二级圆柱直齿齿轮减速器的设计

中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 1 摘 要 本设计简述了带式输送机的动力传递装置之二级直齿圆柱齿轮减速器的设计过程 首先进行了传动方案的 选择齿轮减速器作为传动装置然后进行齿轮减速器的设计计算 包括 选择电动机 设计齿轮传动 轴的结构设计 选择并验算滚动轴承 选择并验算 联轴器 校核平键连接 选择齿轮传动和轴承的润滑方式 等内容 运用 AUTOCAD 等软件实现了二维绘图 通过该软件的设计功能优化设计方案 实 现减速器的设计和计算 关键词 齿轮传动 转矩 二维 设计校核 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 2 Abstract This paper describes the design process of the two level spur gear reducer of the belt conveyor First of all the transmission scheme select the gear reducer as the transmission device and then carry out the design and calculation of the gear reducer select the motor the design of the gear drive the axis of the structure design select and check the rolling bearing select and check the coupling check the flat key connection select the gear drive and bearing lubrication mode and so on The use of AUTOCAD and other software to achieve a two dimensional graphics through the design of the software to optimize the design of the program to achieve the design and calculation of the reducer Key words gear transmission torque two dimensional design verification 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 1 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 1 引言 1 2 传动装置总体设计 2 2 1 设计任务书 2 2 2 确定传动方案 2 2 3 电动机的选择 3 3 传动零件的设计计算 8 3 1 高速级齿轮的参数计算 8 3 2 低速级齿轮的计算 11 4 轴及轴承装置的设计计算 15 4 1 轴的设计 15 4 2 轴的校核 19 4 3 轴承的寿命计算 26 5 主要零部件的工艺设计 29 5 1 中间轴的工艺设计 29 5 2 主要零部件的工艺卡信息 29 6 编程 33 结 论 35 参考文献 36 致 谢 37 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 1 1 引言 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式 它的主要优点是 瞬时传动比 恒定 工作平稳 传动准确可靠 可传递空间任意两轴之间的运动和动力 适用的功 率和速度范围广 传动效率高 0 92 0 98 工作可靠 使用寿命长 外轮廓尺 寸小 结构紧凑 由齿轮 轴 轴承及箱体组成的齿轮减速器 用于原动机和工作机或执 行机构之间 起匹配转速和传递转矩的作用 在现代机械中应用极为广泛 国内的减速器多以齿轮传动 蜗杆传动为主 但普遍存在着功率与重量比小 或者 传动比大而机械效率过低的问题 另外 材料品质和工艺水平上还有许多弱点 特别是 大型的减速器问题更突出 使用寿命不长 国外的减速器 以德国 丹麦和日本处于领 先地位 特别在材料和制造工艺方面占据优势 减速器工作可靠性好 使用寿命长 但 其传动形式仍以定轴齿轮传动为主 体积和重量问题 也未解决好 当今的减速器是向着大功率 大传动比 小体积 高机械效率以及使用寿命长的方 向发展 减速器与电动机的连体结构 也是大力开拓的形式 并已生产多种结构形式和 多种功率型号的产品 近十几年来 由于近代计算机技术与数控技术的发展 使得机械加 工精度 加工效率大大提高 从而推动了机械传动产品的多样化 整机配套的模块化 标准化 以及造型设计艺术化 使产品更加精致 美观化 在 21 世纪成套机械装备中 齿轮仍然是机械传动的基本部件 CNC 机床和工艺技术 的发展 推动了机械传动结构的飞速发展 在传动系统设计中的电子控制 液压传动 齿 轮 带链的混合传动 将成为变速箱设计中优化传动组合的方向 在传动设计中的学科交 叉 将成为新型传动产品发展的重要趋势 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 2 2 传动装置总体设计 2 1 设计任务书 1 设计任务 设计带式输送机的传动系统 采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动 2 设计要求 1 外形美观 结构合理 性能可靠 工艺性好 2 多有图纸符合国家标准要求 3 按毕业设计 论文 要求完成相关资料整理装订工作 3 原始数据 1 运输带工作拉力 F 4KN 2 运输带工作速度 V 2 0m s 3 输送带滚筒直径 D 450mm 4 传动效率 96 0 4 工作条件 两班制工作 空载起动 载荷平稳 常温下连续 单向 运转 工作环境多尘 中 小批量生产 使用期限 10 年 年工作 300 天 2 2 确定传动方案 