(论文)机械设计-青青最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

本科课程设计（论文）说明书 二级圆柱齿轮减速箱设计 院（系） 机械与汽车工程学院专 业 07机电2班 学生姓名 王青青 学生学号 200739021149 指导教师 黄平 提交日期 2010 年 7 月 8 日华 南 理 工 大 学 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 兹发给 07机电（2） 班学生 王青青 毕业设计（论文）任务书，内容如下： 1.毕业设计（论文）题目： 圆柱齿轮减速器的设计 2.应完成的项目： （1）减速器的设计计算 （2）减速器的装配图一张 （3）大齿轮零件图一张 （4）高速轴的零件图一张 （5）说明书一份 3.参考资料以及说明： （1）机械设计课程设计 朱文坚 黄平 华南理工大学出版社.广州 （2）机械设计 朱文坚 黄平 高等教育出版社.2005 （3）机械设计手册(3) 王文斌等编 机械工业出版社.2004 4.本毕业设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。 专业教研组（系）、研究所负责人 审核 年 月 日 指导教师 签发 年 月 日课程设计（论文）评语： 课程设计（论文）总评成绩： 课程设计（论文）答辩负责人签字： 年 月 日 目录一、机械设计课程设计的目的5二、机械设计课程设计的设计题目和任务5三、传动装置的总体设计5四、设计计算传动零件6五、设计计算轴15六、选择滚动轴承及寿命计算27七、键连接的选择和强度校核30八、选择联轴器32九、减速器的润滑32十、心得体会33十一、参考资料34机械设计课程设计任务书一、 设计题目运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮减速器。设计内容：根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计两级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。二、 传动简图三、传动装置的总体设计运输带拉力F= 6624（N）运输带速度V=1.34784（m/s）滚筒直径D=720（mm）滚筒及运输带效率h=0.94。工作时，载荷有轻微冲击。事内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差4%，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制，轴承使用寿命不小于15000小时，试设计齿轮减速器（两级）。设计工作量及要求每个同学独立利用计算机绘制（使用autoCAD绘制）完成总装图一张（一号图纸），高速轴、低速大齿轮和箱盖零件图各一张（二号或三号图纸）、设计计算说明书一份。设计内容包括电机和联轴器选用，轴承选用与校核，V带、齿轮、轴、齿轮箱设计（包括V带、轴、齿轮的校核）。具体内容参见机械设计课程设计一书1。四、设计计算传动零件1选择电动机（1）传动装置的总效率：总=带3轴承2齿轮联轴器滚筒=0.960.9830.9820.990.94=0.808（2）电机所需的工作功率：P工作=（FV/1000）总=95000.935/（10000.808）=10.99KW查表19-1，选取电动机的额定功率Ped=11KW（3）计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010000.935/（550）=32.48r/min按表22推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动高速级为斜齿，传动比范围I1=36，低速级用直齿取I2=34。取V带传动比I3=24，则总传动比范围为Ia=1896。故电动机转速的可选范围为:n电=（1896）32.48=584.643118.08r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、1500r/min和3000r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选nd =1000r/min。（4）确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，由表19-1选定电动机型号为Y160L-6。其主要性能：额定功率：Ped=11KW，满载转速n电动=970r/min，额定转矩2.2。1、 确定传动装置的总传动比及其分配总传动比：i总=n电动/n筒=970/32.48=29.86按照传动比的一般分配原则（机械设计课程设计第7页），并根据机械设计课程设计“图22两级圆柱齿轮减速器传动比分配”和“表24双级减速器的传动比搭配”得一下各级传动比：高速级的传动比： =4低速级的传动比： =2.8V带的传动比： 2.662、 计算传动装置的运动及动力参数(1)计算各轴的转速：nI=n电机=970r/minnII=nI/i带=970/2.85=364.66(r/min)nIII=nII/i齿轮1=364.66/4=91.17(r/min)nIV=nIII/i齿轮2=91.17/2.8=32.56(r/min)转速误差（32.56-32.48）/32.520.012540.5% 满足要求(2)计算各轴的输入功率：PI=Pd=10.99KWPII=PI带=10.990.96=10.55KWPIII=PII轴承齿轮=10.550.980.97=10.13KWPIV=PIII轴承齿轮=10.130.980.97=9.73KW(3)计算各轴的输入转矩：TI=9.55106PI/nI=9.5510610.99/970=108200NmmTII=9.55106PII/nII=9.5510610.55/364.66=276292NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.5510610.13/91.17=1061111NmmTIV=9.55106PIV/nIV=9.551069.73/32.56=2853854Nmm4.