基于ProE的二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)造型畢業(yè)論文

1、榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)分類號 單位代碼 密 級 學(xué) 號 * 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目基于Pro/E的二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)造型作 者LXT院 (系)化學(xué)與化工學(xué)院專 業(yè)過程裝備與控制工程指導(dǎo)教師D R答辯日期2012 年 5 月 26 日摘 要減速器是一種用途十分廣泛且比較典型的機(jī)械傳動(dòng)裝置，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)矩的作用。本設(shè)計(jì)是一臺二級圓柱齒輪減速器，完成了齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)、齒輪及軸強(qiáng)度校核等計(jì)算工作，并且采用Pro/E三維造型和裝配，使設(shè)計(jì)結(jié)果得到最直接的體現(xiàn)。初步建立了一臺減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用此方法實(shí)現(xiàn)一臺減速器，可縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)正確性，

2、對提高產(chǎn)品質(zhì)量具有一定意義。關(guān)鍵詞：減速器；Pro/E；三維造型；模型裝配ABSTRACTModeling of Two Cylindrical Gear Reducer Based on Pro/EABSTRACTThe reducer, widely and typically used, is one of mechanical transmission devices. It plays a role in matching speed and transmitting torque between the prime mover and working machine or the

3、implementing agency.This paper is about the design of a two-cylinder gear reducer, including the design of gear, the design of shaft and the strength check of them. With three-dimensional modeling and assembly by Pro/E, the results have the most direct manifestation. By the initial establishment of

4、this parametric design system, the program can devise a reducer, shorting the design cycle, saving design costs, and subjoining the accuracy of it. It is the great significance to improve product quality.Key words: Reducer; Pro/E; Three-dimensional Modeling; Assembly ModelingIII目 錄摘 要IABSTRACTII1 緒論

5、11.1 減速器簡介11.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）簡介及發(fā)展現(xiàn)狀11.3 本課題研究目的意義22 二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算32.1 設(shè)計(jì)參數(shù)32.2 傳動(dòng)方案的分析32.3 電動(dòng)機(jī)的選擇32.3.1 工作機(jī)使用功率Pw42.3.2 所需的電動(dòng)機(jī)的功率Pd42.3.3 選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率Pd42.3.4 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速42.3.5 總傳動(dòng)比計(jì)算和分配各級傳動(dòng)比52.4 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算52.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算52.4.2 各軸功率的計(jì)算62.4.3 各軸扭矩的計(jì)算62.5 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算62.5.1 高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算62.5.2 低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算102.

6、6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算132.6.1 高速級軸的設(shè)計(jì)132.6.2 中間軸的設(shè)計(jì)162.6.3 低速級軸的設(shè)計(jì)172.7 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算192.7.1 輸入軸上鍵的選擇及校核192.7.2 中間軸上鍵的選擇及校核192.7.3 輸出軸上鍵的選擇及校核202.8 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)202.8.1 箱體初步設(shè)計(jì)202.8.2 箱體附件設(shè)計(jì)202.8.3 箱體尺寸表212.9 潤滑密封設(shè)計(jì)223 基于Pro/E的二級圓柱齒輪減速器的造型及裝配233.1 軸承的主要造型過程233.2 軸承端蓋的主要造型過程233.3 上箱體的主要造型過程243.4 下箱體的主要造型過程243.5 箱體的裝配過程254

7、總結(jié)27參考文獻(xiàn)28致 謝291 緒論1.1 減速器簡介減速器是一種介于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，主要作用是用來傳遞動(dòng)力和增大轉(zhuǎn)矩，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)行業(yè)，如礦業(yè)生產(chǎn)、化工設(shè)備、汽車制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。而在種類繁多的減速器中，圓柱齒輪減速器是較為普遍使用的傳動(dòng)裝置，其設(shè)計(jì)過程幾乎涉及機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)方面，如幾何參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件選型、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、潤滑與密封設(shè)計(jì)等。其設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)技術(shù)水平，不單單是我國，當(dāng)今國際上各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展的總趨勢都在向著六高、二低、二化等方面發(fā)展：六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高

