2016减速器机械设计课程设计计算说明书.doc

机械课程设计说明书目录第一章 设计任务 第二章 传动装置整体设计2.1 传动方案确定2.2 选择电动机2.3 传动比分配2.4 运动参数及动力学参数计算第三章 传动零件的设计计算3.1 v 带传动设计计算3.2 齿轮传动设计计算第四章轴系零件的设计计算4.1 轴设计计算4.2 轴的结构初步设计4.3 滚动轴承设计计算4.4 联轴器选择与计算4.5 键联接选择与计算第五章减速器草图设计5.1 箱体结构设计5.2 从动齿轮结构设计5.3 润滑5.4 密封第六章 相关参数的验证及误差分析.6.1 传动比的验算及误差分析6.2 轴长的验算及误差分析第七章 总结致谢 附录第一章 设计任务 原料车间一运输冷料的带式运输机，由电动机经一级减速传动装置，该减速传动装置系由单级齿轮减速器配合其他传动件组成。该带式运输机折合每日两班工作制，工作期限5年。设计此传动装置。 参数：运输机主动鼓轮轴输入端转矩/主动轮直径运输带速度5003501.5 工况：工作年限工作班制52 第二章 传动装置整体设计2.1传动方案确定2.1.1确定同步转速和总传动比考虑到电动机转速、级数、尺寸、重量、价格及传动装置的 传动比、级数、传动尺寸和成本等诸多因素，初步确定电动机的同步转速。由电动机的同步转速 nd 及工作机的输入转速 nw确定总传动比。2.1.2确定传动类型和级数参考传动机构的性能及运用范围结构【表 2-1机械设计常 用标准】；结合性能要求和工作特点；采用 v 带传动、圆柱 齿轮、链传动相结合的三级；传动装置图如下。pm=5.5 kwnm =1440r/mint= 500nmv =1.5 m/sy132s42.2电动机的选择 （1）工作机的输入功率 =601000=6010001.5350 =81.851r/min =/9550=（50081.851/9550）kw=4.285kw （2）总效率 带为v带传动，齿轮为7级精度（稀油润滑），滚动轴承为角接触球轴承，链传动为滚子链（开式）传动，联轴器为弹性联轴器。 （3）所需电动机输出功率 查机械设计课程设计得额定功率 = 5.5 kw 电动机选用 y132s-4 满载转速 nm = 1440 r/min2.3传动比分配 传动装置的总传动比 取 则 2.4运动参数及动力参数计算 功率 的计算： 转速 的计算： 转矩 的计算： 将上述数据列表如下：轴号功率转速转矩i 5.03872066.823ii4.888180259.336第三章 传动零件设计计算3.1 v带传动设计设计条件：水平对称布置，电机转速， 从动轮转速，每天工作16个小时。 设计过程所用图、表由机械设计基础查得。（1）计算功率 由表13-6查得，故 （2）选普通v带型号 根据、查图13-12选用a型v 带选择小带轮基准直径 参考表13-7和图13-12得小 带轮基准直径为，故 取（4）验算带速 在525范围内，带速合适。确定带长和中心距 按公式 选 则 查表13-2，取，同时查得 实际中心距为 （6）验算小带轮包角 因此，包角合适。确定v带的根数 由表13-5查得、 a型v带 ，其中传动比， 由表13-9得，由表13-8得，则 由表13-10得，由表13-2得，则v带根数为 ，取根。（8）计算张紧力 由表13-1查得 （9）计算压轴力 3.2齿轮传动的设计计算 设计条件：7级精度、对称布置（斜齿轮）、单向转动、载荷平稳、 选材： 小齿轮 45钢 调质处理 230hbs 大齿轮 45钢 正火处理 200hbs 确定基本参数： 取小齿轮齿数 初设螺旋角 齿数比 （减速传动） 则大齿轮齿数 设计过程中所用图、表由机械设计基础查得3.2.1接触疲劳强度计算 （1）计算小齿轮转矩 （2）确定载荷系数 由于载荷平稳，由表11-4取 已知齿轮为7级精度，调质处理，并初设，由表11-5取 对于7级精度软齿面齿轮，由表11-9取 齿轮在轴上对称布置，轴刚性大，软齿面，由表11-8取， 由图11-7取 因此，该斜齿轮圆柱齿轮传动的载荷系数为 （3）确定弹性系数、节点区域系数、重合度系数和螺旋角系数 钢对钢的弹性系数查表11-6得，初设， 则由图11-9 可查得节点区域系数，重合度系数 对斜齿轮可取， 由此可得 螺旋角系数 （4）计算许用接触应力 因为大齿轮的硬度比较低，其强度较差，故接 疲劳强度按大齿轮计算即可。 