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圆柱减速器毕业论文

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圆柱减速器毕业论文

我会帮你问问的

这个很简单的啦,到处都是例子,我觉得还是自己动手做比较好,学机械的不要连这个课程设计都不做。 对了,你学过机械制图吗?学过理论力学吗?套用公式和基本的图就能摆平了.图书馆里面应该有很多可以参考的例子.如果用AUTOCAD做图,1-2天就做好了.

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直齿圆柱齿轮减速器毕业论文

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仅供参考一、传动方案拟定第二组第三个数据:设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器(1) 工作条件:使用年限10年,每年按300天计算,两班制工作,载荷平稳。(2) 原始数据:滚筒圆周力F=1.7KN;带速V=1.4m/s;滚筒直径D=220mm。运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择:按已知的工作要求和 条件,选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率:(1)传动装置的总效率:η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95=0.86(2)电机所需的工作功率:Pd=FV/1000η总=1700×1.4/1000×0.86=2.76KW3、确定电动机转速:滚筒轴的工作转速:Nw=60×1000V/πD=60×1000×1.4/π×220=121.5r/min根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围,取V带传动比Iv=2~4,单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5,则合理总传动比i的范围为i=6~20,故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=(6~20)×121.5=729~2430r/min符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表方案 电动机型号 额定功率 电动机转速(r/min) 传动装置的传动比KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,比较两种方案可知:方案1因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y100l2-4。其主要性能:额定功率:3KW,满载转速1420r/min,额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.682、分配各级传动比(1) 取i带=3(2) ∵i总=i齿×i 带π∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 计算各轴的功率(KW)PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KWPII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW3、 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?mTI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?mTII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算(1) 选择普通V带截型由课本[1]P189表10-8得:kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.2×2.76=3.3KW据PC=3.3KW和n1=473.33r/min由课本[1]P189图10-12得:选用A型V带(2) 确定带轮基准直径,并验算带速由[1]课本P190表10-9,取dd1=95mm>dmin=75dd2=i带dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30 mm由课本[1]P190表10-9,取dd2=280带速V:V=πdd1n1/60×1000=π×95×1420/60×1000=7.06m/s在5~25m/s范围内,带速合适。(3) 确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450=1605.8mm根据课本[1]表(10-6)选取相近的Ld=1600mm确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm(4) 验算小带轮包角α1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a=1800-57.30×(280-95)/497=158.670>1200(适用)(5) 确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1,查课本图10-9得 P1=1.4KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW查[1]表10-3,得Kα=0.94;查[1]表10-4得 KL=0.99Z= PC/[(P1+△P1)KαKL]=3.3/[(1.4+0.17) ×0.94×0.99]=2.26 (取3根)(6) 计算轴上压力由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m,由课本式(10-20)单根V带的初拉力:F0=500PC/ZV[(2.5/Kα)-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)=791.9N2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料与热处理:所设计齿轮传动属于闭式传动,通常齿轮采用软齿面。查阅表[1] 表6-8,选用价格便宜便于制造的材料,小齿轮材料为45钢,调质,齿面硬度260HBS;大齿轮材料也为45钢,正火处理,硬度为215HBS;精度等级:运输机是一般机器,速度不高,故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3确定有关参数如下:传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数:Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78由课本表6-12取φd=1.1(3)转矩T1T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm(4)载荷系数k : 取k=1.2(5)许用接触应力[σH][σH]= σHlim ZN/SHmin 由课本[1]图6-37查得:σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn:按一年300个工作日,每天16h计算,由公式N=60njtn 计算N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108查[1]课本图6-38中曲线1,得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得:d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=49.04mm模数:m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本[1]P79标准模数第一数列上的值,m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度σ bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×78mm=195mm齿宽:b=φdd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mm b1=60mm(7)复合齿形因数YFs 由课本[1]图6-40得:YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)许用弯曲应力[σbb]根据课本[1]P116:[σbb]= σbblim YN/SFmin由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为: σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN:YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin :按一般可靠性要求,取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa校核计算σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因为V<6m/s,故取8级精度合适.