8、可靠性和高傳動(dòng)效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化1-2。1.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）簡介及發(fā)展現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡稱CAD)是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的全過程：包括資料檢索、方案構(gòu)思、分析計(jì)算、工程繪圖和編制技術(shù)文件等，是隨著計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及軟件的發(fā)展而形成的一門綜合性很高的新技術(shù)。該技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)50年代后期發(fā)達(dá)國家的航空和軍事工業(yè)中，其主要發(fā)展階段和特點(diǎn)如下：20世紀(jì)60年代，CAD有交互式二維繪圖和三維線框模型的主要特點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，CAD的主要特點(diǎn)是自由曲線曲面生成算法和表面造型理論。這期間CAD

9、開始實(shí)用化，從二維的電路設(shè)計(jì)發(fā)展到三維的飛機(jī)、造船、汽車等設(shè)計(jì)。正是曲面造型技術(shù)帶來了CAD技術(shù)的第一次革命。20世紀(jì)80年代，CAD的主要技術(shù)特征是實(shí)體造型理論和幾何建模方法。實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，有助于CAD、CAM、CAE的集成，被認(rèn)為是新一代CAD系統(tǒng)在技術(shù)上的突破性進(jìn)展。20世紀(jì)90年代，參數(shù)化造型理論日趨成熟，形成了基于特征的實(shí)體造型技術(shù)，為建立產(chǎn)品的信息模型奠定了基礎(chǔ)，其以PTC公司的Pro/ENGINEER為代表?？梢哉J(rèn)為，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。可以看出，CAD正經(jīng)歷著由傳統(tǒng)技術(shù)向現(xiàn)代技術(shù)的轉(zhuǎn)變，如今的CAD技術(shù)己廣泛應(yīng)用于電子

10、、機(jī)械、建筑、輕紡航空航天、化工、交通、影視、教育等各個(gè)領(lǐng)域，特別是近二十年來，由于計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高，CAD技術(shù)有了大規(guī)模的發(fā)展，己經(jīng)引起了一場工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，從而也成為衡量一個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。1.3 本課題研究目的意義基于以上背景，本設(shè)計(jì)是以二級圓柱齒輪減速器為例，主要對各級傳動(dòng)齒輪、軸、軸承、鍵、箱體等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，然后又對齒輪，軸，鍵等一些重要零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行了校核。隨后根據(jù)自己算出來的尺寸開始手工畫草圖，草圖繪制完成后，再利用Pro/E軟件進(jìn)行齒輪、軸、軸承、軸承端蓋、箱體等零部件的三維造型，

11、最終裝配成一臺二級圓柱直齒輪減速器，使設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性最終得到最直接的體現(xiàn)。采用此方法實(shí)現(xiàn)一臺減速器，可縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)正確性。通過完成本設(shè)計(jì)，可掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序、方法、設(shè)計(jì)規(guī)律、技術(shù)措施，了解現(xiàn)代CAD設(shè)計(jì)方法，為以后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗(yàn)，鍛煉解決問題的能力，所以本課題的研究具有重要意義3-4。2 二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)工作機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩T 900 N m輸送帶工作速度v 1.4 m/s滾筒直徑D 400 mm每日工作小時(shí)數(shù) 16h使用年限 8年2.2 傳動(dòng)方案的分析給定的參數(shù)中轉(zhuǎn)矩小于1500 N m，帶速小于5.0 m/s，從而可以看出該機(jī)構(gòu)載荷

12、較平穩(wěn)，二級圓柱齒輪減速器可以初選展開式結(jié)構(gòu)。由于該傳動(dòng)速度較低且工作比較平穩(wěn)，故選用閉式圓柱直齒輪傳動(dòng)，這樣傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑和防護(hù)也有利于減速器的工作壽命及日常維護(hù)5。傳動(dòng)方案如下：圖2-1 設(shè)計(jì)傳動(dòng)簡圖2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇該減速器為一般用途機(jī)械，根據(jù)工作和電源條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，方法如下：2.3.1 工作機(jī)使用功率PwPw= （2-1）式中 T工作機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩，N m；工作機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，r/min；工作機(jī)的傳動(dòng)效率。從給定參數(shù)中可知圓周速度和滾筒直徑D由公式：v=可以求得=66.85 r/min進(jìn)而得到Pw=6.49 KW2.3.2 所需的電動(dòng)機(jī)的功率Pd由參考文獻(xiàn)5表

