基于圓柱三級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 論文題目：三級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與分析學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 2016年3月18目錄 摘要.3第一章 圓柱齒輪減速器簡(jiǎn)介.6第二章 三級(jí)圓柱齒輪減速器總體設(shè)計(jì).9第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求.10第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.13 4.1 選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配.13 4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)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(jí)圓柱齒輪減速器的有限元分析.35 9.1 軸、軸、軸、軸的有限元分析.35 9.2 齒輪的有限元分析.37第十章 三級(jí)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(dòng)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(duì)來(lái)說(shuō)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(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常常用在原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速裝置 。在原動(dòng)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(dòng)裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類(lèi)別包括了各類(lèi)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(zhuān)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(dòng)裝置在內(nèi)的各類(lèi)傳動(dòng)裝置等。按照級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)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(kāi)式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。我們國(guó)家的減速機(jī)行業(yè)發(fā)展歷史已接近40年，無(wú)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(lèi)行業(yè)都對(duì)它有及其大的誘惑。因?yàn)闃O大的市場(chǎng)需求才催生了激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)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(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，用以應(yīng)對(duì)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(shì)頭。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是三級(jí)圓柱齒輪減速器，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。 關(guān)鍵詞 ： 減速器 設(shè)計(jì) 分析AbstractIncluding 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 countrys 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(dòng)機(jī)構(gòu)。在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中幾乎都可以見(jiàn)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(jiàn)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(wú)論是大功率的傳動(dòng)系統(tǒng)還是小功率的精密儀器，都離不開(kāi)減速器。它具有較好的轉(zhuǎn)換性能，因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到我們所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，而且能夠得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。國(guó)際目前用于傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，它的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。它的功能主要是（1）能夠同時(shí)降速并且提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例按照電機(jī)的輸出乘減速比。（2）減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。它的工作原理 : 它一般用于轉(zhuǎn)速較低扭矩較大的機(jī)構(gòu)。減速機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較精密，使用它的目的是降低機(jī)器的轉(zhuǎn)速，增加機(jī)器的轉(zhuǎn)矩。按照形狀可分為圓錐齒減速機(jī)和圓錐圓柱齒引輪減速機(jī)；按照分布形式又可分為分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)；按照級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)。以下是常用分類(lèi)：（1）擺線針輪減速機(jī)（2）硬齒面圓柱齒輪減速器（3）行星齒輪減速機(jī)（4）軟齒面減速機(jī)（5）三環(huán)減速機(jī)（6）蝸桿減速機(jī)等等。把機(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的，普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果。減速器主要由傳動(dòng)零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：1、齒輪、軸及軸承組合;小齒輪與軸制成一體，稱(chēng)齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下，如果軸的直徑為d，齒輪齒根圓的直徑為df，則當(dāng)df-d67mn時(shí)，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當(dāng)df-d67mn時(shí)，采用齒輪與軸分開(kāi)為兩個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪。此時(shí)齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)濺起的稀油，進(jìn)行潤(rùn)滑。箱座中油池的潤(rùn)滑油，被旋轉(zhuǎn)的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過(guò)導(dǎo)油槽流入軸承。當(dāng)浸油齒輪圓周速度2m/s時(shí)，應(yīng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤(rùn)滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開(kāi)。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進(jìn)入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。2、箱體;箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對(duì)于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡(jiǎn)化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體?；诣T鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺(tái)，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。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。3、減速器附件;為了保證減速器的正常工作，除了對(duì)齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤(rùn)滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。1）檢查孔為檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤(rùn)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。2)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。3)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。4)定位銷(xiāo)為保證每次拆裝箱蓋時(shí)，仍保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷(xiāo)。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對(duì)稱(chēng)箱體應(yīng)呈對(duì)稱(chēng)布置，以免錯(cuò)裝。5)油面指示器檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器。6)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(kāi)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。7)啟箱螺釘為加強(qiáng)密封效果，通常在裝配時(shí)于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開(kāi)蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置，加工出2個(gè)螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動(dòng)啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘，啟蓋時(shí)用起子撬開(kāi)箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓 減速機(jī)的前景非常好。它體現(xiàn)在起重運(yùn)輸設(shè)備行業(yè)對(duì)它的需求前景；國(guó)家起重運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)面臨良好的發(fā)展機(jī)遇。城鎮(zhèn)化加速落實(shí)，催生出龐大的機(jī)械設(shè)備需求，這為起重運(yùn)輸企業(yè)創(chuàng)造了良好的環(huán)境。冶金行業(yè)這幾年，在國(guó)家宏觀調(diào)控的指導(dǎo)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。