蜗轮蜗杆减速器的设计说明Word文档格式.docx
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将毕业设计第三稿交指导教师审阅,定稿
2015-6-1
至2015-6-5
将毕业设计论文定稿交指导老师写指导老师
评语
2015-6-6
至2015-6-8
将毕业设计论文定稿交评阅老师写评阅老师
2015-6-9
毕业设计预答辩
2015-6-12
毕业设计答辩
2015-6-14
毕业设计二次答辩
四、参考资料
[1]濮良贵、纪名刚.机械设计(第八版).北京:
高等教育出版社,2006.5
[2]陆玉.机械设计课程设计(第4版).北京:
机械工业出版社,2006.12.
[3]张龙.机械设计课程设计手册(第一版).北京:
国防工业出版社,2006.5
[4]徐鄢主编.机械设计手册第二版.上海:
机械工业出版社,1992.
[5]刘鸿文主编.材料力学第四版.高等教育出版社,2004.
⑹张冶,洪雪.Pro/ENGINEER野火版3.0范例导航.清华大学出版社,
2006
[7]甘永立.几何量公差与检测.上海科学技术出版社,2006
[8]杨德兴.工程图学与计算机绘图.北京航空航天大学出版社,2004导师意见:
导师签名:
年月日
教研室审批意见:
教研室主任签名:
系毕业设计(论文)工作指导委员会审批意见:
系主任签名:
摘要
通过对减速器的简单了解,开始学习设计齿轮减速器,尝试设计增强感性认知和对社会的适应能力,及进一步巩固已学过的理论知识,提高综合运用所学知识发现问题、解决问题,以求把理论和实践结合一起,为以后的工作和更好的学习积累经验。
学习如何进行机械设计,了解机械传动装置的原理及参数搭配。
学习运用多种工具,比如CAD等,直观的呈现在平面图上。
通过对圆柱齿轮减速器的设计,对齿轮减速器有个简单的了解与认知。
齿轮减速器是机械传动装置中不可缺少的一部分。
机械传动装置在不断的使用过程中,会不同程度的磨损,因此要经常对机械予以维护和保养,延长其使用寿命,高效化的运行,提高生产的效率,降低生产的成本,获得最大的使用效率。
关键词:
机械传动装置;
齿轮减速器;
设计原理与参数配置
Abstract
Throughthesimpleunderstandingofthespeedreducer,startedlearningdesignofgearreducer,attempttodesignenhancetheperceptualcognitionandabilitytoadapttosociety,andfurtherconsolidatethelearnedtheoryknowledge,toimprovetheintegrateduseofknowledgediscoveryandsolveproblems,inordertocombinetheoryandpracticetogether,forthelaterworkandbetterlearningexperience.Learnhowtodomechanicaldesign,tounderstandtheprincipleofmechanicaltransmissiondeviceandparametercollocation.Studyusingavarietyoftools,suchasCAD,intuitivepresentonthefloorplan.Throughthedesignofcylindricalgearreducer,gearreducerisasimpleunderstandingandcognition.Gearreducerisanindispensablepartofinmechanicaltransmissiondevice.Mechanicaltransmissiondeviceinuseprocess,willbedifferentdegreeofwearandtear,sooftentomechanicalmaintenanceandmaintenance,prolongtheservicelifeandhighlyeffectiveoperation,improveproductionefficiency,reducethecostofproduction,achievemaximumefficiency.Keywords:
mechanicaltransmissiongear;
gearreducer;
thedesign
principleandparameterconfiguration.
摘要错误!
未定义书签。
AbstractI错误!
第一章绪论1
第一节齿轮减速器的发展史1
第二节产品的概述1
第二章减速器的总体设计2
第一节传动装置的总体设计2
第二节电动机选择3
第三节选择传动比3
第三章各轴的参数4
第一节各轴的转速4
第二节各轴的输入功率4
第三节各轴的输出功率5
第四节各轴的输入转矩5
第五节各轴的输出转矩5
第六节各轴的运动参数表6
第四章蜗轮蜗杆的选择6
第一节选择蜗轮蜗杆的传动类型6
第二节选择材料6
第三节按计齿面接触疲劳强度计算进行设7
第四节蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸8
第五节校核齿根弯曲疲劳强度9
第六节精度等级公差和表面粗糙度的确定9
第五章轴的设计计算9
第一节蜗杆轴错误!
