(论文)机械设计课程设计(减速箱)3最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

机械设计课程设计说明书 设计题目 二级圆柱齿轮减速器 （系） 专业班级: 学号: 设计人 指导教师 完成日期 年 月 日 目 录设计任务书3传动方案的拟定及说明4电动机的选择4传动装置的运动和动力参数的选择和计算5传动零件的设计计算6轴的设计计算15滚动轴承的选择和计算22键联接的选择和计算22减速器附件的选择和密封类型的选择22联轴器的选择23减速器箱体的设计23设计小结24参考文献24设计任务书题目：设计热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级二级圆柱齿轮减速器。单向运转，工作平稳，两班值工作，每班工作8小时，每年工作250日。传送带容许误差为5%，减速器小批量生产，使用年限为六年。所选参数如下： 传送带所需扭矩1500N.m传送带运行速度0.85m/s 传送带鼓轮直径350mm方案的草图如下： 1，带传动的效率;2，轴承的效率;3，齿轮传动效率;4，联轴器的传动效率;5，鼓轮上的传动效率。设计计算及说明结果一、 传动方案的拟定根据要求电机与减速器间选用V带传动，减速器与工作机间选用联轴器传动，减速器为二级圆柱直齿齿轮减速器。方案草图如上。二、电动机的选择1、电机类型和结构型式。根据电源及工作机工作条件，工作平稳，单向运转，两班制工作，选用Y型鼠笼式交流电机，卧式封闭结构。2、电机容量 n= =6010000.85/（3.14350） =46.41r/min卷筒所需功率P=215000.851000/（1000350）=7.29kw传动装置的总效率=取V带的效率=0.95 轴承的效率=0.99 直齿圆柱齿轮的传动效率=0.96联轴器的效率=0.99鼓轮上的传动效率=0.96总效率=0.950.990.960.990.96=0.81 电动机的输出功率P=P/=7.29/0.81=9.0 Kw3、电动机额定功率 P由已有的标准的电机可知，选择的电机的额定功率 P=11 Kw4、电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机的可选范围。V带的传动常用传动比i范围是24，两级圆柱齿轮传动比i,i范围是36，则电动机的转速可选范围是：835.386683.04r/min。可见同步转速为1000r/min ，1500r/min，3000r/min的电动机都满足转速要求。初选同步转速为1000r/min ，1500r/min，3000r/min的电动机进行比较。列表如下：类型额定功率（Kw）电动机同步转速（r/min）满载转速（r/min）电动机质量(Kg)总传动比V带传动比两级齿轮总传动比价格比Y160M1-2113000293011763.1231.65.09Y160M-4111500146012331.52.512.65Y160L-611100097014720.9210.55.96备注：本表中以4极（同步转速为1500 r/min）、功率为0.55 Kw的电动机价为1.00计算。通过比较，选用Y160M4的电机，同步转速为1500r/min，满载转速为1460r/min，额定功率为11KW，额定转矩为2.2,质量为123kg 。输出轴的直径D=42mm三、传动装置的运动和动力参数的选择和计算计算传动装置总传动比和分配各级传动比1)传动装置总传动比由电动机的满载转速n和工作机主动轴转速n可确定传动装置应有的总传动比为i=1460/46.41=31.462）分配各级传动比取V带传动的传动比为i=2.5；为满足相近的浸油条件，高速齿轮传动比为i=1.11.4i； 所以由i= i ii取i=4.2 i=3.05、计算传动装置的运动和动力参数1)各轴转速n=n=1460 r/min ;n= n/ i=1460/2.5=584 r/min ;n = n/ i=584/4.2=139.05 r/min ;n = n/ i =139.05/3=46.35 r/min ;2)各轴输入功率P= P =11 Kw ;P = P=110.95=10.45 Kw ;P = P=10.450.990.96=9.93 Kw ;P = P=9.930.990.96=9.44 Kw ;3)各轴输入转矩T= 9550 P/ n=955011/1460=71.95 Nm ;T= 9550 P/ n =955010.45/584=170.89 Nm ;T=9550 P/ n =95509.93/139.05=682.00 Nm ;T =9550 P/ n =95509.44/46.35=1945.03 Nm ;四、传动零件的设计计算V带的设计1、确定计算功率P由表87查得工作情况系数K=1.2 故P= KP=1.21113.2kw2、选择V带的带型根据P及n由图811选用B型带3、确定带轮的基准直径d并验算带速1）由表86和表88，取带轮的基准直径d=140mm2）验算带速V V=3.14140146060100010.70m/s由于5m/sv30m/s,满足带速要求。3）计算大带轮的基准直径d=i d=1402.5=350mm根据标准，圆整为355mm4、确定V带的中心距a和基准长度L1)初选中心距a ,取 a为500mm2）基准长度L=2a+( d+ d)+ =2500（140+355）(355140)45001800.26mm由表8-2取 L=1800mm 3)计算实际中心距a及其变化范围aa500(1800-1800.26)/2500mm考虑各种误差a=a-0.015 L=500-0.0151800=473mma=a+0.03 L=500+0.031800=554mm5、验算小带轮上的包角180（ dd）57.3/a=155.3690符合要求6计算带的根数1）计算单根带的额定功率P由d=140mm和n=1460r/min 查表84a得P=2.82KW根据1460r/min ， i =2.5 和B型带等条件，插值法查表84b得P=0.46 KW 。 