摘 要

本文主要讲述的是20吨电动葫芦起升机构点线啮合齿轮减速机系列的设计，我通过一系列的筛选程序，计算校核，应力仿真的过程，运用了solidworks，ANSYS有限元分析，CAD等软件。论文主要研究并设计了各个传动比下点线啮合齿轮减速机的尺寸，并手动计算且与理论结果相对比，最终的设计结果表明我们的实际计算与理论的结果是相符合的，减速机符合实际生产过程中的运作。

关键词：点线啮合齿轮；三维建模；应力仿真；强度校核

Abstract

This paper is mainly about the design of the 25 ton electric hoist lifting mechanism point line meshing gear reducer series，I through a series of screening procedures, calculation and verification, stress simulation process, the use of soliworks, ANSYS finite element analysis, CAD and other software.This paper studies and designs the size of the gear reducer of the point line meshing gear,And manual calculation and compared with the theoretical results，The final design results show that our results are consistent with the theoretical results，The speed reducer is in line with the actual production process.

Key Words: point line meshing gear; 3D modeling; Stress simulation; Strength check

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

第2章 方案的选用 2

2.1 总体方案设计 2

2.2 三合一减速器结构分析 2

2.3 系列化设计 3

第3章 齿轮系列参数设计及选择 5

3.1 功率16kw，传动比为85.1系列计算 5

3.1.1 高速级齿轮对 5

3.1.2 中速级齿轮对 7

3.1.3 低速级齿轮对 9

3.2 功率16kw，传动比为109.3系列计算 11

3.3 功率16kw，传动比为132.9系列计算 13

3.4 功率12.8kw，传动比为169系列计算 15

3.5 结论 17

第4章 齿轮系列强度计算及三维建模与仿真结果对比 18

4.1 传动比为85.1系列齿轮计算 18

4.1.1 高速级齿轮对的计算 18

4.1.2 中速级齿轮对的计算 20

4.1.3 低速级齿轮对的计算 23

4.2 传动比为109.3系列中速级齿轮对的计算 26

4.3 传动比为132.9系列中速级齿轮对的计算 29

4.4 传动比为169系列中速级齿轮对的计算 32

4.5 第三级大齿轮的三维建模与仿真结果对比 35

4.6 总结 36

第5章 轴系零件设计 37

5.1 传动比为169系列轴系零件的设计 37

5.1.1 选择轴的材料 37

5.1.2 粗估轴径 37

5.1.3 轴的结构设计 38

5.1.4 轴的受力分析及强度校核 41

5.1.5 键的选型 48

5.1.6 轴承的设计计算与选型 49

5.2 传动比为85.1系列轴系零件的设计 52

5.2.1 选择轴的材料 52

5.2.2 粗估轴径 52

5.2.3 轴的结构设计 53

5.2.4 轴的受力分析及强度校核 56

5.2.5 键的选型 63

5.2.6 轴承的设计计算与选型 64

5.3 传动比为109.3系列轴系零件的设计 67

5.3.1 选择轴的材料 67

5.3.2 粗估轴径 67

5.3.3 轴的结构设计 67

5.3.4 轴的受力分析及强度校核 71

5.3.5 键的选型 78

5.3.6 轴承的设计计算与选型 80

5.4 传动比为132.9系列轴系零件的设计 81

5.4.1 选择轴的材料 81

5.4.2 粗估轴径 81

5.4.3 轴的结构设计 83

5.4.4 轴的受力分析及强度校核 87

5.4.5 键的选型 93

5.4.6 轴承的设计计算与选型 95

第6章 小结 98

参考文献 99

致谢 100

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

齿轮的应用十分广泛，但是传统的齿轮传动是有一定的缺陷的，需要进行改进。为了促进本科生的我们探索创新精神，对新型的点线啮合齿轮进行研究和学习十分必要，而点线啮合齿轮成为以后主要的齿轮传动形式是大势所趋。使用点线啮合齿轮技术开发和生产的表面齿轮减速系列，取代国外产品，并从性能超越他们，降低成本，已成为一项紧迫的任务。

1.2国内外研究现状

齿轮机构的主要优点是：可以传递相交错轴或者平行轴之间的额运动和转矩，保持一定不变的传动比，并同时可以传递较大的功率；工作比一般的传动机构精度高、可靠，占用空间较小，且其使用寿命较长，可以持续工作较长时间。因此，齿轮传动是现实生活生产中使用最为广泛的一种传动形式。轮齿发生折断称为轮齿折断，和齿面磨损这两种失效形式是齿轮最主要的两种失效形式。其中齿面损伤的种类分为齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和塑性变形等。我们在进行齿轮的相关设计和计算时，首先第一步得做的就是分析和区别齿轮的主要失效形式，再来进行救下来的设计。

齿轮的相关研究最开始是17世纪，而渐开线齿轮的研究就要相对晚一点，它是在17世纪末才被开始研究。渐开线齿轮有光滑传动、易于制造、兼容性好等优点。虽然渐开线齿轮的优点十分显著，但它也存在一些缺点，如强度不是很高，最小齿数太大而使体积太大。齿轮的传动的实现，是通过主动轮和从动轮的齿廓依次相互接触啮合。

虽然现在的点线啮合齿轮传动应用并不是很广泛，受到了一些条件的限制，并没有应用到汽车、日常生产和比较重要的相关国防工业中去，但是我们相信在不久的将来，点线啮合齿轮必然会在这些领域中开花结果。

第2章 方案的选用

2.1总体方案设计

总体方案的流程图如图所示：

图2.1 总体方案流程图

2.2三合一减速器结构分析

三合一减速器的特点是：与电机轴平行输出、结构紧凑、传递扭矩大、工作平稳、噪声低、寿命长等。三合一减速器的三根轴的特点就是不在同一平面内。高速级是悬臂梁结构，即高速级的小齿轮是直接安装在电机轴上的，且高速级齿轮与轴之间采用过盈配合；低速级和中速级采用键配合，低速级的大齿轮为整体结构。在我们的设计过程中，应该避免齿轮之间的相互干涉，其结构图如下：