图 2 1 a 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 3 图 2 1 b 方案 a 为展开式两级圆柱齿轮减速器 其推荐传动比 8 40 展开式圆柱齿轮 减速器的特点是其结构简单 但齿轮的位置不对称 高速级齿轮布置在远离转矩输入端 可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消 以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象 方案 b 为同轴式两级圆柱齿轮减速器 其推荐传动比 8 40 同轴式圆柱齿轮 减速器的特点是减速器横向尺寸较小 两对齿轮浸入油中深度大致相同 但轴向尺寸和 重量较大 且中间轴较长 刚度差 使载荷沿齿宽分布不均匀 高速级齿轮的承载能力 难于充分利用 综合比较展开式与同轴式圆柱齿轮减速器的优缺点 在本设计中 我将采用展开式 圆柱齿轮减速器为设计模版 2 3 电动机的选择 2 3 1 电动机的容量选择 根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率 0 wP810 24 FVkW 设 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率 w 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 4 联轴器效率 0 99c c 闭式圆柱齿轮传动效率 0 97g g 一对滚动轴承效率 0 99b b 带式输送机滚筒效率 0 96cy cy 估算运动系统总传递效率 w 34210 式中 9504 6 90813 7 9 034210 cybwgbc 得传动系统总效率 8504 81 3 总 工作机所需电动机功率 1 98504 wdPkW 由表 2 1 所列 Y 系列三相异步电动机技术数据中可以确定 满足 条件的电动dwP 机额定功率 应取为 11 wPkW 表 2 1 Y 系列三相异步电动机技术数据 电动机 型号 额定功 率 k 满载转 速 minr 额 定 转 矩堵 转 转 矩 额 定 转 矩最 大 转 矩 Y100L 4 3 1420 2 2 2 2 Y112M 4 4 1440 2 2 2 2 Y132S 4 5 5 1440 2 2 2 2 Y132M 4 7 5 1440 2 2 2 2 Y160M 4 11 1460 2 2 2 2 Y160L 4 15 1460 2 2 2 2 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 5 Y160L 6 11 970 2 0 2 0 2 3 2 电动机转速的选择 根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 926 84501 3 60 dvnw min r79284mi总 由表 2 1 初选同步转速为 1500 和 1000 的电动机 对应用于额定功率in ri r 的电动机型号应分别为 Y160M 4 型和 Y160L 6 型 把 Y160M 4 型和 Y160L 6kWPw1 型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表 2 2 表 2 2 方案的比较 方 案号 电动机型 号 额定功 率 kW 同步转速 min r 满载转 速 in r 总传动 比 Y160M 4 11 0 1500 1460 17 19 Y160L 6 11 0 1000 970 11 42 通过对这两种方案比较可以看出 方案 选用的电动机转速高 质量轻 价值低 总传动比为 17 19 比较合适 故选用方案 2 3 3 电动机型号的确定 根据工作条件 两班制工作 空载起动 载荷平稳 常温下连续 单向 运转 工 作环境多尘 中小批量生产 使用期限为 10 年 年工作 300 天 工作机所需电动机功率 及电动机的同步转速 等 选用 Y 系列三项异步电动机 卧式kWPd41 9 min 150rn 封闭结构 型号为 Y160M 4 其主要性能数据如下 电动机额定功率 kwP 电动机满载转速 in 1460rnm 电动机轴身直径 D2 电动机轴身长度 E 2 3 4 传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 6 19 726 840 wmni 由传动系统方案知 10i34i 所以圆柱齿轮总传动比 19 734013412 iii 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑 当两对齿轮材料相同 齿面硬度 齿宽系数相等时 考虑齿面接触强度接近相等的条件 取高速级传动比350 HBS 72 419 3 12 ii 低速级传动比 6 7123 i 传动系统各传动比分别为 10 i72 4i6 3 i34i 2 3 5 传动系统的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速 功率和转矩计算 0 轴 电动机轴 mirn1460 KwPd 90 mNT 5 614 50 1 轴 减速器高速轴 in1460rin KwP359 091 mNiT 4 601610 2 轴 减速器中间轴 in8 372 41rin KwP9461 0592 mNiT 0 27372 612 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 7 3 轴 减速器低速轴 min92 84637 02rin KwP510 6313 mNiT 7 96870 23 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 8 3 传动零件的设计计算 3 1 高速级齿轮的参数计算 3 1 1 材料选择及热处理 减速器要求结构紧凑 故小齿轮选用调质 HBS1 240 270 的 45 钢 大齿轮选用正火 HBS2 200 