13、2-5選?。?0.96（V帶效率）；=0.97（齒輪傳動(dòng)效率按7級精度）：=0.99（滾動(dòng)軸承效率）；=0.99（彈性聯(lián)軸器效率）；傳動(dòng)滾筒效率。由式=可得到電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)總效率：=0.960.970.990.990.96 =0.82所需電動(dòng)機(jī)的功率=7.91 KW2.3.3 選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率Pd因減速器連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊，經(jīng)常滿載，每天兩班制工作16h，查Y型電動(dòng)機(jī)型號表，取=11 KW2.3.4 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速為=66.85 r/min可取67 r/min。推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級減速器傳動(dòng)比范圍i齒輪=34。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為=（91

14、6）66.85=(601.651069.60) r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000和750兩種。查得兩種電動(dòng)機(jī)型號其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的比較情況見下表：表2-1 電動(dòng)機(jī)型號選擇方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率/KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動(dòng)比 重量同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速i/Kg1Y180L-81175073010.921802Y160L-611100097014.51139綜合考慮電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、重量及傳動(dòng)比，比較上表兩種方案。方案1電動(dòng)機(jī)價(jià)格較便宜，但傳動(dòng)比較小，致使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸也較小，不利于日常維護(hù)檢修；方案2的電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)比都比較適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)也比較緊湊。因此選定電動(dòng)機(jī)型號為Y1

15、60L-6，其滿載轉(zhuǎn)速=970 r/min。2.3.5 總傳動(dòng)比計(jì)算和分配各級傳動(dòng)比（1）傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比 i= （2-2）將電動(dòng)機(jī)的滿載速=970r/min，圓筒軸轉(zhuǎn)速=67r/min帶代入式（2-2）有：i=14.5（2）分配傳動(dòng)系統(tǒng)各級傳動(dòng)比該系統(tǒng)由一級帶傳動(dòng)和兩級齒輪傳動(dòng)組成。因?yàn)榉峙鋫鲃?dòng)比是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，往往需要經(jīng)多次改動(dòng)，現(xiàn)在只做初步設(shè)計(jì)。對于兩級展開式圓柱齒輪減速器，當(dāng)兩級齒輪材質(zhì)相同，齒寬系數(shù)相等時(shí)，為使各級大齒輪浸油深度大致相近，且低速級大齒輪直徑略大，傳動(dòng)比可按下分配5，即：而此時(shí)i=14.5，代入得=4.344.66.取=4.5則=14.5/4.5=3.22292.4

16、 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸 n=970 r/min軸 n=970 r/min軸 n=215.56 r/min軸 n=66.94 r/min工作機(jī)軸 =n=66.94 r/min2.4.2 各軸功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率 =11 KW軸 P=7.910.96=7.59 KW軸 P=P=7.590.990.97=7.29 KW軸 P=P=7.290.990.97=7.00 KW工作機(jī)軸 P=P=6.39 KW2.4.3 各軸扭矩的計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸 =9550=9550=77.88 Nm軸 =9550=9550=74.73 Nm軸 =9550=9550=322.97 N

17、m軸 =9550=9550=998.66 Nm工作機(jī)軸 =9550=9550=925.07 Nm2.5 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.5.1 高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）材料、熱處理、精度材料：因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按參考文獻(xiàn)5表7-1選取，都采用45號鋼。熱處理：大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。小齒輪齒面硬度取270HBS，大齒輪齒面硬度取230HBS，兩者相差40HBS。精度：軟齒面閉式傳動(dòng)，齒輪精度用7級。（2）設(shè)計(jì)過程1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。初選小齒輪齒數(shù)20。大齒輪齒數(shù)204.5=90 取90。2）由齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式有： （2-3