第二节蜗轮轴13
第六章滚动轴承的选择16
第一节蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算16
第二节蜗杆轴上轴承的选择计算17
第七章键连接的选择17
第一节输入轴与电动机轴采用平键连接17
第二节输出轴与联轴器连接采用平键连接17
第三节输出轴与蜗轮连接用平键连接18
第八章联轴器的选择计算18
第一节与电机输出轴的配合的联轴器18
第二节与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器19
第九章参考文献20
第十章后
记
...21
第一章绪论
第一节齿轮减速器的发展史
在20世纪,齿轮减速机在世界上取得了很大的发展,这与新技术革命的发展有着密切的联系。
自20世纪,我国修订了一大批减速器配套的零件,如JB1130-70《圆柱齿轮减速器》,除了厂家自制的主机以外,还形成了一批减速器零件专业生产厂家。
目前,全国共有数百生产减速机厂家,每年大约生产25万台通用减速器,这些生产厂家对我国机械产品的发展做出了很大贡献。
以前我国的减速器大部分都是借鉴苏联20世纪40-50年代的产品来生产的,虽然在后来有所改进,但在当时的工艺水平和装备条件差的情况下,其总体水平与国际水平还有着很大差距。
自改革开放以来,我国引进了一批比较先进的减速器加工设备,并引进,消化和吸收国外先进的科研技术,逐渐掌握了一些设计和制造各种低,高速重载齿轮技术。
齿轮的精密机械加工和热处理已经取得了很大的进步,齿轮的制造精度从JB179-60(8-9)级到GB10095-88(6)级,而且高速齿轮的制造精度在(4-5)级。
在减速器的齿轮采用硬齿面之后,质量和体积明显减变小了,效率,寿命,承载能力都有了很大的提高,这对节能和提高主机的整体水平起到了显著推动作用。
我国自己设计的高速齿轮最高功率达到了42000kW,圆周速度达到了150m/s以上。
但是,我国减速器总体技术水平还不是很高,老产品更是不可能立即被新产品替代,新老产品会经过相当长一段时间的并存。
第二节产品的概述
箱体在蜗轮蜗杆减速器起到支撑和连接的作用,它可以把设计出的每个零部件连接起来,并支撑传动轴转动,以确保各传动零部件的正确安装。
减速器箱体的加工质量的优劣,关系到蜗轮蜗杆,轴以及大小斜齿轮等零部件机构位置的准确性,也会影响蜗轮蜗杆减速器的性能和寿命。
蜗轮蜗杆减速器的箱体是典型的箱体类零部件,它的形状和结构样而其箱壁很薄,因此,为了提高箱体外壳的强度,可以在箱体内外额外加许多强筋。
另外,许多轴承孔等高精密孔都需要进一步的加工,因为在加工过程中切削时会产生大量的热且材料刚度较差,所以箱体易产生震动和变形。
第二章减速器的总体设计
第一节传动装置的总体设计
1.1.1拟订传动方案
本传动装置用于带式运输机,工作参数:
运输带工作拉力工作速度=8r/s,滚筒直径D=330mm,传动效率n=0.97轴承的效率损失)连续单向运转,载荷较平稳;
环境最高温度设计拟采用蜗轮蜗杆减速器,传动简图如图1.1所示。
图1.1传动装置简图
1—电动机2、4—联轴器3—蜗轮蜗杆减速器5—传动滚筒
F=17KN,
,(包括滚筒与
80C。
本
6—输送带
第二节电动机选择
符合这一要求的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min电机容量的选择比较:
电动机的比较
万案
型号
额定功
率
/kw
同步转
速
/r/min
满载转
重量
价格
1
Y160M1
8
4
750
720
重
高
2
Y132M1
6
1000
960
中
3
Y112M-
1500
1440
轻
低
考虑电动机和传动装置的尺寸重量及成本,可见第二种方案较合理,
因此选择型号为:
Y132M1-6D的电动机。
第三节选择传动比
2.3.1
总传动比
n满960
ia
124.35n卷7.72
232减速装置的传动比分配
iai蜗i齿124.35
所以i蜗31.0875i齿4
第三章各轴的参数
将传动装置各轴高速到低速依次定为I轴II轴III轴IV轴
轴与V轴的传动效率贝y:
第一节各轴的转速
nI960r/min
nIIInII30.8806r/min
第二节各轴的输入功率
I轴RFd0i3.55780.993.5222kw
II轴RiRiii3.52220.750.982.5888kw
皿轴RiiRiiiiii258880.990.98
2.5117kw
第三节各轴的输出功率
I轴
R
R0
i3.52220.983.4518kw
Ri
iii2.5888
0.98
2.5370kw
皿轴
Rii
iiiii2.5117
2.4615kw
V轴
Rv
iiiv2.3876
2.3398kw
第四节各轴的输入转矩
T
9550-
Ni
35.0388Nm
Ti
9550Ri
Nii
800.6119Nm
Tii
9550—
776.7536Nm
Niii
Rii
9550
2953.5280Nm
N卷
第五节各轴的输出转矩
电动机Td35.3927Nm
P
34.3380Nm
II轴
9550Pi
784.5997Nm
Pm
955011
761.2185Nm
IV轴
T卷
Pii
95501
2894.4574Nm
第六节各轴的运动参数表
各轴的运动参数表
轴号
功率P(kw)
转矩(N•m)
转速
(r/mi
n)
传动i
效率
输入
输出
电机
3.557
35.39
轴
7
1轴
3.523
3.457
35.03
34.338
0.99
9
88
31.08
2轴
2.588
2.257
800.6
784.59
30.88
75
0.735
20
97
06
3轴
2.511
2.461
776.7
761.21
0.970
5
54
85
2.387
2.339
2953.
