毕业设计（论文）单级圆柱齿轮减速器的设计（全套图纸）.doc

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1、全套CAD图纸加153893706目录内容摘要1 关键词.1Abstract1Key word.11. 绪论21.1课题的意义21.2本课题的主要内容22. 单级减速器的设计.32.1设计参数32.2方案拟定32.3电机选取32.4传动比分配42.5齿轮设计42.6轴的设计72.7上、下箱体的结构设计112.8支承部分设计182.9润滑与密封设计202.10附件设计213. 三维实体造型233.1 常用的三维软件简介233.2 零件的三维造型263.3 减速器的三维装配33结论35参考文献35内容摘要：本次减速器设计是按照小批量生产加工工艺编制。设计文件的第一章，讲述的是本次设计的课题意义和设

2、计的主要内容。第二章，讲述的是减速器重要零件大齿轮，箱体，中间轴，输出轴，大端压盖的具体设计过程。它主要针对减速器的零件进行全面细致的设计和校核。第三章，主要讲述了三维实体造型，最后是总结以及参考文献，分析在设计中遇到的问题和不足之处，以求进一步深入学习，将其改进。关键词：三维 减速器 机械设计 传动 Abstrac：This reducer is designed in accordance with the preparation of small batch production process. Design documents of the first chapter is abou

3、t the subject of the significance of the design of the main contents and design. The second chapter is about the important parts reducer gear, tank, intermediate shaft, output shaft, big-gland specific design process. It is mainly for parts reducer to conduct a comprehensive detailed design and veri

4、fication. The third chapter focuses on the three-dimensional solid modeling and, finally, summing up, as well as references to analyze the design problems and inadequacies, in order to further study its improvement.Key word：Three-dimensional, reducer, mechanical design, transmission1 绪论1.1课题的意义1. 综合

5、运用机械设计基础及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展； 2. 学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际实际问题的能力； 3. 进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。1.2本课题的主要内容1. 计算部分 （1） 传动零件（齿轮）的设计计算； （2） 轴的初步估算和结构设计及轴的危险截面的强度校核（只进行一根轴）； （3） 轴承的选择

6、与校核（只校核一根轴上的轴承）； （4） 键的选择与校核（只校核一根轴上的键）； （5） 联轴器的选择与校核。 2. 绘图部分 （1） 减速器装配草图设计；（2） 减速器装配图设计； （3） 主要零件工作图设计。3. 设计计算说明书的编写。2 单级减速器的设计2.1设计参数1）输出功率p：1.5kW，减速器的输出转速160r/min，外传动零件（即：减速器的输入、输出端采用的传动零件）为：联轴器联接；允许转速误差：5。2）两班制、连续运转、载荷平稳、室内工作、有粉尘、环境最高温度35。C，工作寿命10年（每年300个工作日，每班安8h计算）。3）动力来源：电力、三相交流电。4）制造条件及生产规

7、模：一般机械厂制造、小批量生产2.2方案拟定单级圆柱齿轮减速器按其轴线在空间相对位置的不同分为：卧式减速器（图2-1a）和立式减速器（图 2-1b）。一般使用较多的是卧式减速器，故设计采用卧式减速器。2.3电机选取根据设计参数：p：1.5kW，减速器的输出转速160r/min，联轴器联接，两班制、连续运转、载荷平稳、室内工作、有粉尘、环境最高温度35。C，寿命10年。从而确定选取Y系列电动机Y132S-8：额定功率2.2KW。满载转速710r/min。额定转矩2.0N.m。质量63kg。2.4传动比分配根据电动机的转速与减速器的输出转速确定：传动比为4.42.5齿轮设计1.选择齿轮材料及精度等

8、级按表11.8（机械设计基础，下简称基础）选择齿轮的材料为：小齿轮选用45钢调质，硬度为220-250HBS。大齿轮选用45钢正火，硬度为170-210HBS。因为是普通减速器，由表11.20(基础）选8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2-6.3m。2.确定设计准则由于该减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度HBS小于等于350的软齿面，齿面点蚀是主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。3.按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式（11.23）（基础）求出d1值：转矩T1 T1=9.55101062.2