18、）確定各參數(shù)的值：a.初選動(dòng)載系數(shù)：試選=1.6b.傳遞轉(zhuǎn)矩即軸轉(zhuǎn)矩：=74.73 Nm=74730 Nmmc.查表2-8-6：=1.0d.齒數(shù)比u：u=i=4.5e.彈性系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6表2-8-4得=189.8 f.區(qū)域系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-13得=2.45g.重合度系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6(式2-8-17）：其中端面重合度：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-12有=+=0.75+0.86=1.61則：=0.89h.許用接觸應(yīng)力：查參考文獻(xiàn)6（式2-8-13）：取接觸疲勞最小安全系數(shù)=1.0由參考文獻(xiàn)6圖2-8-17按齒面硬度查得：小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim1420 MPa(取MQ值)大齒輪接

19、觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim2550 MPa(取ML值)應(yīng)力值環(huán)數(shù)N：參考文獻(xiàn)6（式2-8-14）：有=60nj=609701（283008）=2.2310=/=2.2310/4.5=5.0010接觸疲勞壽命系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-15得：K=0.91 K=0.94齒輪的疲勞強(qiáng)度極限=0.91420 MPa =382.2 MPa =0.94550 MPa =517 MPa 則許用接觸應(yīng)力：=(+)/2=(382.2+517)/2=499.6 MPai.代入數(shù)據(jù)求出小齒輪的分度圓直徑：58.54 mm從而得：計(jì)算圓周速度2.97 m/s計(jì)算齒寬b和模數(shù)計(jì)算齒寬b：b=58.54 mm計(jì)算模數(shù)：=

20、2.93 mm計(jì)算齒寬與高之比齒高h(yuǎn)=2.25=2.252.93=6.59 mm=8.88計(jì)算載荷系數(shù)K：由參考文獻(xiàn)6式（2-8-2）：KK查表2-8-1使用系數(shù)=1.10根據(jù)，7級精度，查參考文獻(xiàn)6圖2-8-7得動(dòng)載系數(shù)=1.11查參考文獻(xiàn)6表2-8-2，7級，未硬化，得：=1.0查表2-8-3，7級，非對稱，得：K=1.32故載荷系數(shù)：KK=1.61按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑=58.66 mm計(jì)算模數(shù)=mm 查參考文獻(xiàn)6表1-5-3?。簃m3）由齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式： （2-4）確定各參數(shù)的值： a.動(dòng)載系數(shù)K：K=1.61b.傳遞轉(zhuǎn)矩即軸轉(zhuǎn)矩：=74.73 Nm =74730

21、 Nmmc.查參考文獻(xiàn)6表2-8-6：=1.0d.模數(shù)：mm e.齒數(shù)：20 Z290f.齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)： 由參考文獻(xiàn)6表2-8-5用插值法得：2.73 2.191.57 1.79g.重合度系數(shù)，由參考文獻(xiàn)6（式2-8-21）：=0.25+0.75/得=1.25 =1.12h.計(jì)算得：=119.37 MPa =4.83 MPa取兩者之間較大的，即=119.37 MPai.許用接觸應(yīng)力：參考文獻(xiàn)6（式2-8-13）：取彎曲疲勞最小安全系數(shù)=1.4由參考文獻(xiàn)6圖2-8-18按齒面硬度查得：小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：397 MPa(取MQ值)大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：512 MPa(取ML值)應(yīng)

22、力值環(huán)數(shù)N：參考文獻(xiàn)6（式2-8-14）：有=60nj=609701（283008）=2.2310= N/=2.2310/4.5=5.0010 彎曲疲勞壽命系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-16得：=1.37 =1.20齒輪的疲勞強(qiáng)度極限=388.49 MPa =512 MPa 取其中較小值=388.49 MPa=119.37 MPa即滿足強(qiáng)度要求。4）幾何尺寸計(jì)算a.計(jì)算中心距a=165 mmb.計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d=60 mmd=270 mmc.計(jì)算齒輪寬度B=圓整得： 2.5.2 低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）材料、熱處理、精度材料：因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料參考文獻(xiàn)5按表7-1選取