大齿轮45钢，正火处理，200hbs，由图11-10取， 按表11-7查得其失效概率为1%得。 大齿轮许用接触应力为 （5）计算小齿轮分度圆直径 （6）验算速度 ， 与初设相符。 3.2.2 确定传动尺寸 （1）确定模数 ，取mm （2）确定中心距 ， 中心距应圆整为整数，取 （3）确定螺旋角 (保留到秒) （4）确定齿轮分度圆直径 （保留到小数点后三位） （5）确定齿宽 ，取 3.2.3弯曲疲劳强度验算 （1）确定齿形系数、应力修正系数、重合度系数及螺旋角系数 小齿轮的当量齿数为， 大齿轮的当量齿数为。查图11-12和图11-13得 重合度系数因已知故 螺旋角系数 （2）计算许用弯曲应力 小齿轮45钢，调质处理，硬度为230hbs，查 图11-14得 因为，查图11-15，可取尺寸系数 失效概率为1%，查图11-7得安全系数 计算许用弯曲应力 （3）验算弯曲疲劳强度 因此，满足弯曲疲劳强度条件。3.2.4齿轮相关参数的计算 （1)小齿轮参数的计算 分度圆直径； 齿顶圆直径； 齿根圆直径； 旋向：左旋。 （2）大齿轮参数的计算 分度圆直径； 齿顶圆直径； 齿根圆直径； 旋向：右旋。参数主动轮从轮模数/mm22齿数26104齿/mm6055分度圆直径/mm52.800211.200齿顶圆直径/mm56.800215.200齿根圆直径/mm47.800206.200螺旋角中心距/mm132旋向左旋右旋精度等级7级第四章 轴系零件设计计算4.1轴的设计和计算4.1.1 轴i的设计和计算（受力分析见附录1） 设计条件： 轴上齿轮分度圆直径 对称分布 刚性大 阶梯轴 主动轴左旋 设计中用到的图、表由机械设计基础查得（1）选材 选用45钢并经过调质处理，由表15-1和表15-3查得 硬度为217255hbs，轴长的估算 参照机械设计课程设计对轴长进行估算 两轴承之间跨距为： 靠近带轮轴承的中心到大带轮中心的距离 轴总长： 其中，大带轮宽度m=b=(z-1) e+2f=(4-1) 15+210=65mm （3）画轴的空间受力简图，如图1 （4）作水平面内的弯矩图,如图2 截面c左侧的弯矩为 截面c右侧的弯矩为 截面a处的弯矩为 （5）作垂直面内的弯矩图，如图3 截面c处的弯矩为 （6）作合成弯矩图，如图4 截面c左侧合成弯矩为 截面c右侧合成弯矩为 截面a处的合成弯矩为 （7）作转矩图，如图5 （8）作当量弯矩图，如图6 单向传动，转矩脉动循环，校正系数= （9）计算危险截面处的直径 a处： c处： 因c处有键槽，故将直径扩大5%，即 d处： 因d处有键槽，故将直径扩大5%，即 4.1.2 轴的设计和计算（受力分析见附录2） 设计条件： 轴上齿轮分度圆直径 设计中用到的图、表由机械设计基础查得 （1）选材 选用45钢并经过调质处理，由表15-1和表15-3查得 硬度为217255hbs， （2）轴长的估算 该轴的轴承之间的长度应与轴i轴承之间的长度相同， 即 （3）画轴的空间受力简图，如图1 在数值上 （4）作水平面内的弯矩图,如图2 截面c左侧弯矩为 截面c右侧弯矩为 （5）作垂直面内的弯矩图，如图3 （6）作合成弯矩图，如图4 截面c左侧合成弯矩为 截面c右侧合成弯矩为 （7）作转矩图，如图5 （8）作当量弯矩图，如图6 单向传动，转矩脉动循环，校正系数= （9）计算危险截面处的直径 c处： 因c处有键槽，故加大5%，即 b处、d处 b处、d处也加大5%，即4.2 轴的结构设计（见附录1,2图7） 根据3.1、3.2、4.1的计算结果对轴的结构进行初步设计。