二级齿轮减速器及三维运动仿真设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 镇  江  高  专      业   设   计   (论   文 ) 二级齿轮减速器及三维运动仿真设计  of      名：        （四号宋体）            专业班级：        （四号宋体）            学生姓名：        （四号宋体）            学     号：        （四号宋体）            指导教师姓名：   （四号宋体）             指导教师职称：    （四号宋体）            年       月   摘  要  I 摘  要  圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器，以体积最小为目标函数，进行可靠性分析及优化设计的研究。   本次设计首先，通过对圆柱齿轮减速器结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核并以体 积最小为目标函数，进行可靠性分析及优化设计；最后，通过图软件绘制了优化后的圆柱齿轮减速器装配图及主要零部件图。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。  关键词： 圆柱齿轮，减速器，轴，设计  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  is in of to of a as of is by on in on of as to of is of of be to on of in   录    录  摘  要  . I .  1 章  绪论  . 1 第 2 章  总体参数计算  . 2 术条件  . 2 配传动比  . 2 动 和动力参数计算  . 2 轴的转速  . 2 轴的输入功率  . 3 轴的输入转矩  . 3 理列表  . 3 第 3 章  齿轮传动的设计与校核  . 4 速级齿轮传动  . 4 精度等级、材料和齿数  . 4 齿面接触疲劳强度设计  . 4 齿根弯曲强度设计  . 5 何尺寸计算  . 7 算  . 7 速级齿轮传动  . 7 精度等级、材料和齿数  . 7 齿面接触疲劳强度设计  . 7 齿根弯曲强度设计  . 9 何尺寸计算  . 10 算  . 10 速器体积最小优化设计  . 11 速器体积函数分析  . 11 速级齿轮优化设计  . 11 速级齿轮优化设计  . 12 第 4 章  轴及附件的设计与校核  . 14 的设计与校核  . 14 镇江市高等专科学校毕业设计（论文）   输入轴  . 14 间轴  . 16 出轴  . 20 承的选择与校核  . 22 入轴的轴承  . 22 间轴、输 出轴的轴承  . 23 的选择与校核  . 23 入轴的键  . 23 间轴、输出轴的键  . 24 速器附件设计及润滑密封  . 24 滑与密封  . 24 速器机体结构尺寸计算  . 24 第 5 章  基于  的三维设计  . 26  三维设计软件概述  . 26 维设计  . 26 入齿轮轴  . 26 轮  . 26   . 27 体、箱盖  . 27 维装配  . 28 总  结  . 30 参考文献  . 31 致  谢  . 32 第 1 章  绪论  1 第 1 章  绪论  随着我国科学技术水平的快速提高，圆柱齿轮减速器传动装置的技术得到了很大的进步，各企业的经济意识越加强烈，对工程的要求也就越来越高。但是由于受到大型圆柱齿轮减速器关键核心技术、性能、卡考使用寿命低、控制系统差距大等问题的影响，目前仍然存在着一些问题。当今高速发展的信息技术时代下，我国的科技水平同样得到了质的提升。作为输送物料 的主要设备，生产工艺的发展矗然要幸高端的技术进行配合，从而实现生产效率的提高、资源能量的节约，增加我国国际竞争能力，实现利益最大化。  圆柱齿轮减速器被广泛地应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。本课题对某二级圆柱齿轮减速器，以体积最小为目标函数，进行可靠性分析及优化设计的研究，使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练，培养学生解决实际工程问题的能力。  目前圆柱齿轮减速器已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中圆柱齿轮减速器又成为重要的组成部分 钢绳芯圆柱齿轮减速器、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。  这些输送机的特点是输送能力大 (可达 30000t/h)，适用范围广 (可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人 )，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大 (可达 16)，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。  目前，圆柱齿轮减速器的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法 等。我国已于 1978 年完成了钢绳芯圆柱齿轮减速器的定型设计。钢绳芯圆柱齿轮减速器的适用范围：  （ 1）适用于环境温度一般为 45C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施；  （ 2）可做水平运输，倾斜向上 (16)和向下运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达 15 （ 3）可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊；  （ 4）输送带伸长率为普通带的 1/5；其使用寿命比普通胶带长；成槽性好；运输距离。  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  2 第 2 章  总体参数计算  术条件   二级圆柱齿轮减速器工作条件：  输入功率 P=5入转速 000r/传动比 i=25，系统可靠度 R=作寿命为 10 年，且载荷均匀。   