23、，都采用45號鋼。熱處理：大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。小齒輪齒面硬度取280HBS，大齒輪齒面硬度取240HBS，兩者相差40HBS。精度：軟齒面閉式傳動(dòng)，齒輪精度用7級。（2）設(shè)計(jì)過程1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核6。初選小齒輪齒數(shù)22。大齒輪齒數(shù)223.22=70.84 取72。2）由齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式： （2-5）確定各參數(shù)的值：a.初選動(dòng)載系數(shù)：試選=1.6b.傳遞轉(zhuǎn)矩即軸轉(zhuǎn)矩：=3.23 Nm =322970 Nmmc.查參考文獻(xiàn)6表2-8-6：=1.0d.齒數(shù)比u：u=i=3.27e.彈性系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6表2-8-4得=189.8f.

24、區(qū)域系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-13得=2.4g.重合度系數(shù)：參考文獻(xiàn)6(式2-8-17）：其中端面重合度：查參考文獻(xiàn)6圖2-8-12有=+=0.765+0.86=1.625則：=0.89h.許用接觸應(yīng)力：參考文獻(xiàn)6（式2-8-13）：取接觸疲勞最小安全系數(shù)=1.0由參考文獻(xiàn)6圖2-8-17按齒面硬度查得：小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim1420 MPa(取MQ值)大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim2550 MPa(取ML值)應(yīng)力值環(huán)數(shù)N：參考文獻(xiàn)6（式2-8-14）：有=60215.561（283008）=4.9710=/=4.9710/3.22=1.5410接觸疲勞壽命系數(shù)：查參考文獻(xiàn)6圖2

25、-8-15得：K=0.89 K=0.92齒輪的疲勞強(qiáng)度極限=0.89420 MPa =373.8 MPa =0.92550 MPa =506 MPa 則許用接觸應(yīng)力： =(+)/2=(373.8+506)/2=439.9 MPa i.代入數(shù)據(jù)求得小齒輪的分度圓直徑d：104.65 mm從而得：計(jì)算圓周速度1.18 m/s計(jì)算齒寬b和模數(shù)計(jì)算齒寬b：b=104.65 mm計(jì)算模數(shù)：=4.76 mm計(jì)算齒寬與高之比齒高h(yuǎn)=2.25=2.254.76=10.71 mm=9.77計(jì)算載荷系數(shù)K：由參考文獻(xiàn)6（式2-8-2）：KK查表2-8-1使用系數(shù)=1.10根據(jù),7級精度, 查參考文獻(xiàn)6圖2-8-7

26、得動(dòng)載系數(shù)=1.10查2-8-2，7級，未硬化，得：=1.0查表2-8-3，7級，非對稱，得: K=1.34故載荷系數(shù)：KK=1.62按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑=105.08 mm計(jì)算模數(shù)= 查參考文獻(xiàn)6表1-5-3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：mm3）由齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式： （2-6）確定各參數(shù)的值:a.動(dòng)載系數(shù)：=1.62b.傳遞轉(zhuǎn)矩即軸轉(zhuǎn)矩：=3.23 Nm =322970 Nmmc.查參考文獻(xiàn)6表2-8-6：=1.0d.模數(shù)：mme.齒數(shù):22 Z272f.齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù):由參考文獻(xiàn)6表2-8-5用插值法得：2.72 2.191.57 1.79g.重合度系數(shù)，由參考文獻(xiàn)6（式2-8

27、-21）：=0.25 + 0.75/其中端面重合度：查圖2-8-12：=0.765 =0.86有：=1.23 =1.12h.計(jì)算得：=90.85 MPa =7.09 MPa取兩者之間較大的，即=90.85 MPai.許用接觸應(yīng)力：參考文獻(xiàn)6（式2-8-13）：取彎曲疲勞最小安全系數(shù)=1.4由參考文獻(xiàn)6圖2-8-18按齒面硬度查得：小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：397 MPa(取MQ值)大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：512 MPa(取ML值)應(yīng)力值環(huán)數(shù)N：參考文獻(xiàn)6 (式2-8-14)：有=60215.561（283008）=4.9710=/=4.9710/3.22=1.5410 彎曲疲勞壽命系數(shù)：查參考文

