘直徑軸承旁凸臺高度和直徑 h, h由結(jié)構(gòu)決定, =箱體外壁至軸承座端面距離+3.10減速器附件設(shè)計3.10.1窺視孔和視孔蓋窺視孔應(yīng)該在箱蓋頂部,以便觀察,應(yīng)在凸臺上以便加工。3.10.2通氣器在箱蓋頂部,要適合環(huán)境,其尺寸要與減速器大小相合適。3.10.3油面指示器應(yīng)該設(shè)在油面比較穩(wěn)定的地方,如低速軸附近。用圓形油標(biāo),有標(biāo)尺的位置不能太高和太低,以免溢出油標(biāo)尺孔座。3.10.4放油孔和螺塞放在油的最低處,平時用螺塞塞住,放油孔不能低于油池面,以免排油不凈。3.10.5起吊裝置吊環(huán)可按起重重量選擇,箱蓋安裝吊環(huán)