9、/720=29591.5493 Nmm载荷系数k 查表11.10（基础）取k=1.1齿数Z1和齿宽系数d 小齿轮的齿数Z1取为24，则大齿轮齿数Z2=iZ2=4.424=106 实际齿数比u=Z2/Z1=106/24=4.41 齿数比的误差为|u-u|/u=|4.4-4.41|/4.4=0.22%d7=25d,所以该轴是安全的.5.键的设计与校核从动轴齿轮连接部分根据d=35,T=29591.5,参考设计手册知d=35在3038范围内，故该轴上的键 采用A型普通键bh=108键校核，L=1.75d-3=58 综合考虑取L=28mm 从动轴联轴器连接部分根据d=28,T=29591.5,参考设计

10、手册知d=28在2230范围内，故该轴上的键 采用A型普通键bh=87键校核，L=1.75d-3=46 综合考虑取L=40mm 主动轴联轴器连接部分根据d=20,T=29591.5,参考设计手册知d=20在1722范围内，故该轴上的键 采用A型普通键bh=66键校核，L=1.75d-3=32 综合考虑取L=32mm2.7上、下箱体的结构设计概述:图 24 所示为单级圆柱齿轮卧式减速器的典型箱体结构。 单级圆柱齿轮减速器的箱体广泛采用剖分式结构。卧式减速器一般只有一个剖分面，即沿轴线平面剖开，分为箱盖和箱座两部分。 箱体一般用灰铸铁制造。箱体结构的设计要点: 减速器的箱体是支持和固定轴及轴上零件

11、并保证传动精度的重要零件，其重量一般约占减速器总重量的 4050%，因此，箱体结构对减速器的性能、制造工艺、材料消耗、重量和成本等影响很大。减速器箱体的设计要点如下： 1箱体应具有足够的刚度 轴承座上下设置加强筋(参见图 2-4)。 轴承座旁设计凸台结构（图 2-4、图 2-5）。凸台的设置可使轴承座旁的联接螺栓靠近座孔，以提高联接的刚性。轴承座旁两凸台螺栓距离 S 应尽可能靠近，如图 2-6 所示。对无油沟箱体(轴承采用脂润滑)取 SD2，应注意凸台联接螺栓(d1)与轴承盖联接螺钉(d3)不要互相干涉；对有油沟箱体(轴承采用油润滑)，取 SD2，应注意凸台螺栓孔(d1)不要与油沟相通，以免漏

12、油。D2 则为轴承座凸缘的外径。 凸台高度h 的确定应以保证足够的螺母搬手空间为准则。搬手空间根据螺栓直径的大小由尺寸 C1 和 C2 确定(参见表 2-3)。 凸台沿轴向的宽度同样取决于不同螺栓直径所确定的 C1+C2 之值，以保证足够的搬手空间。但还应小于轴承座凸缘宽度 35mm，以便于凸缘端面的加工。箱座的内壁应设计在底部凸缘之内如图 27a 所示。 地脚螺栓孔应开在箱座底部凸缘与地基接触的部位，不能悬空，如图27b 所示。箱座是受力的重要零件，应保证足够的箱座壁厚，且箱座凸缘厚度可稍大于箱盖凸缘厚度。 2确保箱体接合面的密封、定位和内部传动零件的润滑。 为保证箱体轴承座孔的加工和装配的

13、准确性，在接合面的凸缘上必须设置两个定位用的圆锥销。定位销 d=(0.70.8)d2（d2 为凸缘联接螺栓直径)，两锥销距离应远一些，一般宜放在对角位置。对于结构对称的箱体，定位销不宜对称布置，以免箱盖盖错方向。为保证箱盖、箱座的接合面之间的密封性，接合面凸缘联接螺栓的间距不宜过大，一般不大于 150180mm，并尽量对称布置。3箱体结构应具有良好的工艺性 铸造工艺性的要求 箱壁不宜太薄，壁厚min8mm，以免浇铸时铁水流动困难，出现充不满型腔的现象。壁厚应均匀和防止金属积聚，避免产生如图 2-11 所示的缩孔，裂纹等缺陷。当箱壁的厚度变化较大时，应采用平缓过渡的结构，如表 2-1 所示。避免

