机械设计课程设计60274

1、燕山大学机械设计课程设计说明书题目：二级展开式圆柱齿轮减速器学院（系）：机械工程学院年级专业：卓越试点09-1班学 号：学生姓名：指导教师：教师职称： 目录设计任务书3传动方案的拟订及说明3电动机的选择4计算传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算6轴的设计计算.15滚动轴承的选择及计算（输出轴）.23键联接的选择及校核计算.24联轴器的选择.25减速器附件的选择.25润滑与密封.25设计小结.25参考文献.26一、设计题目：带式运输机的传动装置1 、带式运输机的工作原理（二级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图）2、工作情况：已知条件1) 工作条件：二班制，连续单向运转，载荷微振，室

2、外工作；2) 使用年限；4年；3) 动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；4) 运输带速度容许误差：±5%；5) 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3、原始数据运输带工作拉力F/N1555运输带工作速度v/(m/s)0.75卷筒直径D/mm270注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑。燕山大学课程设计说明书 设计及计算过程结果二、 电动机选择1） 电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（100L）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量(1)卷筒的输出功率(2)电动机输出功率Pd传动装置的总效率式中、为从电动机至

3、卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计指导手册表12-10查得：滚动轴承=0.99；圆柱齿轮传动=0.97；弹性联轴器=0.99；卷筒 =0.96；则故 (3)电动机额定功率由机械设计（机械设计课程设计指导手册表14-4选取电动机额定功率。计算驱动卷筒的转速1）电动机的转速推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导手册表2-1查得：二级圆柱齿轮传动比范围，则电动机转速可选范围为：初选电动机，如下表：电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)电动机总传动比同步满载Y100L-61.5100094017.7 Y90L-41.51500140026.4Y1323S-82.2750

4、71013.4初选定电机型号Y100L-6三、计算传动装置的运动和动力参数1）传动装置总传动比2） 分配各级传动比对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材质和热处理条件想同、齿宽系数相等时，为使高、低速级大齿轮仅有深度大致相近，且低速机齿轮直径略大，传动比可按下式分配： 式中i1为高速级传动比，i为减速器总传动比。因此 ， 取 则取齿轮传动的齿数 ，实际传动比 ，实际总传动比 传动比误差 <在允许误差范围内。3）各轴转速（轴号见图一）4）各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即555）各轴转矩项目电机轴轴1轴2轴3卷筒轴转速(r/min)940940191.853.353.3

5、功率(kw)1.371.341.291.241.22转矩(N*m)13.913.664.0221.2216.8四、传动件的设计计算一级传动圆柱斜齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速940r/min，齿数比u=4.90，由电动机驱动，工作寿命4年（设每年工作300天），二班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作微振，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1） 圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)2） 材料选择 由机械设计表3-3选择大小齿轮材料均为45钢，小齿调质，大齿正火，小齿轮齿面硬度为240HBS，大齿轮齿面硬度为200HBS。3） 选小齿轮齿数

6、20，大齿轮齿数选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即(1) 确定公式内的各计算数值1） 确定载荷系数使用系数KA 由机械设计表3-4查的KA=1.25动载系数KV 估计圆周速度V=1.97m/s，由机械设计图3-11查得Kv=1.03 齿间载荷分配系数 1.59， 由机械设计图3-13 查得 =1.43 齿向载荷分布系数 由机械设计图3-17 查得=1.18 2） 选齿宽系数3） 由机械设计图1319选取区域系数4） 由机械设计表3-5查得材料的弹性影响系数5） 重合度系数 因为>1, 取=16） 螺旋角系数 7） 计算应力循环次数8） 由机械设计图3-

7、27c按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，图3-27b大齿轮的接触疲劳强度极限9） 由机械设计图3-25取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得取=512.3MPa（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2） 计算中心距 取3） 法向模数及齿数 根据经验公式 取mn=2取整Z1+Z2=116, Z2=964） 修正螺旋角5） 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度6） 圆整后取 7） 计算圆周速度v由机械设计图3-11查得Kv=1.038） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得<41.38mm因值改变不多，故参数、等不必修正3、 校核齿

8、根弯曲疲劳强度1） 重合度系数根据重合度 2） 螺旋角影响系数3） 计算当量齿数4）由机械设计表3-21查得齿形系数由机械设计表3-22查得应力修正系数5） 由机械设计图3-28c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限6） 由机械设计图3-26取弯曲疲劳寿命系数7） 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得8） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。二级传动圆柱斜齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速191.8r/min，齿数比u=3.6，由电动机驱动，工作寿命4年（设每年工作300天），二班制，带式输送机工作经常满载，空载起动，工作微振

9、，不反转。1、 选定齿轮精度等级、材料及齿数1) 圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)2) 材料选择 由机械设计表3-3选择大小齿轮材料均为45钢，小齿调质，大齿正火，小齿轮齿面硬度为240HBS，大齿轮齿面硬度为200HBS3) 选小齿轮齿数25，大齿轮齿数选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即(1) 确定公式内的各计算数值1） 确定载荷系数使用系数KA 由机械设计表3-4查的KA=1.00动载系数KV 估计圆周速度V=0.6m/s，由机械设计图3-11查得Kv=1.01 齿间载荷分配系数 ， 由机械设计图3-13 查得

10、 =1.45 齿向载荷分布系数 由机械设计图3-17 查得=1.182） 选齿宽系数3） 由机械设计图1319选取区域系数4） 由机械设计表3-5查得材料的弹性影响系数5） 重合度系数 因为>1, 取=16） 螺旋角系数 7） 计算应力循环次数8） 由机械设计图3-27c按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，图3-27b大齿轮的接触疲劳强度极限9） 由机械设计图3-25取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得取=559.3MPa（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2） 计算中心距 取3） 法向模数及齿数 根据经验公式 取mn=2.5取整Z3