六、轴的设计计算从动轴设计1、选择轴的材料 确定许用应力选轴的材料为45号钢,调质处理。查[2]表13-1可知:σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知:[σb+1]bb=215Mpa[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa2、按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相接,从结构要求考虑,输出端轴径应最小,最小直径为:d≥C查[2]表13-5可得,45钢取C=118则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准,取d=35mm3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩:T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N齿轮作用力:圆周力:Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N径向力:Fr=Fttan200=2036×tan200=741N4、轴的结构设计轴结构设计时,需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴系结构草图。(1)、联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器,查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器:35×82 GB5014-85(2)、确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位(3)、确定各段轴的直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配(如图),考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入,考虑装拆方便以及零件固定的要求,装轴处d3应大于d2,取d3=4 5mm,为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3,取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm.(4)选择轴承型号.由[1]P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.(5)确定轴各段直径和长度Ⅰ段:d1=35mm 长度取L1=50mmII段:d2=40mm初选用6209深沟球轴承,其内径为45mm,宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长:L2=(2+20+19+55)=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mmⅣ段直径d4=50mm长度与右面的套筒相同,即L4=20mmⅤ段直径d5=52mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm(6)按弯矩复合强度计算①求分度圆直径:已知d1=195mm②求转矩:已知T2=198.58N?m③求圆周力:Ft根据课本P127(6-34)式得Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N④求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N⑤因为该轴两轴承对称,所以:LA=LB=48mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力:FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N?m截面C在水平面上弯矩为:MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N?m(4)绘制合弯矩图(如图d)MC=(MC12+MC22)1/2=(17.762+48.482)1/2=51.63N?m(5)绘制扭矩图(如图e)转矩:T=9.55×(P2/n2)×106=198.58N?m(6)绘制当量弯矩图(如图f)转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化,取α=0.2,截面C处的当量弯矩:Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N?m(7)校核危险截面C的强度由式(6-3)σe=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453=7.14MPa< [σ-1]b=60MPa∴该轴强度足够。主动轴的设计1、选择轴的材料 确定许用应力选轴的材料为45号钢,调质处理。查[2]表13-1可知:σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知:[σb+1]bb=215Mpa[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa2、按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相接,从结构要求考虑,输出端轴径应最小,最小直径为:d≥C查[2]表13-5可得,45钢取C=118则d≥118×(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm考虑键槽的影响以系列标准,取d=22mm3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩:T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N齿轮作用力:圆周力:Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N径向力:Fr=Fttan200=2130×tan200=775N确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,4 确定轴的各段直径和长度初选用6206深沟球轴承,其内径为30mm,宽度为16mm.。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离,则取套筒长为20mm,则该段长36mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(2)按弯扭复合强度计算①求分度圆直径:已知d2=50mm②求转矩:已知T=53.26N?m③求圆周力Ft:根据课本P127(6-34)式得Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N④求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Ft?tanα=2.13×0.36379=0.76N⑤∵两轴承对称∴LA=LB=50mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2) 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N?m(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N?m(4)计算合成弯矩MC=(MC12+MC22)1/2=(192+52.52)1/2=55.83N?m(5)计算当量弯矩:根据课本P235得α=0.4Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[55.832+(0.4×53.26)2]1/2=59.74N?m(6)校核危险截面C的强度由式(10-3)σe=Mec/(0.1d3)=59.74x1000/(0.1×303)=22.12Mpa<[σ-1]b=60Mpa∴此轴强度足够(7) 滚动轴承的选择及校核计算一从动轴上的轴承根据根据条件,轴承预计寿命L'h=10×300×16=48000h(1)由初选的轴承的型号为: 6209,查[1]表14-19可知:d=55mm,外径D=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷C=31.5KN, 基本静载荷CO=20.5KN,查[2]表10.1可知极限转速9000r/min(1)已知nII=121.67(r/min)两轴承径向反力:FR1=FR2=1083N根据课本P265(11-12)得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端,现取1端为压紧端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N(3)求系数x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根据课本P265表(14-14)得e=0.68FA1/FR148000h∴预期寿命足够二.