圆锥圆柱齿轮减速器的设计1Word下载.docx
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指导教师:
学院毕业论文(设计)任务书
圆锥圆柱齿轮减速器的三维设计与有限元分析
学院名称:
机电工程学院专业班级:
机械052学生姓名:
一、主要任务与目标:
运用所学专业知识,完成圆锥圆柱齿轮减速器的三维设计与有限元分析,建立三维装配模型和零件模型图,绘制二维装配图和零件图,编制设计说明书。
通过毕业设计,掌握机械设计原理、方法和技术,掌握三维造型技术、计算机绘图技术,典型零件的有限元分析技术、以及相关的设计与制造工艺等方面的知识,建立使用先进设计手段独立完成机械装置设计的能力。
二、主要内容与基本要求:
1、检索、收集和整理有关文献和资料,完成文献综述、外文翻译和开题报告。
2、掌握圆锥圆柱齿轮减速器的三维设计与有限元分析方法,熟悉相关的专业知识。
3、完成减速器的设计计算,要求设计方案正确,设计计算准确;
4、编制设计说明书,要求完善正确,条理清楚、文字通顺、图表规范。
5、完成减速器的二维装配图和零件图绘制工作,要求图纸规范,符合相关标准。
6、完成减速器设计的三维装配图和零件图。
7、完成减速器典型零件的有限元分析。
三、计划进度:
1、2008年11月:
布置毕业设计任务。
2、2008年11月—2009年1月:
完成文献综述、外文翻译、开题报告。
3、2009年2月—2009年3月:
完成毕业实习和设计计算。
4、2009年4月—2009年5月:
完成三维设计、图纸绘制、说明书编制,整理毕业设计材料。
5、2009年6月:
毕业设计答辩。
推荐参考文献:
[1]机械设计手册编委会编著.机械设计手册.北京:
机械工业出版社,2004.9
[2]濮良贵,纪名刚主编.机械设计(第8版).北京:
高等教育出版社,2006.5
[3]王淑坤.塑料齿轮传动的性能分析.Guangxi Machinery,2001,(3)
[4]石辉.NN型少齿差行星传动的应用.雷达与对抗,2000,
(1)
指导教师2008年12月24日
专业负责人:
年月日
学院毕业设计文献综述
圆锥圆柱齿轮减速器的三维设计与有限元分析
机电工程学院专业班级:
机械052学生姓名:
一、前言
减速器是原动机与工作机之间最重要的一种独立的减速机械传动装置,能降低原动机转速或增大扭矩,是一种被广泛应用在工矿企业及运输、建筑等部门中的机械部件[1]。
其设计过程几乎涉及机械设计的各个方面,随着科学技术和国民经济的发展,对减速器的需求越来越大,且对综合质量提出了更高的要求。
减速器的种类很多,按照传动形式可以分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行星减速器、等,以及它们互相组合的减速器[2]。
大多数的减速器的设计和生产已经标准化,有系列产品,使用时只要结合传递的功率、转速、工作环境和机械的总体设计要求,从相应的产品目录或者有设计手册中选取[3],当选到不合适的产品时,才自行设计制造。
常用的减速器目前已经标准化,使用者可根据具体的工作条件进行选择。
减速器的类型很多。
减速器按传动原理不同,可分为普通减速器和行星减速器两大类。
全部为定轴轮系传动的称普通减速器;
主要是行星轮系传动的称为星星减速器。
按齿轮传动的类型不同,减速器可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器,圆锥-圆柱出论减速器,蜗杆-圆柱齿轮减速器等按传动的级数不同可分为单级、双级及多级减速器。
[4]
二、主题
1我国齿轮减速器的现状
自20世纪60年代以来,我国先后制订了《B1130-70圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器标准,除主机厂自制配套使用外,还形成了一批减速器生产厂。
我国现有齿轮生产企业613家(其中国有与集体所有的大中型企业110家,国有、集体所有的小企业435家,私有企业48家,三资企业25家)。
生产减速器的厂家有数百家,年产通用减速器75万台左右,年生产总值约250亿元。
这些企业和厂家对发展我国的机械产品作出了贡献。
[5]
20世纪60年代的减速器大多数是参照前苏联20世纪40一50年代的技术制造的,后来虽有所发展,但限于当时的设计、工艺及装备条件,其总体水平与国际水平有较大差距。
改革开放以来,我国引进了一批先进的加工装备。
通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关,开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。
材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高,通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179-60的8一9级提高到GB10095-88的6级,高速齿轮的制造精度可稳定在4一5级。
部分减速器采用硬齿面后,体积和重量明显减小,承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高,对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用。
[6]
80年代至90年代初,我国相继制定了一批减速标准,按这些标准生产的许多产品的主要技术指标均可达到或接近国同类产品的水平,其中YNK减速器较完整地吸取了德国FLENDER公司同类产品的特点,并结合国情做了许多改进与创新。
些产品的开发对推进我国齿轮技术的进步,促进国民经济的发展具有积极的作用。
[7]
2齿轮减速器的发展趋势
齿轮减速器是一种广泛应用于国防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、矿山等领域的重要装备,20世纪80年代以来,世界齿轮减速器技术有了很大的发展,产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性,技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。
硬齿面技术硬齿面技术就是采用优质合金钢锻件,渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮,磨齿精度不低于IS01328-1975的6级,综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的3-4倍,为软齿面齿轮的4一5倍。