14、出现狭缝结构（图 2-12b），因为这种结构的砂型易碎裂，正确的做法应联成整体，如图 2-12a 所示。机械加工工艺性的要求 轴承座孔应为通孔，最好两端孔径一样以利于加工。两端轴承外径不同时，可以在座孔中安装衬套，使支座孔径相同。利用衬套的厚度不等，形成不同的孔径以满足两端轴承不同外径的配合要求。 同一侧的各种加工端面应尽可能一样平齐，以便于一次调整刀具进行加工。加工表面与非加工表面必须严格区分，并尽量减少加工面积。因此，轴承座的外端面、观察孔、透气塞、吊环螺钉、油标尺和油塞以及凸缘连接螺栓孔等处均应制出凸台（凸出非加工面 35mm）以便加工。图 2-13 所示为轴承座凸缘的外端面与凸台之间的

15、结构。支承螺栓头和螺母的支承面也可以通过锪鱼眼坑的方法加工局部平面。图 2-14 表示鱼眼坑的加工方法，图 c 和 d 是刀具不能从下方接近时的加工方法。箱座底部应采用挖空或开槽的结构。图 2-15 所示的箱底结构中，图 a 的结构不合理，难于支承平稳，加工面积又大，很不经济。箱体结构尺寸的确定 减速器箱体的结构复杂，形状不一，无统一标准，而且受力情况也复杂，因此难以按强度理论进行设计。通常是按经验数据并结合上述结构设计要点确定其结构和尺寸。图 2-16 为单级圆柱齿轮减速器的结构尺寸，图中所示的尺寸可按表 2-2和表 2-3 的经验公式计算。2.8支承部分设计1. 轴承的选取主动轴根据轴的直

16、径选取6205型轴承轴承的寿命由公式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以p=Fr,查表得ft=1,fp=1.0取3按不利因素考虑，则有Fr1=Fr2= =873.5N则折算为20年，符合要求轴采用外圈的轴向固定利用轴承盖、套筒、轴套、轴壁双向固定2. 轴承盖 轴承盖是固定轴承的位置并承受轴向力和密封轴承座孔。 轴承盖的材料一般为铸铁(HT150)。轴承盖的结构型式分为凸缘式（用螺钉将盖固定在箱体上）和嵌入式（用盖的圆周凸缘嵌入轴承座孔的槽内固定）。每种结构又可分为闷盖（中间无孔）和透盖（中间有孔，用于轴外伸端的轴承座上）两种型式。凸缘式轴承端盖的密封性能好，调整轴承间隙方便，因此选

17、用。3. 调整垫片组 调整垫片的作用是调整轴承的轴向游隙以及轴的轴向位置。调整垫片组由多片厚度不同的垫片组成。调整时，根据需要组合成不同的厚度。2.9润滑与密封设计1. 齿轮润滑 采用浸油润滑，将齿轮一部分浸入油池中，靠齿轮转动时，将油带至啮合区进行润滑，如图 2-24 所示。 油面高度 油面高低影响到润滑性能和搅油功率的损失，因此，油面高度应适当。单级圆柱齿轮减速器以低速齿轮的一个齿高浸入油中为适度，但不得少于l0mm。对于二级传动，高、低速级的大齿轮并不常是同样的尺寸，因而它们的浸油深度就不一样，故当高速级的大齿轮按上述要求浸入油中时，低速级的大齿轮往往浸油深度就过多，不过对于圆周速度 v

18、 3050mm油面压力油量一般为轴承空隙的 1312 为宜。3. 减速器的密封 减速器的密封是为了防止油从箱体内部渗漏出来以及防止外界灰尘的侵入。在各接合面及活动间隙处均应进行密封。根据各部位的不同工作情况，选择不同的密封方式和密封件。 箱盖与箱座凸缘接合面的密封 对合前，在接合面上可涂一层密封胶(醇基漆)或水玻璃，必要时沿箱体的接合面凸缘开回油沟。但不允许在接合面间放置垫片。 观察孔、油孔等处接合面的密封 应在观察孔、螺塞与箱体之间加纸封油垫片或皮封油圈进行密封。 轴承孔的密封 轴承孔通过轴承盖以及盖与箱体孔端面之间的微调垫片来达到密封的。轴的外伸轴段与轴承透盖孔之间的间隙的密封是轴承外密封