主动轴上的轴承:(1)由初选的轴承的型号为:6206查[1]表14-19可知:d=30mm,外径D=62mm,宽度B=16mm,基本额定动载荷C=19.5KN,基本静载荷CO=111.5KN,查[2]表10.1可知极限转速13000r/min根据根据条件,轴承预计寿命L'h=10×300×16=48000h(1)已知nI=473.33(r/min)两轴承径向反力:FR1=FR2=1129N根据课本P265(11-12)得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端,现取1端为压紧端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N(3)求系数x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根据课本P265表(14-14)得e=0.68FA1/FR148000h∴预期寿命足够七、键联接的选择及校核计算1.根据轴径的尺寸,由[1]中表12-6高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为:键8×36 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为:键 14×45 GB1096-79轴与联轴器的键为:键10×40 GB1096-792.键的强度校核大齿轮与轴上的键 :键14×45 GB1096-79b×h=14×9,L=45,则Ls=L-b=31mm圆周力:Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N挤压强度: =56.93<125~150MPa=[σp]因此挤压强度足够剪切强度: =36.60<120MPa=[ ]因此剪切强度足够键8×36 GB1096-79和键10×40 GB1096-79根据上面的步骤校核,并且符合要求。八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算~1、减速器附件的选择通气器由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M18×1.5根据《机械设计基础课程设计》表5.3选择适当型号:起盖螺钉型号:GB/T5780 M18×30,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉:GB5783~86 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉:GB5783~86 M8×20,材料Q235螺栓:GB5782~86 M14×100,材料Q235箱体的主要尺寸::(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625 取z=8(2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45取z1=8(3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.5×8=12(4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.5×8=12(5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.5×8=20(6)地脚螺钉直径df =0.036a+12=0.036×122.5+12=16.41(取18)(7)地脚螺钉数目n=4 (因为a<250)(8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 (取14)(9)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55× 18=9.9 (取10)(10)连接螺栓d2的间距L=150-200(11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.4×18=7.2(取8)(12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)(13)定位销直径d=(0.7-0.8)d2=0.8×10=8(14)df.d1.d2至外箱壁距离C1(15) Df.d2(16)凸台高度:根据低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作为准。(17)外箱壁至轴承座端面的距离C1+C2+(5~10)(18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离:>9.6 mm(19)齿轮端面与内箱壁间的距离:=12 mm(20)箱盖,箱座肋厚:m1=8 mm,m2=8 mm(21)轴承端盖外径∶D+(5~5.5)d3D~轴承外径(22)轴承旁连接螺栓距离:尽可能靠近,以Md1和Md3 互不干涉为准,一般取S=D2.九、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑,由于为单级圆柱齿轮减速器,速度ν<12m/s,当m<20 时,浸油深度h约为1个齿高,但不小于10mm,所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳,努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧,而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重,挫折不断到一步一步克服,可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关;最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气!课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固,许多计算方法、公式都忘光了,要不断的翻资料、看书,和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦,有时还会有放弃的念头,但始终坚持下来,完成了设计,而且学到了,应该是补回了许多以前没学好的知识,同时巩固了这些知识,提高了运用所学知识的能力。十一、参考资料目录[1]《机械设计基础课程设计》,高等教育出版社,陈立德主编,2004年7月第2版;[2] 《机械设计基础》,机械工业出版社 胡家秀主编 2007年7月第1版

圆柱齿轮减速器的设计毕业论文

