k系列圆锥斜齿轮减速机_毕业设计说明书(30页).docx

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1、-k系列圆锥斜齿轮减速机_毕业设计说明书-第 20 页绪 论减速机作为齿轮传动机械里的一个重要的类型，是重大装备制造业应用广泛的传动与调速设备，在现代科研、国防、交通、冶金、化工以及基础设施建设等国民经济众多领域应用十分广泛。随着全球经济一体化步伐的迅猛发展，国际传动装备领域的竞争日趋激化。由于竞争手段的不断升级，迫使这些产品的更新周期加快，也促进了产品质量和个性化服务的不断提高，这一全球化动向在我国市场的表现尤为突出。减速机行业在近些年整体上仍呈高速发展态势，行业各企业生产任务饱满, 产品均呈供不应求局面。近些年需求仍保持旺盛的行业当属风力发电行业，其次为煤炭及建材行业。风电行业高速发展势头

2、不减，因此直接带动风电增速箱及偏航、变浆行星齿轮箱的需求仍呈快速增长态势。目前国内应用较为普遍的减速机大体上可分为五类：齿轮减速机、行星齿轮减速机、蜗杆减速机、摆针轮减速机及各类混合传动箱，此外还有一些其它类型的减速机，但应用尚不十分普遍。齿轮减速机是应用数量最多的一类减速机，它包括了圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速器及圆锥圆柱齿轮减速机等多种形式, 随着Flender、SEW等公司在国内生产及市场拓展力度的加大，多种类型的圆柱齿轮减速器在我国得以应用，如SEW公司用于中小功率的R、F、K系列减速器,此外还有用于中大功率的展开式圆柱齿轮减速器和挤出机及搅拌机专用圆柱齿轮减速机等。上述类型的产品不仅

3、国外公司在国内直接建厂生产，国内近百家厂家除一部分在生产国内标准的ZDY、ZLY、ZSY、DBY和DCY系列产品及非标产品外，其余厂家生产的多数也均为仿制的国外系列产品。一个不争的事实是，行业上此类产品的产品体系已基本上由国外公司所主导，这显然不利于国内减速机企业的成长和行业发展，并极易引发产品的产权纠纷，一个采用模块化设计技术且具有自主知识产权的产品系列体系亟待建立，但由于受种种因素的影响和制约，尽管国内多家机构呼吁及努力多年，进展一直不理想，前景目前也尚不明朗。行星齿轮减速机是目前市场上应用亦较为普遍的另一类传动产品，由于行星齿轮传动技术自身所具有的一系列优点，同时也是由于我国工业近些来的

4、迅猛发展，这些都有力促进了行星齿轮传动技术在国内的快速发展及应用，各类行星齿轮传动技术及相应的产品均得以开发及应用，产品品种规格逐渐丰富，产品的最大传递载荷达到了一个前所未有的水平，产品的技术性能也已基本达到国外同类产品的先进水平。随着国内相关制造企业装备条件的改善，近几年不少企业也加入行星齿轮箱制造商的行列，目前国内典型的行星齿轮传动产品研发设计及制造单位为：中国重型机械研究院有限公司、南京高精齿轮集团有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、洛阳中重齿轮箱有限公司、荆州巨鲸传动机械有限公司、大连起重重工集团有限公司、第二重型机械集团公司等二十余家。我国目前生产的主要类型行星齿轮减速器及特征见下表。

5、1 行星齿轮减速机的类型及特点序号 名 称 标准/系列描述 特 点（1） 行星齿轮减速机 JB/T6502-1993JB/T9043.1-1999JB/T9043.2-1999JB/T6120-1992JB/T7681-1995 通用产品、生产厂较多但亟待更新（2）行走行星减速机 系列化产品 用于车辆行走或卷扬回转驱动（3）回转行星减速机 系列化产品 用于工程机械、起重机械及风力发电的回转驱动（4）星轮减速机 JB/T8712-1998 采用混合少齿差传动、适合大速比（5）二环、三环减速机 YB/T079-1995，JB/T10299-2001 采用少齿差传动、适合大速比上述行星齿轮减速机的一

