1、 本科毕业论文 （ 20 届） 300 型船用齿轮箱设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业生论文 I 摘要 齿轮箱通俗 来讲 就是减数 器 ，通过几组齿轮的作用，起到降低转速、正转、倒转 的作用 ，通常与中高速 柴油机配套。同时船用齿轮箱还多了推力轴承，及把从螺旋桨传来的推力通过推力轴承传到船体上 。 船用齿轮箱工作原理 :大齿轮小齿轮啮合，高速轴装小齿轮，低速轴装大齿轮 ， 轴间速比为反齿数比 。 300 型船用齿轮箱具有完整独立的液压控制系统，倒、顺车减速比完全一致，均可传递全部功率；离合器特置后端，使您装拆倍感方便。 本
2、文通过确定速比、传动能力，来计算出 模荷比，求出各级速比的传递能力。根据齿轮与齿轮之间的啮合，齿轮的结构设计在不同的模数、螺旋角、速比的情况下进行的。轴的设计部分，主要参照了齿轮厂的齿轮箱的结构，设计了三根轴， 分别是输入轴、输出轴、传动轴。这样也要选用比较合适的轴承，根据不同的轴的结构，选用不同的轴承，并且对轴承还要校核，。齿轮与轴之间通过热套连接， 船用齿轮箱中均采用热套配合，也对热套进行大量计算。离合器的主要是湿式摩擦离合器，参照机械设计手册按杭齿厂要求进行。离合器连接着活塞，弹簧也连接在活塞上，计算弹簧能承受的最大和最小负荷，还有弹簧的圈数。当然我们不仅要设计出齿轮箱大部分的内部结构，
3、也要计算热平衡，对齿轮箱也要很好的保养、维修，这样才使齿轮箱的寿命更加长。 关键词 ：轴；液压控制系统；齿轮； 湿式摩擦离合器 本科毕业生论文 II Abstract Gear box is termed the popular said, through several groups of gear, reducing speed, is turned back, and usually, in diesel engine speed. And Marine gearbox also has thrust bearing, and from the propeller was thrust
4、through the thrust bearing to the hull. Marine gearbox working principle: the round box commonly used to slow! Big gear small gear, gear speed shaft speed, small, big gear axle shaft to reverse gear ratio between ratio. 300 type Marine gearbox has complete independence of the hydraulic control syste
5、m, and ShunChe slow than completely consistent, all can transfer all power, The clutch, buy back-end, make you feel convenient installation. By determining ratio, transmission capacity, to calculate mold is, the ratio of transfer ability. Various The structure of design, different modulus, spiral An
6、gle, the ratio of cases, according to the meshing gears and between gear. The main shaft, the design of gear according to the structure design of gear box, the three axis, respectively is input shaft, output shaft, transmission shaft. So also should choose more appropriate bearings, according to the
7、 different axis structure, choose different bearings, and even to check to see if the bearings for the shaft. Gear and axis of connection between the thermal Marine gearbox were hot, hot and set of Numbers. The main clutch friction clutch is wet, refer to mechanical design manual gear factory accord
8、ing to hangzhou. Connect the pistons, spring clutch piston, and connections in the spring can withstand the calculating minimum and maximum load, and spring laps. Of course, we should not only design the internal structure of most gearbox, also want to thermal calculation, gear box will very good ma