常规方法的设计；   以减速器体积最小为目标函数进行进行优化设计；   传动简图如下：  配传动比  为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，选 V 带传动比： 3带i ；  设计要求减速器总的传动比为： 25i ；  考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为  21 3.1   则：   动和动力参数计算  轴的转速  第 2 章  总体参数计算  3 1 轴   m i n/10001 m 2 轴   m i n/  0 0112  3 轴   m i n/ 0223  轴的输入功率  1 轴   2 轴    5  3 轴   轴的输入转矩  1 轴      0  5 09 5 5 0111  2 轴      5 09 5 5 0222  3 轴      8   5 09 5 4 9333  理列表  轴名  功率  转矩 )/( 1 000 2  江市高等专科学校毕业设计（论文）  4 第 3 章  齿轮传动的设计与校核  速级齿轮传动  精度等级、材料和齿数  采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240 选小齿轮齿数 201 Z  大齿轮齿数 1 1 齿面接触疲劳强度设计  由设计计算公式进行试算，即  3 211 )(  1）  确定公式各计算 数值  （ 1）试选载荷系数 3.1（ 2）计算小齿轮传递的转矩   （ 3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 1d  （ 4）由表 得材料的弹性影响系数 2/  （ 5）由图 齿面硬度查得  小齿轮的接触疲劳强度极限 001  大齿轮的接触疲劳强度极限 502  （ 6）由式 算应力循环次数  911 83 0 010(11 0 0 06060 892 N  （ 7）由图 得接触疲劳强度寿命系数     （ 8）计算接触疲劳强度许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10  第 3 章  齿轮传动的设计与校核  5 M P  i   M P  i  （ 9）计算  试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值  t 95  231  计算圆周速度 v t / 0 0 0 0 1  计算齿宽 b  计算齿宽与齿高之比 b/h 模数  5   hb  根据 ， 7 级精度，查得动载荷系数 K  假设 100/ ，由表查得   K  由于载荷平稳，由表 得使用系数 K  由表查得 查得 故载荷系数 （ 10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得  3311  （ 11）计算模数  11  齿根弯曲强度设计  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  6 弯曲强度的设计公式为  3 2112 （ 1）确定公式内的计算数值  由图 得  小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001  大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802  由图 得弯曲疲劳寿命系数   Z  计算弯曲疲劳许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=上式得   M P   M P  计算载荷系数   （ 2）查取齿形系数  由表 得 （ 3）查取应力校正系数  由表 得  （ 4）计算大小齿轮的 并比较  222111  大齿轮的数据大  （ 5）设计计算   3  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算第 3 章  齿轮传动的设计与校核  7 的模数，可取有弯曲强度算得的模数 整取标准值 m 2按接触强度算得的分度圆直径   算出小齿轮齿数 1 取 281 Z  大齿轮齿数   取 1552 Z  何尺寸计算  （ 1）计算分度圆直径    （ 2）计算中心距     8 32/)3 1 056(2/)( 21  （ 3）计算齿宽宽度 d 565611 取 60 验算  t  7 5564 7 2 7 02211  K 100/ 5 7  合适  速级齿轮 传动  精度等级、材料和齿数  采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240 选小齿轮齿数 181 Z ，  大齿轮齿数 取 812 Z  则实际传动比： 传动误差小于 5，合适。  齿面接触疲劳强度设计  由设计计算公式进行试算，即  3 211 )(  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  8 1）  确定公式各计算数值  （ 1）试选载荷系数 3.1（ 2）计算小齿轮传递的转矩   （ 3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 1d  （ 4）由表 得材料的弹性影响系数 2/  （ 5）由图 齿面硬度查得  小齿轮的接触疲劳强度极限 001  大齿轮的接触疲劳强度极限 502  （ 6）由式 算应力循环次数  811 83 0 010( 06060 882 N  （ 7）由图 得接触疲劳强度寿命系数     Z  （ 8）计算接触疲劳强度许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10   M P  i   M P  i  （ 9）计算  试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值  t 95  231  计算圆周速度 v t / 0 0 0 0 1  计算齿宽 b  计算齿宽与齿高之比 b/h 第 3 章  齿轮传动的设计与校核  9 模数   hb  根据 ， 7 级精度，查得动载荷系数 K  假设 100/ ，由表查得   K  由表 得使用系数 K  由表查得 查得 故载荷系数 4 5   （ 10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得  3311  （ 11）计算模数  11  齿根弯曲强度设计  弯曲强度的设计公式为  3 2112 （ 1）确定公式内的计算数值  由图 得  小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001  大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802  由图 得弯曲疲劳寿命系数   