机械专业课程设计正文

目录第1章传动方案的拟定211原始数据212传动方案的确定2第2章电动机的选择及运动参数的计算321电动机的选择322计算传动装置的总传动及其分配523计算传动装置的运动和动力参数6第3章带轮设计计算731V带设计计算7第4章箱内传动件设计1041高速齿轮传动设计1042低速齿轮传动设计14第5章装配草图前期准备2051轴径初算及轴承初选2152轴承与联轴器的选择2153减速器箱体的设计2254减速器的润滑选择2355减速器的密封23第6章轴的结构设计2461确定轴的径向尺寸2462确定轴的轴向尺寸2423确定轴上键槽的位置和尺寸25第7章轴、轴承、键的校核计算2671确定轴上力作用点及支点跨距2672轴的强度校核2673轴承寿命校核计算2874键联接强度校核计算31第8章减速器的附件3381视孔盖和窥视孔3382放油孔和螺塞3383油标3384通气器3485定位销3486起盖螺栓34第9章拆装和调整的说明34第10章减速箱体的附件说明35计算与说明主要结果第1章传动方案的拟定11原始数据（1）运输机工作轴转矩80TNM（2）运输带工作速度17VS（3）卷筒直径3D（4）带传动的效率096WN（5）工作寿命18240SMHH（6）工作条件连续单向运转,工作时有轻微振动,运输带速度允许误差为。5（7）传动方案简图图11传动方案简图12方案分析本设计中原动机为电动机，工作机为带式传动机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为两级斜齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级斜齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。240SMH第2章电动机的选择及运动参数的计算21电动机的选择MATLAB程序见附录1211选择电动机的类型由第一章的工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。212选择电动机的容量工作机的有效功率为950WTNP其中，工作机阻力矩（）TNM工作机效率，带式传动机096WW工作机转速（）N/INR由参考文献1表128可知V带轮传动效率0951滚动轴承效率09827级精度齿轮传动效率0983弹性联轴器效率0994所以从电动机到工作机传送带间的总效率为4213081A所以电动机所需工作功率为467WDAKP则电动机的额定功率，查书可得ED5EDW213确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为1061067456/MIN3WVNRD按参考文献1表22和表22推荐的传动比合理范围，经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比，二级圆柱斜齿轮减速器传动比，12I2840I则总传动比合理范围为，电动机转速的可选范围为60E845MIN356172IDAWNIR083A467DKWP456/MINWR符合这一范围的同步转速有750、1000、1500三种。三种电机技MINRINRMINR术数据见表21。表21三种电机技术数据方案电动机型号额定功率/KW电机转速R/MIN电机重量价格同步满载1Y132S45515001440轻低2Y132M26551000960中中3Y160M2855750720重高综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，决定选用同步转速为1500的电动机。即选用表21中电机Y132S4型号。/MINR其主要性能和参数如下表22表22Y1324型号电机22计算传动装置的总传动及其分配221总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为MNN1403256MANI222分配传动装置传动比由参考文献1第一章第四节可知，式中分别为带传动和减速器的传动比。ADII,I令分别表示高速级与低速级传动比，则有12,1235II2,1DI中心高H外型尺寸L（AC/2AD）HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FG1324753453152161401238801033电机Y132S424DI编写MATLAB程序（见附录2）计算出所有满足条件的传动比分配方案表23。表23传动比分配方案方案DI1I2I12542539303852244341631011323443531678422453473239521464143315362475633971为使V带传动外廓尺寸不致过大，同时也使齿轮的分度圆直径相差不致过大，初选方案2，即。124,3,10DIII23计算传动装置的运动和动力参数231各轴的转速MDNI1I2NI232各轴的输入输出功率1DP2324P卷筒233各轴的输入转矩及输出功率950IITN分别表示第轴的输入转矩、输入功率及转速。输出功率即为乘以轴承效率,IITPNIIT098。12430DII编写MATLAB程序（见附录3）计算以上各运动和动力参数，计算结果见表24，供以后设计计算使用。