230 的 45 钢 载荷稳定 齿速不高 初选 8 级精度 3 1 2 确定许用接触应力 21HP 和 1 齿根弯曲疲劳强度设计 1 确定公式中的参数值 321cosFSadnt YZKTm 1 载荷系数 试选 1 5tKtK 2 小齿轮传递的转矩 mNT 9345 601 3 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1limF 2li 380 查图 6 1 机械设计 徐锦康主编 1limF 2liaMP 4 应力循环次数 91 048 63014606 hjLnN 9122 1572 48 i 5 弯曲疲劳寿命系数 1FNK 0 86 0 90 查图 6 7 机械设计 徐锦康主编 1FNK2F 6 许用弯曲应力计算 取弯曲疲劳安全系数 应力修正系数 4 FS0 2 STY 则 1lim1STY F aMP86 186023 FN 57 9222 7 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 2 coscs331 ZV 0152 查表 3 1 取齿形系数和应力修正系数 73 21 FaY8 2 FaY 56S 791S 表 3 1 齿形系数 及应力修正系数FaYSaY vz 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27FaY 2 97 2 91 2 85 2 80 2 76 2 72 2 69 2 65 2 62 2 60 2 57S 1 52 1 53 1 54 1 55 1 56 1 57 1 575 1 58 1 59 1 595 1 60 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 9 vz30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150FaY 2 52 2 45 2 40 2 35 2 32 2 28 2 24 2 22 2 20 2 18 2 14S 1 625 1 65 1 67 1 68 1 70 1 73 1 75 1 77 1 78 1 79 1 83 8 计算大小齿轮的 并加以比较 FaY 0915 86 4517321 FSaY 78 2 FSa 因为 故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 21FSaFSaYY 9 重合系数 及螺旋角系数 取 0 7 0 86 Y 2 设计计算 1 试计算齿轮模数 ntm mYZKTmFSadnt 40 1cos312 2 计算圆周速度 snvt 260 13cos062 cos1061 3 计算载荷系数 查表 6 2 机械设计 徐锦康主编 得 根据 8 级精度 查图AKsmv260 6 10 机械设计 徐锦康主编 得 斜齿轮传动取 查图 6 13 机械设计 1 v 1a 徐锦康主编 得 25 1 K 则载荷系数 5 2 avA 4 校正并确定模数 nm 取 2 mmtnt 486 1 4 33 n 3 计算齿轮传动几何尺寸 1 中心距 a 圆整为 119mm Zn 02 18 9520 13cos cos221 a 2 螺旋角 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 10 57 31492 50 arcos2 arcos1 Zmn 3 两分度圆直径 d2 mm3 41 5 1cos01 dn mm6 92 22 Zmn 4 齿宽 1b2 mm 取 35mm1 3 480 d 2b 10 mm 40mm15 1 4 校核齿面接触疲劳强度 HEHbdKTZ 21 1 大小齿轮的接触疲劳强度极限 1lim2li 1170limH2li aMP 2 接触疲劳寿命系数 1HN2 查图 6 6 机械设计 徐锦康主编 得 0 88 0 921HNK2HN 3 计算许用接触应力 取安全系数 则 HS aNHPK6 1029lim11 aM4 722 aH P10532 1 4 节点区域系数 查图 6 19 机械设计 徐锦康主编 得 2 44Z HZ 5 重合度系数 0 8 6 螺旋角系数 98 4cos 7 材料系数 查表 6 3 机械设计 徐锦康主编 得 189 8E EaMP 8 校核计算 Ha aEHMP PbdKTZ 1 734 72 4139 415602983 082 21 接触疲劳强度满足要求 2 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮 齿顶圆直径大于 160mm 但小于 500mm 故采用腹板式结构 如图 3 1 为齿 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 11 轮零件图 图 3 1 齿轮零件图 3 2 低速级齿轮的计算 减速器要求结构紧凑 故大齿轮用 40Cr 调质处理后表面淬火 小齿轮用 45 钢 载 荷稳定 齿速不高 初选 8 级精度 闭式硬齿面齿轮传动 传动平稳 齿数宜多 选 25 取 92 按硬齿面齿轮非对称安装 查表选1Z2125 91637 5 i 2Z 齿宽系数 0 d 初选螺旋角 3 2 1 齿根弯曲疲劳强度设计 1 确定公式中的参数值 321cosFSadnt YZKTm 1 载荷系数 试选 1 5tKtK 2 小齿轮传递的转矩 mNT 60 271 3 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1limF 2li 380 查图 6 1 机械设计 徐锦康主编 1limF 2liaMP 4 应力循环次数 81 095 63086 3060 hjLnN 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 12 881212 1046 237 095 iN 5 弯曲疲劳寿命系数 1FNK 0 90 0 92 查图 6 7 机械设计 徐锦康主编 1FNK2F 6 许用弯曲应力计算 