二级直齿圆柱齿轮减速器的毕业设计论文
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安徽农业大学经济技术学院毕业设计题目二级直齿圆柱齿轮减速器系别专业机械制造及其自动化班级 4姓名周明学号 12530102 指导教师王柯日期 2016年3月二级减速器三维造型设计摘要齿轮传动是机械中广泛应用的传动形式。
它由轴、轴承、齿轮及箱体组成的齿轮减速在机械化生产中起着不可替代的作用。
目前在减速器的设计领域,研究开发以产品设计为目标,全过程综合应用器,用于工作机或执行机构之间,起到匹配转速和传递转矩的功能。
其特点是效率高、寿命长、维护简便,因而应用广泛。
由于减速器内部结构复杂,如果单独用二维看上去不能一目了然,三维造型设计就解决了这样一个问题,它能把减速器的关键部件很清晰的展现出来。
因此,通过减速器的三维造型设计来研究三维造型设计技术具有很强的代表性。
本设计以SolidWorks软件为主,并结合AutoCAD二维绘图软件,设计了一个二级圆柱齿轮减速器,实现了减速器的三维模型生成。
Solidworks软件是一个基于Windows操作平台的三维设计软件,它由著名的Solidworks公司发布。
它是近年来出现且得到迅速推广应用的三维计算机辅助设计软件,它本身是一款参数化建模软件。
它不仅可以帮助工程设计人员以更快的速度将更优的产品带入市场,而且便于实现从2D到3D的设计方式转变。
它的这些特点加快了整个3D行业的发展步伐。
目录1、引言 (1)8、滚动轴承的选择 (14)9、键的选择 (14)10、联轴器的选择 (15)11、齿轮的润滑 (15)12、滚动轴承的润滑 (15)13、润滑油的选择 (16)14、密封方法的选取 (16)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (20)1、引言齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着,不论是现在还是将来它都是不可或缺的机械传动装置。
当前减速器普遍存在着体积大、重量大,或者传动比大而机械效率过低的问题。
目前德国、丹麦和日本处于领先地位,尤其是在材料和制造工艺方面占据着优势,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。
因此,除了不断改进材料品质、提高工艺水平外,还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新,平动齿轮传动原理的出现就是一例。
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。
目前,超小型的减速器的研究成果尚不明显。
在医疗、生物工程、机器人等领域中,微型发动机已基本研制成功,美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器,则应用前景远大。
2、电动机的选择2.1电动机类型的选择由于输送机的工作条件是连续单向运转,工作时有小小的震动,使用有效期限是10年,载荷不太大, Y 系列电动机是全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机Y 系列电动机效率高,节能,堵转转矩高、噪声低、振动小、运行安全可靠使用维护方便等特点。
因此我开始选用的电动机是Y系列的电动机。
2.2电动机功率的选择电动机功率的选择直接会影响到电动机的工作性能和经济性能的好坏,如果选择的电动机功率小于工作要求,就不能保证工作机正常工作;如果选择的电动机功率过大,电动机又不能满载运行,功率因素与效率较低,从而加大了电能的消耗,造成许多浪费。
(1)带式运输机所需的功率PwPw=Fw*Vw=7000×0.8/1000ηw=7000×0.8/1000×0.96=5.38kw设计给定原始数据:输送带拉力Fw(N)=7000输送带速度Vw(m/s)=0.8滚筒直径D(mm)=350(2)计算电动机到工作机间的总效率η由课程设计课本查得:η1——带传动的效率,η1=0.96η2——一对滚动轴承效率,η2=0.98η3——圆柱齿轮传动效率,η3=0.99η4——联轴器效率,η4=0.98η5——带式运输机滚筒效率,η5=0.96计算运动系统总传递效率:(3)所需电动机功率:KW由表2-1所列Y 系列三相异步电动机技术数据中可以定,满足条件ed d p P ≥的电动机额定功率ed p 应取为7.5kw 。
2.3确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数较多,外部尺寸和重量较大一些,价格也相对来说较高,但可以使传动装置的总传动比和尺寸减小;高速电动机则与之相反,设计的时候应该综合考虑各个方面的因素,选取合适的电动机转速对接下来的设计和计算都十分重要。
三相异步电动机常用的同步转速有750r/min, 1000r/min , 1500r/min , 3000r/min,常用的是1500r/min 或1000r/min 的电动机。
(1)根据已知条件可以计算得知送机滚筒的工作转速 1000601000600.843.6763.14350w V n D π⨯⨯⨯===⨯r/min(2)确定电动机的转速d n为了便于选择电动机转速,先推算电动机转速的可选范围。
由《机械设计课程设计》 表2-1查得 V 带的传动比范围为124i = 高速齿轮传动比236i = 低速齿轮传动比336i = 。
则传动装置的总的传动比为12318144i i i i ==故电动机转速范围为()1814443.676/min 786.1686289.344/min d n r r =⨯=可见同步转速为,1000r/min 、 1500r/min 、3000r / min 的电动机均符合要求。
