二级斜齿轮减速器的设计 数控技术应用专业毕业设计 毕业论文.doc
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1、二级斜齿轮减速器的设计 数控技术应用专业毕业设计 毕业论文 毕 业 论 文设 计 评定成绩 题 目 二级斜齿轮减速器的设计副标题 性 质 毕业论文 毕业设计学生姓名 年 级 系 别 专 业 指导教师 黑龙江林业职业技术学院毕业设计任务书 2009年2月20日毕业设计题目二级斜齿轮减速器的设计指导老师董德友职称工程师专业名称数控技术及应用班级数控50601学生名称吴奇龙学号5010060133设计要求完成专业的外文翻译绘制相应的零件图某些零件的设计计算绘制二级斜齿轮减速器的装配图编写设计说明书完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排1专外翻译1月20日2月16日2布置课题收集相关资料2月18日3月
2、04日3设计方案3月05日3月11日4 编写说明书修改论文3月12日4月03日5上交资料准备答辩4月04日4月20日答辩提交资料毕业设计资料至少提前一周交指导老师计划答辩时间2009年4月20日 机械系 2009年2月20日目 录第一章 传动方案 1 电动机 11选型说明 12 所需功率及额定功率 13 额定转速 14 电机型号及安装尺寸 2 各轴转速转矩及传递功率 3 联轴器 31 选型说明 32 联轴器型号 4 传动方案说明 第二章 齿轮传动 1齿轮传动 11 主要传动参数 12 齿轮 2 齿轮的加工工艺 第三章 轴及轴毂连接 1 减速器各轴结构设计 11 高速轴 12 低速轴 2 减速器
3、各轴强度验算 21 高速轴 22 低速轴 3 键联接工作能力验算 4 轴的加工工艺 第四章 轴 承 1 减速器各轴所用轴承 2 高速轴轴承寿命计算 21 预期寿命 22 寿命验算 第五章 减速器的润滑与密封 第六章 减速器箱体及其附件 1 箱体 2 主要附件 小 结 参考文献 致 谢 摘 要本次设计的课题是二级斜齿轮减速器在传动装置中的应用通过合理的计算得出相应的机器部件同时也分析了部分零件的加工工艺和一些附件的设计与计算过程本次设计注重的是几个常见的几零件的加工工艺分析和部件的计算这样使得对设计减速器有更深层的认识同时也强调了对减速器总体结构的认识和一些转配的方法在整个设计中计算占很大的比例
4、因为只有精确的数据才能够得出相应的部件从而是减速器获得良好的工作性能和技术要求关键词11 选型说明根据两班连续单向工作制选用闭型Y系列三相交流鼠笼式异步电动机电压380伏它属于一般用途的全封闭自扇冷电动机其结构简单工作性能可靠价格低廉维护方便由于减速器输出轴与轮毂之间不可固定故采用可移式联轴器又因为所传递的扭矩不大因此采用弹性柱销联轴器12 所需功率及额定功率工作机所需功率 kW电动机输出功率 传动装置的总效率 式中分别为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率由2 P7 表24查取V带传动效率 094滚动轴承效率 098圆柱齿轮传动效率 096弹性联轴器效率 099则 094098209
5、6099086 故 kW电动机额定功率由2 P196表20-1选取 kW13 额定转速为了便于选择电动机转速先推算电动机转速的可选范围由2 P4表2-1查得V带传动常用传动比范围 单级圆柱齿轮传动比范围 则电动机转速可选范围为 rmin可见同步转速为1000rmin1500 rmin3000rmin的电动机均符合由于尺寸小成本低传递扭矩小尽可能选择高转速故选择同步转速为1500rmin的电动机14 电机型号及安装尺寸根据同步转速为1500rmin额定功率55 kW查2 P196表20-1确定电机型号为Y132S-4查2 P197表20-2电机外形示意图如图一所示图一电机外形尺寸及安装尺寸如表一
6、所示电动机型号尺寸HABCDEFCDGKABADACHDAABBHALY132S-413221614089388010833122802101353156020018475表一2 各轴转速转矩及传递功率设电动机轴为0轴减速器高速轴为轴低速轴为轴鼓轮轴为轴各轴转速 rmin rmin rmin rmin各轴输入功率 kW kW kW kW各轴输出功率 KW KW各轴输入转矩 Nm Nm Nm Nm各轴输出转矩 Nm Nm各轴转速转矩及传递功率理论值汇总如表三所示项目电动机轴0高速轴低速轴鼓轮轴输出输入输出输入输出输入转速rmin1440655142142功率kW51248147145344444
