三級圓柱齒輪減速器全套設(shè)計(jì),三級,圓柱齒輪,減速器,全套,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 論文題目：三級圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與分析 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 年3月18 目　　錄 摘要....................................................................................................3 第一章 圓柱齒輪減速器簡介........................................................................6 第二章 三級圓柱齒輪減速器總體設(shè)計(jì)......................................................9第三章 三級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求.......................................................10 第四章 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算...................................................13 4.1 選擇電動機(jī)和傳動比的分配..................................................................13 4.2 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算............................................................13 第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算與校核.......................................................................15 第六章 軸的設(shè)計(jì)...........................................................................................25 第七章 滾動軸承的校核...............................................................................31 第八章 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算...............................................................................33 第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析...............................................35 9.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析...................................................35 9.2 齒輪的有限元分析.............................................................................37 第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析.......................................................39 總 結(jié).............................................................................................................40 參考文獻(xiàn).........................................................................................................42 謝 辭.............................................................................................................43 附錄（二維圖、三維圖、仿真圖） 1 摘要 在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩作用的就是減速機(jī)，它相對來說比較精密。使用的目的是降低機(jī)器的轉(zhuǎn)速，增加機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。它是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨(dú)立部件，常常用在原動件與工作機(jī)之間的減速裝置 。在原動機(jī)和工作機(jī)之間擔(dān)任著不可小覷的作用，在機(jī)械中有極為廣泛的應(yīng)用。它是工業(yè)諸多領(lǐng)域的機(jī)械傳動裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機(jī)、行星齒輪減速機(jī)及蝸桿減速機(jī)，也包括了各種專用裝置，如增加速度的裝置、調(diào)節(jié)速度的裝置、還有包括柔性傳動裝置在內(nèi)的各類傳動裝置等。按照級數(shù)可分為單級和多級減速機(jī)；按照形狀可分為圓柱齒減速機(jī)、圓錐齒減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照分布形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。 我們國家的減速機(jī)行業(yè)發(fā)展歷史已接近40年，無論是在那種工業(yè)中，減速機(jī)產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。各類行業(yè)都對它有及其大的誘惑。因?yàn)闃O大的市場需求才催生了激烈的行業(yè)競爭。在殘酷的市場競爭中，減速機(jī)行業(yè)必須加快淘汰已經(jīng)落后的產(chǎn)能，大力發(fā)展高效節(jié)能的產(chǎn)品，充分利用國家節(jié)能型產(chǎn)品惠民工程政策機(jī)遇，產(chǎn)品更新的力度要加大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要調(diào)整，也要關(guān)注國家產(chǎn)業(yè)政策，用以應(yīng)對復(fù)雜多變的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，讓行業(yè)保持良好的發(fā)展勢頭。