减速器概述 1.1、减速器的主要型式及其特性减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件,常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置;在少数场合下也用作增速的传动装置,这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单,并可成批生产,故在现代机措中应用很广。 减速器类型很多,按传动级数主要分为:单级、二级、多级;按传动件类型又可分为:齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。 1.1.1 圆柱齿轮减速器当传动比在8以下时,可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时,最好选用二级(i=8—40)和二级以上(i>40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大,则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单,但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置,因而将使载荷沿齿宽分布不均匀,且使两边的轴承受力不等。为此,在设计这种减速器时应注意:1)轴的刚度宜取大些;2)转矩应从离齿轮远的轴端输入,以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀;3)采用斜齿轮布置,而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间,所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿,一侧为左旋,另一侧为右旋,轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷,其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上,故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40 000kW,圆周速度也可从很低至60m/s一70m/s,甚至高达150m/s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷,有利于改善受力状况和降低传动尺寸设计。关键词:减速器 刚性 零部件 方案

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二级圆柱齿轮减速器本科毕业论文

机械设计课程设计原始资料一、设计题目热处理车间零件输送设备的传动装备二、运动简图图11—电动机 2—V带 3—齿轮减速器 4—联轴器 5—滚筒 6—输送带三、工作条件该装置单向传送,载荷平稳,空载起动,两班制工作,使用期限5年(每年按300天计算),输送带的速度容许误差为 ±5%.四、原始数据滚筒直径D(mm):320运输带速度V(m/s):0.75滚筒轴转矩T(N•m):900五、设计工作量1减速器总装配图一张2齿轮、轴零件图各一张3设计说明书一份六、设计说明书内容1. 运动简图和原始数据2. 电动机选择3. 主要参数计算4. V带传动的设计计算5. 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算6. 机座结构尺寸计算7. 轴的设计计算8. 键、联轴器等的选择和校核9. 滚动轴承及密封的选择和校核 10. 润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法11. 齿轮、轴承配合的选择12. 参考文献七、设计要求1. 各设计阶段完成后,需经指导老师审阅同意后方能进行下阶段的设计;2. 在指定的教室内进行设计. 一. 电动机的选择 一、电动机输入功率 二、电动机输出功率 其中总效率为查表可得Y132S-4符合要求,故选用它。 Y132S-4(同步转速 ,4极)的相关参数 表1额定功率 满载转速 堵转转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 质量二. 主要参数的计算一、确定总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比 查表可得V带传动单级传动比常用值2~4,圆柱齿轮传动单级传动比常用值为3~5,展开式二级圆柱齿轮减速器 。初分传动比为 , , 。二、计算传动装置的运动和动力参数 本装置从电动机到工作机有三轴,依次为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ轴,则1、各轴转速2、各轴功率3、各轴转矩表2项目 电机轴 高速轴Ⅰ 中间轴Ⅱ 低速轴Ⅲ转速 1440 576 135.753 62.706功率 5.5 5.28 5.070 4.869 转矩 36.476 87.542 356.695 1038.221传动比 2.5 4.243 3.031 效率 0.96 0.96 0.922 三 V带传动的设计计算一、确定计算功率 查表可得工作情况系数 故 二、选择V带的带型根据 ,由图可得选用A型带。三、确定带轮的基准直径 并验算带速 1、初选小带轮的基准直径 。查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径 2、验算带速 按计算式验算带的速度 因为 ,故此带速合适。3、计算大带轮的基准直径 按式(8-15a)计算大带轮的基准直径 根据教材表8-8,圆整得 。4、确定V带的中心距 和基准直径 (1)按计算式初定中心距 (2)按计算式计算所需的基准长度 =1364mm查表可选带的基准长度 (3)按计算式计算实际中心距 中心距的变化范围为 。5、验算小带轮上的包角 6、计算带的根数(1)计算单根V带的额定功率 由 查表可得 根据 和A型带,查表可得 、 、 。故 (2)计算V带的根数Z 故取V带根数为6根7、计算单根V带的初拉力的最小值 查表可得A型带的单位长度质量 应使带的实际初拉力 。8、计算压轴力 压轴力的最小值为 四 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算一、高速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。(3)材料选择:查表可选择小齿轮材料为40 (调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 ,取 (5)选取螺旋角,初选螺旋角 2、按齿面接触强度设计,按计算式试算即 (1)确定公式内的各计算数值①试选 ,由图10-26 , 则有 ②小齿轮传递转矩 ③查图10-30可选取区域系数 查表10-7可选取齿宽系数 ④查表10-6可得材料的弹性影响系数 。⑤查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限 ,大齿轮的接触疲劳强度极限 。⑥按计算式计算应力循环次数⑦查图可选取接触疲劳寿命系数 , 。⑧计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数 ,按计算式(10-12)得(2)计算相关数值①试算小齿轮分度圆直径 ,由计算公式得 ②计算圆周速度 ③计算齿宽 及模数 ④计算总相重合度 ⑤计算载荷系数 查表可得使用系数 ,根据 ,7级精度,查表10-8可得动载系数 ,由表10-4查得 的值与直齿轮的相同,为1.419 , 故载荷系数 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得 ⑦计算模数 3、按齿根弯曲强度设计,按计算式(10-17)试算即 (1)确定公式内的各计算数值①、计算载荷系数 ②根据纵向重合度 ,查图10-28可得螺旋角影响系数 。③查图可选取区域系数 , , 则有 ④查表取应力校正系数 , 。⑤查表取齿形系数 , 。(线性插值法)⑥查图10-20C可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数 , 。⑧计算弯曲疲劳许用应力 ,取弯曲疲劳安全系数 ,按计算式(10-22)计算得⑨计算大、小齿轮的 并加以计算大齿轮的数值较大。(2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,故取 ,已可满足弯曲强度,但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数,于是有 取 ,则 4、几何尺寸计算(1)计算中心距 将中心距圆整为 。(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 因 值改变不多,故参数 、 、 等不必修正。(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度 圆整后取 , 。二、低速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。(3)材料选择,在同一减速器各级小齿轮(或大齿轮)的材料,没有特殊情况,应选用相同牌号,以减少材料品种和工艺要求,故查表可选择小齿轮材料为40 (调质),硬度为52HRC;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为45HRC.(4)选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 (5)选取螺旋角,初选螺旋角 2、按齿面接触强度设计,按计算式试算即 (1)确定公式内的各计算数值①试选 ②小齿轮传递转矩 ③查表10-7可选取齿宽系数 , 查图10-26可选取区域系数 , , 则有 ④查表可得材料的弹性影响系数 。