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实验用减速器的设计.rar

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    编号:20180802233206143    类型:共享资源    大小:1.37MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    实验 减速器 设计
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    无锡职业技术学院毕业设计说明书I实验用减速器的设计摘要:减速器是由封闭在刚性壳内所有齿轮的传动组成的一独立完整的机构。通过此次设计可以初步掌握一般简单机械的完整设计及了解构成减速器的通用零部件。齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式,它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力,目前齿轮传动装置正逐步向小型化,高速化,低噪声,高可靠性和硬齿面技术方向发展,齿轮传动具有传动平稳可靠,传动效率高(一般可以达到 94%以上,精度较高的圆柱齿轮副可以达到 99%) ,传递功率范围广(可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动)速度范围广(齿轮的圆周速度可以从 0.1m/s 到200m/s 或更高,转速可以从 1r/min 到 20000r/min 或更高) ,结构紧凑,维护方便等优点。因此,它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用,本课题就是齿轮传动的一个典型应用。因为齿轮传动能够满足减震器实验台对传动的高度要求,因此,本设计采用齿轮传动。关键词:减速器 零部件 齿轮传动 机械传动无锡职业技术学院毕业设计说明书II目 录第一章 减速器概述……………………………………………………………………………11.1 减速器的主要型式及其特性……………………………………………………………11.2 减速器结构………………………………………………………………………………21.3 减速器润滑 ……………………………………………………………………………3第二张 减速箱原始数据及传动方案的选择 …………………………………………………52.1 原始数据 …………………………………………………………………………………52.2 传动方案选择 ……………………………………………………………………………5第三章 电动机的选择计算 ……………………………………………………………………83.1 电动机选择步骤 …………………………………………………………………………83.1.1 型号的选择 ………………………………………………………………………83.1.2 功率的选择 ………………………………………………………………………83.1.3 转速的选择 ………………………………………………………………………93.2 电动机型号的确定………………………………………………………………………9第四章 轴的设计 ……………………………………………………………………………114.1 轴的分类 ………………………………………………………………………………114.2 轴的材料…………………………………………………………………………………114.3 轴的结构设计……………………………………………………………………………124.4 轴的设计计算……………………………………………………………………………134.4.1 按扭转强度计算…………………………………………………………………134.4.2 按弯扭合成强度计算……………………………………………………………144.4.3 轴的刚度计算概念………………………………………………………………144.4.4 轴的设计步骤……………………………………………………………………154.5 各轴的计算 ……………………………………………………………………………154.5.1 高速轴计算………………………………………………………………………154.5.2 中间轴设计………………………………………………………………………174.5.3 低速轴设计………………………………………………………………………214.6 轴的设计与校核 ………………………………………………………………………234.6.1 高速轴设计………………………………………………………………………234.6.2 中间轴设计………………………………………………………………………24无锡职业技术学院毕业设计说明书III4.6.3 低速轴设计………………………………………………………………………244.6.4 高速轴的校核……………………………………………………………………24第五章 联轴器的选择…………………………………………………………………………265.1 联轴器的功用……………………………………………………………………………265.2 联轴器的类型特点………………………………………………………………………265.3 联轴器的选用……………………………………………………………………………265.4 联轴器材料………………………………………………………………………………27第六章 圆柱齿轮传动设计……………………………………………………………………296.1 齿轮传动特点与分类……………………………………………………………………296.2 齿轮传动的主要参数与基本要求………………………………………………………296.2.1 主要参数…………………………………………………………………………296.2.2 精度等级的选择…………………………………………………………………306.2.3 齿轮传动的失效形式……………………………………………………………306.3 齿轮参数计算 …………………………………………………………………………31第七章 轴承的设计及校核……………………………………………………………………407.1 轴承种类的选择…………………………………………………………………………407.2 深沟球轴承结构………………………………………………………………………407.3 轴承计算………………………………………………………………………………41第八章 箱体设计 ……………………………………………………………………………43第九章 设计结论 ……………………………………………………………………………44第使章 设计小结 ……………………………………………………………………………45第十一章. 