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是三級圓柱齒輪減速器，并對其進(jìn)行應(yīng)力分析。 關(guān)鍵詞 ： 減速器 設(shè)計(jì) 分析 Abstract Including many, often by a torque of reducer is in the original motivation and working machine or execution mechanism between matching speed and torque transfer function, it is relatively more sophisticated. To reduce the machine speed, increase the machine. It is enclosed in a rigid shell body of the gear transmission, gear - worm transmission, which is composed of independent components used in the motivity and work machine deceleration device. In the original motivation and working machine as a force to be reckoned with in machinery has a very extensive application. It is an industrial area of mechanical transmission device, the industry involved in the products of all kinds of gear reducer, planetary gear reducer and cochlear Rod reducer, including the various special equipment, such as increase the speed of the device and speed regulating device, including flexible transmission device, including all kinds of transmission device. According to the series can be divided into single stage and multi-stage reducers; divided according to the shape of cylindrical gear, circular bevel gear reducer and cone cylindrical gear lead wheel reducer; according to the distribution form and can be divided into type, shunt type and the same shaft type speed reducer. Our country's reducer industry development history is close to 40 years, both in that industry, reducer products are widely applied. Industry of of all kinds are to have and the temptation. Because of the great market demand it gave birth to the fierce competition in the industry. In the fierce market competition, the reducer industry must accelerate the elimination of backwardness has production capacity, vigorously develop energy-efficient products, make full use of the national energy-saving products Huimin project policy opportunities, by the strength of product updates to increase, product structure to adjust, but also should pay attention to the national industrial policy, to deal with the complicated and changeable economic environment that will allow the industry to maintain the good momentum of development. Design and design of the three cylindrical gear reducer, and its stress analysis. Key words: reducer design analysis 第一章 緒論 減速機(jī)（如圖1.1）是一種傳動機(jī)構(gòu)。在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中幾乎都可以見到它的蹤跡。減速機(jī)已經(jīng)深入到我們生活的每一部分。不管是交通工具還是工業(yè)生產(chǎn)，都有用到它。由此可見減速機(jī)的重要性。尤其是在工業(yè)和制造業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。無論是大功率的傳動系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開減速器。它具有較好的轉(zhuǎn)換性能，減速器主要應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換重要的機(jī)械配件設(shè)備。它利用齒輪的速度降低電機(jī)的輸出減速，將電機(jī)的輸出的速度降低，卷筒能夠得到超過工作要求的轉(zhuǎn)矩。減速器的主要功能有： 1.減速器降低輸出的減速，同時(shí)能夠降低了減速器承受的負(fù)載的慣量。進(jìn)而減低了能量的損失和間接地降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2.提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例是減速器的電機(jī)的輸出乘減速比。 減速器的工作原理 : 它一般用于提高輸出扭矩和降低速度的場合的機(jī)械機(jī)構(gòu)。減速器的目是降低工作輸入的的轉(zhuǎn)速，提升機(jī)械工作機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。減速器按形狀可分為菲有：圓錐齒減速機(jī)、圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照級數(shù)可分為單、二級、多級減速機(jī)。減速器的常用類型有：1.