三级圆柱斜齿轮减速器.docx
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2.1三级斜齿圆柱齿轮减速相关计算参数
1.输送带工作能力8000N
2.输送带工作速度0.6m/s
3.卷筒直径400mm
4.传动比40
工作制时数8h，工作寿命8年，综合工作时长300天
根据上述相关技术参数，参阅相关技术文件，初步设计主要数据如下
此减速机是三级展开式圆柱齿轮减速机，其基本参考数据如下所示：
1.齿轮轴Ⅰ：
其齿轮齿数为25，齿轮直径为100mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
2.齿轮轴Ⅱ：
其齿轮齿数为94，齿轮直径为376mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
3.齿轮轴Ⅱ：
其齿轮齿数为25，齿轮直径为100mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
4.齿轮轴Ⅱ：
其齿轮齿数为86，齿轮直径为344mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
5.齿轮轴Ⅲ：
其齿轮齿数为25，齿轮直径为100mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
6.齿轮轴Ⅳ：
其齿轮齿数为78，齿轮直径为312mm，模数数值为4，螺旋角数值为，材质采用45#钢
根据上一章关于减速器介绍和本装置实际工况，本课题采用三级斜齿圆柱齿轮
3.1电机选型计算
本文选用电机作为整个装置动力源，因此电机性能直接决定整个装置的运行情况。
选用电机既要价格合理，降低整个装置成本，也要能够提高足够的动力，保证整个装置稳定运行；也不能选用动力远大于所需的电机，这样会造成性能过剩，而且价格昂贵，不符合设计理念。
因此选择电机时，不能考虑单一指标，要考虑多种因素，也要考虑工作环境，找一个性价比最高的电机。
计算电机功率：
本装置斜齿圆柱减速器的联轴器传动效率为，齿轮的传动效率较高，但是也有损耗，其传动效率为，本装置通过轴承连接，因此还要考虑轴承的传动效率为，皮带的传动效率
初步计算传动效率为
根据上述计算和论述，考虑到工作环境和实际需求，考虑设计余量，本装置选取功率为7.5KW电机，其转速为2900r/min，型号为Y132S2-2。
根据本装置技术参数可知输出转速为
减速器的传动比为40，则减速器的输入转速为
皮带传动比为
3.2传动比和动力参数计算
1.传动比计算
根据本装置相关参数和实际工况，总传动比为40，则
，
2.各齿轮轴转速计算
齿轮轴Ⅰ
齿轮轴Ⅱ：
齿轮轴Ⅲ：
齿轮轴Ⅳ：
输出转速
3.各齿轮轴输入功率计算
齿轮轴Ⅰ：
齿轮轴Ⅱ：
齿轮轴Ⅲ
齿轮轴Ⅳ：
4.各齿轮轴输入扭矩计算
齿轮轴Ⅰ：
齿轮轴Ⅱ：
齿轮轴Ⅲ
齿轮轴Ⅳ：
第四章齿轮设计计算
4.1一级减速器齿轮计算和校核
1.计算齿轮齿数和直径
本装置采用电机转速为1146.5r/min，实际转速为28.67r/min，一级齿轮传动比为3.76，小齿轮齿数为25，大齿轮齿数为94，一级齿轮材质为45钢，宽度系数=0.8，螺旋角数值为
2.校核齿根弯曲疲劳强度
（1）根据上述计算可知
（2）重合度系数及螺旋角系数
Y=0.70Y=0.86
（3）根据本装置实际工况得载荷系数为K=1.5
（4）许用应力的设计计算
根据本装置实际工况其中安全系数为=1.4，应力修正系数=2.0，弯曲疲劳系数为,.
（5）查阅相关文献可知
=2.62,=2.24,=1.59，=1.75
将上述参数带入公式可的
（6）确定模数
==1.14×=2.44mm
则模数
（7）计算一级齿轮的中心距
（8）计算一级齿轮螺旋角
（9）计算一级齿轮分度圆直径
；
。
（10）计算一级齿轮齿宽
b=d=0.864.17=51.34mm
b=55mm
b=b+（5~10）=65mm
（11）对齿面接触疲劳强度进行校核
根据查阅相关文献和实际工况，可知重合度系数数值、螺旋角系数数值、材料系数数值以及节点区域系数分别为0.8、0.987、189.8以及2.44
=2.44189.80.750.992=396.82MPa
4.2二级减速器齿轮计算和校核
1.计算齿轮齿数和直径
二级齿轮传动比为3.42，小齿轮齿数为25，大齿轮齿数为86，二级齿轮材质为45钢，宽度系数=1.1，螺旋角数值为
2.校核齿根弯曲疲劳强度
（1）根据上述计算可知
（2）重合度系数及螺旋角系数
Y=0.70Y=0.86
（3）根据本装置实际工况得载荷系数为K=1.5
（4）许用应力的设计计算
根据本装置实际工况其中安全系数为=1.4，应力修正系数=2.0，弯曲疲劳系数为,.