7、转矩Nm339670136867304662986129592传动比224611效率094094097表三3 联轴器31 选型说明综合比较5种联轴器由于减速器输出轴与轮毂之间不可固定故采用可移式联轴器又因为所传递的扭矩不大因此采用弹性柱销联轴器它是利用若干非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中以实现两轴的联接柱销通常用尼龙制成而尼龙有一定的弹性传动装置是独立底座减速器输出轴与鼓轴不固定弹性柱销联轴器能补偿两轴间较大的相对位移结构简单更换方便并且具有吸振和缓冲能力且一般用于高速级中小功率轴系的传动可用于经常正反转起动频繁的场合32 联轴器型号由1P269表17-1查得联轴器工作情况系数
8、名义转矩 Nm由1P269表17-1确定计算扭矩 Nm根据的值查2 P164表17-4选用联轴器HL340112 GB5014-85联轴器外形示意图 如图二所示图二联轴器外形及安装尺寸如 表四 所示型号公称扭矩TnNm许用转速n rmin 轴孔直径d mm 轴孔长度J1型D mm 转动惯量kgm2许用补偿量L1L轴向径向角向HL363050004084112160061015030表四4 传动方案说明传动装置平面布置简图如图三所示图三传动装置主要参数及主要部件型号如表五所示电动机 型号额定功率kW满载转速rmin堵转转矩最大转矩 质量 kg额定转矩额定转矩Y132S-4551440222368
9、联轴器 型号公称扭矩TnNm许用转速n rmin 轴孔直径d mm D mm 转动惯量kgm2HL363050004016006表五传动方案已由设计任务书给定为V带-单级斜齿圆柱齿轮传动将传动能力较小的V带传动布置在第一级由于V带的转速较大则单根V带额定功率P较大这样带轮的带数和轮径相对而言就此较小使得结构紧凑此外V带有弹性放在第一级吸振效果好若将齿轮放在第一级由于d2使得齿轮结构减小的作用不大同时也会引起很大的噪音布置不合理因此将带轮放在第一级有利于整个传动系统结构紧凑匀称同时有利于发挥其传动平稳缓冲吸振减小噪音的特点设计任务书规定为室内工作即要求工作不宜在恶劣环境中进行规定工作机双班制工作
10、单向运转使用期限为6年即工作及使用寿命较短闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好而在相同的工况下斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力采用传动较平稳动载荷较小的斜齿轮传动使结构简单紧凑而且加工只比直齿轮多转过一个角度工艺不复杂因此采用单级斜齿圆柱齿轮传动方案是合理的综上所述本方案从任务书所给定的条件设计的方案具有合理性可行性第二章 齿轮传动1 齿轮传动11 主要传动参数选择材料及确定许用应力小齿轮用45钢调质齿面硬度230HBS大齿轮用45钢正火 齿面硬度180HBS由1 P166图11-7得 Mpa Mpa根据1 P165表11-4因软齿面故取 Mpa Mpa Mpa由1 P168图11-
11、10得 Mpa Mpa根据1 P165表11-4因软齿面故取 Mpa Mpa按齿面接触强度设计按齿轮减速器初定9级精度制造 按不大的中等冲击载荷的电动机驱动由1 P164表11-3取载荷系数 按软尺面圆柱齿轮传动取齿宽系数 小齿轮上的转矩 Nm 单级圆柱齿轮减速器传动比 所以取小齿轮的齿数 则大齿轮的齿数 取 齿轮实际传动比 初步选取螺旋角 模数 由1 P57表4-1取 mm 确定中心距 mm mm 齿宽 mm mm 取mm 实际螺旋角 齿轮的圆周速度 ms 参照1 P162表11-2可知选用9级精度是合适的计算齿轮几何参数 分度圆直径 mm mm 齿顶圆直径 mm mm 齿根圆直径 mm m
12、m 齿顶高 mm 齿根高 mm 全齿高 mm齿轮材料及主要参数如表七所示齿轮齿数材料热处理表面硬度HBS分度圆直径mm小齿轮2745钢调质2305608大齿轮12945钢正火18026792传动传动比中心距mm模数 mm螺旋角计算齿宽mm478162265表七12 齿轮小齿轮结构形式的简要说明由于齿根圆直径 mm会造成与轴径很接近因此可以将齿轮与轴做成一件故采用齿轮轴大齿轮结构形式的简要说明由于齿根圆直径 mm在150500mm的范围内因此采用腹板式又因为生产批量不大故采用自由锻齿轮几何尺寸如表八所示齿轮号分度圆直径mm齿顶圆直径mm齿根圆直径mm齿宽 mm齿顶高 mm齿根高 mm156086
13、008510870225226792271922629265225表八2 齿轮的加工工艺齿轮是齿轮传动的主要传动元件其功用是传递运动和动力目前在机械仪器仪表中应用很广泛工作性能承载能力使用寿命及工作精度等都与齿轮本身的质量有着密切关系齿轮的功用和结构特点齿轮的功用齿轮在机器和仪器中应用极为广泛其功用是按一定的传动比传递运动和动力齿轮的结构特点齿轮因其在机器中的功用不同而结构各异但总是由齿圈和轮体组成在齿圈上均布着直齿斜齿等按齿圈上轮齿的分布形式齿轮可分为直齿轮斜齿轮和人字齿轮等而轮体上有轮辐轮毂孔键槽等按轮体的结构形式齿轮可分为盘类齿轮轴和齿条等轮的结构形式直接影响齿轮的加工工艺过程单齿圈盘类