取弯曲疲劳安全系数 应力修正系数 FS0 2 STY 则 1lim1STY F aMP5748 190238 FN 3 222 7 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 cos5cs331 ZV 459192 查表 3 1 取齿形系数和应力修正系数 7 1 FaY8 2FaY 60S 7S 8 计算大小齿轮的 并加以比较 Fa 08416 57 486121 FSaY 3 3 92 FSa 因为 故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 21FSaFSaYY 9 重合系数 及螺旋角系数 取 0 68 0 86 Y 2 设计计算 1 试计算齿轮模数 ntm mYZKTmFSadnt 9 1cos312 2 计算圆周速度 snvt 83 01cos066 25 cos1061 3 计算载荷系数 查表 6 2 机械设计 徐锦康主编 得 根据 8 级精度 查图AKsmv3 0 6 10 机械设计 徐锦康主编 得 斜齿轮传动取 查图 6 13 机械设计 06 1 v 21a 徐锦康主编 得 24 1 K 则载荷系数 57 4 2 avA 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 13 4 校正并确定模数 nm 取 2 5 mKmtnt 03 2517 9 133 n 3 计算齿轮传动几何尺寸 1 中心距 a 圆整为 151mm Zn 097 15 2 13cos2 cos21 a 2 螺旋角 3 45 ars ars21 mn 3 两分度圆直径 d mm3 64 214cos5 1 Zdn mm7 9 22 mn 4 齿宽 1b2 mm 取 55mm624 513 80 d 2b 10 mm 60mm15 1 4 校核齿面接触疲劳强度 HEHbdKTZ 121 1 大小齿轮的接触疲劳强度极限 limliH 1170limH 2li aMP 2 接触疲劳寿命系数 1HNK2 查图 6 6 机械设计 徐锦康主编 得 0 92 0 961HN2HNK 3 计算许用接触应力 取安全系数 则 HS aNHP4 1076lim11 aMK2 13922 aH P8 09 1 4 节点区域系数 查图 6 19 机械设计 徐锦康主编 得 2 43Z HZ 5 重合度系数 0 8 6 螺旋角系数 4 3 214cos 7 材料系数 查表 6 3 机械设计 徐锦康主编 得 189 8E EaMP 8 校核计算 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 14 Ha aEHMP MPbdKTZ 1 80 637 15 642701984 043221 接触疲劳强度满足要求 3 2 2 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮 齿顶圆直径大于 160mm 但小于 500mm 故采用腹板式结构 如图 3 2 为齿 轮零件图 图 3 2 齿轮零件图 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 15 4 轴及轴承装置的设计计算 4 1 轴的设计 轴是减速器的主要零件之一 轴的结构决定轴上零件的位置和有关尺寸 如图 4 1 为 两级圆柱齿轮减速器轴的布置状况 图 4 1 两级圆柱齿轮减速器轴的布置 考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉 计入尺寸 s 可取 s 10mm 考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉 计入尺寸 k 可取 k 10mm 为保证滚动轴承放在箱体轴承座孔内 计入尺寸 c 5mm 初取轴承宽分别为 n1 20mm n2 22mm n3 22mm 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 16 4 1 1 中间轴的设计 图 4 2 中间轴 轴的材料选用 45 钢 调质处理 查表 11 3 机械设计 徐锦康主编 确定 C 值 取 mnPcd 684 350 279461 833min0 md36in0 即取 段上轴的直径 md 由 可初选轴承 查表 11 4 机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 选41 7008C 型轴承 其内径 外径 D 68 宽度 B 15 处轴肩的高度 h 但因为该轴肩几乎不受轴向力 故1 0 7 d4 8 2 取 则此处轴的直径 又因为此处与齿轮配合 故其长度应略小于齿mh2 42 宽 取 l3 齿轮的定位轴肩高度 但因为它承受轴向力 故取 mh 0 3 2 即 而此处轴的长度 4md543 取 hl 6 1 3 l83 处也与齿轮配合 其直径与 处相等 即 该处的长度应略小于齿轮宽d4 度 取 ml574 结合图 4 1 和图 4 2 可得 段和 段处轴的长度 mlkcBl 3715 2105 221 齿 宽l 43145 齿 宽 综上 中间轴各段长度和直径已确定 ml371l32ml83l74l5 d40 dd52 dd0mlll 1683754321 总 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 17 4 1 2 输入轴的设计 图 4 3 输入轴 轴的材料选用 45 钢 调质处理 1 估算轴的最小直径 min0d3in0PC 查表 11 3 机械设计 徐锦康主编 确定 C 值 nPCd 7 2146359 123min0 单键槽轴径应增大 即增大至 取 7 m2 85md2in0 2 选择输入轴的联轴器 计算联轴器的转矩 caTTKAca 查表 10 1 机械设计 徐锦康主编 确定工作情况系数 3 1AKNKTAca 21485 793 601 选择弹性柱销联轴器 按 查标准 mca in460rn GB T5014 