参考文献 …………………………………………………………………………46致谢 ………………………………………………………………………………………47无锡职业技术学院毕业设计说明书1第一章 减速器概述1.1 减速器的主要型式及其特性减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件,常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置;在少数场合下也用作增速的传动装置,这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单,并可成批生产,故在现代机械中应用很广。减速器类型很多,按传动级数主要分为:单级、二级、多级;按传动件类型又可分为:齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。减速器系统框图以下对几种减速器进行对比:1)圆柱齿轮减速器当传动比在 8 以下时,可采用单级圆柱齿轮减速器。大于 8 时,最好选用二级(i=8—40)和二级以上(i>40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大,则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单,但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置,因而将使载荷沿齿宽分布不均匀,且使两边的轴承受力不等。为此,在设计这种减速器时应注意:1)轴的刚度宜取大些;2)转矩应从离齿轮远的轴端输入,以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀;3)采用斜齿轮布置,而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间,所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿,一侧为左旋,另一侧为右旋,轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷,其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上,故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40 000kW,圆周速度也可从很低至 60m/s 一 70m/s,甚至高达 150m/s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷,有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时,应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配,例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外,减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时,圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约电动机 联轴器 高速轴 中间轴 低速轴无锡职业技术学院毕业设计说明书230%。2)圆锥齿轮减速器它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成,所以有时又称圆锥—圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的,为了使它受力小些,常将圆锥面崧,作为,高速极:山手面锥齿轮的精加工比较困难,允许圆周速度又较低,因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。3)蜗杆减速器主要用于传动比较大(j>10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小,这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的,当传动比并不很大时,此优点并不显著。由于效率较低,蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于 4m/s 时最好采用蜗杆在下式,这时,在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于4m/s 时,为避免搅油太甚、发热过多,最好采用蜗杆在上式。 4)齿轮-蜗杆减速器它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑,后者效率较高。 通过比较,我们选定圆柱齿轮减速器。1.2 减速器结构近年来,减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍使用的减速器有所区别,这里分列了两节,并称之为传统型减速器结构和新型减速器结构。1)传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成,重型减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进行时效或退火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度,以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成,其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易,在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔,以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置,并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性,在剖分面的凸缘上应设有 2—3 个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的无锡职业技术学院毕业设计说明书3起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算,见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示 Oe 等均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。2)新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构,图中未将电动机部分画出。1)齿轮—蜗杆二级减速器;2)圆柱齿轮—圆锥齿轮—圆柱齿轮三级减速器。这些减速器都具有以下结构特点:——在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。为了便于传动零件的安装,在适当部位有较大的开孔。