鋼鐵產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，也帶來(lái)了機(jī)遇。水泥機(jī)械作為振興水泥工業(yè)的重要行業(yè)，隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度以及對(duì)水泥行業(yè)宏觀調(diào)控力度的加大，水泥機(jī)械市場(chǎng)需求增長(zhǎng)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(chǎng)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)，該行業(yè)的發(fā)展速度影響著減速機(jī)市場(chǎng)的需求。我國(guó)起重運(yùn)輸業(yè)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。由此，減速機(jī)需求也將得到有效的拉動(dòng)。如圖1.1三級(jí)減速器裝配圖第二章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 展開(kāi)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。平行軸減速器是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GBl900488)生產(chǎn)，它主要包括ZDY(單級(jí))、ZLY(兩級(jí))、ZSY(三級(jí))和ZFY(四級(jí))四大系列，垂直軸減速器是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(JB/T90021999)生產(chǎn)，主要在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(jí)展開(kāi)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(dòng)圓周速度不大于20米/秒；（2）工作環(huán)境4050，如果低于0，啟動(dòng)前潤(rùn)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(lái)在用SW對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行建模和裝配三級(jí)減速器的同時(shí)仿真出視頻；最后，對(duì)三級(jí)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(kāi)式硬齒面圓柱齒輪減速器第三章 三級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求 此次設(shè)計(jì)的三級(jí)減速器是ZSY280-25-108Kw型減速器裝配圖如圖3.1。圖3.1三級(jí)減速器主裝配圖圖3.2三級(jí)減速器左裝配圖圖3.3三級(jí)減速器左裝配圖 此減速機(jī)是三級(jí)展開(kāi)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：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬100mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪：選用20CrMnT材料、齒數(shù)68、齒寬90mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬130mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪：選用20CrMnT材料、齒數(shù)88、齒寬120mm、模數(shù)為4、螺旋角；齒輪軸：選用45材料、齒數(shù)25、齒寬148mm、模數(shù)為6、螺旋角；齒輪：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(jí)中心距為280mm，總傳動(dòng)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(dòng)。3.2 確定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)方案要滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)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(jiǎn)圖如下圖3.5所示：圖3.4減速器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖第四章 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4.1 選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比的分配標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量以額定功率表示，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)不小于所需工作機(jī)的額定要求的功率。則工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)功率為： 其中，Pd工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為Kw；電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率；Pw工作機(jī)所需輸入功率，單位為Kw。 該三級(jí)減速器的齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ；圓柱斜齒輪齒輪傳動(dòng)效率 ；滾子軸承的傳動(dòng)效率 故：=0.990.980.980.980.980.980.980.980.99=0.851 所以，選擇YS6324型電動(dòng)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(dòng)比公式為，其中i25，根據(jù)由該三級(jí)減速器基本參考數(shù)據(jù)的可知： ； ； 。故：各級(jí)傳動(dòng)比分別為、。4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(duì)應(yīng)軸的功率。各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 式中，T1 、 T2 、T3 、 T4對(duì)應(yīng)軸的轉(zhuǎn)矩第五章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 一級(jí)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5862HRC，7級(jí)精度，Z=25，Z=68，= 0.8,=132. 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 載荷系數(shù) 試選K=1.5小齒輪傳遞取大小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ； 彎曲疲勞壽命系數(shù),.計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)Y=2.0，則 Z =27.02 Z =73.51查表得出： Y=2.62, Y=2.24, Y=1.59，Y=1.75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)算重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.70 Y=0.863. 設(shè)計(jì)計(jì)算 =3.46m圓周速度: 計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)K=1.5，傳動(dòng)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 校正并確定模數(shù)m m=3.46=4.2mm 取mn=4mm3.計(jì)算齒輪傳動(dòng)幾何尺寸中心距a 螺旋角 齒輪分度圓直徑 ； 。 齒寬 b=d=0.848.21=82.104mm b=90mm b= b+(510)=100mm4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =1200 MpaK=0.9 K=0.92 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節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.44重合度系數(shù)Z=0.8螺旋角系數(shù)Z=0.987材料系數(shù)Z= 189.8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(jí)傳動(dòng)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5862HRC，7級(jí)Z=25， Z=88，= 1.1,=132.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 載荷系數(shù) K=1.5小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=2237500NmM大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =460Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 彎曲疲勞壽命系數(shù) K=0.9, K=0.92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因?yàn)?故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.92.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪模數(shù): M=3.44圓周速度: v=2.377m/s計(jì)算載荷系數(shù)K系數(shù)K=1.5，傳動(dòng)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 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(dòng)幾何尺寸中心距a a=232mm螺旋角=13齒輪分度圓直徑d= =102.63mm, d=361.26mM齒寬 b= d=1.1102.63=112.893mm b=120mm b= b+(510)=130mm4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =1500 MpaK=0.95 K=0.97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節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.44重合度系數(shù)Z=0.8 螺旋角系數(shù)Z=0.987 材料系數(shù)Z= 189.8, Z=25 校核 =683.7Mpa=1440Mpa 第三級(jí)傳動(dòng)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5862HRC，7級(jí)Z=25，Z=66，= 0.9,=13。 