查表85得k=0.93查82得K=0.95于是：P=（P+P）k K=（2.82+0.46）0.930.95=2.90kw2）z=13.2/2.904.55 所以选用5根V带7、计算V带的初拉力有83得B型V带的单位长度质量q=0.18kg/m所以 （F）=500+qv =228.87N8、计算压轴力：(F)=2z（F）sin=2235N9、带轮的结构设计 1）小带轮的结构设计 由 n= 1460 r/min选择小带轮的材料为铸钢； 由d=140mm,2.2D d300mm,且根据后面轴的设计，d-d100mm,所以选孔板式带轮。齿轮的设计(一)、一级齿轮的设计1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）根据要求的传动方案，选用标准直齿圆柱齿轮2）传送设备的速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）3）材料选择。小齿轮选用40Cr钢（调质）硬度为280HBS，大齿轮选用45钢（调质）硬度为240HBS4）试选小齿轮齿数Z25，大齿轮齿数Z iZ=105；2、按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（109a）试算，即 d2.32（1）确定公式内的各计算数值1）试选K1.32）小齿轮传递的转矩T=170.89 Nm3)由表107选取尺宽系数14)由表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa5）由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa；6）由式1013计算应力循环次数N160njLh605841（282506）8.4110N2N1/4.22.00107）由图1019查得接触疲劳寿命系数K0.925；K0.9658）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 0.925600MPa555MPa 0.965550MPa531MPa 计算（2）试算小齿轮分度圆直径 dd2.32=2.32=75.99mm（3）计算圆周速度v=2.322m/s（4）计算齿宽b及模数mb=d=175.99=75.99mmm=3.04mmh=2.25 m=2.253.04mm=6.84mmb/h=75.99/6.84=11.11（5）计算载荷系数K已知载荷平稳，由表10-2取K=1，根据v=2.322m/s,7级精度，由图108查得动载系数K=1.06；由表104插值法查得K=1.421由图1013查得K =1.33由表103查得K =K =1故载荷系数K= K K K K=11.0611.421=1.506 (6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得d= d=75.99=79.81mm计算模数mm = d/ Z=3.193.按齿根弯曲强度设计由式(105) m(1)确定计算参数 1)计算载荷系数K=KKKK =11.0611.33=1.4102）由图1020c得 =500Mpa =380Mpa3）由图1018取弯曲疲劳寿命系数 K=0.87 K=0.904)查取齿型系数由表105查得Y=2.62；Y=2.185)查取应力校正系数由表105查得Y=1.59；Y=1.796)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4= K/S=310.71MPa= K/S=244.29MPa7)计算大、小齿轮的并加以比较=2.621.59310.74=0.01341=2.181.79244.29=0.01597 大齿轮的数值大。(2)设计计算m=2.309mm对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取 m=4mm已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d=79.81mm于是Z= d/m=79.81/4=19.95取 Z=20 则 Z=Z=4.220844.几何尺寸计算1）、计算中心距a=( Z+ Z)m/2=208mm2）、计算大、小齿轮的分度圆直径d=m Z=420=80mmd=m Z=484=336mm4）、计算齿轮宽度b= d =180=80mm圆整后取B=85mm，B=80mm(二)、二级齿轮的确定1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）根据要求的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮2）传送设备的速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）3）材料选择。