擺線針輪減速機(jī)2.行星齒輪減速機(jī)3.硬齒面圓柱齒輪減速器機(jī)4蝸桿減速機(jī)5三環(huán)減速機(jī)6軟齒面減速等等。普通的減速機(jī)幾對相同原理齒輪達(dá)到減速效果。減速器主要由傳動零件齒輪蝸輪、齒輪軸、蝸桿、軸、鍵、軸承、下箱體、上箱蓋及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有一下大部分組成：1、齒輪、軸、鍵及軸承組合;齒輪、鍵與軸制成一體，稱齒輪軸，齒輪軸該結(jié)構(gòu)用于：齒輪直徑的直徑與軸的直徑差別不大的場合下，當(dāng)減速器軸的直徑d，齒輪齒根圓的直徑d1，若d1-d≤（6~15）mm時(shí)，應(yīng)該采用齒輪軸。若d-d>（6～15）mm時(shí)，采用齒輪與軸分開由鍵連接為三個(gè)零件組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸環(huán)、軸套和軸承蓋作軸向固定;箱體是減速器的重要組成零件。減速器的箱體是傳動部件的裝配的基礎(chǔ)，箱體的裝配部件的精度應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，這樣才能保持安裝精度的高低。 2. 箱體是由用灰鑄鐵鑄造而成，對于那些的重載或有沖擊載荷的減速器可以采用鑄鋼箱體鑄造而形成的箱體零件。單件生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，降低工人的勞動強(qiáng)度?；诣T鐵具有很好的減振性能、鑄造性能、成本較低。便于軸系部件和齒輪傳動部件的安裝和拆卸，且上箱蓋和下箱體用緊固件聯(lián)接成成一體。而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)靠近軸承座孔。保證強(qiáng)化箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近肋板。 3. 減速器的附件。為充分保證減速器的正常工作運(yùn)行，對軸、齒輪、軸承組合、鍵、上端蓋和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠要求外，而且，應(yīng)該考慮到為減速器潤滑方式如：箱體的注油、測量箱體中油面高度、加工及拆裝時(shí)箱蓋與箱座的精度如何準(zhǔn)確的定位、吊耳的設(shè)計(jì)和潤滑油和潤滑脂的的合理選擇。 ①定位銷為了保證裝配的精度。每次拆裝箱體時(shí)，保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上裝加定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，進(jìn)而保證安裝的精度。 ②油面指示器,檢查減速器內(nèi)油池油面的高度的高低，要保持油池內(nèi)適量的油潤滑部件的設(shè)備，油面指示器的作用是箱體便于觀察油面較穩(wěn)定的部位，防止減速器的損壞，進(jìn)一步提高減速器的壽命。 ③放油螺塞換油時(shí)，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時(shí)用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。 ④啟箱螺釘，為加強(qiáng)密封效果，防止密封不緊漏油的的現(xiàn)象。裝配時(shí)于箱體剖分面上涂有以水玻璃、噴膠或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開蓋，進(jìn)一步提高了封閉的作用。 ⑤檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時(shí)，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。 ⑥通氣器減速器工作時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。 ⑦軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。 減速機(jī)的發(fā)展前景非常好。現(xiàn)在起重運(yùn)輸設(shè)備行業(yè)對它的需求非常的大；目前，國內(nèi)起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)正在處于良好的發(fā)展層次。近些年起冶這金，在國家宏觀調(diào)控作用下，鋼鐵產(chǎn)業(yè)嚴(yán)格控制產(chǎn)能，加快淘汰已經(jīng)落后產(chǎn)能。隨著國家對重工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度以及對水泥行業(yè)宏觀調(diào)控力度的加大，水泥機(jī)械市場需求增長空間將更為廣闊。它是水泥機(jī)械中的通用機(jī)械設(shè)備，市場景氣度必然隨之上升。起重運(yùn)輸設(shè)備是它應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)，我國起重運(yùn)輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長。由此，減速機(jī)需求也將得到有效的拉動。 如圖1.1三級減速器裝配圖 第二章 傳動裝置總體設(shè)計(jì) 展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 如圖2.1主有兩大系列，平行軸系列和垂直軸系列。減速器是按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，該減速器主要有主要包括單級減速器ZDY、兩級減速器ZLY、三級減速器ZSY和四級減速器ZFY四大系列等等。垂直軸減速器是按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，有輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置，它主要包括DBY、DCY和DFY三大系列。此次設(shè)計(jì)的是三級展開式硬齒面圓柱齒輪減速器（ZYS280-25-108）。 減速器的特點(diǎn)是：（1）齒輪傳動圓周速度不大于20米/秒；（2）工作環(huán)境40～50℃，如果低于0℃，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱至0℃以上。同時(shí)，用繪圖軟件進(jìn)行繪制二維裝配圖、軸的的零件圖等等。接下來在用SW對單個(gè)零件進(jìn)行建模和裝配三級減速器的同時(shí)仿真出視頻；最后，對三級減速器進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化改善和創(chuàng)新。 圖2.1展開式硬齒面圓柱齒輪減速器 第三章 三級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求 此次設(shè)計(jì)的三級減速器是ZSY280-25-108Kw型減速器裝配圖如圖3.1。 