11、+Z4=146, Z2=914） 修正螺旋角5） 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度6） 圆整后取 7） 计算圆周速度v由机械设计图3-11查得Kv=1.018） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得<64.66mm因值改变不多，故参数、等不必修正a) 校核齿根弯曲疲劳强度9） 重合度系数根据重合度10） 螺旋角影响系数11） 计算当量齿数11）由机械设计表3-21查得齿形系数由机械设计表3-22查得应力修正系数12） 由机械设计图3-28c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限13） 由机械设计图3-26取弯曲疲劳寿命系数14） 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率

12、为1%，安全系数S=1，得15） 校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。五、轴的设计计算输出轴设计1、求输出轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计课程设计指导手册公式初步计算轴颈，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，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型号。查机械设计课程设计指导手册表15-5，选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度。4、 轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方

13、案见图（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，左端用轴端挡圈定位，取 。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和一定的双向轴向力，初选深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计指导手册表12-6中初步选取标准精度级的深沟球轴承6208，其尺寸为，左、右端轴承由于采用脂润滑，则轴向定位采取靠在轴肩的挡油板定位，定位轴肩高度，因此取；3）齿轮右端和右轴承之间采用挡油板定位，已知齿轮轮毂的宽度为65mm，为了使挡油板端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度取，

14、则轴环处的直径为，取。轴承端盖的总宽度为31.5mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取4）由于安装尺寸等，取。（3）轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接，按由机械设计课程设计指导手册表17-30查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为55mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、求轴上的载荷受力图如图是水平面受力垂直面受力

15、载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T水平面弯矩图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图6、按弯扭合成应力校核轴的强度轴材料选用45钢调质，由机械设计表3-3查得。用插值法由机械设计表7-3查得，。由图可知在齿轮和右轴颈中间剖面出的最大当量弯矩分别为校核轴颈 所以设计轴合格中间轴设计1、输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知一级传动圆柱大齿轮的分度圆半径为， 而 二级传动圆柱小齿轮的分度圆半径为3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计课程设计指导手册公式初步计算轴颈，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和4、 轴

16、的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案下图（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计指导手册表16-2中初步选取标准精度级的角接触球轴承7207C，其尺寸为，。 这对轴承均采用挡油板进行轴向定位。2）已知安装齿轮的轴段，齿轮左端与左轴承之间采用挡油板定位，已知齿轮轮齿宽，为了使挡油板端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮齿宽，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度取，则轴环处的直径为。3） 安装齿轮轴段，轮毂长，为了使挡油板端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。4）由于安

17、装等要求，取。（3）轴上的周向定位齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程设计指导手册表17-30查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；按由机械设计课程设计指导手册表17-30查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为42mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为K6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为输入轴设计1、输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知高速级圆柱小齿轮的分度圆半径为而3、初步确定轴的最小

18、直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计课程设计指导手册公式初步计算轴颈，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，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型号。查机械设计课程设计指导手册表15-5，选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案见图（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据，

19、由机械设计课程设计指导手册表16-2中初步选取标准精度级的角接触球轴承7206C，其尺寸为， 左、右端轴承由于采用脂润滑，则轴向定位采取靠在轴肩的挡油板定位，定位轴肩高度，因此取；取，。4）轴承端盖的总宽度为16.5mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取3）齿轮轴的齿宽b1=50mm，则，考虑中间轴及输出轴等安装尺寸取。（3）轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接，按由机械设计课程设计指导手册表17-30查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为44mm，同时为保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为，滚动

20、轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为六、滚动轴承的选择及计算（输出轴）前面已知轴承选用标准精度级的角接触球轴承6208，其尺寸为，基本额定动载荷C=29.5KW，基本额定静载荷C0=18.1KW，由于 由插值法求得 e=0.221载荷水平面H垂直面V支反力F则 Fr1=1112.1N， Fr2=970N（1）计算内部轴向力 则 （2） 计算单个轴承轴向载荷 比较S1与S2+Fa： S1=245.8N<S2+Fa=214.4+495.3=709.7N，由上图可知左端轴承“压紧”，右端轴承“放松”。因此 Fa1=S2+Fa

21、=709.7N, Fa2=S2=214.4N( 3) 计算当量动载荷 P=fp(XFr+YFa)由机械设计表8-7查得 fp=1.2 由机械设计课程设计指导手册表16-2 ， ，则 （4）计算寿命 取P1、P2中较大值代入寿命计算公式 （5）静载荷验算 由机械设计表8-10查得Y= 0.6 则 因 P01<Fr1, 故取 P01=Fr1=1112.1N<<C0 因 P01<Fr1, 故取 P02=Fr2=970N<<C0所以 选用6208型轴承符合要求。七、键联接的选择及校核计算1、 校核联轴器处的键连接输出轴处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递

22、的转矩为：，故单键即可。2、 校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。3、 校核中间轴齿轮处的键连接选其中一较短的键连接进行校核则平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。八、联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号。输入轴选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度。输出轴选选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为315000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度。九、减速器附件的选择由机械设计课程设计图册选定通气帽，A型直通式压注形油标A10（GB1160.1-89），外六角油塞及封油垫,

23、箱座吊耳，吊环螺钉M10（GB825-88），启盖螺钉M10。十、润滑与密封齿轮采用浸油润滑，由机械设计课程设计指导手册图7-12查得选用N220中负荷工业齿轮油（GB5903-86）。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。由于所有齿轮速度都很低，轴上的轴承都采取脂润滑，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。十一、设计小结这次关于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设