小齿轮选用40Cr钢（调质+b表面淬火）齿面硬度约为50HRC，齿芯部分的硬度约为260HBS,大齿轮选用45钢（调质）硬度为220HBS4）试选小齿轮齿数Z=20,大齿轮的齿数Z=60，2、按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（109a）试算，即 d2.32 （1）确定公式内的各计算数值1）试选Kt1.32）小齿轮的输入转矩为 T=682.00 Nm3）由表107选取尺宽系数0.74)由表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa5）由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa；6）由式1013计算应力循环次数N160 njLh60139.051（282506）210N2N1/36.67107）由图1019查得接触疲劳寿命系数K0.96；K0.998）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 0.96600MPa576MPa 0.99550MPa544.5MPa（2）计算试算小齿轮分度圆直径dd2.32=2.32=121.5mm（3）计算圆周速度v=0.88m/s（4）计算齿宽b及模数mb=d=0.7121.5=88.05mmm=6.075mmh=2.25 m=2.256.075mm=13.669mmb/h=121.5/13.669=6.22（5）计算载荷系数K已知载荷平稳，由表10-2取K=1，根据v=0.88m/s,7级精度，由图108查得动载系数K=1.03；由表104插值法查得K=1.267由图1013查得K =1.23由表103查得K =K =1故载荷系数K= K K K K=11.0311.267=1.305 (6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得d= d=121.5=121.66mm计算模数mm = d/ Z=6.0833.按齿根弯曲强度设计由式(105) m(1)确定计算参数 1)计算载荷系数K=KKKK =11.0311.23=1.272）由图1020c得 =700Mpa =380Mpa3）由图1018取弯曲疲劳寿命系数 K=0.9 K=0.934)查取齿型系数由表105查得Y=2.80；Y=1.555)查取应力校正系数由表105查得Y=2.28；Y=1.736)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4= K/S=450MPa= K/S=252.43MPa7)计算大、小齿轮的并加以比较=2.801.55450=0.0096=2.221.77252.43=0.0156 大齿轮的数值大。(2)设计计算m=4.59mm对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取 m=7mm已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d=121.5mm于是Z= d/m=121.5/7=17.4 圆整为18 Z=20 则 Z=Z=318544.几何尺寸计算1）、计算中心距a=( Z+ Z)m/2=252mm2）、计算大、小齿轮的分度圆直径d=m Z=718=126mmd=m Z=754=378mm4）、计算齿轮宽度b= d =0.7126=88.2mm圆整后取B=85mm，B=80mm五、轴的设计计算轴：1 找出输入轴上的功率P、转速n和转矩TP=10.45Kw n=584r/min T=170.89N.m选取轴的材料万为45钢，调质处理。根据表153，取A的值为112由此确定最小轴的直径d=29.3mm2 求作用在齿轮上的受力Ft=4272NFr=Ft=1555N（=20）3 轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案，如图从左到右（1）第一段轴用于安装带轮（经过受力分析满足要求），外形尺寸为:dl=3868mm，即直径为38mm，长度为68mm。（2）第二段轴肩用于对带轮进行轴向固定，取直径为45mm，长度为62mm。（3）第三段用于安装深沟球轴承6311，取直径为55mm,长度为26mm,比轴承内圈要短3mm，避免应力集中。（4）第四段为轴肩，为深沟球轴承进行轴向定位，直径为63mm，长度为110mm.（5）第五段为小齿轮，齿轮采用齿轮轴的形式，直径为80mm，长度为85mm。（6）第六段为一轴肩，对轴承6311进行轴向定位，直径为63 mm，长度为20 mm。（7）第七段安装轴承6311，直径为55mm，长度为31mm。 4载荷分析 将带轮的压轴力F看作水平。 （1）弯矩 在水平面内 F=1.5(F)=3353N Ft=4272N 求得支反力F=6055N F=1570N 水平面内最大的弯矩在B断面内，M=330271Nmm M=120890 Nmm 在铅垂面内 Fr= 1555N 求得支反力F=491N F=1064N 铅垂面内最大的弯矩在C断面内，M=81997 Nmm M=0 经两弯矩合成，最大的弯矩在B断面内，其值为330271 Nmm （2）转矩 在从断面1至断面6，将转矩看作相等，忽略摩擦转矩则在断面1至断面6内有恒转矩T=170.89 Nm5.校核轴的强度 轴的危险截面在B截面，求其当量弯矩M M=由于转矩T产生的切应力为脉动循环变应力，取=0.6则，M=/1000=345.82 Nm =20.79MPa=60 MPa故可以认为轴安全。轴1.找出输入轴上的功率P、转速n和转矩TP=9.93Kw n=139.05r/min T=682.00N.m选取轴的材料万为45钢，调质处理。根据表153，取A的值为112由此确定最小轴的直径d=46.5mm2.求作用在齿轮上的受力（1）小齿轮b上的受力情况F=10825NF=F=3940N（=20）（2）大齿轮b上的受力情况F=4272NF=1555N3、轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案 从左到右： （1）、第一段轴用于安装轴承6310,取直径为50mm，长度为53mm。用一套筒对轴承和小齿轮进行轴向定位，套筒的外径为67 mm 。（2）、第二段轴用于安装小齿轮，取直径为56mm，长度为84mm。长度比小齿轮的轮毂要短4mm ，目的是避免过盈配合带来的应力集中。