28、獻(xiàn)6圖2-8-16得：=0.87 =0.91齒輪的疲勞強(qiáng)度極限=246.71 MPa =332.8 MPa 取其中較小值=246.71 MPa=90.85 MPa即滿足強(qiáng)度要求。4）幾何尺寸計(jì)算a.計(jì)算中心距a=235 mmb.計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑d=110 mmd=360 mmc.計(jì)算齒輪寬度B=圓整得： 綜上整理計(jì)算結(jié)果有：表2-2 齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)級別a齒寬高速級20903165=65 mm,=60 mm低速級22725235=115 mm,=110 mm2.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.6.1 高速級軸的設(shè)計(jì)（1）由前計(jì)算列出軸上各數(shù)據(jù)表2-3 軸設(shè)計(jì)參數(shù)功率/ KW轉(zhuǎn)矩/ Nmm轉(zhuǎn)速（r/m

29、in）直徑/ mm壓力角7.59747309706020（2）初步確定軸的直徑先由參考文獻(xiàn)6表2-10-1選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-10-3初步估算軸的最小直徑，取。由 （2-7）有：最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，?。?）軸結(jié)果的設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的傳動(dòng)方案。如圖所示圖2-2 軸設(shè)計(jì)方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度a.軸承端蓋的總寬度為37 mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求，-軸段右端需要制出一軸肩，故取-的

30、直徑，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上，故-的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。b.初步選擇滾動(dòng)軸承：因軸承受有徑向力的作用，故選用單列角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取GB/T292-2007的單列角接觸球軸承7206AC型，尺寸為dDB=30 mm62 mm16 mm，故取=30 mm。右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由課程設(shè)計(jì)手冊查軸承軸肩的高度h=2.5 mm，取=35 mm。c.取安裝齒輪處的軸段，因小齒輪直徑較小，故直接把齒輪和軸做成一起，即。d.段的右端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位，防止小齒輪的油甩出。取齒輪距箱體

31、內(nèi)壁之距離a=16 mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=8，已知滾動(dòng)軸承寬度B=16 mm。第根軸上有兩個(gè)齒輪，其中大齒輪齒寬為60 mm，小齒輪齒寬115 mm，取=6 mm，則可計(jì)算：=（16+8+16-6）mm=34 mm，。至此，已初步確定了軸的各端直徑和長度。3）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，其他各處的倒圓角為R=3。（4）求軸上的載荷1）求作用在齒輪上的力已知高速級小齒輪的分度圓直徑為=60 mm切向力 徑向力 軸向力 2）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖： 圖2-3 軸的強(qiáng)度分析水平支反力 垂直支反力 水平彎矩 垂直彎矩 總彎矩 表2-

32、4軸的校核計(jì)算載荷水平面H垂直面V支反力彎矩 總彎矩 扭矩（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩和最大扭矩的截面。根據(jù)表中的取值，且0.6（式中的彎曲應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)取0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取0.6）。由 （2-8）計(jì)算軸的應(yīng)力前已選定軸的材料為45號鋼，由軸常用材料性能表查得-1=60 MPa，因此ca0.07d，則h=5,。軸肩寬度b1.4h，取。e.軸承端蓋的總寬度為37 mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。f.段的右端

33、與左軸承之間采用擋油環(huán)定位，防止小齒輪的油甩出。取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16 ，考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=8 ，已知滾動(dòng)軸承寬度b=23 。第根軸上有兩個(gè)齒輪，其中大齒輪齒寬為115 mm，小齒輪齒寬為60 mm，則可計(jì)算：，。至此，已初步確定了軸的各端直徑和長度。3）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，其他各處的倒圓角為R=3。2.7 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算2.7.1 輸入軸上鍵的選擇及校核（1）半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，按其直徑為23 mm，查GB1096-1979得平鍵截面bh=8 mm7 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40 m