圖3.1三級減速器主裝配圖 圖3.2三級減速器左裝配圖 圖3.3三級減速器左裝配圖 此減速機(jī)是三級展開式圓柱齒輪減速機(jī)，其基本參考數(shù)據(jù)如下所示：齒輪軸Ⅰ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬100mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪Ⅱ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)68、齒寬90mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸Ⅱ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬130mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪Ⅲ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)88、齒寬120mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸Ⅲ：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬148mm、模數(shù)為6、螺旋角；齒輪Ⅲ：選用20CrMnT材料、齒數(shù)66、齒寬138mm、模數(shù)為6、螺旋角 原始數(shù)據(jù)為：該減速器低速級中心距為280mm，總傳動比為25，輸出功率為108Kw。機(jī)器壽命為10年，它要每年工作300天，兩班制，基本不出現(xiàn)大的波動。 3.2 確定傳動方案 傳動方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。減速器的機(jī)構(gòu)簡圖如下圖3.5所示： 圖3.4減速器的機(jī)構(gòu)簡圖 第四章 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 4.1 減速器選擇電動機(jī)和傳動比的分配 減速器的標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量以電機(jī)的額定功率表示，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)不小于所需減速器工作機(jī)的額定要求的功率。 則減速器工作機(jī)要求的電動機(jī)功率為： 其中，Pd—減速器工作機(jī)要求的電動機(jī)輸出功率，單位為Kw；η—減速器電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率；Pw—減速器工作機(jī)所需輸入功率，單位為Kw。 該三級減速器的齒式聯(lián)軸器傳動效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動效率 ；滾子軸承的傳動效率 故：η=0.99×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.98×0.99=0.851 所以，選擇YS6324型電動機(jī)，其額定功率是180Kw，空載轉(zhuǎn)速1500 r/min；滿載轉(zhuǎn)速時(shí)1400 r/min。 總傳動比公式為，其中i＝25，根據(jù)由該三級減速器基本參考數(shù)據(jù)的可知： ； ； 。 故：各級傳動比分別為、、。 4.2 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 各軸的轉(zhuǎn)速： 各軸輸入功率： 其中式中，P 、P P、 P分別為相對應(yīng)軸的功率。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 式中，T1 、 T2 、T3 、 T4對應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩 第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 一級軸齒輪的設(shè)計(jì) 1. 小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級精度，Z=25，Z=68，φ= 0.8,β=13 2. 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①載荷系數(shù) 試選K=1.5 ②小齒輪傳遞取 ③大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ； ⑤彎曲疲勞壽命的設(shè)計(jì)系數(shù),. ⑥計(jì)算一級齒輪許用彎曲應(yīng)力 應(yīng)力修正系數(shù)Y=2.0， 彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則 Z ==27.02 Z ==73.51 查表得出： Y=2.62, Y=2.24, Y=1.59，Y=1.75 ⑧因?yàn)? 所以按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.70 Y=0.86 3. 設(shè)計(jì)計(jì)算 ① =3.46m ②圓周速度: ③計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.2， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.24 ④校正并確定模數(shù)m m==3.46×=4.2mm 取mn=4mm 3.計(jì)算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a ②螺旋角 ③齒輪分度圓直徑 ； 。 ④ 齒寬 b=d=0.848.21=82.104mm b=90mm b= b+(5~10)=100mm 4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ① ==1200 Mpa ②K=0.9 K=0.92 ③計(jì)算許用接觸應(yīng)力取S=1 =K/ S=0.91200/1=1080Mpa =K/ S=0.921200/1=1104Mpa =(+)/2=1092Mpa ④節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.44 ⑤重合度系數(shù)Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù)Z==0.987 ⑥材料系數(shù)Z= 189.8 ⑧校核 =2.44189.80.750.992 =926.43 Mpa <=1092Mpa 故，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。 第二級傳動齒輪設(shè)計(jì) 1.