（3）、第三段为轴肩，直径为75mm，长度为12 mm 。作用是对两个齿轮进行分隔并轴向定位。（4）、第四段轴用于安装大齿轮，直径为63 mm，长度为76 mm。（5）、第五段轴用于安装轴承6310，取直径为50mm，长度为56mm。4载荷分析 （1）弯矩 在水平面内F=10825NF=4272N求得支反力F=-8750N F=-6347N 水平面内最大的弯矩在A断面内，M=686875Nmm M=485546 Nmm 在铅垂面内 F= 3940NF= 1555N 求得支反力F=2240N F=144N 铅垂面内最大的弯矩在A断面内，M=174557 Nmm M=11047 Nmm 经两弯矩合成，最大的弯矩在A断面内，其值为709037Nmm （2）转矩 在从断面2至断面5，将转矩看作相等，忽略摩擦转矩则在断面2至断面5内有恒转矩T=682.00 Nm5.校核轴的强度 轴的危险截面在B截面，求其当量弯矩M M=由于转矩T产生的切应力为脉动循环变应力，取=0.6则，M=/1000=829.557 Nm =47.24MPa=60 MPa故可以认为轴安全。轴1、求轴上的功率P=9.44 n=46.3 r/min T=1945.03 Nm 2、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为为45钢，调质处理。根据表153，取A的值为112，于是 d=65.87mm 输出轴的最小直径为安装联轴器处的轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩T=KT,由表141，考虑转矩变化小，故取K=1.3 则： T=KT=1.31945.031000=2.5310N.mm 故选用HL6公称转矩为3150N.m的弹性柱销联轴器 ，半联轴器的孔径为70mm。半联轴器与毂孔的长度为L=142mm为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端选面上L=140mm3、轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案从右到左： （1）、第一段轴用于安装联轴器和深沟球轴承二者之间用一套筒隔开，取直径为70mm，长度为105mm。（2）、第二段轴用于对轴承轴向定位，取直径为80mm，长度为105mm。（3）、第三段轴肩用于定位齿轮，直径为80mm，长度为81mm。（4）、第四段用于安装齿轮6314，直径为80mm，长度为91mm。（5）、第五段用于安装深沟球轴承6314，直径为70mm，长度为64mm。深沟球轴承与齿轮之间用一个套筒进行轴向定位。4 （求作用在齿轮上的受力由牛顿第二定律得，F=10825NFr= 3940N,列计算结果如下图和下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力F=7369N F=3456NF=-2682N F=-1258N弯矩M M =611654N.mm M=222606N.mm总弯矩M=650902N.mm扭矩T=1945.031000N.mm 5、按弯扭组合应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上受力最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）的强度。根据公式和上表的数据，以及轴单向旋转，取=0.6 = =26.12Mpa由表151查得45钢调质处理的=60Mpa 即 所以安全。六、滚动轴承的选择和计算 由于使用的是直齿齿轮，无轴向力，因此为了简便，选用深沟球轴承。具体直径根据所配合的轴的直径选择恰当的直径系列。轴承的校核 型号配合的轴F(N)P(N)C(N)C(N)6311轴16075607526803552006311轴1189718978369552006310轴29032903225897475006310轴26349634718504475006314轴37842784216161802006314轴336783678758080200从上表可以确定轴承在预期寿命里是安全的。七、键联接的选择和计算 选择用平键，且材料为钢制。工作功用型号（平键）安装部位直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）传递的转矩(N.m)挤压应力(Mpa)许用挤压应力连接带轮10850（单头）3850871.9518.93110连接齿轮b16105656561068286.99110连接齿轮b1149506350868296.23110连接齿轮c181163（两个）8063111945.0393.56110连接联轴器2816110（单头）70110161945.0363.15110八、减速器附件的选择和密封类型的选择通气器：采用和油面指示器相连的器件（具有通气作用的油标尺3 【P78】）起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5 润滑与密封一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为0.88m/s.考虑到中间的齿轮b充分浸油，而浸油高度为六分之一至三分之一大齿轮半径（D=378 mm），取为60mm。二、 滚动轴承的润滑由于浸油齿轮的周向速度中有大于2m/s的，为了简便，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较，根据周向速度，选取运动粘度约在275mm/s的润滑油，考虑到该装置用于中小型设备，选用N320润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。九、联轴器的选择T=1945.03 N.m