设计计算传动零件（一）皮带轮传动的设计计算（1） 确定计算功率 Pca 由课本附表2.6得：kA=1.2Pca=KA PI=1.210.99=13.188KW(2)选择普通V带截型根据Pca、nI，由教材的附图2.1确定选用B型V带。(3)确定带轮基准直径，并验算带速由教材附表2.4和附表2.7 得，选取小带轮基准直径为D1=125mm根据教材式（9.14），计算从动带轮基准直径D2D2= D1i带=1252.85=332.5mm圆整后取D2=335mm验算带速V：V=D1 nI /601000=125970/（601000）=6.35m/s1200（适用）（6）确定带的根数 由nI=970r/min、D1=125mm、i带=2.66，根据课本附表2.5a和附表2.5b得P0=1.67KW，P0=0.30KW根据课本附表2.8得K=0.96根据课本附表2.9得KL=1.0由课本式（11.29）得Z= Pca/(P0+P0)KKL=6.97取Z=7根。(7)计算预紧力F0由课本附表11.2查得q=0.17kg/m，由式（11.30）得F0=500（Pca/ZV）（2.5/K-1）+qV2=500（13.188/（76.35）(2.5/0.96-1)+0.176.352N=244.8N（8）计算作用在轴承的压力Q由课本式（9.31）得Q=2ZF0sin（1/2）=27244.8xsin（163.31/2）=3391N(二)设计计算齿轮传动1、高速级齿轮校核：（1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。考虑传递的功率比较大，故大、小齿轮都选用硬齿面。查表选大、小齿轮的材料为45钢，大、小齿轮调质。选取精度等级。初选7级精度（GB/T 10095-1988）。选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取Z292初选螺旋角=15考虑闭式硬齿面齿轮传动的传动失效可能为点蚀，也可能为疲劳折断，故分别按接触疲劳强度和弯曲强度设计，分析对比再确定方案。（2）按齿面接触疲劳强度设计载荷系数K：试选K=1.5小齿轮传递的转矩：=108200 Nmm齿宽系数：查机械设计附表6.5选取弹性影响系数：查机械设计表6.4得节点区域系数：Tant=tann/cos,tanb=tancost,得t=tan-1(tann/cos)=20.65b= tan-1(tancost)=14.076ZH=可求的ZH=2.425端面重合度：=30.31=23.57所以=1.867接触疲劳强度极限：按齿面硬度查表得应力循环次数：N1=60(970/2.66)12830010=1.05N2= 2.63接触疲劳寿命系数：查机械设计附图6.4得，=0.91= 0.96接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数，得=/SH=0.911000=910MPa=/SH=0.961000=960MPa取=935MPa 2）计算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度： m/s小齿轮齿宽 mm齿宽与齿高比：计算载荷系数:由v0.958m/s，7级精度，由机械设计附图6.1查得由附表12.2查得，由附表12.1查得，参考附表12.3中7级精度公式估计取由 机械设计附图12.2查得载荷系数 修正分度圆直径： mm计算模数：（3）按齿根弯曲疲劳强度计算：计算载荷系数： 确定齿型系数和应力校正系数：查表得 螺旋角影响系数轴面重合度=0.318126tan15=2.215取=1带入有=1-/120=0.875计算许用弯曲应力 ：查机械设计附图12.3查得 查图可得 ,取安全系数 =确定 ：计算齿轮模数：=2.36比较两种强度计算结果，确定模数为 （4）几何尺寸的计算：中心距取 计算齿轮分度圆直径：计算齿轮齿宽： 取 则 修正螺旋角2、低速级齿轮校核：（1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。考虑传递的功率比较大，故大、小齿轮都选用硬齿面。查表选大、小齿轮的材料为45钢，大、小齿轮调质。选取精度等级。初选7级精度（GB/T 10095-1988）。选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取=92考虑闭式硬齿面齿轮传动的传动失效可能为点蚀，也可能为疲劳折断，故分别按接触疲劳强度和弯曲强度设计，分析对比再确定方案。