小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=25， Z=88，φ= 1.1,β=13 2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①載荷系數(shù) K=1.5 ②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=2237500NmM ③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ==460Mpa ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù) K=0.9, K=0.92 ⑥彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2，則 == 591.43 Mpa == 604.6 Mpa ⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) Z ==27.03 Z ==95.13 查表得 Y=2.57，=2.18 , Y=1.6，Y=1.79 ⑧因?yàn)?故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 2.設(shè)計(jì)計(jì)算 ①齒輪模數(shù): M=3.44 ②圓周速度: v==2.377m/s ③計(jì)算載荷系數(shù)K 系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1.01， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒間載荷分布系數(shù)K=1.34 ④校正并確定模數(shù) m==3.437×=3.67mm 圓整后，取m=4m。 3計(jì)算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a a==232mm ②螺旋角 =13 ③齒輪分度圓直徑 d= =102.63mm, d==361.26mM ④齒寬 b= d=1.1102.63=112.893mm b=120mm b= b+(5—10)=130mm 4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ①==1500 Mpa ②K=0.95 K=0.97 ③計(jì)算許用接觸應(yīng)力， 取S=1 =K/ S=0.951500/1=1425Mpa =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =(+)/2=1440Mpa ④節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.44 ⑤重合度系數(shù)Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù)Z==0.987 ⑦材料系數(shù)Z= 189.8, Z=25 ⑧校核 =683.7Mpa=1440Mpa 第三級傳動齒輪設(shè)計(jì) 1.小齒輪采用45鋼，大齒輪采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，7級Z=25，Z=66，φ= 0.9,β=13。 2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①載荷系數(shù) K=1.5 ②)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=7528260 Nm ③大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ==460Mpa ④應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=4.2310, N=16.110 ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.92, K=0.94 ⑦取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2，則 == 604.60 Mpa == 617.71 Mpa ⑦查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) Z ==27.03 Z ==71.35 查表得 Y=2.57 ,Y=2.24 , Y=1.600, Y=1.75 ⑧計(jì)算大小齒輪的并加以比較 故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ⑨重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.9 3設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 計(jì)算齒輪模數(shù) =5.47 ②圓周速度: v==1.080m/s ③計(jì)算載荷系數(shù)K 系數(shù)K=1.5，傳動載荷系數(shù)K=1， 齒間載荷分配系數(shù)K=1.2, 齒向載荷分布系數(shù)K=1.3 K= K K K K=2.34 ④校正并確定模數(shù)m m==3.28×=6.34mm 取m=6mm 4計(jì)算齒輪傳動幾何尺寸 ①中心距a a==280.18mm ②螺旋角 =13 ③ 齒輪分度圓直徑 d= =154.00mm d ==406mm ④齒寬 b= d=138.60mm b=138mm b= b+(5—10)=148mm 5 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ①==1500 Mpa ②K=0.97 ， K=0.98 ③計(jì)算許用接觸應(yīng)力，取S=1. =K/ S=0.971500/1=1455Mpa =K/ S=0.981500/1=1470Mpa =(+)/2=1462.5Mpa ④節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.44 ⑤重合度系數(shù) Z=0.8 ⑥螺旋角系數(shù) Z==0.987 ⑦材料系數(shù) Z= 189.8 ⑧校核 =1406.49=1462.5Mpa 故滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度 第六章 軸的設(shè)計(jì) Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是112 d =50.14mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(52.65—53.65)mm，根據(jù)工廠實(shí)際情況，這里取d=53mm。 