6、个主要问题亦是标准比较陈旧，产品系列和品种规格与国外相比，差距不小，尽管国内厂家近几年陆续推出一些更新系列，如用于辊压机的行星齿轮箱系列和用于车辆及工程机械行业的行走及回转齿轮箱系列等产品，但行业系列产品亟待升级的问题仍很突出，这也应为目前亟待解决的问题之一。行星齿轮传动齿轮箱的应用领域近几年也不断得以拓展，较为典型的应用行业可列举如下：（1）建材行业 水泥磨机主传动、立磨主传动、辊压机主传动、玻璃混合机主传动、挤砖机主传动、堆取料机主传动。（2）能源行业 风力发电增速箱及偏航、变桨行星传动、煤磨主传动、水力发电增速箱、潮汐发电增速箱、采煤机主传动、掘进机主传动及行走传动。（3）冶金矿山行业

7、轧机主传动、辊道减速机、矿井提升机主传动、磨矿机主传动。（4）起重运输行业 皮带机主传动、起重机行走及吊钩传动、刮板输送机主传动。（5）锻造及金属加工行业 卷板机主传动、锻造操作机行走及作业传动、成球或造粒机主传动。（6）工程机械行业 推土机、挖掘机、旋挖钻机等各类工程机械的行走及回转传动。（7）石化行业 挤出机主传动、风机及泵类主传动、石油专用车辆传动。2 蜗轮蜗杆减速器及特点序号 名 称 标准/系列描述 特 点（1） 圆弧圆柱蜗杆减速器 JB/T7935-1999 采用ZC1蜗杆,性能好（2） 平面包络环面蜗杆减速器 GB/T16444-近些JB/T9051-1999 采用环面蜗杆,性能好

8、（3） 锥面包络圆柱蜗杆减速器 JB/T7936-1999 采用ZK1齿形,适用于中小规格除去上述类型外，市场上还有一些其它类型的蜗杆减速器系列，但由于用途有限或生产数量不多，不再列入。蜗轮蜗杆减速器的模块化更新业已完成，性能和国外产品已接近，在产品的种类及更新系列上仍应不断开展工作，以适时推出更新一代的系列产品。国内目前生产蜗轮蜗杆减速器的厂家主要为江苏金象减速机有限公司、杰牌控股集团有限公司、恒星科技控股集团有限公司、北京首钢机电有限公司机械厂等。3、斜齿轮减速机类型及特点: （1）R系列斜齿轮减速机:R系列斜齿轮减速机，具有体积小、重量轻、承载能力高，效率高、使用寿命长，安装方便，所配电

9、机功率范围广，传动比分级精细等特点。可广泛的应用于各行业需要减速的设备上。（2）S系列蜗轮蜗杆减速电机斜齿轮蜗轮减速机采用电机直联形式，结构为一级斜齿轮加一级蜗轮蜗杆传动。输出为轴装式，具有六种基本安装形式。可正反转运转，斜齿轮采用硬齿面，运转平稳，承载能力大，工作环境温度-1040，该产品与同类产品比具有速度变化范围大，结构紧凑，安装方便等特点。可广泛用于冶金、矿山、起重、轻工、化工、运输、建筑等各种机械设备的减速机构。3、K系列螺旋锥齿减速电机类型及特点：（1）分类K型系列:K37 K47 K57 K67 K77 K87 K97 K107 K127 K157。 KF型:KF37 KF47