（2）按齿面接触疲劳强度设计1）载荷系数K：试选K=1.5小齿轮传递的转矩： Nmm齿宽系数：查机械设计附表12.5选取弹性影响系数：查机械设计表12.4得节点区域系数：Tant=tann/cos,tanb=tancost,得t=tan-1(tann/cos)=20.65b= tan-1(tancost)=14.076ZH=可求的ZH=2.425端面不重合度：=24.41906=24.266所以=1.836接触疲劳强度极限：按齿面硬度查表得应力循环次数：接触疲劳寿命系数：查机械设计附图12.4得 ，接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数，得 取。 2）计算 小齿轮分度圆直径 计算圆周速度： m/s小齿轮齿宽 mm齿宽与齿高比：计算载荷系数: 由v0.398m/s，7级精度，由机械设计附图12.1查得由附表12.2查得，由附表12.1查得，参考附表12.3中7级精度公式: 取由 机械设计附图12.2查得载荷系数 修正分度圆直径： mm计算模数： 取m3.5（3）按齿根弯曲疲劳强度计算：计算载荷系数： 确定齿型系数和应力校正系数：查表得 螺旋角影响系数轴面重合度=0.318126tan15=2.215取=1带入有=1-/120=0.875计算许用弯曲应力 ： 查机械设计附图12.3查得 查图可得,取安全系数 =确定 ：计算齿轮模数：=比较两种强度计算结果，确定模数为 （4）几何尺寸的计算：中心距取 计算修正螺旋角：分度圆直径计算齿轮齿宽：取 则 五.轴的设计计算（一）高速轴的设计（1）选择轴的材料选取45号钢 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 34.78（mm）( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑电机轴的结构及轴的刚度，取装带轮处轴径为40mm，按照轴的结构要求，取轴承处轴径为50mm，初选轴的轴承为圆锥滚子轴承 30210 GB/T 297-1994。 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， T 轴承宽度，选取30210型圆锥滚子轴承，查表13-1，得到 得到：带轮对称线到轴承支点的距离 式中：轴承盖的凸缘厚度， 轴承盖端面至带轮端面的距离，带轮宽度，得到： （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图高速轴的弯矩和转矩（a）受力简图；（b）水平面的受力和弯矩图；（c）垂直面的受力和弯矩图；（d）合成弯矩图；（e）转矩图；（f）计算弯矩图 计算作用在轴上的作用力. 小齿轮的受力分析：圆周力9272 （N）径向力3495（N）轴向力=2494（N） 带传动作用在轴上的压力Q3391(N) 计算支反力水平面内 69 = 243得 = 2633(N) = -=6639 (N)垂直面内 得6503N 得383N 作弯矩图水平面内 = 69 = 458091N.mm垂直面内 N.mm N.mm合成弯矩 N.mm N.mm N.mm 作扭矩图 =276292N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm N.mm N.mm N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，A剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为bD剖面轴径最小，该处得计算应力为b（二）中间轴的设计（1）选择轴的材料选取45号刚 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 52.88（mm）( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸按照轴的结构要求，取轴承处轴径为70mm，轴承处轴径也为最小直径处初选轴的轴承为圆锥滚子轴承30214 GB/T 297-1994。两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 大齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与左轴承端面的距离， 箱体内壁与右轴承端面的距离， T 轴承宽度，选取60212型圆锥滚子轴承，查表13-1，得到 得到： （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图中间轴的弯矩和转矩（a）受力简图；（b）水平面的受力和弯矩图；（c）垂直面的受力和弯矩图；（d）合成弯矩图；（e）转矩图；（f）计算弯矩图 计算作用在轴上的作用力. 齿轮的受力分析：圆周力 （N） （N）径向力（N）（N）轴向力 （N） 计算支反力水平面内得 =16914(N) =14445 (N)垂直面内 得6926 N 得1818N 作弯矩图水平面内 = -65 = -938925 N.mm = -85 = -1437690N.mm垂直面内 N.mm N.mm N.mm N.mm合成弯矩 N.mm N.mm N.mm 作扭矩图 =1061111N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm N.mm N.mm N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，B剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为b（三）低速轴的设计（1）选择轴的材料选取45号钢 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 69.5mm( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑输出端的结构要求及轴的刚度，取装联轴器处轴径为70mm，按照轴的结构要求，取轴承处轴径为80mm， 初选轴的轴承为圆锥滚子轴承30216 GB/T 297-1994。