计算弯曲疲劳许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=式 10   M P   M P    镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  10 计算载荷系数  4 1 （ 2）查取齿形系数  由表 得 （ 3）查取应力校正系数  由表 得  （ 4）计算大小齿轮的 并比较  0 1 5 2  0 1 3 6  222111  大齿轮的数据大  （ 5）设计计算   5  3  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 是取标准值 m 4 并按接触强度算得的分度圆直径   算出小齿轮齿数 1 取 241 Z   大齿轮齿数 取 1082 Z  何尺寸计算  （ 1）计算分度圆直径    （ 2）计算中心距     6 42/)4 3 296(2/)( 21  （ 3）计算齿宽宽度 d 969611 取 100 验算  t  4 5962 5 1 9 7 02211  第 3 章  齿轮传动的设计与校核  11 K 100/  合适  速器体积最小优化设计  速器体积函数分析  在确保减速器 强度基础上，要使减速器体积最小即只要使齿轮体积最小即可，体积函数为：   从体积函数可以看出，对于给定工况下，已知传动比及扭矩的齿轮传动中，决定齿轮体积的为 H ，要使减速器体积最小即齿轮体积最小就需提高接触疲劳强度许用应力 H ，也就是提高材料的表面硬度。在后面的优化设计中将提高材料的表面硬度重新进行计算。  速级齿轮优化设计  （ 1）选精度等级、材料和齿数  采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 30质），硬度为 320齿轮材料为 30（调质），硬度为 300 （ 2）接触疲劳强度许用应力计算  由图 齿面硬度查得  小齿轮的接触疲劳强度极限 001  大齿轮的接触疲劳强度极限 702  计算接触疲劳强度许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10   M P  i  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  12 M P  2l i  与 同的计算过程，重新计算优化后齿轮参数，结果如下：  序号  名称  符号  计算公式及参数选择  1 齿数  Z 22， 122 2 模数  m 2 分度圆直径  2144,44  4 齿顶高  5 齿根高  6 全齿高  h  7 顶隙  c  8 齿顶圆直径  21 48,48  9 齿根圆直径  43 ff 39,39  10 中心距  a  速级齿轮优化设计  （ 1）选精度等级、材料和齿数  采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 30质），硬度为 320齿轮材料为 30（调质），硬度为 300 （ 2）接触疲劳强度许用应力计算  由图 齿面硬度查得  小齿轮的接触疲劳强度极限 001  大齿轮的接触疲劳强度极限 702  计算接触疲劳强度许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10   M P  i   M P  i  第 3 章  齿轮传动的设计与校核  13 与 同的计算过程，重新计算优化后齿轮参数，结果如下：  序号  名称  符号  计算公式及参数选择  1 齿数  Z 25， 113 2 模数  m 3 分度圆直径  2139,75  4 齿顶高  5 齿根高  6 全齿高  h  7 顶隙  c  8 齿顶圆直径  21 45,81  9 齿根 圆直径  43 ff 10 中心距  a  镇江市高等专科学校毕业设计（论文）  14 第 4 章  轴及附件的设计与校核  的设计与校核  入轴  （ 1）尺寸与结构设计计算  1）高速轴上的功率 速 转矩 T1  ， 0001  ， 2）初步确定轴的最小直径  先按式3 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据机械设计表  112C ，于是得：   0  2 31 该处开有键槽故轴径加大 5 10，且高速轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 1d 。为了使所选的轴直径 1d 与联轴器的孔径相适应，故取 21 ；01 。  3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度  （ a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求 2 轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度 ，取 3h 故取 2 段的直径 282 d ，长度 72 。  (b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时 受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。根据 82 ，查机械设计手册选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6206，故 073 ， 773 ，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度 ，取 3h ，因此，取 164 。  (c) 齿轮处由于齿轮分度圆直径 41 ，故采用齿轮轴形式，齿轮宽度B=50考虑到齿轮端面与箱体间距 10及两级齿轮间位置配比，取74 ， 6 。  4）轴上零件的周向定位  查机械设计表，联接联轴器的平键截面 566 。  （ 2）强度校核计算  1）求作用在轴上的力  已知高速级齿轮的分度圆直径为 d =52根据机械设计 （轴的设计计算部第 4 章  轴及附件的设计与校 核  15 分未作说明皆查此书）式 (10则  a a  NF p  2）求轴上的载荷  首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a 值。对于 6206 型深沟球轴承，由手册中查得 a=15此，轴的支撑跨距为2 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的  M 的值列于下表。  载荷  水平面 H 垂直面 V 支反 力 F H 11431 ， H 12622  V 22371 ， V 15162  C 截面弯矩