⑤查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限 ,大齿轮的接触疲劳强度极限 。⑥按计算式计算应力循环次数⑦查图可选取接触疲劳寿命系数 , 。⑧计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数 ,于是得(2)计算相关数值①试算小齿轮分度圆直径 ,由计算公式得 ②计算圆周速度 ③计算齿宽 及模数 ④计算总相重合度 ⑤计算载荷系数 查表可得使用系数 ,根据 ,7级精度,查表可得动载系数 , , , 故载荷系数 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得 ⑦计算模数 3、按齿根弯曲强度设计,按计算式试算即 (1)确定公式内的各计算数值①计算载荷系数 ②根据纵向重合度 ,查图可得螺旋角影响系数 。③计算当量齿数④查表可取齿形系数 , 。⑤查表可取应力校正系数 , 。(线性插值法)⑥查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数 , 。⑧计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 ,按计算式计算⑨计算大、小齿轮的 并加以计算大齿轮的数值较大。(2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,故取 ,已可满足弯曲强度,但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数,于是有 取 ,则 4、几何尺寸计算(1)计算中心距 将中心距圆整为 。(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 因 值改变不多,故参数 、 、 等不必修正。(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度 圆整后取 , 。五 轴的设计计算一、高速轴的设计1、求作用在齿轮上的力高速级齿轮的分度圆直径为d 2、选取材料可选轴的材料为45钢,调质处理。3、计算轴的最小直径,查表可取 应该设计成齿轮轴,轴的最小直径显然是安装连接大带轮处,为使 与带轮相配合,且对于直径 的轴有一个键槽时,应增大5%-7%,然后将轴径圆整。故取 。4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度(1)根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取 ,为满足大带轮的定位要求,则其右侧有一轴肩,故取 ,根据装配关系,定 (2)初选流动轴承7307AC,则其尺寸为 ,故 , 段挡油环取其长为19.5mm,则 。(3) 段右边有一定位轴肩,故取 ,根据装配关系可定 ,为了使齿轮轴上的齿面便于加工,取 。(4)齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则 (5)计算可得 、(6)大带轮与轴的周向定位采用普通平键C型连接,其尺寸为 ,大带轮与轴的配合为 ,流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为m6.求两轴承所受的径向载荷 和 带传动有压轴力 (过轴线,水平方向), 。将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一 图二 图三 [注]图二中 通过另加弯矩而平移到作用轴线上图三中 通过另加转矩而平移到指向轴线同理 6 、求两轴承的计算轴向力 和 对于 型轴承,轴承的派生轴向力 故 7、求轴承的当量动载荷 和 对于轴承1 对于轴承2 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为:对于轴承1 , 对于轴承2 , 8、求该轴承应具有的额定载荷值因为 则有 故 符合要求。9、弯矩图的计算水平面: , N,则其各段的弯矩为:BC段: 由弯矩平衡得M- CD段: 由弯矩平衡得铅垂面: 则其各段弯矩为:AB段: 则 BC段: 则 CD段: 则 做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 是轴的危险截面。现将计算出的截面 处的 、 及 的值列于下表 表3载荷 水平面 垂直面 支持力 弯矩 总弯矩 扭矩 10、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 )的强度。根据计算式及上表的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 ,轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查表可得 ,因此 ,故安全。11、键的选择和校核高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接,由于大带轮在轴端部,故选用单圆头平键(C型)根据 ,从表6-1中查得键的截面尺寸为:宽度: 高度: ,由轮毂宽度并参考键的长度系列,取键长为: 键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得 取其平均植, 键的工作长度 键和轮毂键槽的接触高度 则 ,故合适。所以选用:键C GB/T 1096-200312、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ,各轴肩处圆角半径为2。二、中间轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合,故两齿轮所受的 、 、 都是作用力与反作用力的关系,则大齿轮上所受的力为 中速轴小齿轮上的三个力分别为2、选取材料可选轴的材料为45钢,调质处理。3、计算轴的最小直径,查表可取 轴的最小直径显然是安装轴承处,为使轴承便于安装,且对于直径 的轴有一个键槽时,应增大5%-7%,然后将轴径圆整。故取 。4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度(1)初选滚动轴承7008AC,则其尺寸为: 故 用挡油环定位轴承,故 段右边有一定位轴肩,故 低速级小齿轮与箱体内壁距离为16 ,与箱体内壁距离为8 ,故左边挡油环长为24 ,则 (2)低速级小齿轮轮毂为95 ,即 取两齿面的距离为8 ,即 (3)右边也用挡油环定位轴承和低速级大齿轮,故 。 段轴长略短与其齿轮毂长,又毂长为55 ,故取 、 、 各有一定位轴肩,故依次可取 (4)计算可得 6、轴上零件的周向定位低速级大齿轮的轴采用普通平键A型连接。其尺寸为 齿轮与轴的配合为 ,滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为 。求两轴承所受的径向载荷 和 将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一 图二 图三 7、求两轴承的计算轴向力 和 由齿轮中计算得, 对于 型轴承,轴承的派生轴向力 算得 所以 8、求轴承的当量动载荷 和 对于轴承1 对于轴承2 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为:对于轴承1 , 对于轴承2 , 9、求该轴承应具有的额定载荷值因为 则有 故 符合要求。10、弯矩图的计算水平面: 。AB段: 则 即 BC段: 则 CD段: 则 。铅垂面: AB段:BC段:CD段:做弯矩图如下从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 是轴的危险截面。现将计算出的截面 处的 、 及 的值列于下表 表4载荷 水平面 垂直面 支持力 弯矩 总弯矩 扭矩 11、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 )的强度。根据计算式及上表的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 ,轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查表可得 , ,故安全。 12、键的选择和校核一般的8级以上精度的齿轮有空心精度要求,应选用平键连接,由于齿轮不在轴端,故选用圆头普通平键(A型) 取键长 ,键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得 取其平均植, 键的工作长度 键和轮毂键槽的接触高度 则 ,故合适。