2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 載荷系數(shù) K=1.5)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=7528260 Nm大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =460Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=4.2310, N=16.110彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.92, K=0.94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 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)重合度系數(shù)Y及螺旋角系數(shù)Y Y=0.7 Y=0.93設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算齒輪模數(shù) =5.47圓周速度: v=1.080m/s計(jì)算載荷系數(shù)K 系數(shù)K=1.5，傳動(dòng)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 校正并確定模數(shù)m m=3.28=6.34mm 取m=6mm4計(jì)算齒輪傳動(dòng)幾何尺寸 中心距a a=280.18mm螺旋角 =13 齒輪分度圓直徑 d= =154.00mm d =406mm齒寬 b= d=138.60mm b=138mm b= b+(510)=148mm5 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =1500 Mpa K=0.97 ， K=0.98 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節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.44重合度系數(shù) Z=0.8螺旋角系數(shù) Z=0.987材料系數(shù) Z= 189.8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)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(52.6553.65)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 Nm3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖6.1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為30311單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=55 mm， 外徑D=120mm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(67.9469.23)mm，所以d=70mm 2) 軸上轉(zhuǎn)矩 T=1225.07Nm3) 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖6.2 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 d=70mm, d= d+10=80mm, d= d+2a= d+2(0.070.1)d=91.296，這里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 查軸承樣本，選用型號(hào)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)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107 d=98.8mm 單鍵槽增加5%7%，所以d(103. 74105.716)mm，所以 d=110mm軸上轉(zhuǎn)矩 T=7528.26 Nm3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖6.3 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)為30319單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=95 mm，外徑D=200 mm。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97d =121mm 單鍵槽增加5%7%，所以d(127129)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 Nm3)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：圖6.4 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 d= d=140mm, d= d= d+10=150mm,d= d+2(0.070.1)=（173.28182.4）mm,這里取d=175mm, d= d+10=160 mmL=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 mm4)軸的受力分析如下圖 圖6.5 軸的受力分析 L=167.5mm， L=296.5mm5) 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6.7T=18978920Nmm ，M=11332889 Nmm = M/W=90 Mpa 故滿足要求第七章 滾動(dòng)軸承的校核軸承校核軸承類(lèi)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滿足要求軸承校核 軸承類(lèi)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 軸承校核 軸承類(lèi)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 軸承校核軸承類(lèi)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(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度名稱(chēng)符號(hào)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(tái)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n6df16通孔直徑20沉頭座直徑DO45地座凸緣尺寸2523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1814定位銷(xiāo)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(jí)圓柱齒輪減速器的有限元分析9.1 軸、軸、軸、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(duì)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(guò)該處的應(yīng)力的大小對(duì)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(jí)圓柱齒輪減速器仿真分析圖10.1三級(jí)圓柱齒輪減速器仿真分析圖10.2三級(jí)圓柱齒輪減速器仿真分析 由三級(jí)減速器的運(yùn)動(dòng)仿真，進(jìn)一步讓我們清晰地了解到了三級(jí)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(dòng)，讓自己更加一步設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)方面的知識(shí)?？偨Y(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(guò)還是有些問(wèn)題沒(méi)處理好。比如在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)與實(shí)踐中的操作和加工過(guò)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(guò)我們查閱資料和問(wèn)老師使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成。通過(guò)不斷的解決實(shí)驗(yàn)中所遇到的問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中我也學(xué)會(huì)了從哪方面下手，如何采用正確有效的方法去分析問(wèn)題以及搜集整理文獻(xiàn)資料，同時(shí)能把理論問(wèn)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(wèn)題，而且要通過(guò)自己的努力去解決問(wèn)題。通過(guò)這次設(shè)計(jì)與制作，更加深刻了對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，明白了畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)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(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，其中包含了很多門(mén)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(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程可以把以前學(xué)的知識(shí)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(wú)根據(jù)漫無(wú)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(wú)、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(xiě)數(shù)據(jù)。否則可能對(duì)整體功能或使用維修等帶來(lái)影響。 說(shuō)實(shí)話，設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這兩月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。設(shè)計(jì)過(guò)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(cuò)，只能毫不情意地重來(lái)。但一想起要有耐心，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故，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(duì)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(wèn)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(shí)和技巧。最后再一次真誠(chéng)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(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 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(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社1994年 中國(guó)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(cè)上 中國(guó)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(wú)限感激與留戀。由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，操作過(guò)程中難免有些考慮不周的地方，如果沒(méi)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(chéng)摯的謝意！老師思路開(kāi)闊，條理清晰，知識(shí)淵博，熟悉各類(lèi)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(wèn)題時(shí)，總能得到老師專(zhuān)業(yè)細(xì)心的解答 ，對(duì)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(xiě)作過(guò)程中幫助過(guò)我的同學(xué)，感謝她們對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)。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(xiě)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！43