毕业设计（论文）-高速重载增速传动齿轮箱结构设计.docx

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1、xxxxx毕业设计（论文）高速重载增速传动齿轮箱结构设计系 名:专业班级：学生姓名：学 号：指导教师姓名：指导教师职称：随着近代工业技术的高度发展，船用齿轮箱正朝着高速、高效和强力方向发展，传动系统传递的功率不断增大，齿轮转速不断加大。本设计主要对某高负载船用增速齿轮箱结构进行设计，其主要由齿轮、轴、轴承、键、箱体、箱盖构成。本次设计首先，通过对增速齿轮箱结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了增速齿轮箱的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了增速齿轮箱装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识

2、，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：增速齿轮箱，齿轮，轴IAbstractWith the height of the development of modern industrial technology, marine gearbox ismoving in high speed, high efficiency and strong direction, the transmission powerdelivered is increasing, gea

3、r speed increasing. This design for a high load marine growthgearbox structure design, which is mainly composed of gears, shafts, bearings, key, box,cover composition.The design is first, by performing for up gearbox structure and principle analysis, theanalysis presented in this growth gearbox desi

4、gn based on; Next, the main technicalparameters were calculated selection; then, for the major components design andVerification carried out; and finally, through AutoCAD drawing software draws up gearboxassembly drawing and major components Fig.Through this design, the consolidation of the universi

5、ty is the professional knowledge,such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances andinterchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of generalmachinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the futurew

6、ork of great significance in life.Keywords: Up gearbox, Gears, Shafts摘要IAbstractII第一章绪论51.1增速箱简介5L2研究背景及意义5第二章 总体方案设计72.1 设计要求72.2 方案设计7第三章 各级传动参数计算93.1 传动比分配93.2 运动和动力参数计算93.2.1 各轴的转速93.2.2 各轴的输入功率103.2.3 各轴的输入转矩103.2.4 整理列表10第四章主要零部件的设计114.1 低速级齿轮的设计114.1.1 选精度等级、材料和齿数114.1.2 按齿面接触疲劳强度设计114.1.3 按齿

7、根弯曲强度设计134.1.4 几何尺寸计算154.2 高速级齿轮的设计154.2.1 选精度等级、材料和齿数154.2.2 按齿面接触疲劳强度设计164.2.3 按齿根弯曲强度设计184.2.4 几何尺寸计算194.3 轴及轴承装置、键的设计204.3.1 输入轴204.3.2 中间轴224.3.3 输出轴254.4 滚动轴承及键的校和计算寿命274.4.1 输入轴的轴承274.4.2 输入轴的键284.4.3 中间轴的轴承284.4.4 中间轴的键304.4.5 输出轴的轴承304.4.6 输出轴的键314.5 润滑与密封314.6 增速箱箱体结构尺寸32总结34参考文献35致谢36IV第一

8、章绪论1.1 增速箱简介增速箱是一种介于原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，主要作用是用来传递动力和转矩，广泛应用于机械传动行业，如矿业生产、化工设备、汽车制造、农业生产等生产领域。而在种类繁多的增速箱中，圆柱齿轮增速箱是较为普遍使用的传动装置，其设计过程几乎涉及机械设计各个方面，如几何参数设计、和噪声问题更加尖锐突出，同时也影响了整套机组的安全性和稳定性。基于以上背景，本设计是以二级圆柱齿轮增速箱为例，主要对各级传动齿轮、轴、轴承、键、箱体等进行设计计算，然后又对齿轮，轴，键等一些重要零件的强度、刚度、稳定性进行了校核。随后采用AutoCAD绘制了齿轮、轴、轴承、轴承端盖、箱体等零部件，

9、最终装配成一台二级圆柱直齿轮增速箱，使设计结果的正确性最终得到最直接的体现。采用此方法设计一台增速箱，可缩短设计周期，节约设计成本，提高设计正确性。通过完成本设计，可掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，了解现代计算机辅助设计方法，为以后的学习和工作积累经验，锻炼解决问题的能力，所以本课题的研究具有重要意义。9第二章总体方案设计1.2 设计要求本设计主要对某高负载船用增速齿轮箱结构进行设计，按照设计传动比要求，确定传动系统方案以及各级齿轮传动的尺寸。对各级传动结构进行载荷校核,确保传动的平稳和结构的安全性。参数要求：功率：850 KW输入转速：1000i7min选定输出转速：600

10、0r/min1.3 2方案设计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，为了让增速箱具有变速功能，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

11、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。二级圆柱齿轮增速箱传动比一般为840,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。同轴式增速箱，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：展开式分流式同轴式图中展开式又可以有下面两种，如下所示:根据材料力学（工程力学）可以算出在相同载荷作用下，

12、a方案优先于b方案，最终选a通过以上，确定高速重载增速传动齿轮箱结构方案如下图示：第三章各级传动参数计算3.1传动比分配. n,n 6000 ,(1)总传动比为，= 6nw 1000(2)分配传动比考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。取低速级传动比： =2.，6则：= 7 = 7 = 3 ；4 23. 2运动和动力参数计算3. 2.1各轴的转速1 轴 =nm = 1000 r/rrrin ；2 轴 2 = % A -1000 x2 = 2000 r/min ；3 轴 2 = % ，2 = 2000 x 3 = 6000 r / min ；3. 2. 2各轴的输入功率1 轴 6

13、 = 850Zvv；2 轴 P?=PFF2 = 850 x 0.98 x 0.98 = 816.34%卬；3 轴 鸟=.7%=816.34 x 0.98 x 0.98 = 784.OUw；4. 2. 3各轴的输入转矩1 轴 T, =9550 1 = 9550 x = 8117 .5N m ；1nx1000pXI6 342 轴 T?= 9550=9550 x -=3898 .02 N m ；2 n22000p784 013 轴 T、= 9549=9550 x ：=1247 .88N m ；%60003. 2. 4整理列表轴名功率P/kw转矩T/N-m传速/(广 min)18508117.5100

14、02816.343898.0220003784.011247.8860001()第四章主要零部件的设计3.1 低速级齿轮的设计3.1.1 选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为30CrMnSi（调质）,硬度为320HBS,大齿轮材料为30CrMnSi钢（调质），硬度为300HBS。选小齿轮齿数Z2 =20,大齿轮齿数Z=iZ2 =2x20 = 403.1.2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即匹 2.32?恒吏三1)确定公式各计算数值(1)试选载荷系数K, =1.3(2)计算小齿轮传递的转矩T2 =3898.02Nm(3)小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 =0.8(4)由表6.3查得材料的弹性影响系数2七=189.8MaU2(5)由图6.14按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限bmimi =MPa小齿轮的接触疲劳强度极限b.2 =800 MPa(6)由式6.11计算应力循环次数N、=60M=60x1000 xlx(10x300 x8xl) = 1.44xl09N、=1.44xl09 x2 = 2.88xl09(7)由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数ZN = 0.95 ZN2 = 0.92(8)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=l,由式1012得