（5）查阅相关文献可知
=2.62,=2.24,=1.59，=1.75
将上述参数带入公式可的
（6）确定模数
==1.14×=3.72mm
则模数
（7）计算二级齿轮的中心距
（8）计算二级齿轮螺旋角
（9）计算二级齿轮分度圆直径
；
。
（10）计算二级齿轮齿宽
b=d=0.8102.67=82.104mm
=90mm
=b+（5~10）=100mm
（11）对齿面接触疲劳强度进行校核
根据查阅相关文献和实际工况，可知重合度系数数值、螺旋角系数数值、材料系数数值以及节点区域系数分别为0.8、0.987、189.8以及2.44
=2.44189.80.750.992=329.15MPa
4.3三级减速器齿轮计算和校核
1.计算齿轮齿数和直径
三级齿轮传动比为3.11，小齿轮齿数为25，大齿轮齿数为78，二级齿轮材质为45钢，宽度系数=1.1，螺旋角数值为
2.校核齿根弯曲疲劳强度
（1）根据上述计算可知
（2）重合度系数及螺旋角系数
Y=0.70Y=0.86
（3）根据本装置实际工况得载荷系数为K=1.5
（4）许用应力的设计计算
根据本装置实际工况其中安全系数为=1.4，应力修正系数=2.0，弯曲疲劳系数为,.
（5）查阅相关文献可知
=2.62,=2.24,=1.59，=1.75
将上述参数带入公式可的
（6）确定模数
==1.14×=5.49mm
则模数
（7）计算二级齿轮的中心距
（8）计算二级齿轮螺旋角
（9）计算二级齿轮分度圆直径
；
。
（10）计算二级齿轮齿宽
b=d=0.8154.08=123.26mm
b=124mm
b=b+（5—10）=134mm
（11）对齿面接触疲劳强度进行校核
根据查阅相关文献和实际工况，可知重合度系数数值、螺旋角系数数值、材料系数数值以及节点区域系数分别为0.8、0.987、189.8以及2.44
=2.44189.80.750.992=306.68MPa
第五章轴的设计计算及校核
轴对整个装置至关重要，直接影响整个装置的使用寿命，因此选择轴的时候要多方面考虑，主要遵从以下设计原则：
1.在设计轴的结构的时候，需要考虑轴安装结构以及安装在轴上的零部件相对位置和尺寸；
2.在确定轴的尺寸的时候，需要考虑安装在轴的零部件安装精度要求；
3.除了需要考虑安装在轴上零部件的一些因素，还需要考虑轴的加工制造工艺要求，要符合设计要求而且能够容易操作，保证经济效益。
4.考虑轴的结构、尺寸和加工工艺，还要考虑轴的材质，保证能够符合实际工况，确保装置平稳顺行。
5.轴的设计要精简，不易太过复杂，这样不仅仅提高生产成本，而且还会降低装置运行稳定性
6.在确定轴各段尺寸时，需要综合考虑轴的使用强度和轴上安装零件的标准尺寸参数。
5.1齿轮轴Ⅰ设计
1.轴的计算
设定最小轴径尺寸
dmin=A03Pn
A0——
P——。
N——，为1146.5r/min。
本装置轴的强度会因为采用联轴器和键连接而大大降低，为了保证轴的强度，在设计的时候考虑设计余量，即轴的直径要略大于计算直径，这样在装置在特殊环境和工况下，也能保证轴的使用寿命，进而保证装置的稳定运行，因此轴的直径要比计算出的数值大5%——7%，取整得23mm，
图6.1齿轮轴Ⅰ结构示意图
L=35mm，L=105mm,L=105mm，L=65mm,L=7mm,L=29mm,
5.2齿轮轴Ⅱ设计
1.轴的计算
设定最小轴径尺寸
dmin=A03Pn
A0——
P——。
N——，为304.92r/min。
本装置轴的强度会因为采用联轴器和键连接而大大降低，为了保证轴的强度，在设计的时候考虑设计余量，即轴的直径要略大于计算直径，这样在装置在特殊环境和工况下，也能保证轴的使用寿命，进而保证装置的稳定运行，因此轴的直径要比计算出的数值大5%——7%，取整得32mm，
图6.1齿轮轴Ⅱ结构示意图
L=45mm，L=137mm,L=58mm，L=100mm,L=7mm,L=45mm,
5.3齿轮轴Ⅲ设计
1.轴的计算
设定最小轴径尺寸
dmin=A03Pn
A0——
P——。
N——，为89.16r/min。
本装置轴的强度会因为采用联轴器和键连接而大大降低，为了保证轴的强度，在设计的时候考虑设计余量，即轴的直径要略大于计算直径，这样在装置在特殊环境和工况下，也能保证轴的使用寿命，进而保证装置的稳定运行，因此轴的直径要比计算出的数值大5%——7%，取整得50mm，