10、KF57 KF67 KF77 KF87 KF97 K107 KF127 KF157。 KA型系列:KA37 KA47 KA57 KA67 KA77 KA87 KA97 KA107 KA127 KA157。KAF型:KAF37 KAF47 KAF57 KAF67 KAF77 KAF87 KAF97 K107 KAF127 KAF157。 KAZ型系列:KAZ37 KAZ47 KAZ57 KAZ67 KAZ77 KAZ87 KAZ97 K107 KAZ127 KAZ157。 KAT型:KAT37 KAT47 KAT57 KAT67 KAT77 KAT87 KAT97 K107 KAT127 KAT

11、157。 KAB型系列:KAB37 KAB47 KAB57 KAB67 KAB77 KAB87 KAB97 K107 KAB127 KAB157。（2）用途螺旋锥齿轮(又称为弧齿锥齿轮)作为基础传动件，广泛应用于航空、航海、汽车、拖拉机、机床等行业中，它用于传递相交轴之间的运动和动力，具有传动平稳、噪声低、承载能力高等特点，特别适用于各种高速动力传动和要求噪声低的场合。（3）性能特点 K螺旋锥齿轮减速机结合国际技术要求制造，具有很高的科技含量。 、节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，功率可达200KW以上。 、能耗低，性能优越，减速电机效率高达95%以上。 、振动小，噪音低，节能高。 、选用优

12、质段钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。 、经过精密加工，构成了斜齿轮、伞齿轮、锥齿轮传动总成的减速机配置各种类电机，形成机电一体化，完全保证了产 品使用质量特征。摘 要齿轮减速器的应用范围相当广泛，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶，汽车，机车到建筑用的重型机具等。轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动和动力的传递。同时斜齿轮传动转矩大，起动平稳，传动比分级精细，传动效率高，可根据用户要求进行任意连接和多种安装位置的选择，具有一定的复杂性和较强的实际应用价值。输出轴是典型的轴类零件，其作用在动力输出装置中，是动力输出的关键零件之一，所以它的加工质

13、量对机器的安全性和稳定性都有很大的影响。这次毕业设计主要讲述了K系列螺旋锥齿轮减速机的设计过程。首先进行了传动方案的确定，再进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、键的选用与校核、选择齿轮传动和轴承的润滑方式等内容）。运用CAXA软件进行齿轮减速机的二维平面设计，完成齿轮减速机的二维平面零件图和装配图的绘制。通过本次毕业设计，运用所学的机械设计及机械制造工艺等基本理论知识，制定合理的齿轮减速机设计方案，掌握机械设计的一般程序和方法，培养自己分析问题、解决问题的能力。并通过对螺旋锥齿轮减速机的设计，以探求中、小企业所存在的问题，提高

14、生产效率、产品精度，降低生产成本。关键词：减速器 齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率AbstractGear reducer application scope is quite widespread, in almost all kinds of mechanical drive system can see traces of it, from the transport ship, automobile, locomotive construction with heavy machinery. Shaft parts in the machine used to support tra

15、nsmission parts, in order to realize the transmission of motion and power. At the same time the helical gear transmission torque, stable starting, grading fine transmission ratio, high transmission efficiency, according to user requirements for any connection and installation position selection, has

16、 a certain complexity and strong practical value. The output shaft is a typical shaft parts, its role in power output device output power, is one of key parts of it, so the processing quality of the machine safety and stability are greatly affected by.This graduation design mainly narrated the K ser

17、ies spiral bevel gear reducer design process. Firstly, the transmission scheme, then the reducer design calculation (including the choice of motor, gear, shaft design structure design, selection and calculation of rolling bearing, selecting and checking coupling, key selection and check, selection o

18、f gear and bearing lubrication mode .). Using CAXA software for gear reducer of two-dimensional design, complete the gear reducer of 2D part drawing and assembly drawing.Through this graduation design, by the use of the mechanical design and mechanical manufacturing technology the basic theoretical

19、knowledge, make reasonable gear reducer design, master the mechanical design of the general procedures and methods, develop their own analysis problem, problem-solving ability. And through the spiral bevel gear reducer design, to explore, small business problems, improve production efficiency, produ