34、m。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（2）鍵的工作長度=L-b=40-8=32 mm，由參考文獻(xiàn)6表2-5-2根據(jù)靜聯(lián)接及鍵的材料為碳素鋼，故其許用擠壓應(yīng)力為=100 MPa。由于齒輪的材料為調(diào)質(zhì)鋼，其許用擠壓應(yīng)力=100 MPa，故聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力=100 MPa。由 （2-9）得聯(lián)軸器上故鍵聯(lián)接的強(qiáng)度足夠。2.7.2 中間軸上鍵的選擇及校核（1）齒輪與軸的定位用平鍵連接，按其直徑為50 mm，查GB1096-1979得平鍵截面bh=14 mm9 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為100 mm、50 mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪

35、輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（2）校核高速級上齒輪對應(yīng)的鍵，其工作長度為=L-b=50-14=36 mm，由參考文獻(xiàn)6表2-5-2，根據(jù)靜聯(lián)接及軸和鍵的材料均為碳素鋼，故兩者的許用擠壓應(yīng)力都為=100MPa。由于齒輪的材料為調(diào)質(zhì)鋼，故其許用擠壓應(yīng)力=100 MPa，因而聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力取為=100 MPa。由式（2-9）得：故鍵聯(lián)接的強(qiáng)度足夠。2.7.3 輸出軸上鍵的選擇及校核（1）半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，查GB1096-1979查得平鍵截面bh=16 mm10 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63 mm；齒輪與軸的定位用

36、平鍵截面bh=20 mm12 mm，長為90 mm。同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（2）鍵的長度為輪轂上=L-b=90-20=70mm，聯(lián)軸器上=L-b=80-16=64mm，由參考文獻(xiàn)6表2-5-2，根據(jù)靜聯(lián)接及軸和鍵的材料均為碳素鋼，故兩者的許用擠壓應(yīng)力都為=100 MPa。由于齒輪的材料為調(diào)質(zhì)鋼，故其許用擠壓應(yīng)力=100 MPa，因而聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力取為=100 MPa。由式（29）得：輪轂上聯(lián)軸器上故鍵聯(lián)接的強(qiáng)度足夠6。2.8 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.8.1 箱體初步設(shè)計(jì)減速器的箱體采

37、用鑄造（HT200）制成，為保證齒輪嚙合質(zhì)量采用剖分式結(jié)構(gòu)，上箱體與下箱體采用配合。（1）在機(jī)體外增加加強(qiáng)筋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)軸承座的剛度。（2）考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑、密封以及散熱，故采用浸油潤滑，同時(shí)為避免運(yùn)行期間沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40 mm。（3）為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為。（4）保證機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性，鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機(jī)體外型簡單，拔模方便。2.8.2 箱體附件設(shè)計(jì)（1）視孔蓋和視孔：在機(jī)蓋頂部開視孔，即可以看到傳動(dòng)零件嚙合區(qū)，并保證足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作。視孔有蓋板，并用墊片加

38、強(qiáng)密封，緊固螺栓選用M6。（2）油螺塞：放油孔位于箱體內(nèi)腔最底處，以便放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。（3）油標(biāo)：油標(biāo)設(shè)在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處，安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。（4）通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)期間，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的視孔蓋上安裝通氣器，以保證箱體內(nèi)壓力平衡。（5）蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度，保證連接緊密。（6）定位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。（7）

39、吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體。2.8.3 箱體尺寸表減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸參照參考文獻(xiàn)5表2-7如下：表2-7箱體結(jié)構(gòu)尺寸參照表名稱符號計(jì)算公式結(jié)果箱座壁厚8.8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度13.2箱座底凸緣厚度22地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數(shù)目250時(shí)，n=44軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M20機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M12軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）M12視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）M10，至外機(jī)壁距離根據(jù)位置及軸承座外徑確定342218定位銷直徑=（0.70.8）10外機(jī)壁至軸承座端面距離=+（812）50大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離1.28

40、齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離8機(jī)蓋，機(jī)座肋厚7 8軸承端蓋外徑+（55.5）115（1軸）128（2軸）160（3軸）軸承端蓋凸緣厚度t（11.2）12軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離115（1軸）128（2軸）160（3軸）2.9 潤滑密封設(shè)計(jì)對于二級圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且轉(zhuǎn)速較低，其圓周速度小于4.5 m/s，所以采用浸油潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。（1）為避免傳動(dòng)個(gè)回轉(zhuǎn)時(shí)將油池底部沉積的污物攪起，大齒輪的齒頂圓到油池底面的距離應(yīng)大于30 mm，一般定為3050 mm，取H=40 mm。（2）大齒輪在油池中的浸油深度為一個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10 mm。這樣確