19、的主要部位，应在设计支承结构时一并考虑。轴承透盖与轴之间为活动配合，其密封形式较多，其中毡圈式密封结构最简单，主要用于润滑脂润滑及轴圆周速度较低时(粗羊毛圈 v3ms，半粗羊毛圈v5ms)的润滑油润滑。2.10附件设计1. 观察孔及盖板 观察孔应开在箱盖顶部，便于检查，观察轮齿的啮合情况。箱体内润滑油也由观察孔注入，因此，孔口尺寸应足够大。观察孔平时用盖板封住。盖板常用钢板、铸铁或有机玻璃制成，为防止渗油，盖板应垫有纸质封油垫片。2. 油标 油标的作用是观测箱体内润滑油的油面高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处（如低速轴传动件附近）。常用的油标有圆形油标、长形油标、管状油标和杆式油标等，一般

20、多用带有螺纹的杆式油标，采用杆式油标时，应使箱座油标座孔的倾斜位置便于加工和使用。油标安置的部位不能太低，以防油进入油标座孔而溢出。3. 起盖螺钉 起盖螺钉上的螺纹长度要大于箱盖联接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，加工成大倒角或半圆形，以免顶坏螺纹。4. 定位销 为了保证剖分面箱体轴承座孔的加工与装配精度，在箱体联接凸缘的长度方向两端各设一个圆锥定位销。两销间的距离尽量远些，以提高定位精度。定位销的直径一般取d=（0.70.8）d2 ，d2 为箱体联接螺栓的直径，其长度大于箱盖和箱座联接凸缘的总厚度，以利于装拆。5. 放油螺塞 放油孔应设在箱座底面的最低处，常将箱体的内底面设计成向放油孔方向

21、倾斜1 1.5 ，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放。6. 吊环螺钉为了拆卸及搬运减速器，应在箱盖上装有吊环螺钉，吊环螺钉为标准件，可按起重量选取。由于吊环螺钉承载较大，故在装配时必须把螺钉完全拧入，使其台肩抵紧箱盖上的支承面。为此，箱盖上的螺钉孔必须局部锪大，吊环螺钉用于拆卸箱盖，也允许用来吊运轻型减速器。3 三维实体造型3.1 常用的三维软件简介Pro/E的简介：1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro

22、/ENGINEER2000i2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/ENGINEER的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性： 全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能

23、提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同

24、时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。UG的简介：UG是美国EDS公司（现已经被西门子公司收购）的集 CAD/CAM/CAE功能于一体的软件集成系统。就是UniGraphics软件

25、缩写，是一个画图以及零部件设计软件，汽车造型设计及零部件设计方面应用的非常广泛。UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和Robert Bosch AG 等。另外，UGS公司在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；在俄罗斯航空业

26、，UG软件具有90%以上的市场；在北美汽轮机市场，UG软件占80%。UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt & Whitney和GE 喷气发动机公司这样的知名客户。UG特点:1、建模的灵活性 复合建模：无需草图,需要时可进行全参数设计,无需定义和参数化新曲线可直接利用实体边缘。几何特征 ：具有凸垫、键槽、凸台、斜角、挖壳等特征、用户自定义特征 、引用模式 。光顺倒圆: 业界最好的倒圆技术 ，可自适应于切口、陡峭边缘及两非邻接面等几何构形，变半径倒圆的最小半径值可退化至极限零。2、协同化装配建模 可提供自顶向下、自底向上两种产品结构定义方式并可在上下文中设计编辑 ，高级的装配导航

27、工具 ，可图示装配树结构，可方便快速的确定部件位置 ， 对装配件的简化表达，隐藏或关掉特定组件。3、直观的二维绘图 对制图员来讲，简单并富于逻辑性 ，剖视图自动相关于模型和剖切线位置 ，正交视图的计算和定位可简便的由一次鼠标操作完成 ，自动隐藏线消除 ，自动尺寸排列不需要了解设计意图 ，自动工程图草图尺寸标注。 4、被业界证实的数控加工 25轴铣 ，车加工， 线切割， 钣金件制造 ，刀轨仿真和验证 ，刀具库标准工艺数据库功能 。5、领先的钣金件制造 可在成型或展开的情况下设计或修改产品结构 ，折弯工序可仿真工艺成型过程 ，钣料展开几何自动与产品设计相关 ，可在一幅工程图中直接展示产品设计和钣料