表24运动和动力参数功率PKW转矩TNM轴名输入输出输入输出转速/INR传动比I效率电机轴466761440240095轴44342434557057869166600434096轴4256941717294062881813825310096轴4086640048875118576144596卷筒轴396438847848868318844596100097第3章带轮设计计算31V带设计计算311确定计算功率查参考文献2表87或参考文献5的611页表6113得156P工作情况系数AK所以设计功率,1560CAAEDPKKW为传递的额定功率,既电机的额定功率ED312选择带型号根据，,605CAA查参考文献1表811选用V带型A型带7P313选取带轮基准直径21,D带速，又，所以编写MATLAB程序（见附录4），将160DNV5/30/MSVS所有可选方案算出，见表31。表31所有速度满足的方案方案VDD1DD21565497518026031980200364088852244678589022457162895250675398100250779922106280884446112280994248125315109952613235511105561403551211311504001312064160400141357218045015150820050016168892245601718852506301821112280710192375315800据参考文献5的69页可知，为提高V带寿命，宜选取较大的带轮直径，但不可过大，所以初选方案8，即124/,80DDVMSM313确定V带的中心距和基准长度AL由于,所以初步选取中心距1201207DD074A，所以带长5A查参考文献1表82选取基准DL1120026934DDAM46P长度得实际中心距6M605CAPKW01609354522DLAM则有MINAXDL所以中心距的变化范围为430MM502MM314验算小带轮包角1，包角合适。2115738090D315确定V带根数Z根据和，1DM14/INNR查课本表84A插值法得，52P06PKW根据传动比,，0I1/IR查参考文献1表84B，用插值法得，54017查参考文献1表85并由内插值法得P945K查参考文献1表82,并由内插值法得于是46L01RLKKW由公式822得154P0365CALZ故选Z4根带。316计算单根V带初拉力最小值0MINF查参考文献1表83可得,故49PKGQ/1单根普通带张紧后的初拉力为20IN25169CAKPQVNZ应使带实际初拉力0MINOF317计算作用在轴上的压轴力PF压轴力的最小值为1MIN01592SI247SIN32PFZN318传动比误差校核带轮的实际传动比2180DI实45AM则误差2545所以实际传动比在误差范围内。319带轮结构设计因为电机型号为Y132S4，由表12可知轴伸直径D38MM，轴伸长度为80MM，所以小带轮轴孔直径38MM,榖长应小于80MM。查参考文献5的626页表6125得0D小带轮结构为实心轮。查参考文献5的624页可获得带轮宽度为MM1241206BZEF暂定大带轮的轴孔直径为38MM，同理可查得其相应参数。将所有数据列于表32。表32带轮的设计参数小带轮大带轮直径（MM）轮结构孔径（MM）直径MM轮结构孔径MM轮宽（MM）112实心轮38280六孔板轮3865注313至317MATLAB程序见附录5第4章箱内传动件设计41高速齿轮传动设计由于齿轮设计流程统一，设计出的两大齿轮的分度圆直径之差又要求小于20MM,故为避免大量计算，编写了MATLAB程序以减少计算量，程序见附录6。设计流程如下。411选定齿轮类型、精度等级、材料齿数及螺旋角（1按简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。（2运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3材料选择。查参考文献1表101，选择小齿轮材料为40CR（调质），硬度9P为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4选小齿轮齿数（），则大齿轮齿数12Z104Z。21439ZI（5）选螺旋角为14（）。820设计准则先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算。412按齿面接触疲劳强度设计，即21312EHTDKTZU（1）确定公式内的各计算数值1试选载荷系数。61TK2由计算公式（见参考文献7）得区域系数2COSINCOSHZ2437HZ3由参考文献1图1026得，27P1074208则12564小齿轮传递的转矩418TNM5按软齿面齿轮非对称安装，由参考文献1表107选取齿宽系数。205P1D6由参考文献1表106查得材料的弹性影响系数。20P1289EZMPA7由参考文献1图1021D按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限9；大齿轮的接触疲劳强度极限。MAH61LIMPH502LIM8计算应力循环次数81001830164HNNJL81290NI9由参考文献1图1019取接触疲劳寿命系数；。