4.3 轴承的选择和计算4.3.1 轴i两端轴承的选择和计算 设计条件：承受径向轴向联合载荷， 选用公称接触角为的型角接触球轴承； 转速轴承内径，预期使用寿命为12000到15000h 设计中用到的图、表由机械设计基础查得。 （1）计算轴承1、2的轴向负荷 （2）计算轴承1、2的内部轴向力 因为 因此，轴承2被压紧，1被放松 （3）计算轴承1、2的当量动负荷 由表17-8查得型轴承， 而 查表17-8得 （4）计算所需的径向基本额定动负荷 因为， 故以轴承2的当量动负荷为计算依据， 轻微冲击负荷，查表17-6得，工作温度正常，查表17-5得 所以， 由机械设计常用标准查得型轴承的径向基本额定动负荷 ，符合设计要求。4.3.2 轴两端轴承的选择和计算 设计条件：承受径向轴向联合载荷， 选用公称接触角为的型角接触球轴承； 转速轴承内径，预期使用寿命为12000到15000h 设计中用到的图、表由机械设计基础查得。 （1）计算轴承1、2的轴向负荷 （2）计算轴承1、2的内部轴向力 因为， 1被压紧，2被放松； （3）计算轴承1、2的当量动负荷 由表17-8查得型轴承， 而 查表17-8得 （4）计算所需的径向基本额定动负荷 因为， 故以轴承1的当量动负荷为计算依据，因为轻微 冲击负荷，查表17-6得，工作温度正常，查表17-5得 所以， 由机械设计常用标准查得型轴承的径向基本额定动负荷 ，符合设计要求。4.4联轴器的选择 从动轮外伸端联轴器的选择 设计条件： （1）选择类型 考虑到转速较低，传递功率不太大，安装时不易保证完全同 轴线，故选用弹性柱销联轴器。 （2）计算名义转矩 由机械设计基础查表18-1取， ，轴的径为 （3）选择型号 参考机械设计课程设计表6-4 选择联轴器型号为,gb/t5014-2003, y型孔，a型键，孔长。4.5键的选择及计算4.5.1 轴i外伸端键的选择和计算（1）键的选择 该处用键联接大带轮和轴i， 由电动机外伸端直径及第五章轴的设计，该处轴的直径设定为， 由机械设计课程设计查表5-1，选择a型普通平键 公称尺寸b= 大带轮宽度m=b=(z-1) e+2f=(4-1) 15+210=65mm， 带轮与轴接触部分轴长取为， 故键长为l=65-9=56mm（按l系列取值），工作长度为 材料为45钢。（2）键的校核 由于轮毂材料为铸铁，故其强度最弱，按其挤压应力进行校核。 该处键联接有轻微冲击， 查机械设计基础表10-11得， 轴1转矩 ，符合设计要求。选择圆头普通平键（a型）b=10mm、h=8mm、l=56mm：键a10 56 gb1096904.5.2 轴i键的选择和计算 （1）键的选择 该处用键联接主动轴和主动齿轮， 齿根圆直径df=47.800mm ；轴径d=45mm 查机械设计基础表10-10 取b=14mm、h=9mm t1=3.8mm x=（df-d）/2-t1= (47.800-45)- 3.8 0.85d = 0.858mm = 6.8mm 取8mm箱盖上肋厚度 m 0.85d1 = 0.858mm = 6.8mm 取8mm2.安装地脚螺栓部分 单级圆柱减速传动中心距 a 200mm则22地脚螺栓直径 d= 16mm地脚螺栓通孔直径 d= 20mm地脚螺栓沉头座直径 d0 = 45mm地脚螺栓凸缘尺寸（扳手空间） l1 = 25mml2 = 22mm地脚螺栓数目 43.安装轴承旁螺栓部分 单级圆柱齿轮传动中心距a 200mm则轴承旁联接螺栓直径 d = 12mm轴承旁连接螺栓通孔直径 d = 13.5mm轴承旁联接螺栓沉头座直径 d0 = 26mm剖分面凸缘尺寸(扳手空间） c1 = 20mmc2 = 16mm4.