一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右,且噪声底、效率高、可靠性高。
在高速船用透平齿轮,大型轧机齿轮,轻工、化工、矿山和建材机械用齿轮等应用广泛。
主要特点:
传动的速度和功率范围很大,传动效率高,一对齿轮可达98一99.5%;
精度愈高润滑愈好,效率愈高;
对中心距的敏感性小,即互换性好;
装配和维修方便;
可以进行变位切削及各种修形、修缘,从而提高传动品质;
易于进行精密加工,可以取得高精度,是各种齿轮中应用最为广泛的一种齿轮。
[8]
(1)传动比。
单级:
7.1(软齿面)、6.3(硬齿面);
两级:
50(软齿面),28(硬齿面);
三级:
315(软齿面),180(硬齿面)。
(2)传动功率。
低速重载传动可达6000kW以上,高速传动可达40000kW以上。
(3)速度。
可达到200m/s以上。
[9]
功率分支技术功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双分支及多分支装置,其核心技术是均衡,广泛应用于冶金、矿山、电工、起重、运输、石化、轻工机械等如映翔畴阔万方数据第3期秦福建:
平面二次包络环面蜗杆减速器的传动原理及发展趋势,特别是在重载连续传动领域,在功率分支技术利用上,新一代的星轮减速器是一种全新的内啮合齿轮传动装置,实现了减速器内部传动机构的单元化、通用化和标准化,产品的可靠性和承载能力得到了很大提高,可在更大范围内满足用户的不同需求。
[10]主要特点:
(1)传动效率高。
采用啮合效率高的内啮和齿轮副的力分流结构,通过高载能力滚动星轮连续纯滚动地传递转矩和转速,因而具有效率高的优点,川单机效率可达95%以上,HN型效率可达93%,HH两级串联效率可达90%。
(2)承载能力高,结构紧凑。
由于星轮减速器同时兼备“大速比、大转矩、小体积”三者合一的优点,其单位重量传递转矩高达76N·
m/kg以上,用于低速重载传动领域可节材30一50%,比其它类型减速器重量平均减轻约40%。
(3)传动平稳,噪声低。
减速器核心单元有多达14-28对齿同时啮合,因此,产品不仅具有耐冲击的优点性能,而且具有工作可靠、传动平稳、噪音低、寿命长、齿轮可长期免维修实用等特点。
(4)速比范围大,传动比密宽。
传动比范围宽而密集,一级减速时传动比为18一80,串联扩大级传动比75-600,两级串联传动比为450-5000,根据需要可以在4-25000之间选用需要的传动比。
(5)核心单元模块化,维护方便。
模块化设计技术已成为齿轮减速器发展的一个主要方向,它旨在追求高性能的同时,尽可能减少零件及毛坯的品种规格和数量,以便于组织生产,形成批量,降低成本,获得规模效益。
同时,采用基本零件,增加产品的型式和花样,尽可能多地开发实用的变型设计或派生系列产品,能由一个通用系列派生多个专用系列,摆脱了传统的单一有底座实心轴输出的安装方式。
增添了空心轴输出的无底座悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同型式,扩大了使用范围。
主要特点:
模块化组合齿轮减速机的显著特点之一,是实施零部件集约化生产与组装。
按照其输人模块、输出模块和支承模块三大体系设置的零部件,本着标准化、通用化、专业化、系列化规则设计,具有极强的通用性与互换性,这不仅大大减少了木模制作与部件制造程序,而且产品性能稳定、合格率高、组装方便、生产周期短、产品库存率低、综合经济效益高。
(1)高度模块化设计:
可以方便地配用各种型式的电动机或采用其它动力输人。
同种机型可配用多种功率的电动机。
容易实现各机型间组合联接。
(2)传动比:
划分细,范围广。
组合机型可以形成很大的传动比,即输出极低的转速。
(3)安装形式:
安装位置不受限制。
(4)强度高、体积小:
箱体采用高强度铸铁。
齿轮及齿轮轴采用气体渗碳淬火精磨工艺,因而单位体积承载能力高。
(5)使用寿命长:
在正确选型(包括选用适当的使用系数)和正常使用维护的条件下,减速机(除易损件外)的主要零部件寿命一般不低于20000h易损件包括润滑油、油封以及轴承。
(6)噪声低:
减速机主要零部件都经过精密加工,并通过组装和测试,因而减速机噪声较低。
(7)效率高:
单机型效率不低于95%。
(8)可承受较大的径向载荷。
(9)可承受不大于径向力巧%的轴向载荷。
[11]
3我国的齿轮减速器遭遇国外产品激烈竞争
20世纪80年代,世界齿轮技术有了很大的发展。
产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。
技术发展中最引人注目的是:
硬齿面技术功率分支技术和模块化设计技术。
20世纪80年代,国外硬齿面齿轮技术日趋成熟。
采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮,精度不低于ISO1328-1975的6级,综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的4倍,为软齿面齿轮的5~6倍。
一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为罗齿面齿轮减速器的三分之一左右。
功率分支技术,主要指行星及大功率的功率又分支及多分支装置,如中心传动的水泥磨机主减速器,其核心技术是重载。
模块化设计技术,对通用和标准减速器指在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时,尽可能减少零部件毛坯的品种规格,以便于组织生产,使零部件生产形成批量,降低成本,取得规模效益。
这些技术的应用和日趋成熟,使齿轮产品的性能价格比大大提高,产品越来越完美。
20世纪70年代至90年代初,我国的高速齿轮技术经历了测绘仿制、技术引进(和技术攻关)到能独立设计制造三个阶段。
现在我国自己的设计制造能力基本上可满足国内生产需要,设计制造的最高参数为:
最大功率44MW,最高线速度168m/s,最高转速6700r/min。
我国的低速重载齿技术,特别是硬齿面的齿轮技术也是经历了测绘仿制等阶段,从无到有逐步发展起来的。
除了摸清制造技术外,在80年代末和90年代初推广硬齿面技术过程中,我们还进行了解决
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- 圆锥 圆柱齿轮 减速器 设计