1、河南科技大学 本科毕业 设计 1 毕业设计 说明书 课题名称： 二级圆柱齿轮减速器设计 地 市： 准 考 证 号： 姓 名： 学 科 专 业： 机械 设计 制造与自动化 指 导 教 师： 河南省高等教育自学考试 2015 年 5 月 28日 河南科技大学 本科毕业设计 2 高等教育自学考试 毕业设计任务书 一、题目： 二级圆柱齿轮减速器设计 二、本环节自 2015年 06 月 20日起至 2015 年 09 月 20 日止 三、进行地点： 四、内容要求 ： （ 1） 传动 方案的分析和拟订；选择正确合理的传动方案。 （ 2）电动机的选择；选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的
2、转速。 （ 3）传动装置的运动和动力参数的计算；计算各轴的转速、功率、转矩。 （ 4）传动零件的设计计算；外部传动零件和内部传动零件的设 计计算。 （ 5）轴的设计计算。 （ 6）轴承、联接件、润滑密封及联轴器的选择和验算。 （ 7）箱体的结构设计计算。 学 生： _ （签字） 指导教师： _ （签字） 批准日期： 年 _月 _日 河南科技大学 本科毕业设计 3 目 录 前 言 . 4 摘 要 . 5 第一章 绪论 . 7 1.1 本设计的目的及意义 . 7 1.2 减速器的发展状况 . 7 1.3 减速器的发展趋势 . 8 1.4 研究内容 . 8 第二章 传动方案的拟定 . 9 2.1 电
3、动机的选择 . 9 2.2 传动比的分配 . 10 2.3 传动系统的运动和动力参数计算 .11 第三章 齿轮的设计 . 12 3.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 . 12 3.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 12 3.3 校核齿根弯曲疲劳强度 . 14 第四章 低速级直齿圆柱齿轮传动 . 16 4.1 选择齿轮材料及热处理方法，精度等级，齿数 21zz 及齿宽系数 d . 16 4.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 16 4.3 校核齿根弯曲疲劳强度 . 18 第五章 轴的设计与计算 . 20 第六章 滚动轴承的选择及计算 . 23 第七章 键连接的选择及校核计算 . 24 第八章 联轴
4、器的选择 . 25 第九章 润滑与密封 . 26 第十章 箱体、箱盖的主要尺寸设计 . 27 第十一章 设计小结 . 28 第十二章 致谢 . 29 参考文献 . 30 河南科技大学 本科毕业设计 4 前 言 题目分析： 传动装置在工作机器中的主要组成部分，本题目中减速器用于实现电动机和卷筒的传动，结合本题目要求，胶带输送机两班制工作，每天工作 16个小时；连续单向运转，载荷平稳，其工作载荷为 脉动类型；室内工作有粉尘，工作条件非十分恶劣，但应加装防尘密封装置；使用期限为 10 年，大修期为 3年，故轴等主要零件的寿命应该满足 10 年以上的要求，而轴承等可以更换的零件应最少满足正常工作 3
5、年的要求；在中等规模机械厂小批生产，箱体应该采用铸造箱体。 传动方案拟定： 常用减速器的传动方式有带传动、链传动、蜗杆传动和齿轮传动等形式。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时结构尺寸较啮合传动大，但是传动平稳，能缓冲吸振，应尽量放在高速级；链传动运转不均匀，有冲击，宜放在低速级；蜗杆传动的传动比较大，承载能力较齿 轮低，常布置在传动系统的高速级以减小尺寸结构，并提高润滑，增加承载力和效率；锥齿轮加工困难，一般置于高速级以减小尺寸；斜齿轮传动较直齿轮平稳，相对应用于高速级。综合上述传动特点和减速器的实际工作状况，将减速器传动设计为两级展开式圆柱直齿轮减速，既可以满足一定的传动比，又有较大的承载
6、力，同时采用闭式齿轮，可以满足密封润滑的要求。在设计传动过程中，高速级齿轮应布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。此方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、 成本低。 河南科技大学 本科毕业设计 5 摘 要 这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件。 这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过知识 .如：机械制图，金属材料工艺学公差等以学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决 .减速器
7、的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮 .蜗杆减速器、轴装式减速器、组装式减速器、轴装式减速器、联体式减速器。 在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺等方面的要求，确定合理的设计方案。 关键词： 减速器，刚性工艺学，零部件，方案。 河南科技大学 本科毕业设计 6 ABSTRACT This time graduate the design to have the contents a to design concerning the machine that deceler
8、ate the complets system. Decelerating the machine is a kind of from close to move in the rigid wheel gear in the hull is an independent complete organization .Pass thisa design can then the first step controls general simple a set of complete designs step and methods of the machine. This time gradua
9、te the design to introduce the type function of the deceleration machine and constitute the etc. primarily , made use of all.directionsly learned the knowledge .Such as:Machine graphics ,the metals material craft learns the theories knowledge that business trip etc.already learn. In actual productio
10、n can analysis definitely reach agreement .The general type that decelerate the machine has:The cylinder wheel gear decelerates the machine ,cone wheel gear decelerates the machine ,wheel gear.cochlea pole decelerates the machine ,stalk park type decelerates machine ,assembles type decelerate machin
11、e ,couplet type decelerate machine ,couplet type decelerate machine . Further educated in this time design independent ability that engineering design, set up the right design thought controls the in common use machine spare parts ,the machine spread to move the device with the simple machine design