20、ct accuracy, reduce the cost of production.Key word：Reducer Gear engagement Shaft drive Transmission ratio Transmission efficiency目录绪 论I摘 要VIAbstractVII第一章1设计题目 K系列圆锥斜齿轮减速机11.1 减速机的工作原理11.2 工作情况11.3 传动方案的选择和分析21.3.1 传动方案的选择21.3.2 传动方案的分析2第二章3电机的选择32.1 选择类型32.2 电机功率的确定32.3 传动比的分配32.4 传动装置的运动、动力参数的计算3

21、第三章5减速器内的传动零件设计计算53.1 选择材料、热处理方式各公差等级53.2 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算53.2.1 高速级齿轮传动尺寸的设计计算53.2.2 验算齿面接触疲劳强度73.2.3 验算齿根弯曲疲劳强度93.3 锥齿轮的设计计算103.3.1 锥齿轮传动尺的设计计算103.3.2 验算齿根弯曲疲劳强度133.4 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算143.4.1 低速级齿轮传动尺寸的设计计算143.4.2 验算齿面接触疲劳强度163.4.3 验算齿根弯曲疲劳强度173.5 齿轮上作用力的计算19第四章21轴的设计与计算214.1 轴的材料选择及热处理方式214.2 低速轴的设计与计

22、算214.3 圆柱齿轮轴的设计与计算224.4 圆锥齿轮轴的设计与计算23第五章24轴的受力分析与校核245.1 低速轴的受力分析与校核245.1.1 低速轴的受力分析245.1.2 校核低速轴的强度25第六章27圆锥滚子轴承的校核276.1 低速轴上的轴承寿命验算27第七章29键连接的选择及计算297.1 低速轴上键的选用及校核297.2 圆柱齿轮轴上键的选用297.3 锥齿轮轴上键的选用297.4 电动机轴上键的选用29第八章30设计说明308.1 润滑油及润滑方式选择308.2 关键零部件的安装和加工308.2.1 准备308.2.2 自检308.2.3 油漆308.2.4 交检308.

23、3 减速器的使用、维护与保养31第九章32附件的选择32参考文献33设计小结34致谢36附录37输出轴工艺规程及数控加工程序设计37输出轴工艺规程设计37输出轴数控加工程序设计38第一章 设计题目 K系列圆锥斜齿轮减速机1.1 减速机的工作原理减速机的传动示意图如图1.1图1.11.2 工作情况已知条件工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35；输出转矩1304Nm，输出转速35.31r/min，传动比i=40.78；使用折旧期；5年； 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；减速机容许误差：5

24、%；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，批量生产。1.3 传动方案的选择和分析1.3.1 传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个三级螺旋锥齿轮减速机传动装置传动。1.3.2 传动方案的分析该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭电动机，电压380 V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用螺旋锥齿轮组成的封闭式减速器，采用螺旋锥齿轮传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响。总而言之，此工作机

25、属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。第二章电机的选择2.1 选择类型根据用途选用Y系列一般用途全封闭自冷式三相异步电动机，电压为380v.2.2 电机功率的确定已知电动机功率为P=5.5KW减速机的输入转速为n=35.3140.78=1400r/min由表机械设计课程设计表4.12-1查得电动机选择额定功率为5.5KW的电动机，可选Y系列三相异步电动机Y132S-4型。因电动机要与减速机直接连接，故选择法兰盘电动机。2.3 传动比的分配总传动比i

26、总=n0n3=144035.31=40.78分配传动比第一级传动比取i0=2.5第二级传动比取i1=4.8第三级传动比取i2=i总i0i1=40.782.54.8=3.42.4 传动装置的运动、动力参数的计算查表机械设计课程设计表4.2-9得齿轮啮合效率 齿=0.97（齿轮精度为8级）滚子轴承效率 承=0.98减速机的总效率=3齿3承=0.859各轴的转速 n3=n2i2=1203.4=35.3rmin各轴的功率各轴的转矩T3=9550P3n3=95504.8235.3=1303.99Nm第三章减速器内的传动零件设计计算3.1 选择材料、热处理方式各公差等级电动机轴小齿轮均选用40Cr钢，其他