9、intenance, repair, such ability make more long life of gear box. Keywords:shaft, The hydraulic control system, gear, Wet friction clutch 本科毕业生论文 III 目录 第 1 章 船用齿轮箱的设计任务 . 1 第 2 章 船用齿 轮箱的设计要求 . 2 第 3 章 传递能力计算 . 3 第 4 章 齿轮的设计 . 5 4.1 齿轮设计的说明 . 5 4.2 齿轮速比齿数的确定 . 5 4.3 齿数几何尺寸计算 . 6 4.4 渐开线圆柱斜齿轮的强度校核 .11
10、 第 5 章 轴的设计 . 18 5.1 轴的结构设计和校核计算说明 . 18 5.2 轴的疲劳强度校核计算 . 18 第 6 章 轴承的选用及校核 . 26 第 7 章过盈联接 热套的说明与计算 . 30 第 8 章 其它部件的设计和校核 . 34 8.1 离合器的设计与校 核 . 34 8.2 弹簧的设计与校核 . 35 8.3 花键联接的强度校核 . 37 8.4 热平衡计算 . 38 8.5 齿轮箱的维修、保养和检修 . 40 8.5.1 齿轮箱的维修、保养 . 40 8.5.2 一般故障的排除 . 41 第 9 章 Solidwork 建模 . 42 9.1 传动轴 solidwor
11、k 建模 . 42 9.1.1 传动轴中的零件图实例 . 42 小结 . 44 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 45 本科毕业生论文 1 第 1 章 船用齿轮箱的设计任务 从 各种 船用齿轮箱 应用情况来看，国内生产的 船用齿轮箱 的技术水平、整机性能等整体水平都取得了可喜的进步，逐步赶 上国际先进水平，满足用户的需要，进一步提高了市场竞争力。在某些方面，产品的技术性能甚至超过了国外的产品。提高 船用齿轮箱的 生产效率和质量，降低生产使用成本，提高整机自动化水平和系统稳定性，完善系统功能成为其技术发展的方向。 以齿轮箱配件行业作为切入点，通过对齿轮箱配件行业特征和统计数据的全面分
12、析，确定齿轮箱配件行业发展概况和基本特征；运用科学的方法和模型，帮助企业掌握市场动向，明确齿轮箱配件行业竞争趋势；并在此基础上，对企业发展中遇到的经营及管理方面的问题进行有针对性的分析，为企业解决运行中的阻力提供行之有效 的解决思路及方法。 为了提高船用齿轮箱的知名度，需要的措施有：（ 1） 用户对产品性能和工艺水平要求日益提高，我们必须提高自己的技术含量和质量。（ 2）设计制造周期跟市场需求想适应。（ 3）降低自己的成本，外资公司也纷纷进驻我国，他们凭借雄厚的资本，先进的技术和管理优势，在我国投资办厂，抢占市场，形成了巨大的冲击。面临市场大潮的冲击，我国的齿轮箱要继续生存和发展，必须提高对市
13、场变化的适应能力。（ 4）利用国内自己原有的技术，再加上国外的技术，设计出前所指定的齿轮箱，拥有不一样的技术和功能。 本科毕业生论文 2 第 2 章 船用齿轮箱的设计要求 300 型船用齿轮箱具有减速、倒顺、离合和承受螺旋桨推力的功能，可与功率 202 马力692 马力，转速 750 转 /分 1500 转 /分，左转或右转的船用柴油机匹配，组成船用动力机组。 目前船用齿轮箱有三大系列：功率系列、速比系列和中心距系列。有同中心输出、水平异中心输出的形式。 300 型齿轮箱是传递能力为 0.30 马力 /转 /分的速比系列，速比 i从 26，各档速比差为 0.5 的产品。在整个系列产品的设计中，
14、均以 i=3.5 传递能力 0.30 马力 /转 /分为基型进行设计的。当 i=改变时只需改变齿轮齿数，其它零件均不变，这符合系列化、通用化、标准化的原则。 在本产品的设计中参考了杭州齿轮箱厂，确定出中心距 a=264mm， N/n=0.30 马力 /转 /分的系列产品。 实现数比系列化，通用化和标准化，选用速比为 3.5 时传递能力 0.30 马力 /转 /分为基准，按船规算出模荷比 q 和负荷系数 R，使之满足船规，然后以它的模荷比为基准算出各级速比的传递能力。 300 型船用齿轮箱设计任务书中规定了中心距为 264mm，额定传递能力为 N/n=0.30 马力/转 /分的要求，实际上就是限
15、制了齿轮的模数及齿轮的齿数 和，在这种条件下得考虑船用特点：重量轻，体积小。接排换向柔和、平稳，安全可靠且具有一定的超载能力。 300 型 船用齿轮箱，它主要由箱体、输入轴部件、传动轴部件和输出轴部件组成，它是将输入轴部件的输入轴，传动轴部件的传动轴和输出轴部件的输出轴分别通过轴承安装在箱体上，输入轴前端通过前联轴器及高弹联轴器与动力相联，输入轴的前端热套有输入传动齿轮，中间布置输入主动齿轮，该输入主动齿轮通过两只轴承安装在箱体上；一输入轴离合器布置在输入传动齿轮内，离合器一边有活塞，活塞通过液压油腔与液压控制系统相连；在传动轴上也同样安 装有传动传动齿轮和传动主动齿轮以及传动轴离合器；输入轴
16、与传动轴上的输入传动齿轮和传动传动齿轮相互啮合，输入轴和传动轴上的输入主动齿轮和传动主动齿轮同时与输出轴上的从动齿轮啮合，输出轴外接后联轴器与船舶尾轴相联 。 本科毕业生论文 3 第 3 章 传递能力计算 容量配套说明 1. 容量配套是提供用户使用，用户可由配套图查得相应的齿轮箱与主机匹配，以使主机的功率充分发挥，它也是我们的齿轮箱和轴的校核依据。 在计算配套图的过程中，为实现数比系列化，通用化和标准化，选用速比为 3.5 时传 递能力 0.30 马力 /转 /分为基准，按船规算出模荷比 q 和负荷系数 R，使之满足船规，然后以它的模荷比为基准算出各级速比的传递能力。 2. 配套容量的计算 典