由于3000r /min 的电动机体积小,转速高,传动不平稳:而又要满足电动机额定功率的要求,因此选同步转速为1500r /min 的电动机:表2-2由表中数据可知,选定电动机型号为Y132M-4.3、计算总传动比及分配各级的传动比3.1、传动装置的总传动比144032.9743.676m w n i n === 3.2、分配各级传动比取V 带传动比为1 2.5i =,则两级减速器的传动比为132.9713.192.5j i i i === 两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为2i ,低速级齿轮传动比为3i ,:2 4.14i ===3213.193.194.14ji i i = ==4、计算传动装置的传动和动力4.1、各轴转速电动机轴为0轴,减速器高速轴为1轴,中速轴为2轴,低速轴为3轴,鼓轮主动轴为4轴,因此各轴转速分别为:01440/min m n n r ==0111440576/min 2.5n n r i === 1225764.14/r m n i i n n ===139.13 2343139.13/min 3.15n n n r i ====44.17 4.2、各轴的输入功率根据电动机的额定功率07.5ed p p kw ==10v p p kw =η=7.5⨯0.96=7.2 21327.20.990.98 6.99p p kw =ηη=⨯⨯= 3232 6.990.990.98 6.78p p kw =ηη=⨯⨯= 4342 6.780.980.98 6.51p p kw =ηη=⨯⨯=3.3、 各轴的转矩0007.59550955049.741440p T N m n =⨯=⨯= 1117.29550576p T N m n =9550⨯=⨯=119.38222 6.999550739.13p T N m n =9550⨯=⨯=90.31 333 6.78955044.17p T N m n =9550⨯=⨯=1465.9 444 6.5955044.17p T N m n =9550⨯=⨯=1405.37 则得传动装置运动和动力参数如下表所示5、减速器齿轮传动的设计计算5.1高速级圆柱齿轮传动的设计计算选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (1) 齿轮类型根据已定的传动方案选用直齿圆柱齿轮z (2)齿轮的材料 由课本表11-1:高速级小齿轮选用45*钢,齿面硬度为 250HBS,lim11600480H FE MpaMpaσσ==高速级大齿轮选用45*钢,齿面硬度为220HBS,lim22H FE MpaMpaσσ=580=460由表11-5,取 1.2, 1.25H F S S ==(3)齿轮精度运输机是一般的工作机械,速度不快,按GB/T10095-19988,选用8级精度 (4)初步设计齿轮传动的主要尺寸高速级传动比2i =4.14 ,高速轴转速1576/min n r = 传动功率17.2p kw = 齿轮按8精度制造。
取中等载荷系数(表11-3)K=1.6 齿宽系数(表11-6),高速级小齿轮为非对称布置0.8d φ=弹性系数188E Z = (表11-4) ,对于标准齿轮 2.5H Z =取小齿轮的齿数121Z= ,则大齿轮的齿数2Z =4.14⨯21=86.94,取287Z = 则实际传动齿宽10.82d b d mm φ==⨯8=65.6 取2160,65b mm b mm ==按课表4-1取 3.5m = ,实际分度圆直径121 3.573.5d mm =⨯= ,287 3.5304.5d =⨯=4、验算齿轮弯曲强度,因齿轮按疲劳强度计算,所以只验算弯曲强度 齿形系数12 2.88Pa Pa Y Y ==2.23,齿根修正系数12 1.571.77Sa Sa Y Y ==安全6、小齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合适的 (二)低速级齿轮传动的设计计算 (1)、齿轮材料,热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,因此大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱齿轮 齿轮材料及热处理 材料课本表11-1:低速小齿轮选用45*钢,齿面硬度为大齿轮 260HBS,lim11620450H FE MpaMpaσσ==低速级大齿轮选用45*钢,齿面硬度为大齿轮240HBS ,lim22H FE MpaMpaσσ=600=440由表11-5,取 1.2, 1.3H F S S ==(2)、齿轮精度运输机是一般的工作机械,速度不快,按GB/T10095-19988,选用8级精度 (3)初步设计齿轮传动的主要尺寸低速级传动比3i =3.19 ,高速轴转速2/min n r =139.13 传动功率2p kw =6.99 齿轮按8精度制造。
取中等载荷系数(表11-3)K=1.6 齿宽系数(表11-6),低速级小齿轮为非对称布置0.8d φ=弹性系数188E Z = (表11-4) ,对于标准齿轮 2.5H Z =取小齿轮的齿数1Z =35 ,则大齿轮的齿数2Z =3.15⨯35=110.25,取2Z =110 则实际传齿宽10.8.6d b d mm φ==⨯132=105 取2160,65b mm b mm ==按课表4-1取 3.5m = ,实际分度圆直径1 3.5.5d mm =35⨯=122 ,2 3.5385d =110⨯=4、验算齿轮弯曲强度,因齿轮按疲劳强度计算,所以只验算弯曲强度5、小齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合适的6、装配草图6.1轴的设计计算6.1.1 轴的选材:选用材料为45*钢,调质。