图6.3齿轮轴Ⅲ结构示意图
L=45mm，L=137mm,L=58mm，L=100mm,L=7mm,L=45mm,
5.4齿轮轴Ⅳ设计
1.轴的计算
设定最小轴径尺寸
dmin=A03Pn
A0——
P——。
N——，为89.16r/min。
本装置轴的强度会因为采用联轴器和键连接而大大降低，为了保证轴的强度，在设计的时候考虑设计余量，即轴的直径要略大于计算直径，这样在装置在特殊环境和工况下，也能保证轴的使用寿命，进而保证装置的稳定运行，因此轴的直径要比计算出的数值大5%——7%，取整得68mm，
图6.4齿轮轴Ⅳ结构示意图
L=150mm，L=180mm,L=10.5mm，L=260mm,L=370mm,,
第六章轴承分类和寿命计算
6.1轴承类型
在机械设备的设计过程中，广泛用到轴承部件，它是生产实际中较为多用的一个标准件，需要结合实际使用情况进行选型。
（1）依据承载方向以及公称接触角能够将轴承的类型划分成向心轴承和推力轴承两种；
（2）依据滚动体种类能够将轴承的类型进行划分成球轴承和滚子轴承两种；
（3）依据轴承是否能够调心能够将轴承的类型划分成调心轴承和非调心轴承两种；
（4）依据轴承滚动体的列数够将轴承的类型划分成单列、双列以及多列等多种类型的轴承；
（5）依据轴承自身部件是否可以分离够将轴承的类型划分成可分离轴承以及不可分离轴承等两种类型。
[20]
6.2轴承选择的基本原则
轴承作为三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的主要连接件，其使用寿命直接决定了装置的使用使用，有的轴承不便更换，一旦寿命不符合设计要求，装置也可能因为选用不当轴承而报废；有的轴承可以更换，但是更换轴承需要停机操作，一旦停机对整个装置甚至企业利润都有影响，因此选用可靠、适合、经济的轴承对整个装置而言至关重要。
选用轴承需要注意以下几点：
1.对于选用轴承而言，最重要的一点就是考虑轴承所承受载荷情况，既要能够承受装置的最大载荷也要经济适合，由于不同轴承适用不同的载荷方向，因此选用轴承时必须同时考虑载荷大小和方向。
2.除了载荷大小和方向，转速也是选择轴承的一个关键指标，所选用的轴承必须能能够承受装置最大转速，保证装置平稳运行。
3.有的轴承能够实现调心功能，因此在特殊工况，考虑是否需要采用调心轴承，进而满足设计要求。
4.上述分析了轴承一旦报废对整个装置的影响很大，因此在设计装置时，尽可能设计轴承方便安装和拆卸，这样一旦轴承出现问题，方便及时更换，对装置的影响最低。
轴承作为机械制造业的重要零部件，其使用寿命直径影响整个装置的使用寿命，因此选择合适的轴承对本装置至关重要，所选用的轴承既不能承载过大，出行性能过剩，成本浪费，也不能承载能力不足，导致降低整个装置的寿命，因此轴承的使用寿命也是装置的一项重要指标。
本装置的轴承主要用在轴的连接，其转速较低，因此不需要考虑受力而发生弯曲的情况，它主要承载径向载荷。
综合考虑各方面因素，设计三级斜齿圆柱齿轮减速器采用深沟球轴承。
通过上述分析和计算得出其承载情况，因为承受径向载荷，因此选用型号为0407深沟球轴承，其额定动载荷Cr=16.3kN，静载荷Cor=10.5kN，由于转速较低，采用的润滑形式为脂，可以承受极限转速为10000r/min。
[22]
1.计算轴承轴承的当量动载荷P
通过受力分析可知，轴承承受径向力为82.28N，其承受的轴向力相对径向力很小，因此可以忽略不计，则轴承承载的径向力为。
。
轴承的当量动载荷计算公式:
[23]
通过查阅机械设计手册可知，当承受较大径向力和可忽略的轴向力时，其系数X=1，Y=0,所以有
查相关技术资料可知，=1.1，则
则计算该轴承的最短寿命为[24]
通过计算可知轴承最短寿命为小时，符合装置设计要求。
根据上述设计和计算，齿轮轴Ⅱ、齿轮轴Ⅲ、齿轮轴Ⅳ轴承分别选择6008、6010和6016，通过寿命计算，均符合设计要求。
第七章结论与展望
本课题的研究设计要符合新时代对机械制造业的要求，为了满足这一目的，深入了解国内外三级斜齿圆柱齿轮减速器装置发展情况，采用一种更符合实际需求的设计方案，保证所设计的三级斜齿圆柱齿轮减速器装置具有实用性和可操作性，通过采用合理的传动原理、选用经济使用的零部件，设计一款结构节凑的三级斜齿圆柱齿轮减速器装置。