27、大小齿轮选用45刚，电动机轴齿轮和其他小齿轮采用调质处理，电动机轴小齿面硬度为250286HBS,平均硬度为268 HBS;大齿轮齿面硬度为217255HBS,平均硬度为236 HBS，大小齿轮硬度差为32HBS；其他齿轮采用淬火处理,齿面硬度为4050HRC，平均硬度为45HRC。又由斜齿轮的圆周速度v8m/s，由一般减速器齿轮的荐用精度等级知，选用精度为8级。3.2 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算3.2.1 高速级齿轮传动尺寸的设计计算因为是软齿面闭式传动，故应按齿面接触疲劳强度设计小齿轮传递转矩为由机械设计教材表5-8知取=0.5因载荷系数K和不能预先确定，可试选一个综合系数=0.81.5

28、初取=1.0由表5-5知弹性系数初选螺旋角=130由式5-42=齿数比由式5-41计算由式5-33计算查图5-17 又由由式5-29知 取由图5-16知.由式计算许用接触应力，将上述数值代入式子得：计算中心距a取中心距a=95mm，估算模数修正螺旋角与初选相近，。齿轮的分度圆直径圆周速度由表5-6知，取齿轮精度为8级。3.2.2 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动，载荷平稳。由表5-3知取由图5-4按8级精度和由表5-4得计算重合度齿顶圆直径齿轮基圆直径端面齿顶压力角3.2.3 验算齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲应力故高速级齿轮的主要参数为3.3 锥齿轮的设计计算3.3.1 锥齿轮传动尺的设计计算对

29、于本设计案例中的齿轮其工作条件为在一般条件下使用的闭式软齿面齿轮传动，所以按照齿面接触疲劳强度进行设计计算。按齿面接触疲劳强度计算其公式为： 上式中：由于其传动平稳所以初步取k的值为；由机械设计表5-5查的取由5-33计算应力循环次数N由机械设计图517查得 由式5-29，得查机械设计图516得。实际传动比为,与理论值i=4.8相差很小，在允许的误差范围内。则：所以取标准模数为m=2.5mm由表5-6知，取齿轮精度为8级。由机械设计表5-3差得由式查机械设计图5-4取取b=20mm由式查机械设计图5-7得 则： 由下式校核齿面接触疲劳强度：故安全。3.3.2 验算齿根弯曲疲劳强度由下式校核齿根

30、弯曲疲劳强度：按查机械设计图5-14得：查机械设计图5-15得：查机械设计图5-18得：查机械设计图5-19得：由机械设计式（5-32）得：取 弯曲疲劳许用应力公式如下：锥齿轮主要参数及几何尺寸b=20 3.4 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算3.4.1 低速级齿轮传动尺寸的设计计算因为是软齿面闭式传动，故应按齿面接触疲劳强度设计。小齿轮传递转矩为由机械设计教材表5-8知，取=1.1因载荷系数K和不能预先确定，可试选一个综合系数=0.81.5初取=1.0由表5-5知弹性系数初选螺旋角 =10由式5-42=0.992齿数比u2=i2=3.4由式5-41计算端面压力角=arctantanncos=20

31、.284基圆螺旋角b=arctantancos=9.391ZH=2cosbcostsint=2.463由5-33计算应力循环次数N计算许用接触应力查图5-17 由式5-29知 取由图5-16知计算中心距a取中心距a=117mm，估算模数取mn=3,则Z5=17.46,Z6=59.56取Z5=17,Z6=60,实际传动比i实=Z6Z5=6017=3.530传动比误差=3.8%5%,修正螺旋角=arccosmn(z5+z6)2a=9.184与初选=10相近，。齿轮的分度圆直径 d5=52.662mmd6=182.337mm圆周速度V=0.33m/s由表5-6知，取齿轮精度为8级。3.4.2 验算齿