2894.4
0.950
卷轴
53
57
7.72
第四章蜗轮蜗杆的选择
P3.5233kw,i31.0875,n960r/min
第一节选择蜗轮蜗杆的传动类型
根据GB/T10085—1998选择ZI
第二节选择材料
蜗杆选45钢,齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。
为了节约材料齿圈选青铜,而轮芯用灰铸铁HT100制造
第三节按计齿面接触疲劳强度计算进行设
(1)根据闭式蜗杆传动的设计进行计算,先按齿面接触疲劳强度计进行设计,再校对齿根弯曲疲劳强度。
由文献[1]P254式(11-12),传动中心距
aJkt年)2
由前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2,按Z1=1,估取0.75,则:
T29.95106旦9.55106弘
n2
i1
9.951063.52330.75817200.877Nm
31.0875
(2)确定载荷系数K
因工作比较稳定,取载荷分布不均系数K1.3;
由文献[1]P253表
11-5选取使用系数Ka1.15;
由于转速不大,工作冲击不大,可取动载系Kv1.05;
则
(3)确定弹性影响系数Ze
因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故,有
ZE160MPa2
(4)确定接触系数Z
先假设蜗杆分度圆直径di和中心距a的比值di;
a0.35,从文献
[1]P253图11-18中可查到Z2.9
(5)确定许用接触应力H
根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1,金属模制造,蜗杆的螺旋齿面硬度〉45HRC,可从文献[1]P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力
h'
268MPa
应力循环次数
30083.5574107
N60jn2Lh60196018
则hKhnh'
0.8533268MPa228.6875MPa
(6)计算中心距:
a.1.21817.2103(160_2.9)2159.6543mm
\228.6875
取a=160mm,由1=30,则从文献[1]P245表11-2中查取,模数m=8蜗杆分度圆直径d180mm从图中11-18中可查Z,2.65,由于Z,VZ,即以上算法有效。
第四节蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
(1)蜗杆
轴向尺距Pa
m=25.133mm
直径系数q=
d1
=10
m
齿顶圆直径d
a1d12h;
96mm
齿根圆直径d和
id12(h;
c)60.8mm
分度圆导程角
arctarA
q
5.71
蜗杆轴向齿厚Sa-m12.5664mm
蜗杆的法向齿厚SnSacos12.5664COS5.71012.5040mm
(2)蜗轮
蜗轮齿数Z231,变位系数X20.5
验算传动比i乞3131,
Z11
这时传动比误差为:
31―31.08750.28%,在误差允许值内。
蜗轮分度圆直径d2mz2831248mm
喉圆直径da2d22ha224828264mm
齿根圆直径df2d22hf224821.28228.8mm
咽喉母圆半径rg2a-da21600.526428mm
第五节校核齿根弯曲疲劳强度
0.5,乙231.4697
根据
从图11-9中可查得齿形系数YFa2=2.55
802488
f侮「21817200.8772・55O.959223.3144MPa
因此弯曲强度是满足的
第六节精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从
GB/T10089-1988圆柱蜗杆,蜗轮精度选择8级精度,侧隙种类为f,标
注为8fGB/T10089-1988。
然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度,此处从略。
详细情况见零件图。
第五章轴的设计计算
蜗杆零件图
蜗轮零件图
第一节蜗杆轴
蜗杆上的功率Pi转速Ni和转矩分Ti别如下:
PI=3.5223kwN|=960r/min「=35.2156Nm
6.1.1按扭矩初算轴径
选用45钢调值,硬度为217255HBS
根据文献P370(152)式,并查教材表15-3,取A110dA,3Pmm11033.522316.9675
YnV960
考虑到有键槽,将直径增大7%,贝y:
d17(17%)mm18.16mm
因此选d20mm
6.1.2蜗杆的结构设计
(1)蜗杆上零件的定位,固定和装配
一级蜗杆减速器可将蜗轮安排在箱体中间,两队轴承对成分布,蜗杆由轴肩
定位,蜗杆周向用平键连接和定位。
I端:
轴的最小直径为安装联轴器处的直径d1,故同时选用联轴器的转矩计
算TeaKaTi,查文献[1]P351表14-1,考虑到转矩变化很小,故取
Ka1.3,则Tea1.335.215645.7803Nm
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件和考虑到蜗杆与电动机连接处电
动机输出轴的直径查文献[3]P172表13-10选用HL6型号弹性套柱销联轴器。
表6.1蜗杆轴联轴器参数
公称转距
(Nm)
许用转速
(r/min)
L1
mm
L
轴的直
径mm
HL6
250
3800
60
82
32
因此I选择段d|H32mm,长度取L1H82mm,轴上键槽键宽和键高以及键长为
10870。
II端:
因为定位销键高度,取h6mm
因此,dIIIIId1II2h44mm。
轴承端盖的总长为20mm,根据拆装的方便取端盖外端面于联轴器右端面间的距离为L30mm
所以,L||in302050mm
段:
初选用角接触球轴承,参考要求因diiiii=44,查文献[3]选用7209AC
型号滚子承dDB4510019。
即dmv45mm,Liiiv24mm.Lviiviii=24mm
角接触球轴承一端用油环定位(宽度为6mm),油环紧靠轴环端用
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- 蜗轮 蜗杆 减速器 设计 说明