——在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖,而改用机械密封圈;在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 ——输出轴的尺寸加大了,键槽的开法和传统的规定不同,甚至跨越了轴肩,有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比,新型减速器结构上的改进,既可简化结构,减少零件数目,同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性,要提高某些装配零件的制造精度。1.3 减速器润滑 圆周速度 u≤12m/s 一 15m/s 的齿轮减速器广泛采用油池润滑,自然冷却。为了减少齿轮运动的阻力和油的温升,浸入油中的齿轮深度以 1—2 个齿高为宜。速度高的还应该浅些,建议在 0.7 倍齿高左右,但至少为 10mm。速度低的(0.5m/s 一 0.8m/s) 也允许浸入深些,可达到 1/6 的齿轮半径;更低速时,甚至可到 1/3 的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时,齿轮浸入油中的深度应达到轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器),浸入宜深些。在多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。如果发生低速级齿轮浸油太深的情况,则为了降低其探度可以采取下列措施:将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑;或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的,从而使高速级和低速级传动的浸油深度大致相等。 减速器油池的容积平均可按 1kW 约需 0.35L 一 0.7L 润滑油计算(大值用于粘度较高的油) ,同时应保持齿轮顶圆距离箱底不低于 30mm 一 50mm 左右,以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超过 90℃时,需采用循环油润滑,或其他冷却措施,如油池润滑加风扇,油池内装冷却盘管等。循环润滑的油量一般不少于 0.5L/kW。圆周速度 u>12m/s 的齿轮减速器不宜采用油池润滑,因为: 1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而无锡职业技术学院毕业设计说明书4送不到啮合处;2)由于搅油会使减速器的温升增加;3)会搅起箱底油泥,从而加速齿轮和轴承的磨损;4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时,最好采用喷油润滑。润滑油从自备油泵或中心供油站送来,借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。速度高时,对着啮出区喷油有利于迅速带出热量,降低啮合区温度,提高抗点蚀能力。速度 u≤20 心 s 的齿轮传动常在油管上开一排直径为 4mm 的喷油孔,速度更高时财应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中和需要用大量润滑油进行冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和冷却装置以及油量调节装置等,所以费用较贵。此外,还应注意,箱座上的排油孔宜开大些,以便热油迅速排出。 蜗杆圆周速度在 10m/s 以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑。当蜗杆在下时,油面高度应低于蜗杆螺纹的根部,并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低滚珠(柱)的中心,以免增加功率损失。但如满足了后一条件而蜗杆未能浸入油中时,则可在蜗杆轴上装一甩油环,将油甩到蜗轮上以进行润滑。当蜗杆在上时,则蜗轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。蜗杆圆周速度在 10m/s 以上的减速器应采用喷油润滑。喷油方向应顺着蜗杆转入啮合区的方向,但有时为了加速热的散失,油也可从蜗杆两侧送人啮合区。齿轮减速器和蜗轮减速器的润滑油粘度可分别参考表选取。若工作温度低于 0℃,则使用时需先将油加热到 0℃以上。蜗杆上置的,粘度应适当增大。无锡职业技术学院毕业设计说明书5第二章 减速箱原始数据及传动方案的选择2.1 原始数据运输带有效拉力 F=1500N,工作速度 v =1.2m/s,卷筒直径 D=200mm 间歇工作,载荷平稳,传动可逆转,传动比误差为±5%,每隔 2min 工作一次,停机5min,工作年限为 10 年。2.2 传动方案选择传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数,为计算各级传动件准备条件。由于我们的实验的要求较高,电机输入的最高转速较大,为了减少成本,降低对电机的要求,同时能够满足减震器试验台的正常工作,我们对减震器采用这样的方案:变频电机通过带轮的传递,到达第一对啮合齿轮,为了让减速器具有变速功能,我们使第二对啮合齿轮为双联齿轮,最后由输出轴传递给偏心轮机构。因为本试验属于多功能测试,包括了静特性试验、疲劳试示功试验、耐久试验。所以对整个传递要求较高。所以第一、二根轴;两端采用角接触球轴承,第三根轴采用一头用角接触球轴承另一头采用普通调心球轴承。注意点是使用这个传动方案应保证工作可靠,并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、 传动效率高和使用维护便利。减速器设计二级圆柱齿轮减速器传动比一般为 8~40,用斜齿、直齿或人字齿,结构简单,应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置,因而沿齿向载荷分布不均,要求轴有较大刚度;分流式则齿轮相对于轴承对称布置,常用于较大功率、变载荷场合。同轴式减速器,长度方向尺寸较小,但轴向尺寸较大,中间轴较长,刚度较差。两级大齿轮直径接近有利于浸油润滑,轴线可以水平、上下或铅垂布置,如图:图中展开式又可以有下面两种,如下所示:无锡职业技术学院毕业设计说明书6根据材料力学(工程力学)可以算出在相同载荷作用下,a 方案优先于 b 方案,∴ 最终选 a由装配图查得, 。174,25,01XLl11111674205742685.BZZZylFlEIlLlIFmEI由装配图查得, 2103,7,XLl无锡职业技术学院毕业设计说明书7222226941875941382602.BZZZylFXLlEIllIFmEI综上所述:可得 y1<y 2 。 ∴选 a 方案。
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