高速齿轮增速箱设计讲解.doc
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本科毕业设计（论文）
题目：
高速齿轮增速箱设计
院（系）：
工业中心
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
106001班
学生：
姚月
学号：
100210130
指导教师：
马保吉
2014年06月
本科毕业设计（论文）
题目：
高速齿轮增速箱设计
院（系）：
工业中心
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
106001班
学生：
姚月
学号：
100210130
指导教师：
马保吉
2014年06月
西安工业大学毕业设计（论文）任务书
院（系）工业中心专业机械设计制造及其自动化班106001姓名姚月学号100210130
1.毕业设计（论文）题目：
高速齿轮增速箱设计
2.题目背景和意义：
高速齿轮增速箱用于光纤地面模拟放线试验台，是该试验台的核心部件，用于将交流变频电机的输出额定同步转速3000r/min增加到工作台主轴所需的18000r/min，并且有较为严格的转动惯量限制，其可靠性和稳定性直接决定了试验台的可靠性。
由于高速运动，一旦发生故障将会产生及其严重的后果，因此该增速箱的设计在试验台中具有重要意义，同时高速齿轮箱作为通用传动机构，在工程中有着广泛的应用范围。
3.设计（论文）的主要内容（理工科含技术指标）：
（1）对使用工况分析，依据原始数据确定增速箱的传动比、级数、润滑方式、结构形式等总体参数；
（2）设计主要零件如齿轮、轴、轴承、箱体等；（3）润滑系统设计。
主要技术指标：
输入转速：
3000r/min，输出速度：
18000r/min，输出功率：
55KW，过载倍数，2.0，高速轴转动惯量≤0.0005Kg.m2；低速轴的转动惯量（含齿轮）≤0.0096Kg.m2。
4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：
基本要求：
完成增速箱的设计、全套图纸的绘制、润滑系统设计及图纸。
从2013年12月25日开始毕业设计，在校内完成本设计。
5.毕业设计（论文）的工作量要求设计说明书数字不少于1.0万字。
①实验（时数）*或实习（天数）：
②图纸（幅面和张数）*：
折合A0工程图3张。
③其他要求：
指导教师签名：
年月日
学生签名：
年月日
系（教研室）主任审批：
年月日
说明：
1本表一式二份，一份由学生装订入论文，一份教师自留。
2带*项可根据学科特点选填。
中文摘要
高速齿轮增速箱设计
摘要
高速齿轮增速箱用于光纤地面模拟放线试验台，是其核心部件，实现高增速的目的。
本文基于高速齿轮传动、齿轮箱润滑系统等主要核心部件进行了详细的研究与设计。
首先，是对增速箱的机械结构的设计，确定主要的结构形式等总体参数；其次是传动零件的设计，其中包括对高速齿轮传动方案的设计，增速箱整体结构布局以及传动零件的设计与强度校核。
最后，是对齿轮箱的总体润滑系统的分析与研究。
由于本设计的转速非常高，高速齿轮的润滑与散热是一个重要部分，因此齿轮箱的润滑与散热会直接影响齿轮箱工作的可靠性与稳定性。
润滑系统的重点主要在两个方面，第一是高速齿轮的润滑，第二是高速轴上轴承的润滑。
对比多种润滑方案，并计算、分析，根据实际情况设计出相应的满足工况要求的润滑系统。
关键词：
高速；齿轮传动；强度校核；润滑系统；齿轮箱
I
英文摘要
Designofhigh-speedturbinegearbox
Abstract
Highspeedturbinegearboxforopticalfibergroundsimulationonlinetestbench,isthecorecomponent,toachievehighgrowthobjective.Inthispaper,thecorecomponentsofhighspeedgeartransmission,gearboxlubricationsystembasedonthedetailedresearchanddesign.Firstofall,isthedesignofmechanicalstructureofthespeedincreasingbox,toidentifythemainstructureofsuchmainparameters;secondisthedesignoftransmissionparts,includingthedesignofthehighspeedgeartransmissiongearboxstructure,layoutanddesignandstrengthcheckoftransmissionparts.AtlastistheanalysisandResearchongenerallubricationsystemforgearbox.Becausethedesignofthespeedisveryhigh,lubricationandheatdissipationofthehighspeedgearisanimportantpartof,sothelubricationandcoolinggearboxwilldirectlyaffectthereliabilityandstabilityofthegearbox.Keylubricationsystemmainlyintwoaspects,thefirstisthelubricationofhighspeedgear,secondisthelubricationofhighspeedshaftbearing.Comparisonsofvariouslubricationprogram,calculationanalysisanddesign,accordingtotheactualsituationoflubricatingsystemcorrespondingtomeetoperatingrequirements.
KeyWords:
highspeed;gear;strengthcheck;lubricationsystem;gearbox
II
目录
目录
中文摘要................................................Ⅰ
英文摘要................................................Ⅱ
1引言 1
1.1题目背景和意义 1
1.2国内外发展现状及趋势 1
1.2.1高速齿轮增速箱国内外的发展现状 1
1.2.2高速齿轮增速箱的发展趋势 2
1.3论文研究的主要内容 3
2高速齿轮的设计 5
2.1增速齿轮箱方案设计 5
2.2齿轮参数的确定 6
2.3高速齿轮的受力分析与强度校核 11
2.3.1胶合承载能力强度校核 11
2.3.2齿面接触强度校核 13
2.3.3轮齿弯曲强度校核 14
2.4齿轮的轮齿修形 19
3.轴系部件的设计 22
3.1高速轴的设计 22
3.1.1高速轴结构的设计 22
3.1.2高速轴强度校核 23
3.2低速轴的设计 26
3.2.1低速轴结构的设计 26
3.2.2低速轴的校核 28
3.3转动惯量的计算 30
3.4轴承的选择与强度校核 30
3.4.1轴承的选用 30
3.4.2轴承的校核 31
4箱体及其附件的设计 33
4.1箱体的设计 33
4.2箱体附件的设计 34
5增速箱润滑系统的设计 36
5.1轴承的润滑与散热 36
5.1.1高速轴承润滑 36
5.1.2低速轴承润滑 38
5.2高速齿轮的润滑与冷却 38
5.2.1润滑方案的选择 38
5.2.2润滑管路的设计 40
6总结 43
致谢 44
参考文献 45
毕业设计（论文）知识产权声明 46
毕业设计（论文）独创性声明 47
附录 48
1引言
1引言
1.1题目背景和意义
高速齿轮增速箱用于光纤地面模拟放线试验台，是该试验台的核心部件，用于将交流变频电机的输出额定同步转速3000r/min增加到工作台主轴所需的18000r/min，并且有较为严格的转动惯量限制，其可靠性和稳定性直接决定了试验台的可靠性。
由于高速运动，一旦发生故障将会产生极其严重的后果，因此该增速箱的设计在试验台中具有重要的意义，同时高速齿轮箱作为通用传动机构，在工程中有着广泛的应用。
此外，高速齿轮传动是齿轮传动中一个重要的领域，是技术综合性较强的学科，在汽轮机、航空、舰艇和石油化工设备等方面均有广泛的应用。
近年来在尖端技术，如火箭、宇航装置中也应用了高速齿轮传动。
高速齿轮箱的用途很广，可与发电机、压缩机、泵、燃气轮机、蒸汽轮机和电机等配套使用。
齿轮箱作为一种速度、能量传递装置在工程机械中是不可缺少的设备[1,2,3,4]。
1.2国内外发展现状及趋势
1.2.1高速齿轮增速箱国内外的发展现状
高速齿轮由于啮合线速度高（通常使
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