C121课程设计用于带式运输机传动装置中展开式二级圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计 课题名称 二级展开式圆柱齿轮减速器 学院 机电学院 班级 机械电子2班 姓名 林飞强 学号 1011114023 指导老师 余龙 日期 2013 年 1 月机械设计课程设计计算说明书目 录设计任务书1传动方案的拟定及说明2电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数4传动件的设计计算4轴的设计计算10键联接的选择及校核计算20滚动轴承的选择及计算21连轴器的选择22减速器附件的选择22润滑与密封22参考资料目录22设计小结22机械设计课程设计任务书 题目：设计一用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器 总体布置简图 1电动机 2联轴器 3二级展开式圆柱齿轮减速器 4联轴器 5传送带工作情况 一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑） 设计原始数据运输工作拉力F（N）3500运输带工作速度V（m/s）1.0卷筒直径D（mm）300工作条件一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑）使用期限十年、大修期三年生产批量10台生产条件中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮动力来源电力、三箱交流、电压200/300伏运输带速度允许误差0.07d，故取h=6，则轴环处的直径=82mm。轴 环宽度，取 4）轴承端盖的总宽度为32mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取 5）由低高速级齿轮与壁面的距离关系及齿轮间的距离关系，及轴承与内 壁面的距离关系，可确定=22+8+16+4=50mm；=79mm。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按=70mm由表6-1 查得平键界面，键槽长为70mm。选择齿轮与轴的配 合为.同样，半联轴器与轴的连接选用平键 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为,各个圆角R2.5. 求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和 扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出轴的危险截面C。6. 按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，调质处理，由表15-1查得=60MPa。因此,故安全7. 精确校核轴的疲劳强度： （1）判断危险截面： 截面A，2,3，B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转迁都较为宽裕确定的，所以截面A，2,3，B均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面6,7处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面6的应力集中的影响和截面7的相近，但截面7不受扭矩作用，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面4,5显然更不必校核。由第三章附录可知，键槽的而应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面6左右两侧即可。 （2）截面6左侧 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=232853163237Nm 截面6左侧的扭矩为：=573528Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求的，有 =2.72，2.18 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，按式（3-12）及式（3-12a)得 则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故轴的选用安全。 （3）截面6右侧： 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=232853163237Nm 截面6左侧的扭矩为：=573528Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 截面上由于轴环而形成的理论应力集中系数及按设计手册查取。 查附表3-2 ， 经插值后可查得 =2.43，=1.93 轴的材料敏感系数：， 故有效应力集中系数为 由附图3-2的尺寸系数，由附图3-3的扭转尺寸系数 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故该轴在截面6右侧的强度也是足够的。输入轴的设计计算计 算 及 说 明结 果1，高速轴上的功率，转矩和转速： =4.78kW；=42060Nmm；=960r/min。2作用在齿轮上的力： 已知高速级齿轮的分度圆直径： 圆周力： 径向力：3.初步确定轴的最小直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得= 由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，即：mm 根据 ，查表14-1，有。 所以 Nmm 采用弹性柱销联轴器，型号HL3型，公称转矩Tn=6300000Nmm， 许用转速5000r/min。轴孔直径38mm，取=28mm， 半联轴器长度L=82mm，毂孔长度=60mm，联轴器和轴配合采用4. 轴的设计方案。 （1）设计方案： （2）确定轴的各段直径和长度： 1）为了满足半联轴器的轴向定为要求，1-2轴断左端需制出一轴肩，故取 2-3断的直径=36mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在 轴端面上，故1-2断的长度应比L1略短一些，现取=58mm。 2）初步选择滚动轴承。应轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参 照工作要求并根据=36mm，初步选取6208，其尺寸为 ，故=40mm； 右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册上查得6208型轴承的定位轴 肩高度h不小于3.5mm，因此，取=47mm。 3）由于齿轮分度圆直径太小，故将齿轮设置成为轴的一部分。 4）轴承端盖的总宽度为36mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取66mm。 5）由齿轮与壁面的距离关系及轴承与内壁面 的距离关系，可确定=20mm；=122mm。 （3）轴上零件的周向定位： 半联轴器采用平键连接。按=28mm由表6-1查得平键界面 ，键槽长为36mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，2、5、6处圆角R1，其余各处R1.6.5.求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。6.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，正火处理，由表15-1查得=55MPa。因此0.07d，取h=5，则轴环处的直径48mm.轴承段取d=35的轴承，轴承代号为6207，尺寸，故=35mm,。由轴承和内壁面之间的距离和齿轮与内壁面之间的距离关系，可得出；。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮处采用平键连接。按=38mm，由表6-1查得2-3处平键尺寸 为，L=80mm。4-5处平键尺， L=40mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，其余各处取R1.2. 从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。5.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料40Cr，调质处理，由表15-1查得=70MPa。因此故安全 键 的 校 核低速轴键计 算 及 说 明结 果平键校核公式：联轴器处：尺寸：轴段直径：d=48mm扭矩T=573.51Nm轴槽深t=5.5mm所以：l=L-b=70-14=56mm k=h-t=9-5.5=3.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力，取145MPa所以，可以满足使用要求齿轮处：尺寸：轴段直径：d=70mm扭矩T=573.51Nm轴槽深t=7.5mm所以：l=L-b=70-20=50mm k=h-t=12-7.5=4.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格合格高速轴键计 算 及 说 明结 果联轴器处：尺寸：轴段直径：d=28mm扭矩T=42.06Nm轴槽深t=4mm所以：l=L-b=36-8=24mm k=h-t=7-4=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格中间轴键计 算 及 说 明结 果高速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=38mm扭矩T=190.32Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=40-10=30mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求低速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=38mm扭矩T=190.32Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=80-10=70mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求轴 承 的 校 核低速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：6212轴承基本额定载荷：C=47.8kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求高速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：6208轴承基本额定载荷：C=29.5kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求中间轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：6207承基本额定载荷：C=25500kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求减速器附件的选择通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M161.5油面指示器：选用游标尺M16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M181.5减速器的润滑1润滑方式的选择 因为此变速器为闭式齿轮传动，又因为齿轮的圆周速度，所以采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。轴承利用大齿轮的转动把油溅到箱壁的油槽里输送到轴承机型润滑。2密封方式的选择由于I，II，III轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封。3润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器，查机械设计手册可选用工业齿轮油N200（SH0357-92）。箱体结构尺寸机座壁厚=0.025a+38mm机盖壁厚11=（0.8-0.85）8mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+1218mm地脚螺钉数目a1.210mm齿轮端面与箱体内壁距离229 mm两齿轮端面距离4=55 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1C1f=24mmC11=20mmC12=16mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=22mmC21=18mmC22=14mm参考资料目录1机械设计基础课程设计，高等教育出版社，王志伟，孟玲琴主编；2机械设计（第八版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚 主编；3机械原理（第七版），高等教育出版社，孙恒主编；4机械制图（第六版），高等教育出版社，大连理工大学工程图学教研室编；5互换性与测量技术，高等教育出版社，李柱 徐振高 蒋向前主编。设计小结 由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。 我的设计中存在很多不完美、缺憾甚至是错误的地方，但由于时间的原因，是不可能一一纠正过来的了。尽管设计中存在这样或那样的问题，我还是从中学到很多东西。首先，我体会到参考资料的重要性，利用一切可以利用的资源对设计来说是至关重要的。往往很多数据在教材上是没有的，我们找到的参考资料也不齐全，这时参考资料的价值就立时体现出来了。其次，从设计过