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=857.04 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.1 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d=d=53 mm, d= d+2=55 mm, d= d+10=65 mm, d= d=65 mm, d= d=55 mm, L=82 mm, L=210 mm, L=242 mm，L=8 mm, L=T=29 mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用型號為30311單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=55 mm， 外徑D=120mm Ⅱ軸的設(shè)計(jì) 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是105 d =64.7mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(67.94—69.23)mm，所以d=70mm 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=1225.07Nm 3) 軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.2 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d=70mm, d= d+10=80mm, d= d+2a= d+2(0.07—0.1)d=91.2—96，這里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 查軸承樣本，選用型號為30314單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑分別為d=70 mm，外徑D=150 mmL=35mm, L=108mm, L=105mm, L=7mm, L=T=35mm(T為軸承寬度) Ⅲ軸的設(shè)計(jì) 1.軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，均采用20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火。 2.Ⅲ軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑d，查表11.3得軸的C值是107 d=98.8mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(103. 74—105.716)mm，所以 d=110mm 軸上轉(zhuǎn)矩 T=7528.26 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.3 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d= d= d=95mm, d= d+26=121mm, d=d+10=130mm ，d=120mm，L=137mm, L=58mm, L=7 mm, L=T=45 mm(T為軸承寬度) L=45 mm, 查軸承樣本，選用型號為30319單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=95 mm，外徑D=200 mm。 Ⅳ軸的設(shè)計(jì) 1.軸材料選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）估算軸徑d，查表得軸的C值是97 d =121mm 單鍵槽增加5%——7%，所以d(127—129)mm，根據(jù)工廠實(shí)際情況，這里取d=130mm。 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=24591.3 Nm 3)軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖6.4 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)簡圖 d= d=140mm, d= d= d+10=150mm,d= d+2(0.07—0.1)=（173.28—182.4）mm,這里取d=175mm, d= d+10=160 mm L=370mm, L=269mm, L1.4h=10.5,取L=15mm, L=180mm, L=T=65mm(T為軸承寬度) 查軸承樣本，選用單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=150 mm，外徑D=320 mm 4)軸的受力分析如下圖 圖6.5 Ⅳ軸的受力分析 L=167.5mm， L=296.5mm 5) 軸的校核 F==18978.92N F= Ftan/cos=34923 N F= Ftan=21584 N R= F L/L=33750 N R = F L/L=59742 N M=10006785 Nmm R=(F L+ F d)/ L= 31759 N R=(F L- F d)/ L=3164 N M= R L=5319633 Nmm M= R L=938126 Nmm M=11332883 Nmm M=938131 Nmm 圖6.7 T=18978920Nmm ，M==11332889 Nmm = M/W＜[]=90 Mpa 故滿足要求 第七章 滾動軸承的校核 Ⅰ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計(jì)算可知： F=6329N，F(xiàn)= 3856 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=1400 r/min P=4952 N < C 故軸承30311滿足要求 Ⅱ軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計(jì)算可知： F=5988N，F(xiàn)= 3701 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=515 r/min < C 故軸承30314滿足要求 Ⅲ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計(jì)算可知： F=36521N，F(xiàn)= 22572 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=147r/min < C 故軸承30319滿足要求 Ⅳ 軸承校核 軸承類型為圓錐滾子軸承，軸承預(yù)期壽命為 由之前計(jì)算可知： F=34923N，F(xiàn)= 21584 N 軸承工作轉(zhuǎn)速n=56 r/min < C 故軸承30330滿足要求 第8章 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 第9章 在機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度 名稱 符號 結(jié)構(gòu)尺寸 箱座厚度 14 箱蓋厚度 11 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度 箱座、箱蓋上的肋厚 軸承旁凸臺的高度和半徑 h，R1 軸承蓋的外徑 D2 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 n 6 df 16 通孔直徑 20 沉頭座直徑 DO 45 地座凸緣尺寸 25 23 連接螺栓 軸承旁連接螺栓直徑 12 箱座、箱蓋連接螺栓直徑 8 連接螺栓直徑 10 通孔直徑 11 沉頭座直徑 22 凸緣尺寸 18 14 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 窺視孔螺釘直徑 箱體外壁至軸承座端面的距離 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 第九章 三級圓柱齒輪減速器的有限元分析 9.1 Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸的有限元分析如下圖所示： 圖9.1齒輪軸有限元分析 圖9.1齒輪軸有限元分析 圖9.3 軸有限元分析 圖9.4 軸有限元分析 用SW綜合上述分析可知：對個(gè)軸進(jìn)行有限元分析，由軸的應(yīng)力分析圖，得知各軸的應(yīng)力集中處在鍵槽部位比較高，通過該處的應(yīng)力的大小對比，該應(yīng)力值小于許應(yīng)應(yīng)力的大小，滿足各軸的設(shè)計(jì)要求。 