所以选用:键 GB/T 1096-200313、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ,各轴肩处圆角半径见365页……三、低速轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合,故两齿轮所受的 、 、 都是作用力与反作用力的关系,则2、选取材料可选轴的材料为45钢,调质处理。3、计算轴的最小直径,查表可取 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 ,为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相配合,且对于直径 的轴有两个键槽时,应增大10%-15%,然后将轴径圆整,故取 。并选取所需的联轴器型号联轴器的计算转矩 ,查表可得,考虑到转矩变化小,故取 其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ,长度 ,半联轴器与轴配合的毂孔长度 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度①为了满足半联轴器安装的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩,故Ⅱ-Ⅲ段的直径 。 ②查手册99页,选用 型弹性柱销联轴器L③初选滚动轴承7051AC,则其尺寸为 故 左边轴承安装处有挡油环,取其长度为20mm,则 ④挡油环右侧用轴肩定位,故可取 ⑤取齿面与箱体内壁距离 轴承座距箱体内壁距离为 。用挡油环对齿面定位时,为了使油环可靠的压紧齿轮, 段应略短于轮毂宽度,故取 所以取 ⑥齿轮左侧用轴肩定位,取 则 ,轴换宽度 ,取 。⑦由装配关系可确定 ⑧计算得 , , 。6、轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键 型 连接。轴与齿轮连接采用平键 ,L=70 ,齿轮轮毂与轴的配合为 。同样半联轴器与轴连接,采用键 。半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为 。7、轴上齿轮所受切向力 ,径向力 ,轴向力 , 。8、求两轴承所受的径向载荷 和 将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一 图二 图三 9、求两轴承的计算轴向力 和 对于 型轴承,轴承的派生轴向力 故 10、求轴承的当量动载荷 和 , 。查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为:对于轴承1 , 对于轴承2 , 因轴承运转载荷平稳,按表13-6, ,取 则 。 。11、求该轴承应具有的额定载荷值因为 则有 预期寿命 故合格12、弯矩图的计算水平面: , .AB段:弯矩为0BC段:CD段:铅垂面: , .AB段弯矩为0BC段:CD段:做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 是轴的危险截面。现将计算出的截面 处的 、 及 的值列于下表 表5载荷 水平面 垂直面 支持力 弯矩 总弯矩 扭矩 13、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 )的强度。根据计算式及上表的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环 变应力,取 ,轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查表可得 ,因此 ,故安全。14、键的选择和校核选键型为普通平键(A) 根据 ,从表6-1中查得键的截面尺寸为:宽度 =25 ,高度 。取键长 。键轴和毂的材料都是钢,有表6-2查得许用挤压应力 ,取平均值 。键的工作长度 ,键与轮毂键槽的接触高度 , 故选取键A: GB/T 1096-20037、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ,各轴肩处圆角半径为2。六.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造(HT200)制成,采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量,大端盖分机体采用 配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用M6紧固B 油螺塞:放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。C 油标:油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔:由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉:启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹.F 位销:为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度.G 吊钩:在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下:名称 符号 计算公式 结果箱座壁厚 10箱盖壁厚 9箱盖凸缘厚度 12箱座凸缘厚度 15箱座底凸缘厚度 25地脚螺钉直径 M24地脚螺钉数目 查手册 6轴承旁联接螺栓直径 M12机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8定位销直径 =(0.7~0.8) 8 , , 至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 342218 , 至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 2816外机壁至轴承座端面距离 = + +(8~12)50大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15齿轮端面与内机壁距离 > 10机盖,机座肋厚 9 8.5轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴)150(3轴)轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴)150(3轴)七. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器,因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于 ,所以采用脂润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度.油的深度为H+ H=30 =34所以H+ =30+34=64其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。八、课程设计心得体会 作为一名机械设计制造及自动化大三的学生,我觉得能做类似的课程设计是十分有意义,而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去锻炼我们的实践面?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的,同时也是必不可少的。我们是在作设计,但我们不是艺术家。他们可以抛开实际,尽情在幻想的世界里翱翔,我们是工程师,一切都要有据可依.有理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,由于本次大作业要求用 auto CAD制图,因此要想更加有效率的制图,我们必须熟练的掌握它。虽然过去从未独立应用过它,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高,记得大一学CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度,单单是为了学而学,这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率,这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。参考文献〔1〕濮良贵,纪明刚. 机械设计. 7版. 北京:高等教育出版社, 2001.〔2〕张策, 机械原理与机械设计[M]. 北京:机械工业出版社, 2004.[3] 吴宗泽,罗胜国. 机械设计课程设计手册. 北京: 高等教育出版社, 2007. [4] 王伯平.互换性与测量技术基础(第2版). 北京: 机械工业出版社,2006

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主减速器差速器毕业论文