28、展开几何 。6、集成的数字分析 机构运动学分析 ，硬干涉检查和软干涉检查 ，运动仿真和分析 ，动画过程中的动态干涉检查。 MasterCAM的简介：CAD技术的发展极大地改变了人们的设计手段和方法，更为重要的是CAD技术的广泛应用显着提高了设计的效率和质量，大大地降低了设计师的劳动强度，特别是三维CAD技术的日益广泛应用使其体现得更为明显。MasterCAM是由美国CNCsoftware公司推出的基于PC机平台的CADCAM一体化软件，由于其卓越的设计及加工功能，在世界上拥有众多的忠实用户，被广泛应用于机械、电子、航空等领域。目前在我国制造业及教育业界,MasterCAM由于其出色的表现，有着

29、极为广阔的应用前景。作为一个CADCAM集成软件，MasterCAM系统包括有设计(CAD)和加工(CAM)两大部分。其中设计(CAD)部分主要由Design模块来实现，它具有完整的曲线曲面功能，不仅可以设计和编辑二维、三维空间曲线，还可以生成方程曲线；采用NURBS、PARAMETERICS等数学模型，可以以多种方法生成曲面，并具有丰富的曲面编辑功能。加工(CAM)部分主要由Mill、Lathe和Wire三大模块来实现，并且各个模块本身都包含有完整的设计(CAD)系统，其中Mill模块可以用来生成铣削加TIJ具路径，并可进行外形铣削、型腔加工、钻孔加工、平面加工、曲面加工以及多轴加工等的模拟

30、；Lathe模块可以用来生成车削加工刀具路径，并可进行粗精车、切槽以及车螺纹的加工模拟；Wire模块用来生成线切割激光加工路径，从而能高效地编制出任何线切割加工程序，可进行2-4轴上下异形加工模拟，并支持各种CNC控制器。Mastercam包括4大模块：Design、Lathe、Mill和Wire。Design模块用于被加工零件的造型设计，Mill模块主要用于生成铣削加工刀具路径，Lathe模块主要用于生成车削加工刀具路径，Wire模块主要用于生成线切割刀具路径。这4个模块可单独使用，在Mill模块，Lathe模块和Wire模块中也可以进行Design模块中的完整的造型设计，在其中一个模块中就

31、可以实现造型设计与加工过程的统一。Mastercam 9.x还增加了Router模块和 The MetaCut Utullities模块。3.2 零件的三维造型 3.1上箱体的三维造型3.2下箱体的三维造型3.3主动轴的三维造型3.4从动轴的三维造型3.5大齿轮的三维造型3.6从动轴闷盖的三维造型3.7从动轴透盖的三维造型3.8主动轴闷盖的三维造型3.9主动轴透盖的三维造型3.3 减速器的三维装配3.10三维装备图结论通过本次课题的完成，使我又一次熟悉了设计的理念以及更深入运用三维软件进行实体造型。在设计过程中也发现了很多的问题，比如在校核轴的强度时，就出现了力、弯矩、扭矩三者的关系与方向弄错等等。所以，要在以后的设计过程中更加的注重细节问题，争取早日把自己的水平提上去。参考文献1 丘季清 主编课程设计指导 西北工业大学出版社 19912 陈立德 主编机械设计基础课程设计指导书 高等教育出版社出版 20003 吴宗泽 罗圣国 主编机械设计基础课程设计手册 高等教育出版社 20064 陈立德 主编机械设计基础 高等教育出版社 20045 王昆等 主编机械设计课程设计 高等教育出版社 19956 崔凤奎 主编 Pro/ENGINEER机械设计 机械工业出版社 20047 濮良贵 主编机械设计.第七版 高等教育出版社,20008 陈铁鸣.新编机械设计课程设计图册. 高等教育，2003