17、型速比 3.5： 1 传递能力 N/n=0.30 马力 /转 /分 传递扭矩 2 1 0 5 7 7 50 . 7 3 50 . 3 09 5 5 0 0 0 00 . 7 3 59 5 5 0 0 0 0 N/ nM （ N mm） 21487.5 （ kg.cm） 即 2 1 4 8 7 . 50 . 37 1 6 2 5N/ n7 1 6 2 5M （ kg/mm） 船用齿轮箱中，模荷比 q 及负荷系数 R 需均符合船规则 : 模荷比 401395.6651.116150 1025.2 1 4 8 72mdm 2Mq t1 （ kg/cm.mm） 负荷系数 2 7 . 13 . 51 1
18、 6 . 6 5 1 21 5 0 1 0 31i2 1 4 8 7 . 52ibd 1i2MR 21 (kg/km2) 可见对船规要求 q=7080kg/cm.mm q 40kg/cm2 还有较大的余量，所以齿轮安全 为了充分发挥主机的功率，现计算在各速比情况下齿轮箱的能力 ： 当 i=1.97 时 4.327932 x 1 0 6 . 1 3 9 51 7 8 . 0 4 6150402 mqbdM 2t1 （ kg.cm） 0 .4 5 87 1 6 2 53 2 7 9 3 .47 1 6 2 5MN / n （马力 /转 /分） 取 N/n=0.46 马力 /转 /分 当 i=2.4
19、4 时 2 8 2 7 0 . 22 x 1 0 6 . 1 3 9 51 5 3 . 4 8 8150402 mqbdM 2t1 （ kg.cm） 0 .3 9 5716252 8 2 7 0 .271625MN / n （马力 /转 /分） 取 N/n=0.4 马力 /转 /分 表 1.1 i=2.91， 4.06， 4.62， 4.95， 5.56， 5.95 i M（ kg.cm） N/n（马力 /转 /分） 取 N/n（马力 /转 /分） 2.91 24877.68 0.347 0.35 4.06 19223.76 0.268 0.27 4.62 23847.55 0.333 0.3
20、3 4.95 22711.95 0.317 0.32 5.56 20440.76 0.285 0.29 5.95 19305.16 0.2695 0.27 配套柴油机： SAEJ617 本科毕业生论文 4 根据以上计算作出容量配套图见 图 1.1。 图 3.1 容量配套图 本科毕业生论文 5 第 4 章 齿轮的设计 4.1 齿轮设计的说明 300 型船用齿轮箱设计任务书中规定了中心距为 264mm，额定传递能力为 N/n=0.30 马力/转 /分的要求，实际上就是限制了齿轮的模数及齿轮的齿数和，在这种条件下得考虑船用特点：重量轻，体积小。接排换向柔和、平稳，安全可靠且具有一定的超载能力，因此在
21、设计及工艺上采用以下措施： 1在材料上采用高级合金钢 20CrMnTi。镍铬或铬钼等高级合金钢的抗弯曲好，淬透性好，容易保证，硬面齿 HRC5662，软齿芯 HRC3040的要求，使齿面耐磨且抗冲击。 2采 用高硬度齿面。齿面硬化的方法主要是渗碳淬火，与调质的软齿面相比，硬齿面齿面的负荷系数 k可大大提高。 3采用较大的螺旋角。一般零件设计书指定 =8 12，为提高承载能力，船用齿轮箱规定 12，在满足中心距及速比的情况下，凑出齿数及螺旋角 914112b 或 607412 前一螺旋角是速比 i=24，后一螺旋角是速比 i=4.56，同时减少冲击，增加了平稳性。 4模数的选择。它是结合船规、齿
22、数加工工艺及装配中轴承尺寸等因素。在 i=26中各速比均采用标准传动 Mn=6mm，由于随着速比增大。模数不变使得中心距加大，若使中心距保持不变，必须使齿轮箱的传动能力降低。本设计为了不减小传递能力采用两只箱体，从 i=24为一只， i=4.56为另一只，内部结构除了换齿轮（从动）外，其余结构不变。 4.2 齿轮速比齿数的确定 300 型 船用齿轮箱，它主要由箱体、输入轴部件、传动轴部件和输出轴部件组成，它是将输入轴部件的输入轴，传动轴部件的传动轴和输出轴部件的输出轴分别通过轴承安装在箱体上，输入轴前端通过前联轴器及高弹联轴器与动力相联，输入轴的前端热套有输入传动 齿轮，中间布置输入主动齿轮，
23、该输入主动齿轮通过两只轴承安装在箱体上；一输入轴离合器布置在输入传动齿轮内，离合器一边有活塞，活塞通过液压油腔与液压控制系统相连；在传动轴上也同样安装有传动传动齿轮和传动主动齿轮以及传动轴离合器；输入轴与传动轴上的输入传动齿轮和传动传动齿轮相互啮合，输入轴和传动轴上的输入主动齿轮和传动主动齿轮同时与输出轴上的从动齿轮啮合，输出轴外接后联轴器与船舶尾轴相联 。 本科毕业生论文 6 图 4.1 传动系统图 表 4-1 齿轮速比 名义速比 i Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 各齿轮模 数 Mn 实际速比 i 3.5 19 67 43 43 22 6 3.53 4.5 21 97 59 59 21 6 4.62 6 17 101 59 59 17 6 5.95 注：正转时 Z1 Z2 啮合 反转时 Z3 Z4 ， Z5 Z2 啮合 4.3 齿数几何尺寸计算 1.已知 Mn=6mm a=264mm 914112 n=20 端面模数 6 .1 3 9 5914112c o s 6c o sMnM t mm 端压力角 375220914112c o s 20tgtgc o stgtg 1-n1-t 法向周节 1 8 .8 4 9 66nMP n mm 齿顶高 661nM n*hh aa mm 齿根高 7 . 560 . 2 51Mn*Cn*hh naf mm