41、定出的油面可作為最低油面?？紤]到使用中的油不斷蒸發(fā)、損耗以及攪油損失等因素，還應(yīng)確定最高油面，一般不大于傳動(dòng)件半徑的1/3，即h=0.3Rmax=54 mm。故潤滑油的深度為H+=40+54=94 mm。密封性是為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處的充足密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，而且凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，并均勻布置，保證接觸面處的密封性11-15。3 基于Pro/E的二級圓柱齒輪減速器的造型及裝配根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果，在Pro/E中主要對軸承、軸承端蓋、下箱體進(jìn)行了造型及箱體的裝配。3.1 軸承的主要造型過程通過旋轉(zhuǎn)特征、草繪出旋轉(zhuǎn)截面完成對外圈的創(chuàng)建的造型。內(nèi)圈、滾動(dòng)

42、體的構(gòu)建和外圈的一樣，不作詳細(xì)說明。然后進(jìn)行軸承的組裝：通過新建組件、插入零件等命令完成對各個(gè)軸承的的造型。表3-1 軸承的三維造型軸上軸上軸上型號7206AC7208AC7213AC三維圖在該減速器中一共用到六個(gè)軸承，其畫法一樣，只是尺寸不同，為了整體裝配的方便，直接把軸承裝配成一個(gè)部件，以便后續(xù)總裝配。3.2 軸承端蓋的主要造型過程軸承端蓋選用凸緣式，通過旋轉(zhuǎn)特征、拉伸切剪材料特征、倒圓角特征等工具完成對六個(gè)軸承端蓋的造型。表3-2 軸承端蓋的三維造型軸上軸上軸上三維圖透蓋悶蓋悶蓋透蓋悶蓋3.3 上箱體的主要造型過程通過使用拉伸特征、切割特征、抽殼特征、孔特征、倒角特征、圓角特征、筋特征等

43、工具完成上箱體的造型。其三維造型如下：圖3-1 上箱體的三維造型3.4 下箱體的主要造型過程通過使用拉伸特征、切割特征、孔特征、倒角特征、圓角特征、筋特征等工具完成下箱體的造型。其三維造型如下：圖3-2 下箱體的三維造型3.5 箱體的裝配過程通過對齊、匹配等命令分別將軸、軸、軸裝入下箱體。圖3-3 下箱體的裝配通過對齊、匹配等命令分別裝入上箱體、定位銷、箱蓋與箱座連接螺栓、軸承旁連接螺栓以及各個(gè)軸上對應(yīng)的軸承端蓋16。圖3-4箱體的裝配4 總結(jié)至此，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。回顧這兩個(gè)月的學(xué)習(xí)生活，總結(jié)如下： 通過認(rèn)真分析設(shè)計(jì)要求，開始著手對零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是各級傳動(dòng)齒輪、軸、軸承、鍵、箱

44、體等的設(shè)計(jì)計(jì)算，并且對齒輪，軸，鍵等一些重要零件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。隨后根據(jù)計(jì)算出來的尺寸開始手工畫草圖，草圖繪制完成后，再利用Pro/E計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行齒輪繪制及造型、軸的繪制及造型、各個(gè)零部件的繪制造型、箱體的設(shè)計(jì)造型，并裝配成一臺二級圓柱直齒輪減速器，至此設(shè)計(jì)造型過程順利完成。通過認(rèn)真反思，也認(rèn)識到其中的不足之處，例如軸與齒輪之間的公差配合、上箱體的視孔蓋布置、吊鉤吊環(huán)的布置等問題都需要得到進(jìn)一步解決。不過總的來說，作為眾多機(jī)械設(shè)備中的一員，該減速器結(jié)構(gòu)簡單牢固，使用維護(hù)方便，承載能力范圍大，不怕工況條件惡劣，是適用性好，應(yīng)用量大的產(chǎn)品，具有良好的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)1 張德珍基于特征

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