1985 选用 HL2 型弹性联轴器 T 35 半联轴器长度 L 与轴配合毂孔长度 138 半联轴器孔径 2d2 3 确定轴的最小直径 应满足 取 min1d min0i1d m2in 4 确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取 1l1Ll3621 段轴的尺寸 处轴肩高度 取 h 54 07 h 则 为便于轴承端盖拆卸 取 hd26212 l02 段轴的尺寸 该处安装轴承 故轴的直径应与轴承配合 查表 11 4 机械 设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 选 7006C 型轴承 其内径 外径 D 55md3 宽度 B m3 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 18 md30 mBl133 段轴的尺寸 该处轴的直径应略大于 处轴的直径 取 参照md354 图 4 1 可知 l 815 02864 段轴的尺寸 该轴处为齿轮轴 该处为齿轮 故 l05 段轴的尺寸 由图 4 3 可知 ckl106 46 段轴的长度 md37B47mllll 298150654321 总 4 1 3 输出轴的设计 图 4 4 输出轴 轴的材料选用 45 钢 调质处理 1 估算轴的最小直径 min0d3in0PC 查表 11 3 机械设计 徐锦康主编 确定 C 值 mnPCd 187 529 451 8233min0 单键槽轴径应增大 即增大至 取 7 409 6md5in0 2 选择输入轴的联轴器 计算联轴器的转矩 caTTKAc 查表 10 1 机械设计 徐锦康主编 确定工作情况系数 3 1AKmNKTAca 401 2597 683 1 选择弹性柱销联轴器 按 查标准 ca min92 84rn GB T5014 1985 选用 HL5 型弹性联轴器 T 2050 半联轴器长度 L 与轴配合毂孔长度 107 半联轴器孔径 2dm52 3 确定轴的最小直径 应满足 取 in1d min0i1d 5in 4 确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取 1l1Ll51 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 19 段轴的尺寸 处轴肩高度 取 mdh5 8 31 0 7 h3 则 为便于轴承端盖拆卸 取 mhd6132512 l02 段轴的尺寸 该处安装轴承 故轴的直径应与轴承配合 查表 11 4 机械 设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 选 7013C 型轴承 其内径 外径 D 1006 宽度 B m8 d653 Bl183 段轴的尺寸 处轴肩高度 取 mdh5 41 0 7 3 h6 取 m714 段轴的尺寸 处轴肩高度 取 1 79 4 即 轴肩宽度 取 d83625 l864 15 l05 段轴的尺寸 此处安装齿轮 故其长度应略小于齿轮宽度 l536 7146 段轴的长 md637 ckBl 915 2187 50354 mllll 3718530076421 总 4 2 轴的校核 4 2 1 输入轴的校核 1 求轴上受力 1 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 md39 41 圆周力 NTFt 41 293 415602 径向力 Nntr 95 08 2 53cos0tancosa 轴向力 68 7 对轴心产生的弯矩 aF mdMa 871 2 求支反力 参见图 4 3 轴承的支点位置 由 7006C 型角接触轴承可知 a2 1 齿宽中心距左支点的距离 L36 35 420 齿宽中心距右支点的距离 8513 左支点水平面的支反应力 D NLFtNH 0323 右支点水平面的支反应力 BM192 左支点垂直面的支反应力 LFarNV 4 331 右支点垂直面的支反应力 522 左支点的轴向支反力 a68 07 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 20 2 绘制弯矩图和扭矩图 参见图 4 5 图 4 5 弯矩图和扭矩图 截面 C 处水平弯矩 mNLFMNH 21 6953 85 102 截面 C 处垂直弯矩 V40941 7 32 截面 C 处合成弯矩 h 211 V 7522 3 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面 C 处计算弯矩 考虑启动 停机影响 扭矩为脉动循环变应力 6 0 mNTMca 98 13221 截面 C 处应力计算 aca MPW7 1340 5 强度校核 45 钢调质处理 由表 11 2 机械设计 徐锦康主编 查得 弯矩合成强度满足要求 aP1 1 c 图 4 6 轴的力分析图 4 疲劳强度安全系数校核 1 经判断 如图 4 6 中 齿轮面为危险截面 2 截面左侧截面校核 抗弯截面系数 3335 42871 0 mdW 抗扭截面系数 2T 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 21 截面左侧弯矩 mNM 18 095 截面上的弯曲应力 ab MPW70 185 42 截面上的扭转切应力 Tt631 平均应力 am 3 7minax m 应力幅 b aa P5 2inax 材料的力学性能 45 钢调质查表 11 2 机械设计 徐锦康主编 abMP640 a71 aMP15 轴肩理论应力集中系数 35 dr 78 32 4dD 查附表 1 6 机械设计 徐锦康主编 并经插值 计算 7 1 r 材料的敏感系数 由 查图 2 8 机械设计 徐锦康主编 mr2abP60 并经插值得 82 0q5 r 有效应力集中系数 574 1 82 11 qk 235 尺寸及截面形状系数 由 查图 2 9 机械设计 徐锦康主编 hd 得 8 0 扭转剪切尺寸系数 由 查图 2 10 机械设计 