9.2 齒輪的有限元分析 圖9.5 大齒輪有限元分析 圖9.6 大齒輪有限元分析 第十章 三級圓柱齒輪減速器仿真分析 圖10.1三級圓柱齒輪減速器仿真分析 圖10.2三級圓柱齒輪減速器仿真分析 由三級減速器的運(yùn)動仿真，進(jìn)一步讓我們清晰地了解到了三級減速器的工作原理以及工作的方式，以仿真現(xiàn)實(shí)的物體運(yùn)動，讓自己更加一步設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)方面的知識。 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本告一段落了。他基本上包含了我們四年的所學(xué)。不過還是有些問題沒處理好。比如在實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)習(xí)的知識與實(shí)踐中的操作和加工過程還是有一定的出入。進(jìn)行實(shí)踐操作還需要不斷的改進(jìn)。通過我們查閱資料和問老師使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成。通過不斷的解決實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題，在這個(gè)過程中我也學(xué)會了從哪方面下手，如何采用正確有效的方法去分析問題以及搜集整理文獻(xiàn)資料，同時(shí)能把理論問題運(yùn)用到實(shí)踐中。 因?yàn)檫@次畢業(yè)設(shè)計(jì)是最后一次設(shè)計(jì)，所以，不僅僅要有方法一起去發(fā)現(xiàn)問題，而且要通過自己的努力去解決問題。通過這次設(shè)計(jì)與制作，更加深刻了對書本知識的理解和認(rèn)識，明白了畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 這是一門綜合性很強(qiáng)的課程，其中包含了很多門科目有機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、工程材料、材料成型、機(jī)械制造、制圖等知識，通過設(shè)計(jì)過程可以把以前學(xué)的知識進(jìn)行更加深入的理解，同時(shí)大大提高個(gè)人訓(xùn)練能力。設(shè)計(jì)一個(gè)零件或結(jié)構(gòu)，要先了解其功能原理，然后在使其滿足使用功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不能毫無根據(jù)漫無目的的瞎想、亂改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的所有結(jié)構(gòu)的有無、位置、尺寸都是有根據(jù)甚至有標(biāo)準(zhǔn)的，不能看到別人有而有，也不能亂加或隨意編寫數(shù)據(jù)。否則可能對整體功能或使用維修等帶來影響。? 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂，有幾次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯，只能毫不情意地重來。我不禁時(shí)刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對待的良好習(xí)慣．這次設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。在此要感謝指導(dǎo)老師的辛勤教導(dǎo)與詳細(xì)講解，您還幫助我們找出解決問題的不同方法。我從此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多有用的知識和技巧。最后再一次真誠感謝您。 最后，真心得感謝老師的細(xì)心教導(dǎo)和幫助。 參考資料 葉偉昌 主編 謝家瀛 林崗 副主編 機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 北京中興印刷有限公司印刷，2008年2月第1版。 陳立德 主編 毛炳秋 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 高等教育出版社 北京東光印刷廠，2004年4月第1版 毛謙德 李振清主編 機(jī)械設(shè)計(jì)師袖珍手冊 機(jī)械工業(yè)出版社1994年 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版1985年 吳彥農(nóng)，康志軍.Solidworks2005實(shí)踐教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版 王平，張?jiān)平?SoidWorks 2012 造型設(shè)計(jì)項(xiàng)目案例解析.北京：清華大學(xué)出版社 謝 辭 此次畢業(yè)論文即將結(jié)尾，回想近階段的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，心中充滿無限感激與留戀。由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，操作過程中難免有些考慮不周的地方，如果沒有老師的指導(dǎo)和同學(xué)的支持與幫助，想要完成本次的畢業(yè)論文是相當(dāng)艱難地。在此，我向我的論文指導(dǎo)老師致以最誠摯的謝意！老師思路開闊，條理清晰，知識淵博，熟悉各類儀器的使用，在機(jī)械方面有一定的造詣。在論文的選題、資料的收集、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與完成以及論文的審定及成稿等方面都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)與建議。尤其是在試驗(yàn)中遇到問題時(shí)，總能得到老師專業(yè)細(xì)心的解答 ，對此十分感激。感謝各位老師在實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)儀器等方面給予的幫助。同時(shí)感謝所有在實(shí)驗(yàn)和論文寫作過程中幫助過我的同學(xué)，感謝她們對我的幫助和鼓勵。謝謝老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的陪伴支持，使我的實(shí)驗(yàn)課題及論文撰寫順利完成。最后感謝所有閱讀本論文的老師，給我提出寶貴的建議，非常感謝！ 42