14、齿轮的结构工艺性最好可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿双联或三联等多齿圈齿轮的小齿圈的加工受齿圈间轴向距离的限制其齿形加工方法的选择就受到限制加工工艺性差齿轮传动的要求齿轮的制造精度对机器的工作性能承载能力噪声及使用寿命影响很大因此齿轮制造必须满足齿轮传动的使用要求传动的准确性主动轮转过一个角度时从动轮应按给定的传动比转过相应的角度要求齿轮在一转中转角误差的最大值不能超过一定的限度转角精度平稳性平稳性要求齿轮传动稳无冲击振动和噪声小这就需要限制齿轮传动时瞬时传动比的变化齿转角精度侧隙对相互啮合的齿轮其非工作面必须留有一定的间隙即为齿侧间隙其作用是储存润滑油使工作齿面形成油膜减少磨损同时可以补偿
15、热变形弹性变形加工误差和安装误差等因素引起的侧隙减小卡死侧隙以上四要求根据齿轮传动装置的用途和工作条件而有所不同例如滚齿机分度蜗杆副读数仪表所用的齿轮副对传动准确性要求高工作平稳性也有一定要求而对载荷的均匀性要求一般不严格珩 齿珩珩齿齿轮加工的关键是齿面加工目前齿面加工的主要方法是刀具切削加工和砂轮磨削加工前者由于加工效率高加工精度较高因而是目前广泛采用的齿面加工方法后者主要用于齿面的精加工效率一般比较低按照加工原理齿面加工可以分为成形法和展成法两大类1成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具在齿坯上加工出齿面的方法成形铣削一般在普通铣床上进行铣削时工件安装在分度头上铣刀旋转对工
16、件进行切削加工工作台作直线进给运动加工完一个齿槽分度头将工件转过一定角度再加工另一个齿槽依次加工出所有齿槽当加工模数大于8mm的齿轮时采用指状铣刀进行加工铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床上进行铣削时工作台偏转一个角度使其等于齿轮的螺旋角工件在随工作台进给的同时由分度头带动作附加旋转运动而形成螺旋齿槽常用的成形齿轮刀具有盘形铣刀和指状铣刀后者适于加工大模数的直齿斜齿齿轮特别是人字齿轮用成形铣刀加工齿轮时齿轮的齿廓精度是由铣刀切削刃形状来保证的而渐开线齿廓的形状是由齿轮的模数和齿数决定的所以齿轮的模数齿数不同渐开线齿廓就不一样因此要加工出准确的齿廓每一个模数每一种齿数的齿轮就相应地需要用一种形状的齿
17、轮铣刀这样做显然是行不通的在实际生产中是将同一模数的齿轮按其齿数分为8组每一组只用一把铣刀2展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的即把齿轮副 齿条一齿轮或齿轮一齿轮 中的一个制作为刀具另一个则为工件并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓 在滚齿机上滚齿加工的过程相当于一对交错轴斜齿轮互相啮合运动的过程因此当齿轮滚刀按给定的切削速度转动时它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条当这个假想齿条与被切齿轮按一定传动比作啮合运动时便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成珩齿珩齿铣齿插齿滚齿剃齿珩齿磨齿 工 序 内 容 定 位 基
18、准 毛坯铸造 正火1粗车外圆和端面 留精车加工余量1mm-15mm 钻镗孔外圆2拉控端面3精车外圆端面及槽至图样要求端面和孔4检验5滚齿留剃量mm端面和孔6倒角端面和孔7钳工去毛刺8剃齿公法线长度至尺寸上限端面和孔9齿部渗碳淬火10磨齿端面和孔11铣凹槽孔和外圆12检验第三章 轴及轴毂连接1 减速器各轴结构设计11 高速轴选材由于高速轴为齿轮轴因此选用45钢调质处理确定各轴段直径轴2 遵循定位轴肩的轴肩直径差可取610mm且轴上装密封元件和轴承盖查2 P158表16-10轴径应与骨架油封内径一致故 mm轴3 装滚动轴承故应与初选深沟球轴承6308内径一致 mm轴4 有一个工艺轴肩故 mm轴5
19、由于是齿轮轴故 mm轴6 与轴4一致故 mm轴7 与轴3一样装深沟球轴承6308故 mm高速轴与轴上零件装配简图如图六所示图六12 低速轴选材 轴的材料选用45钢正火处理确定各轴段直径 轴2 遵循定位轴肩的轴肩直径差可取610mm且轴上装密封元件和轴承盖查2 P158表16-10轴径应与骨架油封内径一致故 mm 轴3 装滚动轴承故应与初选深沟球轴承6210内径一致 mm 轴4 形成工艺轴肩且装大齿轮应于齿轮孔径相配合符合标准尺寸查2 P117表11-2故 mm 轴5 形成定位轴肩故 mm 轴6 与轴3一样装深沟球轴承6210故 mm2 减速器各轴强度验算21 高速轴小齿轮的各啮合分力压力角螺旋
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