徐锦康主编 得m35 87 0 表面质量系数 轴按磨削加工 由 查图 2 12 机械设计 徐锦abMP640 康主编 得 9 0 表面强化系数 轴未经表面强化处理 1q 疲劳强度综合影响系数 079 2 8 571 kK 54102 等效系数 45 钢 取 0 取1 0 5 5 0 仅有弯曲正应力时计算安全系数 25 1 maKS 仅有扭转切应力时计算安全系数 8 71 a 弯扭联合作用下的计算安全系数 5 2 Sc 设计安全系数 材料均匀 载荷与应力计算精确时 5 1 3 S 取 5 1 S 疲劳强度安全系数校核 左侧疲劳强度合格ca 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 22 3 截面右侧疲劳强度校核 抗弯截面系数 3335 42871 0 mdW 抗扭截面系数 2T 截面左侧弯矩 NM 75 截面上的弯曲应力 ab MP0 16 截面上的扭转切应力 Tt 785609341 平均应力 am 32 minax 应力幅 b aa P inax 材料的力学性能 45 钢调质查表 11 2 机械设计 徐锦康主编 abMP640 a2751 aMP15 轴肩理论应力集中系数 352dr 78 3 4dD 查附表 1 6 机械设计 徐锦康主编 并经插值 计算 7 1 r 材料的敏感系数 由 查图 2 8 机械设计 徐锦康主编 mr abP60 并经插值得 82 0q5 r 有效应力集中系数 574 1 82 11 qk 235 尺寸及截面形状系数 由 查图 2 9 机械设计 徐锦康主编 h d 得 8 0 扭转剪切尺寸系数 由 查图 2 10 机械设计 徐锦康主编 得m37 表面质量系数 轴按磨削加工 由 查图 2 12 机械设计 徐锦abMP640 康主编 得 9 0 表面强化系数 轴未经表面强化处理 1q 疲劳强度综合影响系数 079 2 8 571 kK 54102 等效系数 45 钢 取 0 取1 0 5 5 仅有弯曲正应力时计算安全系数 92 71 maKS 仅有扭转切应力时计算安全系数 1 a 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 23 弯扭联合作用下的计算安全系数 60 72 Sca 设计安全系数 材料均匀 载荷与应力计算精确时 5 1 3S 取 5 1 S 疲劳强度安全系数校核 右侧疲劳强度合格ca 4 2 2 中间轴的校核 图 4 7 轴的受力分析图 1 求轴上受力 1 计算齿轮受力 齿轮的分度圆直径 md53 691 md61 20 圆周力 NTFt 28 7953721 径向力 Fntr 4 24cos0tan8 7956cosa1 1039522 轴向力 NFta 85 2 tan 981 67 32 对轴心产生的弯矩 aF mdMa 4 6 11 013274022 2 求支反力 轴承的支点位置 由 7008C 型角接触轴承可知 a7 截面在 B 处的支反力 左支点水平面的支反力 0 D NlFADtNH 68 573 8102 79561 右支点水平面的支反力 BM 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 24 NlFADBtNH 6 21983 10879562 左支点垂直面的支反力 NlMlADarBV 2896 13074 11 右支点垂直面的支反力 lFlarAN 9 283 12 左支点的轴向支反力 FaNV85 1 截面在 C 处的支反力 左支点水平面的支反力 0 D lFADtNH 97 43 62378951 右支点水平面的支反力 BM NlACtN 1 5 1812 左支点垂直面的支反力 NlFlADarCDV 23786 0749 283 7611 右支点垂直面的支反力 lMlarAN 95 1 1 12 左支点的轴向支反力 FaNV5 1 2 绘制弯矩图和扭矩图 截面 B 处水平弯矩 mNLH 203 8721 截面 B 处垂直弯矩 NV 8 4669 F 1 0532 截面 B 处合成弯矩 Mh 211 V722 截面 C 处水平弯矩 mNLNH 283 69 41 截面 C 处垂直弯矩 FV 4 1982 0 5 32 截面 C 处合成弯矩 Vh 2211 M 762 3 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面 B 处计算弯矩 考虑启动 停机影响 扭矩为脉动循环变应力 6 0 mNTca 31870221 截面 B 处应力计算 aca MPW4 0387 强度校核 45 钢调质处理 由表 11 2 机械设计 徐锦康主编 查得 B 处弯矩合成强度满足要求 aMP601 1 c 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 25 截面 C 处计算弯矩 考虑启动 停机影响 扭矩为脉动循环变应力 6 0 mNTMca 35206221 截面 C 处应力计算 aca PW 4 035 强度校核 45 钢调质处理 由表 11 2 机械设计 徐锦康主编 查得 C 处弯矩合成强度满足要求 aMP601 1 c 图 4 8 轴的受力分析图 4 2 3 输出轴的校核 1 求轴上受力 1 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 md53 641 圆周力 NTFt 41 3025 6498721 径向力 ntr 1278 3 costan105cosa 轴向力 6 98 对轴心产生的弯矩 aF mdMa 1 2 求支反力 轴承的支点位置 由 7013C 型角接触轴承可知 a1 20 齿宽中心距左支点的距离 mL4 287 齿宽中心距右支点的距离 53 左支点水平面的支反应力 0 D NLFtNH4963231 右支点水平面的支反应力 BM52 左支点垂直面的支反应力 LFarNV 07331 右支点垂直面的支反应力 22 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 26 