207P109HNK21HN10计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S11LIM096594HNKMPAS2LI20则，5HA（2）设计计算1试算小齿轮分度圆直径，代入各参数的值。TD1231479ETDHKTZUM2计算圆周速度。V19/60TNS3齿宽B及模数NTM1472DTM1COS85TNTZ96NTH/B4计算纵向重合度1038TAN65DZ5计算载荷系数K已知使用系数125根据、7级精度查参考文献1图108A49VMS94P得动载系数；106VK查参考文献1图104插值得，97P1486HK查参考文献1表1013插值得。83F查参考文献1表103查得95H12则载荷系数56AVK6按实际载荷校核所算得的分度圆直径1D33125647930245TTDM7计算模数NM11COS/Z413按齿根弯曲强度设计由公式3213FSNDKTYYZ1确定公式内的各参数值1计算载荷系数21758AVF2根据纵向重合度，6查参考文献1图1028得螺旋角影响系数27P。08Y3计算当量齿数31/COS98VZ21074查取齿形系数、和应力修正系数、FAY21SAY2由参考文献1表105插值法得20P；1276FAY20FA；。5S18S5由参考文献1图1020C查得208P小齿轮的弯曲疲劳强度极限150FEMPA大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2386由参考文献1图1018取弯曲疲劳寿命系数，206P1092FNK；298FNK7计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数S14，由式1012得应力修正系数205P1387FNEMAS226K8计算大、小齿轮的并加以比较；FSAY103FAS25ASFY大齿轮的值大。（2）设计计算169NM对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面摸数大于由齿根弯曲疲劳强NM度计算的法面摸数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面摸数，取已可N20,N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来计算应有的齿数。153024D于是由，1COS/26NZDM则23Z414几何尺寸计算（1）计算中心距。124COSNZA（2）按圆整后的中心距修整螺旋角12R5836NZM因值改变较多，故参数需要修整,HKZ（3）计算大小齿轮的分度圆直径12/COS53871240NDZ（4）计算齿轮宽度1DBM圆整后取，160B25415结构设计后续绘图才可以进行完整的齿轮结构设计42低速齿轮传动设计421所选定齿轮类型，精度等级和材料与高速级齿轮相同。初选小齿轮齿数为，则大齿轮齿数，初选螺旋角125Z278Z。14422按齿面接触强度设计21312THETDKTZV（1）确定公式内各计算数值1）试选6TK2）选437HZ14AM1583612740D16BM253由图1026查得1208,0则624小齿轮的传递转矩5139T5）由表107选取齿宽系数D6）许用接触应力8120463801650HNNJL7/3107）由图1019取接触疲劳寿命系数，19HNK28HN8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1安全系数S1则1LIM654NHMPAS2LI7K则1HP（2）计算1则小齿轮的分度圆直径为17389MTD2计算圆周速度12056/6TNVS3计算齿宽B及模数NTM17381DM1COS79302,506,/15TNTNTDMHBHZ4计算纵向重合度1038TAN98DZ5）已知使用系数根据25AK，7级精度，由图108查得动载系数16V106VK由表104查得由图1013查得14HK35FK由表103查得F故载荷系数264AV6按实际的载荷系数校正所谓的分度圆直径31801TKDM7计算模数NM1COS34Z423按齿根弯曲强度设计213COSFASNDKTYMZ1确定计算参数1计算载荷系数21958AVFK2根据计算重合度,从图1028查得螺旋角影响系数08Y3计算当量齿数13276COSVZ2385COSVZ4查取齿形系数。由表105查得；1FAY2FA5由表105查取应力校正系数；159SAY217SA由参考文献1图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限208P齿轮的弯曲强度极限；15FEMA2380FEMP由参考文献1图1018取弯曲疲劳寿命系数，；19NK210FN6）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14，应力修正系数为1095/437FNEKPAS2812M7计算大小齿轮的并加以比较。1FASY，1078FAS20147SAF显然，大齿轮的数值大。