两轴承支点间的距离：，式中： 大齿轮齿宽， 箱体内壁与大齿轮端面的间隙， 箱体内壁与左轴承端面的距离， 箱体内壁与右轴承端面的距离， B2 齿轮轴齿宽 T 轴承宽度，选取30216型圆锥滚子轴承，查表131，得到 得到：安装联轴器的轴上的键的径向对称中心到轴承支点的距离式中：轴承盖的凸缘厚度， 轴承盖端面至联轴器端面的距离，联轴器宽度，得到：（4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图低速轴的弯矩和转矩（a）受力简图；（b）水平面的受力和弯矩图；（c）垂直面的受力和弯矩图；（d）合成弯矩图；（e）转矩图；（f）计算弯矩图 计算作用在轴上的作用力. 齿轮的受力分析：圆周力 （N） 径向力（N）轴向力（N） 计算支反力水平面内 153.625 = 237.25得 =13947 = 7592(N)垂直面内 得877N 得7239N 作弯矩图水平面内 = 83.625= -1166317 N.mm 垂直面内 N.mm合成弯矩 N.mm 作扭矩图 =2853854 N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，C剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为b六.选择滚动轴承及寿命计算1、校核高速轴的两圆锥滚子轴承30210 GB/T 297-1994（其中C72.20kN，） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B Fa2494 N 查机械设计课程设计表13-1得： 所以轴承A被“压紧”，轴承B被“放松” 2）计算轴受到的当量动载荷和： 查表对于轴承A取 对于轴承B取 取 则 N因为，所以按轴承A验算轴承寿命2、校核中间轴的两圆锥滚子轴承30214 GB/T 297-1994（其中C97500N，） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B Fa3632N 查机械设计课程设计表13-1得： Y=1.4 所以轴承A被“压紧”，轴承B被“放松” 2）计算轴受到的当量动载荷和： 查表对于轴承A取 对于轴承B取 取 则N N因为，所以按轴承A验算轴承寿命3、校核低速轴的两角接触球轴承30214 GB/T 297-1994（其中C125000N，） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B 查机械设计课程设计表13-1得： 所以轴承B被“压紧”，轴承A被“放松” 2）计算轴受到的当量动载荷和： 对于轴承A和B取 取 则 因为，所以按轴承B验算轴承寿命，所以合格。七.键连接的选择和强度校核：1、 高速轴与V带轮用键连接：（1） 选用圆头普通平键（A型）按轴径40mm及轮毂长度137mm，查机械设计课程设计附表10-1选键C.（2） 强度校核： 键材料选用45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。2、 中间轴与齿轮的键连接：选用圆头普通平键（A型）根据，轮毂长为60mm，查附表10-1选键强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。3、 低速轴与齿轮的键连接：由于齿轮的精度为7级，且齿轮不在轴端，因此选用圆头普通平键（A型）。根据，轮毂长为95mm，查附表10-1选键强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。4、 低速轴与联轴器用键连接：选用圆头普通平键C型按轴径70mm及轮毂长度142mm，查附表10-1选键.强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。八选择联轴器输出端联轴器连接减速器低速轴与工作机之间,由于轴的转速较低,传递转矩比较大,且减速器工作机常不在同一机座上,要求有较大的轴线偏移补偿,且为了缓和冲击,避免振动影响减速器内传动件的正常工作,可选用有弹性元件的挠性联轴器,据此选用弹性柱销联轴器,材料为45钢.联轴器的计算转矩,查表取工作情况系数KA1.5，故计算转矩为由轴的直径为60mm,查机械设计手册轴及其连接表5-2-32选用弹性柱销齿式联轴器型号为：HL6 GB/T 50151985 ,许用转矩为2000,许用转速为3150r/min.九减速器的润滑： 齿轮传动的圆周速度为v为 高速级大齿轮 =0.958 (m/s) 低速级大齿轮 = 0.398 (m/s) 因 v 12 m/s ，所以采用浸油润滑，由机械设计课程设计附表14-1，选用 全损耗系统用油（），考虑到两级斜齿轮的直径相差不大，所以同时将两个大齿轮浸入油中，而且浸油深度不少于10m