第2章主减速器的结构设计过程2.1 设计方案的确定2.1.1 主减速比的计算主减速比对于主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高单位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。 的选择应在汽车总体设计时和传动系统的总传动比一起由则和那个车动力计算来确定。可利用在不同的功率平衡图来计算对汽车动力性的影响。通过优化设计,对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择 值,可是汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。 为了得到足够的功率儿使得最高车速稍微有所下降,一般选的比最小值大10%~25%,即按照下是选择:i =(0.377~0.472)=(o.377~0.472) 0.5828 2400/(80 1 1 3.478)=1.478~2.23式中:r ——车轮的滚动半径 i ——变速器最高档传动比1.0(为直接档) i ——分动器或动力器的最高档传动比 i ——轮边减速器的传动比2.1.2 主减速器结构方案的确定(1)双曲面齿轮具有一系列的优点,因此比螺旋齿轮应用更加广泛。本次设计也采用双曲面齿轮。 (2)主减速器主动锥齿轮的支撑形式及其安装方式的选择,本次设计用:主动锥齿轮:悬臂式支撑(圆锥滚子轴承) 从动锥齿轮:跨置式支撑(圆锥滚子轴承) (3)从动锥齿轮的支撑方式和安装方式的选择 从动锥齿轮的两端支撑多采用圆锥滚子轴承,安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内,而小端相向外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移,圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并采用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上。(4)主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整 支撑主减速器的圆锥滚子轴承需要预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增加支撑刚度。分析可知,当轴向力于弹簧变形呈线性关系时,预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支撑刚度,改善齿轮的啮合和轴承工作条件,但当预紧力超过某一个理想值时,轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可以取为发动机最大转矩时换算做得轴向力的30%。主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用波形套筒,从动齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。(5)主减速器的减速形式 主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及其轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类别及使用条件有关,有时也与制造厂的产品系列及其制造条件有关,但是它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求得主减速比的大小及其驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及其布置形式等。通常主减速比不大于7.6的各种中小汽车上。2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算2.2.1 主减速器齿轮载荷的计算通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档位传动比时和驱动车轮打滑两种情况作用下主减速器从动齿轮上的转矩(T ,T )较小者,作为载货汽车计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。即式中:T ——发动机最大转矩1070N*M i ——由发动机所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比根据同类型的车型的变速器传动比选择i =2.47式中: ——上述传动部分的效率,取 =0.9 k ——超载系数,取k =1.0 n——驱动桥数目2 G ——汽车满载时驱动桥给水平地面的最大负荷,N;但是后桥来说还应该考虑到汽车加速时负荷增大值,但是可以取 ,i ——分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比,分别是0.96和3.478由式(2—1),式(2—2)求得的计算载荷,是最大转矩而不是正常持续转矩,不能用它作为疲劳损坏依据。对于公路车辆来说,使用条件较非公路车辆稳定,其正常持续转矩是根据所谓平均牵引力的值来确定的,即是主减速器的平均计算转矩为式中:G ——汽车满载总重32000 9.8N G ——所牵引的挂车满载总重,N,仅用于牵引车取G =0 f ——道路滚动阻力系数,货车通常取0.015~0.020, f ——汽车正常使用时的平均爬坡能力系数。货车通常取0.05~0.09,可以取f =0.07 f ——汽车性能系数当2.2.2 主减速器齿轮参数的选择z (1)齿数的选择 对于单级主减速器,i 6时,z 的最小值可以取为5,但是为了啮合平稳及提高疲劳强度,z 最好大于5.当i 较小时,z 可以取7~12,但是这时常常会因为主动齿轮、从动齿轮的尺寸太大而不能保证所要求桥下离地间隙为了磨合均匀,主动齿轮、从动齿轮的齿数之间应避免有公约数;为了得到理想的齿面重叠系数,其齿数之和对于载货汽车应不少于40.多以取为z 17 ,z2为38.(2)节圆直径的选择 根据从动锥齿轮大的计算转矩(见式2—2,式2—3)并取两者中较小的一个为计算依据,按照经验公示选出: 式中:K ——直径系数,取K =13~16 T ——计算转矩,N*M,取T =T =2653.34N*M计算得,d =137.74~169.52mm,考虑到此车是重型载重卡车,其经常工作在超载的情况下,初取d =286mm。 (3)齿轮断面模数的选择 d 选定后,可以按式m= 算出从动齿轮大端模数,m=5,并用下式校核 (4)齿面宽的选择 汽车主减速器螺旋锥齿轮齿面宽度推荐为:F=0.155d =44.33mm,考虑其超载情况,可初取F=60mm。(5)双齿面齿轮的偏移距E 轿车、轻型客车和轻型载货汽车主减速器的E值,不应超过从动齿轮节锥距A 的40%(接近于从动齿轮节圆直径d 的20%);传动比则E也越大,大传动比的双曲面齿轮传动,偏移距E可达到从动齿轮节圆直径d 的20%-30%。当E大于d 的20%时,应检查是否发生根切。(6)双曲面齿轮的偏移方向 由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮右侧,这时如果主动齿轮在从动齿轮下方时为下偏移。下偏移时主动齿轮的旋转方向为左旋,从动齿轮为右旋。(7)螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的螺旋方向 对着齿面看去,如果齿轮的弯曲方向从其小端到大端为顺时针走向时则称为右旋齿,反时针时则成为左旋齿。主从动齿轮螺旋方向是不同的。螺旋锥齿轮与双曲面齿轮在传动时所产生的轴向力,其方向决定于齿轮的螺旋方向和旋转方向。判断齿轮的旋转方向是顺时针还是逆时针时,要向齿轮背面看去。所以主动齿轮螺旋方向是左旋,旋转方向是顺时针。(8)螺旋角的选择 双曲面齿轮传动,由于有了偏移距而使主从动齿轮的名义螺旋角不等,且主动齿轮的大,而从动齿轮的小。螺旋角应满足足够大以使m =1.25.。因越大就越平稳噪声就越低。螺旋角过大时会引起轴向力也越大因此有一个适当的范围。 “格里森”制推荐用下式,近似的预选为主动齿轮螺旋角的名义值式中: ——主动齿轮名义(中点)螺旋角的预选值 预选 后尚需要用刀号来加以校正。首先要求出近似刀号近似刀号=式中 , ——主、从动齿轮的齿根角,以“分”表示。 按照近似刀号选取与其最接近的标准刀号(计有:然后按照选定的标准刀号反着算螺旋角 :式中 标准刀号为3 最后选用的 与 之差不得超过5. (9)齿轮法向压力角的选择 格里森规定载货汽车和重型汽车则应该分别选用20 和22 30 的发向压力角,对于双曲面齿轮,由于其主动齿轮轮齿的法相压力角不等,因此应按照平均压力角考虑,载货汽车选用22 30 的平均压力角。(10)铣刀盘名义直径2r 的选择 按照从动齿轮节圆直径d 选取刀盘名义直径r =152.4mm。