（2）设计计算05NM对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的NM法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取已可满足N25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来计算应有的齿数,于是有，则1804DM1COS3NDZ296Z424几何尺寸计算1计算中心矩1264COSNZA2按圆整后的中心矩修正12AR439NZM164AM因值改变不多，故参数等不必修整,HKZ3）计算大小齿轮的分度圆直径128063,47936COSCOSNNZMMDD4）计算齿轮宽度圆整后取1DB1285,0B425结构设计后续绘图才可以进行完整的齿轮结构设计43传动比误差校核431高速级的传动比误差校核1343646104ND11DD1DD1,JIDD2DD2,JCBREAKENDENDENDENDV1V1DD1DD1DD2DD2DISP则可选的带速度V、小带轮基准直径DD1、大带轮基准直径DD2的组合ZH如下ZH,1V1ZH,2DD1ZH,3DD2ZH5带传动设计计算A型带之中心距，带轮包角，带的根数计算等DISP请分别输入小、大带轮基准直径DD1,DD2D1INPUTDD1D2INPUTDD2DISP请确定设计功率PCAPCAINPUTPCADISP请输入带轮速度VVINPUTVKD1D2A0MIN07KA0MAX2KDISP请在以上范围内选取初定中心距A0A0INPUTA0LD02A0PI/2KK2/4A0DISP请查书146页表82确定基准长度LDLDINPUTLDDISP中心距及中心距变化范围为AA0LDLD0/2AMINA0015LDAMAXA003LDA1180D2D1573/AIFA1F0MINFP2Z1F0MINSINA1PI/2180DISP请查电机的外形尺寸，确定其轴伸直径及轴伸长度，校验小带轮的孔径及直径是否合理6一对啮合齿轮的设计DISP请确定齿轮类型、精度等级（选电机时已确定）、材料及齿数DISP请输入轴的输入功率PPINPUTPDISP请输入轴的转速NNINPUTNDISP请输入轴的输入转矩TTINPUTTDISP请输入齿轮的传动比I1I1INPUTI1DISP请输入你所确定的小齿轮齿数Z1Z1INPUTZ1DISP则大齿轮齿数Z2为Z20Z1I1Z2FLOORZ201DISP请输入你所选取的螺旋角BBINPUTBPI/180KT16AN20PI/180ZHCOSANSQRT2/SINANCOSBCOSB2TANAN2075DISP请查书215页图1026获取端面重合度EAEAINPUTEADISP请查书205页表107确定齿宽系数ODODINPUTODDISP请查书201页确定弹性影响因素ZEZEINPUTZEDISP查书209页图1021确定小、大齿轮的接触疲劳强度极限PHLIM1,PHLIM2P1INPUTPHLIM1P2INPUTPHLIM2DISP请输入工作班制BZBZINPUTBZDISP请输入工作年限YYINPUTYLHBZ8300YN160NLHN2N1/I1DISP请查书207页图1019，确定小、大齿轮的接触疲劳寿命KHN1,KHN2KHN1INPUTKHN1KHN2INPUTKHN2GH1KHN1P1GH2KHN2P2GHGH1GH2/2DISP小齿轮分度圆D1E为D1E2KTT1000/ODEAI11/I1ZHZE/GH21/3VPID1EN/601000DISP齿宽B为BODD1EDISP所算模数M1为M1D1ECOSB/Z1H225M1DISP齿宽与齿高比CKGB为CKGBB/HDISP请查书193页表102确定使用系数KAKAINPUTKADISP请查书194页图108确定动载系数KVKVINPUTKVDISP请查书196页表104确定齿向载荷分布系数KHBKHBINPUTKHBNCKGB2/1CKGBCKGB2KFBKHBN公式见手册855页DISP查书195页表103确定齿间载荷分配系数KHA,KFAKHAINPUTKHAKFAINPUTKFADISP所以动载荷系数K为KKAKVKHAKHBD1D1EK/KT1/3MN0D1COSB/Z1按齿根弯曲强度设计K0KAKVKFAKFBEB0318ODZ1TANBYB1EBB/PI2/3公式见手册869页ZV1Z1/COSB3ZV2Z2/COSB3ZZ17181920212223242526272829303540455060708090100150200YYF29729128528276272269265262262572552532522452423523222822422222218214221YYS15215315415515615715751581591595161611621625165167168171731751771781791831865YFA1INTERP1ZZ,YYF,ZV1,SPLINEYFA2INTERP1ZZ,YYF,ZV2,SPLINEYSA1INTERP1ZZ,YYS,ZV1,SPLINEYSA2INTERP1ZZ,YYS,ZV2,SPLINEDISP请查书208页图1020，确定小、大齿轮的弯曲疲劳强度PFE1,PFE2PFE1INPUTPFE1PFE2INPUTP