32、面接触疲劳强度按电机驱动，载荷平稳。由表5-3知，取由图5-4按8级精度计算重合度齿顶圆直径da5=58.662mmda6=188.337mm端面压力角t=20.239齿轮基圆直径db5=49.411mmdb6=171.079mm端面齿顶压力角t5=32.616t6=24.719=bsinmn=0.847Z=0.8157Z=0.993b=8.626ZH=2.468H=ZHZEZZ2KT2bd5d5u2+1u2=628.3MPa3m/s，故采用齿轮飞溅的油润滑轴承，且有较好散热作用。8.2 关键零部件的安装和加工8.2.1 准备1、熟悉产品图纸，了解产品结构。2、准备装配所用工具、量具及材料等。

33、3、清点零部件数量，清理装配现场。8.2.2 自检1、用手转动1轴，转动灵活、无卡阻现象。2、装上联轴器，在减速器试验台上进行空载试验。试验时，不应有冲击、噪声、过高温升和渗漏等情况。8.2.3 油漆一切完工后，在机体、机盖及其它外露的非加工零件表面可按JB/T5000.12的规定涂漆，也可按用户要求涂漆。8.2.4 交检按图纸规定要求检验，合格后方可过检。8.3 减速器的使用、维护与保养1. 减速机安装后，检查是否灵活。正式使用请必须进行空载试验，在运转正常的情况下，在逐步加载运转。2减速机严禁超过额定载荷使用。3. 减速机在使用前和工作中应检查油位是否正常4.第一次换油，运行 300400

34、小时后应更换润滑油，以后每隔15002000小时更换润滑油。在工作环境恶劣、温度高、粉尘大的工作场合下应每隔半个月对润滑油进行一次检查，发现润滑油有污物即更换润滑油，以保持润滑油清洁，延长减速机的使用寿命，提高经济效益。5.换油时要等待减速机冷却下来无燃烧危险为止，但仍应保持温热，因为完全冷却后，油的粘度增大，放油困难。(注意：要切断传动装置电源，防止无意间通电！)第九章附件的选择1、放油螺塞 由机械设计课程设计表4.9-6选用M14x1.5的螺塞。2、起吊装置由机械设计课程设计表4.9-8获得相关尺寸。参考文献【1】华茂发，谢骐. 机械制造技术. 高等教育出版社. 北京：机械工业出版社，20

35、04【2】孙志礼，冷兴聚，魏延刚，曾海泉. 机械设计. 沈阳：东北大学出版社，2000【3】徐灏. 机械设计手册. 北京：机械工业出版社，2000【4】减速机选型手册. 内蒙古津工（减速）机械有限责任公司 【5】陈明. 机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社，2005【6】巩云鹏，张祖立，黄秋波. 机械设计课程设计. 沈阳：东北大学出版社，2000【7】郑甲红，朱建儒，刘喜平机. 机械原理. 北京：机械工业出版社，2006【8】郝桐生. 理论力学. 北京：高等教育出版社，2003 【9】刘鸿文. 材料力学. 北京：高等教育出版社，2004【10】朱冬梅，胥北澜，何建英. 画法几何及机械制图（第

36、六版）.北京：高等教育出版社，2008【11】赵家齐. 机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）.北京：机械工业出版社，2000【12】廖念钊. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，2007设计小结2012年的11月份我就开始了我的毕业设计工作，时至今日，历时将近半年的时间，毕业设计基本完成。想想这段难忘的岁月，从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了。毕业设计的写作是一个长期的过程，需要不断的进行精心的修改，不断地去整理各方面的资料，不断的想出新的创意，认真总结。历经了这么久的努力，紧张而又充实的毕业设计终要落下帷幕，感觉它使我拥有了无数难忘的感动和收获。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检