左支点的轴向支反力 NFaNV36 10928 2 绘制弯矩图和扭矩图 参见图 4 9 图 4 9 轴的受力分析图 截面 C 处水平弯矩 mNLFMNH 4 1790 28409621 截面 C 处垂直弯矩 V 8537 32 截面 C 处合成弯矩 h 211 V 4922 3 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度 截面 C 处计算弯矩 考虑启动 停机影响 扭矩为脉动循环变应力 6 0 mNTMca 3 15492221 截面 C 处应力计算 aca MPW7 03549 强度校核 45 钢调质处理 由表 11 2 机械设计 徐锦康主编 查 得 弯矩合成强度满足要求 aMP601 1 c 4 3 轴承的寿命计算 4 3 1 7006C 型轴承的校核 1 确定 7006C 轴承的主要性能参数 查表 11 4 机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 及表 8 10 机械设计 徐锦康 主编 得 5 kNCr2 1kr2 10 4 0e6 Y 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 27 2 计算派生轴向力 1sF2 NYFrs 40 62 591 NYFrs 6 1782 5342 3 计算轴向负载 1a2 故轴承 被 压紧 21 8 7 0saeS 轴承 被 放松 得 aesa0 112 NFsa4 261 4 确定系数 1X21Y2 er 37 0 591 eFra 48 53 7 查表 8 10 机械设计 徐锦康主编 得 1 0 0 44 1X1Y2X 1 262Y 5 计算当量载荷 1P2NFPr4 91 NXa 74 18360 276 1534 0222 6 计算轴承寿命 hL 查表 8 7 8 8 机械设计 徐锦康主编 得 又知 5 pftf3 hPfCnLpth 47674 1835 20467173 4 3 2 7013C 型轴承的校核 1 确定 7013C 轴承的主要性能参数 查表 11 4 机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 及表 8 10 机械设计 徐锦康 主编 得 5 kNCr0 4kr5 30 0e2 1Y 2 计算派生轴向力 1sF2 Frs 71 NYFrs 8 4520 1692 3 计算轴向负载 1a2 故轴承 被 压紧 轴承 1 36 0984 saeS 被 放松 得 NFaesa36 912 NFsa 1 4 确定系数 1X21Y2 er 49 0273 1 era 930 查表 8 10 机械设计 徐锦康主编 得 1 0 0 44 1 021X1Y2X2Y 5 计算当量载荷 1P2 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 28 NFPr20471 NYXa 45 1623 902 1693 22 6 计算轴承寿命 hL 查表 8 7 8 8 机械设计 徐锦康主编 得 又知 pftf3 hPfCnLpth 58703245 1623 0984717 4 3 3 7008C 型轴承的校核 1 确定 7008C 轴承的主要性能参数 查表 11 4 机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编 及表 8 10 机械设计 徐锦康 主编 得 5 kNCr0 2kr2 150 4 0e1Y 2 计算派生轴向力 1sF2 Frs 8 926 71 NYFrs 30 2846 172 3 计算轴向负载 1a2 故轴承 被 压紧 轴承 被 放松 得 150 saeS Ns8732Fa 91 4 确定系数 1X21Y2 er 40 5267 1 eFra 4 760835 查表 8 10 机械设计 徐锦康主编 得 1 0 0 44 1 261X1Y2X2Y 5 计算当量载荷 1P2NFPr1 NYXa 8 9607 7356 47 0222 6 计算轴承寿命 hL 查表 8 7 8 8 机械设计 徐锦康主编 得 又知 1pftf3 hPfCnLpth 348752 96075 18306173 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 29 5 主要零部件的工艺设计 5 1 中间轴的工艺设计 图 5 1 中间轴 材料 45 钢 硬度 40 45HRC 5 2 主要零部件的工艺卡信息 表 5 1 工艺卡片信息 工序号 工种 工序内容 长度单位 mm 加工简图 设备 车 1 车一端面 钻中心孔 2 切断至长 170 3 车另一端面至长 168 钻中心 孔 图 5 2 普通车床 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 30 车 1 粗车一端外圆分别至 54 98 46 90 42 23 2 半精车该端外圆分别至 52 99 44 4 91 053 7 40 4 34 025 3 倒角 1 4 4 粗车另一端外圆分别至 46 68 42 36 5 半精车该端外圆分别至 44 4 69 40 4 37 053 7 025 6 倒角 1 4图 5 3图 5 4 普通车床 铣 粗 精铣键槽分别至 285 31004 00 图 5 5 立式铣床 热 淬火回火 HRC4 钳 修研中心孔 钻床 磨 1 粗磨一端外圆分别至 44 40 053 7 025 2 精磨该端外圆分别至 44 40 05 34 021 3 粗磨另一端外圆分别至 44 40 053 7 025 2 精磨该端外圆分别至 44 40 05 34 021 图 5 6 外圆磨床 检 按图样要求检验 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 31 图 5 2 图 5 3 图 5 4 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 32 图 