12、 of method with step ,the consideration that request synthesize usage the request of economic craft etc . make sure the reasonable design project . KEY WORDS： reducer , rigidity technolic components, zeroporatPrecent, project 河南科技大学 本科毕业设计 7 第一章 绪论 随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对 产品的需求是多样化的，这就决定了未来的生产方式趋向多品种、
13、小批量。在各行各业中十分广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置 . 它是机械设备的重要组成部分和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。 1.1 本设计的目的及 意义 目的： A 通过设计熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一步巩固 、 深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解
14、决问题的能力。 B 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。 C 对所学技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。 D 学会利用多种手段 (工具 )解决问题，如：在本设计中可选择 CAD 等制图工具。 E 了解减速器内部齿轮间的传动关系。 意义： 通过 设计 ，培养学生理论联系实际的工作作风，提高分析问题、解 决问题的独立工作能力；通过实习，加深学生对专业的理解和认识，为进一步开 拓 专业 知识 创造条件 ， 锻炼动手动脑能力，通过实践运用巩固了所学知识，加深了解其基本原理 1.2 减速器的发展状况 减速器是用于原动机与工作机
15、之间的独立的传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更新换代快的特点。渐开线二级圆柱齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动平稳、效率高、所配电机范围广等特点，可广泛应用于各行业需要减速的设备上。二级圆柱齿轮减速器的计算机辅助设计及制造（ CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。通过本课题的研究，将进一步对这一技术河南科技大学 本科毕业设计 8 进行深入地了解和学习。 1.3 减速器的发展趋势 当今的减速器 正 向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。 我国减速器及齿轮技术发展总趋势是
16、向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率 ；二低即低噪声、低成本 ； 二化即标准化、多样化，在现代机械中应用极为广泛。 减速机行业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速机、行星齿轮减速机及蜗杆减速机，也包括了各 种专用传动装置，如增速装置、条素装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等，产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。其作为传动机械行业里的一个重要的分支，在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色。近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速机行业在国内也取得了日新月异的进步。 1.4 研究内容 1
17、）减速器的设计计算 (1)传动方案的分析和拟订 选择正确合理的传动方案。 (2)电动机的选择 选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的转速。 (3)传动装置的运动和动力参数的计算 计算各轴的转速，功率，转矩。 (4)传动零件的设计计算 外部传动零件和内部传动零件的设计计算 (5)轴的设计计算 (6)轴承，联接件，润滑密封及联轴器的选择和验算 (7)箱体的结构设计计算 河南科技大学 本科毕业设计 9 第二章 传动方案的拟定 图 2-1 B6 型带式运输机及其二级圆柱齿轮减速器原理图 数据编号 运输带工作拉力 F/N 运输带工作速度 v/m.s 卷筒直径 D/mm B6 2.2 0
18、.9 300 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为 10 年，小批量生产，两班制工作，运输带工作速度允许误差为 5。 设计要求： 1、完成设计说明书一份，约 10000 字。 2、完成带式传输装置总 体设计及减速器部装图、零件图。 3、完成减速器所有零件图及装配。 带式输送机由电动机驱动，电动机 1 通过联轴器 2将动力传入减速器 3，在经联轴器 4 传至输送机滚筒 5，带动输送带 6 工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。 2.1 电动机的选择 按设计要
19、求及工作条件选用 Y 系列三相异步电动机卧式封闭结构 380V。 （ 1） 电动机容量的选择。 根据已知条件由计算得知工作所需有效功率。 河南科技大学 本科毕业设计 10 工作机所需功率 ; kwFvPw 98.11 0 0 0 %)51( （ 2-1） 传动装置总体效率 算得传动系统总效率 421 2 3 4 5 （ 2-2） = 97.095.095.099.099.0 24 =0.8166 工作机所需电动机功率 “dp =Fv 1000=2.42kw (2-3) （ 2） 电动机转速选择 根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速： nw= 325.57100060 D v r/min
20、(2-4) 由文献 1表 20-5初步选同步转速为 1500r/min 和 300r/min 的电机，对应于额定功率 mP 为 3kw 的电动机号分别取 Y100L1-2型、 Y100L2-4型两种。将两种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表： 表 2-1 三种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比 方案号 电动机型号 额定功率（ kw） 同步转速（ minr ） 满载转速（ minr ） 一 Y100L1-2 3.0 3000 2880 二 Y100L2-4 3.0 1500 1420 通过对这两种方案比较：综合考虑电动机和传动装置尺寸，质量，价格及传动比，可以看出，如果传动装置结构紧凑，选用一方案最好即： Y100L2-4系列 2.2 传动比的分配 带式输送机传动系统总传动比 i=nm/nw=1420/57.325=24.77 （ 2-5） 分配传动比： ia=i0i=24.77 为了便于两级圆柱齿轮减速器采用侵油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度 HBS 350,齿宽系数相等时。考虑面接触强度接近相等的条件，取两级圆柱齿轮减速器的高速级传动比 ： i1=5.675； 低速级传动比为 :i2=4.365