利用二维软件绘制三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的总装配体和关键零部件的零件图，利用三维软件绘制三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的总装图，确保所设计机构在运行过程中不会互相干涉，保证整个装置平稳运行。
本文第一章介绍三级斜齿圆柱齿轮减速器装置使用背景。
对比国内外三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的发展情况，为理清设计思路和装置设计方案奠定基础。
第二章介绍三级斜齿圆柱齿轮减速器装置工作原理。
第三章关键零部件的选型计算。
通过选型计算，选用合适的传动机构和关键零部件，确保所选用的零部件满足设计要求。
第四章本课题总结和展望。
1.通过第一章国内外三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的发展情况对比可知，国内对于三级斜齿圆柱齿轮减速器装置研究已经日趋成熟，甚至在某些领域要领先国外技术，但是在一些特定领域尤其的研发领域明显落后外国技术。
新时代提出中国要从制造大国向制造强国转变，这就给我们这些大学生提出更新更高更艰巨的使命，确保所设计生产的设备更加智能便捷，进而提升国家的综合实力。
2.本课题设计方案和选用传动原理，均从实际角度出发，在满足实际需求和实用性基础上，采用更加经济的零部件，进而降低整个装置的成本，提高三级斜齿圆柱齿轮减速器装置的竞争力，进而提高企业的盈利能力。
3.本装置就是采用智能制造代替人工或者半自动模式装置，因此设计一个能够实现全自动工作三级斜齿圆柱齿轮减速器装置实现降低转速增大扭矩功能，这样在大大降低人工劳动强度的同时还能提高生产效率，最重要的在危险工作环境，采用机械代替人工操作，能够人身安全，进而提高国民幸福指数。
本课题设计三级斜齿圆柱齿轮减速器装置，虽然该装置具有降低劳动强度、提高生产效率、提升企业盈利能力等多个优势，但由于本人知识储备有限以及对实际生产了解不够充分，因此所设计装置没有考虑不同工作环境对装置的影响，因此装置在使用过程中有一点局限性或者个别零部件可能不适合某些特定环境，这些还需要日后，我走入社会，走到工作岗位，积累足够的实践经验，一点点完善。
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[20]孙波.机械专业毕业设计宝典.西安.西安电子科技大学出版社.2008.P1～P103.
致谢
2020年受新冠疫情影响，学哥学姐诉说着他们的不同以往毕业设计全过程。
转瞬间，我也迎来我自己2021年毕业设计，我有点迷茫、紧张、纠结甚至有点忐忑的心态，对自己能否顺利完成课题，有一点点自我怀疑。
但是在老师一次次指导和鼓励下，和同学一起研究课题一起努力下，我理清了整个课题的思路，找到了整个装置的较好的设计方案，看着自己的二维装配图和三维模型，满满的成就感和幸福感，感觉自己又一次战胜自己。
重要的是在完成毕业设计的过程中，我不仅仅复习了所学的机械知识，重要的是将所学的知识应用在实践中，这对我以后工作或者走入社会，都有很大帮助，而且教会我怎么克服困难，教会我怎么一步步设计一个成型的实用装置。
本设计真心感谢xx老师，总是耐心的引导我，教我整个设计思路，让我一点点找到信心；总是耐心的指导我，告诉我哪些地方设计有点不太合理；总是耐心的辅导我，哪些地方可以再优化设计，使得装置在运行时更加稳定，更能满足实际使用功能需求。
同时还要感谢和我一起成长的童鞋们，正是你们的鼓励和陪伴，让我的大学四年生活丰富多彩，使得我的毕业设计虽然苦累但是也体会到快乐，虽然我们即将各奔东西，天各一方，但我们的情谊必将历久弥新，相信多年后再相聚，我们依然还是这个少年。
最后就要感谢养育我们的父母，正是他们对我的正确引导和悉心照顾，我才能成长为阳光、勇于面对挑战的少年。
我即将踏入社会，我不在是你们羽翼下的孩子，我需要扛起属于我的那片天，我将用我所学的知识回报父母、回报社会，做一个新时代的新青年。
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