5 5 图 5 6 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 33 6 编程 图 6 1 斜齿轮参数化设计界面 Option Explicit Dim z As Integer m As Single d As Single df As Single db As Single Dim afph As Single h As Single c As Single bta As Single Dim da As Single Private Sub Command1 Click Text1 Text Text2 Text Text3 Text Text4 Text Text5 Text Text6 Text Text7 Text Text8 Text Text9 Text Text10 Text Text1 SetFocus End Sub Private Sub Command2 Click z Val Text1 Text 齿数 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 34 m Val Text2 Text 模数 afph Val Text3 Text 压力角 bta Val Text4 Text 螺旋角 h Val Text9 Text 齿顶高系数 c Val Text10 Text 顶隙系数 d m z Cos bta 3 141592654 180 基圆直径 db m z Cos afph 3 141592654 180 齿顶圆直径 da d 2 h m 齿根圆直径 df d 2 h c m 分度圆直径 Text5 Text df Text6 Text db Text7 Text d Text8 Text da If Text1 Text Then Text1 SetFocus End If End Sub Private Sub Command3 Click Unload Me End End Sub 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 35 结 论 由于减速器是当今世界上最常用的传动装置 所以世界各国都不断的在改进它 寻 求新的突破 降低其成本 提高其效率 扩大其应用范围 为了更好的适应现代市场的 需求 就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐 绘图工作量大及工作效率低 速度慢的问题 基于这些方面 我们运用了功能强大的三维造型软件 Pro E 对减速器的各 个组成零件进行三维实体造型并进行装配 实现所设计的减速器在投产前的装配检验 通过实体造型和装配 检验并修正设计计算中可能出现的一些问题 使其布局更合理 使产品的设计更贴近生产实际 并能直接生成二维图纸 为我们节约了大量的时间 通过这次设计 我学到了很多知识 巩固了一些原来遗忘 疏忽的知识点 原来不 理解 没掌握好的问题 也通过翻阅资料 请教老师 把它们都解决了 由于 Pro E 是 我的一个薄弱环节 因此在造型中遇到了许多难题 通过查阅资料 请教老师 同学 我都一一解决了 通过本次毕业设计 我体会到了团队的精神的重要性 同时 我也发 现自己在本科阶段几年的学习过程中存在着很多不足 尤其是专业知识的应用方面 不 能在实践中很好的运用 通过这次毕业设计 使自己有了一种新的感受和认识 相信自 己在今后的工作和学习中将发挥的更好 由于本人未在生产实际中真正切切的接触过减速器及其零部件的设计生产 因此有 些数据只是根据查阅资料获得 离实际应用可能有些出入 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 36 参考文献 1 吴彦农 康志军 Solidworks2003 实践教程 淮阴 淮阴工学院 2003 2 孙江宏 段大高 中文版 Pro Engineer2001 入门与实例应用 北京 中国铁道出 版社 2003 3 徐锦康 机械设计 北京 机械工业出版社 2001 4 葛常清 机械制图 第二版 北京 中国建材工业出版社 2000 5 谭浩强 C 程序设计 第二版 北京 清华大学出版社 2000 6 徐士良 C 程序设计 北京 机械工业出版社 2004 7 刘鸿之 C 程序设计题解与上机指导 第二版 北京 高等教育出版社 2001 8 吕广庶 张远明 工程材料及成型技术 北京 高等教育出版社 2001 9 张彦华 工程材料与成型技术 北京 北京航空航天大学出版社 2005 10 周昌治 杨忠鉴 赵之渊 陈广凌 机械制造工艺学 重庆 重庆大学出版社 1999 11 曲宝章 黄广烨 机械加工工艺基础 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2002 12 张福润 徐鸿本 刘延林 机械制造技术基础 第二版 武汉 华中科技大 学出版社 2002 13 宁汝新 赵汝嘉 CAD CAM 技术 北京 机械工业出版社 2003 14 蔡汉明 陈清奎 CAD CAM 建设 北京 机械工业出版社 2003 15 司徒忠 李 璨 机械工程专业英语 武汉 武汉理工大学出版社 2001 16 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社 2005 17 甘永力 几何量公差与检测 上海科学技术出版社 2004 中国矿业大学成人教育学院 2010 届毕业设计 论文 37 致 谢 在这半学期的毕业设计过程中 我遇到了好多困难 在此 我首先要感谢李茂胜老 师 正是由于他的指导和帮助我才能顺利完成本次毕业设计 李老师治学严谨 知识渊 博 在设计的过程中 李老师经常抽出时间和我们一起讨论设计时需要注意的一些问题 和要求 我们遇到解决不了的问题 他也会尽快的帮我们解决 其次要感谢系领导给我们毕业设计提供一个良好的设计环境 便于我们顺利的完成 毕业设计 最后要感谢所有关心和帮助过我的老师 同学和朋友们 他们为我提供了很多有价 值的资料信息 帮我解决了很多难题 并且给了我很多的鼓励 衷心的感谢你们