2.2.3 主减速器双曲面齿轮的几何尺寸计算与强度计算有附录1计算(1) 主减速器圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算 双重收缩齿的优点在于能够提高小齿轮粗切工序。双重收缩齿的齿轮参数,其大、小齿轮根锥角的选定是考虑到用一把使用上最大的刀顶距地粗切刀,切出沿着齿面宽的方向正确的吃后收缩来。当打齿轮直径大于刀盘半径时采用这种方法是最好的。圆弧齿双面齿轮的这一计算方法适用于轴交角为90 的所有传动比,但是应该使z 6 , z + z 40。此计算方法限制用于格里森刀盘切齿。对于大齿轮直径超过650mm或小齿轮轴线偏移距E大于100mm时候,必须另行考虑。由附录双曲面齿轮计算用表第65项求的的齿轮线曲率半径 r 与第7项选定的刀盘半径r 的1%。否则需要重新计算20项至65项。如果r r ,则应增加tan 的数值。修正量是根据曲率半径的差值来选出的。若无特殊考虑,则第二次计算可以求得tan 改变10%。如果第二次计算得出的r 新值仍不接近r ,就要进行第三次计算,通常也是最后一次计算,可用下式tan :(2) 主减速器双曲面齿轮的强度计算1. 单位齿长的圆周力p=式中 p——单位齿长上的圆周力,N/mmP——作用在齿轮上的圆周力,N,按照发动机最大转T 最大附着力矩两种载荷工况进行计算按照发动机最大转矩计算时:I档时候p=507.344N/mm<(p) =1429N/mm直接档位时p=205.4024N*mm<(p) =250 N/mm按照最大附着力矩计算时可知,校核成功。2.轮齿的弯曲强弯曲计算用综合系数J度计算。汽车主减速器双曲面齿轮轮齿的计算弯曲应力 (N/mm )为式中 K ——超载系数1.0; K ——尺寸系数K = K ——载荷分配系数1.1~1.25 K ——质量系数,对于汽车驱动桥齿轮,档齿轮接触良好、节及径想跳动精度高时,取1 J——计算弯曲应力用的综合系数,见图3—2.J =0.2 J =0.27 T 作用下:从动齿轮上的应力 =188.37MPa<700MPa; T 作用下:从动齿轮上的应力 =160.36MPa<210.9MPa;当计算主动齿轮时, 与从动相当,而J 毕业论文。17—18周:准备答辩五、主要参考文献 1、汽车工程手册.北京:人民交通出版社,20012、刘惟信.汽车设计.清华大学出版社,20013、陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,20054、王望予.汽车设计 第4版.北京:机械工业出版社,20075、李钊刚.国内外工业工业齿轮减速器技术的发展——迎接WTO的挑战与机遇(一),机械传附录2 课题名称: 斯太尔联轴式重型卡车后桥主减速器设计 一、课题国内外现状驱动桥作为汽车四大总成之一,它的性能的好坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。而主减速器和差速器是驱动轿的主件。主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件,差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。 对于重型卡车来说,要传递的转矩较乘用车和客车,以及轻型商用车都要大得多,以便能够以较低的成本运输较多的货物,所以选择功率较大的发动机,这就对传动系统有较高的要求,而主减速器和差速器在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨,汽车的经济性日益成为人们关心的话题,这不仅仅只对乘用车,对于载货汽车,提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝,因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率,大转矩的,装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机,最大功率在140KW以上,最大转矩也在700N•m以上,百公里油耗是一般都在34升左右。为了降低油耗,不仅要在发动机的环节上节油,而且也需要从传动系中减少能量的损失。在这一环节中,发动机是动力的输出者,也是整个机器的心脏,而减速器和差速器则是将动力转化为能量的最终执行者。因此,在发动机相同的情况下,采用性能优良的传动系统便成了有效节油的措施之一。二、研究主要成果近些年来国内外一些高等院校和科研单位对以主减速器和差速器为主的驱动桥的改造做了大量的研究工作。东风汽车公司设计开发了一种轻微型混合动力电动汽车的动力总成。该动力总成能达到两个动力源分别独立输出动力和混合输出动力的目的,通过在变速箱输出端增设主减速器,将动力输出给差速器和传动轴,最后到车轮。法拉利F430使用电子差速器(E-Diff)和F1变速箱及传动装置,E-Diff电子差速器已经在F1单座赛车上使用了多年,以保证转弯时保持最大附着力,消除车轮空转。在公路上,它在稳定汽车行驶性能方面,是一个不可思议的技术改进。电子差速器由三套主要子系统组成:与F1变速箱(如果有的话)共用的高压液压系统;由阀门、传感器和电子控制装置组成的一套控制系统;装在变速箱左侧里面的一套机械装置。F430提供了一个新型的铸铝传动箱,它可以将变速箱连同电子差速器、伞形主减速器以及机油箱都罩在一起。6速变速箱带有多锥面同步器,同时,为了充分利用新引擎较高的动力和扭矩并确保可靠性,加长了第6挡齿轮和主减速器。三、发展趋势:据了解,目前我国重卡大量使用的斯太尔驱动桥属于典型的双级减速桥,其二级减速的结构,主减速器总成相对较小,桥包尺寸减小,因此离地间隙加大,通过性好,承载能力也较大。广泛用于公路运输,以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等多种领域的车辆。不过,有专家认为,双级减速桥的缺点也比较明显:传动效率相对较低,油耗高;长途运输容易导致汽车轮毂发热,散热效果差,为了防止过热发生爆胎,不得不增加喷淋装置;结构相对复杂,产品价格高等。因此,在欧美重型汽车中采用该结构的车桥产品呈下降趋势,日本采用该结构的产品更少。我国双级桥使用比例下降也是必然的,专家预测今后几年内,重型车桥将会形成以下产品格局:公路运输以10 吨及以上单级减速驱动桥、承载轴为主;工程、港口等用车以10 吨级以上双级减速驱动桥为主。技术方面,轻量化、舒适性的要求将逐步提高。四、存在问题汽车主减速器齿轮早期失效问题;汽车主减速器盆形齿轮热处理致裂;主减速器在运行过程中产生的各种噪声等等,最主要的是目前我国卡车中,双级减速桥的应用比例还在60%左右,而双级减速桥的缺点比较明显:传动效率相对较低,油耗高;长途运输容易导致汽车轮毂发热,散热效果差,为了防止过热发生爆胎,不得不增加喷淋装置;结构相对复杂,产品价格高等。五、主要参考文献 1 汽车工程手册.北京:人民交通出版社.20012 刘惟信.汽车设计.清华大学出版社,20013 陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,20054 王望予.汽车设计 第4版.北京:机械工业出版社,20075 韩晓娟.机械设计课程设计.北京:机械工业出版社,20006 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社,2003, 66~707 刘哲义.一种新型汽车差速机构——托森差速器.汽车运输,2000,13~148 许铁林.工程机械轮边主减速器结构设计研究。工程机械,1997,32~429 姚建平.装载机驱动桥改进设计研究.工程机械,2005,33~4510 许立中,龚景安.机械设计.北京:机械工业出版社,2003,45~7111 Thomson Delmar Learning.Total Automotive Technology.北京:机械工业出版社,2004,14~2212 Dohann F Hartk H Tube.Hydroforming—reseach and Practical Application.journal of Material Processing Technology,1997,21~2513 Mortor.vehicle.science.Part2.CHAPMAN AND HALL Ltd,1982,61~9214 Shichi Sano,Yoshimi furukawa,etc.Four Wheel Steering Vteering Vehile: Vehicle System Dynamic, 199315 Zoubir A M. The bootstrap.a powerful tool for statistical signal processing with small sample set.ICASSP—99Tutorial,1999,25~29

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