安装上下箱体螺栓部分 单级圆柱齿 传动中心距 a 200m 则上下箱连接螺栓直径 d2=10mm2上下箱联接螺栓通孔直径 d = 11mm上下箱连接螺栓沉头座直径 d0 = 22mm箱缘尺寸（扳手空间） c1 = 18mmc2 = 14mm轴承盖螺钉直径 d3 = 8mm轴承座外径 d21 = 120mm d22 = 125mm箱体内壁至轴承盖端面的距离k = c1 + c2 + (5 8) = 20 +16 + (5 8) = 41 44mm取 44mm箱体内壁与轴承座端面的距离f = k + d = (44 +8)mm = 52mm轴承旁凸台的高度 h 综合考虑低速轴轴承盖外径 d2 及 m d1对扳手空间 l要求由结构确定为 70mm轴承旁凸台的半径 rd=c2 = 16mm取为19mm轴承旁螺栓距离为防止螺钉及螺栓干涉，同时考虑轴承座刚度， s d2取 s = 125mm检查孔盖联接螺栓直径d4 = 0.4df = 0.4 16mm= 6.4mm =6mm取 d4 = 6mm圆锥定位销直径 d5 0.8d2 = 0.810mm = 8mm减速器中心高h (1 1.12)a = (1 1.12) 132mm =132 147.84mm适当提高到157mm大齿轮顶圆与箱内壁间距离为 d1 1.2d = 1.2 8mm = 9.6mm取16mm齿轮端面与箱内壁间距离为 d2 d = 8mm ，取14.5mm5.2从动齿轮结构设计（附录3见零件图“齿轮”）主动轴为齿轮轴无需单独设计齿轮齿顶圆直径 da = 215.200mm查机械设计课程设计表 6-6 圆柱齿轮的结构及尺寸知应设计成锻造辐板式齿轮d = 50mm b = 55mmd1 = 1.6d = 1.650 mm = 80mml = (1.2 1.5)d b取l = 65mmd0 = (2.5 4)mn = (5 8)mm(不小于8mm10mm）取为8mm d0 = 0.5(d2 +d1 ) = 0.5(190.200 + 80.000)mm = 135.100mmd0 = 15 25mm要求均布，取25mm5.3润滑c = (0.2 0.3)b = 11 16.5mmr = 0.5c = 0.516.5 = 8.25mm取16.5mm5.4密封齿轮传动采用浸油润滑，选用 150 号齿轮油【表 6-29机械设计课程设计滚动轴承中采用脂润滑，选用代号为zgn69-2 滚珠轴承脂 sy1514-82 【表 6-30机械设计课程设计】。5.4.1 轴承密封 轴承伸出端采用毡圈密封形式， 结合机械设计课程设计 表 6-31 选轴为毡圈 38jb，轴毡圈42jb 轴承靠箱体内侧用挡油盘密封5.4.2 箱体结合面的密封在箱盖与箱座结合面上涂密封胶或水玻璃，同时也可在箱座 结合面上开回油沟以提高密封效果。此外凸缘式轴承端盖， 检查孔盖，放油螺塞处也要密封。【机械设计课程设计】 第六章 相关参数的验证及误差分析6.1 确定精确传动比及其误差分析 、 符合设计误差的要求。6.2 轴长的误差分析 根据最终装配图测量计算的轴1总长为 符合设计误差的要求。 根据最终装配图测量计算的轴2总长为 符合设计误差的要求。参考资料1机械设计基础 陆萍 山东科学技术出版社 2010 年 1 月 2机械设计常用标准 黄珊秋 葛培珙 山东大学出版社 2010 年 1 月 3机械设计课程设计 黄珊秋 机械工业出版社 2010 年 7 月 4机械制图 廖希亮 邵淑玲 山东科学技术出版社 2002 年 6 月附录1 轴1受力分析及初步设计2 轴2受力分析及初步设计3 从动齿轮的设计（零件图）第七章 总结致谢71总结本次课程设计任务是设计带式输送机传动装置即单级齿轮传动减速器，历时两周。在设计过程中综合运用了机械设计、机械制图、工程力学、材料成型基础和autocad绘图等知识，初步了解了机械设计的一般方法和步骤，熟悉了国家标准、规范，培养了独立的工程设计能力，也提升了分析、解决工程实际问题的能力。具体流程：1、分析设计题目，分配传动比，拟定整体传动方案；2、初步设计 v带、齿轮、轴零件和减速器箱体结构；3、根据设计的结构，初绘草图，对箱体的具体结构和零件的具体位置进行布置；同时对初步计算的数据适当修正；4、整理草图，标注好定位尺寸，autocad绘制正式减速器装配图和从动轴、大齿轮零件图；5