机械设计课程设计-一级斜齿圆柱齿轮减速器F=1.2V=1.5D=240.doc

26 机械设计课程设计计算说明书设计题目一级斜齿圆柱齿轮减速器学院（系）：机械工程学院专 业： 机械设计制造及自动化班 级：10机制本2班姓 名：学 号：指导老师：完成日期： 新 余 学 院目 录 第一部分 绪论1 第二部分 课题题目及主要技术参数说明 2.1 课题题目 2.2 主要技术参数说明 2.3 传动系统工作条件 2.4 传动系统方案的选择第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算 3.1 减速器结构 3.2 电动机选择 3.3 传动比分配 3.4 动力运动参数计算第四部分 齿轮的设计计算 4.1 齿轮材料和热处理的选择 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.3 齿轮的结构设计第五部分 轴的设计计算 5.1 轴的材料和热处理的选择 5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 5.2.2 轴的结构设计 5.2.3 轴的强度校核第六部分 轴承、键和联轴器的选择 6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核 6.3 联轴器的选择第七部分 减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算 7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3减速器附件的选择确定 7.4箱体主要结构尺寸计算 第八部分 总结参考文献30第一部分 绪论 本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面： （1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。 （2）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。 （3）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。三、减速器的结构选择及相关性能参数计算3.1减速器结构：总体布置简图已知条件：组数输送带的牵引力F（KN）输送链的速度v(m/s)输送带轮毂直径d(mm)第四组1.21.5240注：1.带式输送机工作时，运转方向不变，工作载荷稳定。2.工作寿命10年，每年300个工作日，每班工作12小时。每天三班制。计算工作寿命：如任务说明书上布置简图所示，传动方案采用圆柱齿轮减速箱：联轴器与低速轴相连。 3.2电动机的选择1、工作机输出功率2、卷筒轴的转速转速 r/min=119.427 r/min 3、传动效率：查设计手册P:5表1-7带传动滚子轴承：斜齿轮传动：7级精度的一般齿轮传动(油润滑)联轴器：弹性联轴器滚筒：总传动效率=0.88554、电动机输入功率取V带传动的传动比，一级圆柱斜齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为5、由设计手册P:167表12-1 选Y112M-4型号电动机，主要技术数据如下：型号额定功率（kW）满载转速（r/min）Y100L1-42.514302.2质量（kg）2.3403.3传动比分配1、系统总传动比 =1430/119.427=11.92、参考设计手册P:5表1-8：取取带传动，齿轮传动比3.4 动力运动参数的计算1各轴转速n（r/min）【注：共3根轴】各轴转速为：2各轴输入功率P（kW）3、各轴输入转矩T（N）四、齿轮传动的设计计算 4.1 齿轮材料和热处理的选择1）按照给定的设计方案可知齿轮类型为直齿圆柱齿轮。2）电动机为一般工作机，速度不高，选择7级精度；3）材料选择。由机械设计表10-1（P191）选取，小齿轮的材料为40号钢（调质），硬度为250HBS，大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为200HBS，二者硬度差为40HBS；5）选小齿轮的齿数为则大齿轮的齿数为 4.2、齿轮几何尺寸的设计计算1）按齿面接触强度设计按机械设计式（10-21）试算确定公式内各计算数值（1）试选载荷系数（2）已知小齿轮传递的转矩（3）由机械设计表10-7选取齿款系数 （4）齿数比（6）由机械设计P:201表10-6查得材料弹性影响系数（7）由机械设计图10-30得区域系数（8）由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限（9）由机械设计式（10-13）计算应力循环次数（10）由机械设计图10-19查得（11）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S1，由机械设计式（10-12）有： 2）计算（1）计算小齿轮的分度圆直径，由计算公式得（2）计算圆周速度（3）计算齿宽b及模数m（4）计算齿宽与齿高之比（4）计算纵向重合度（5）计算载荷系数K由机械设计表10-2查得使用系数根据，7级精度，由机械设计图10-8（P194）得由机械设计表10-3查得齿间载荷分配系数由机械设计表10-4查得齿向载荷分配系数由，查机械设计图10-13（P198）查得齿向载荷分配系数载荷系数（6）按实际的载荷系数K校正速算的得分度圆直径，由机械设计式（10-10a）得 （7）计算法面模数3、按齿根弯曲强度设计由机械设计式（10-17）1）确定公式内各计算数值（1）由机械设计图10-20c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（2）查机械设计图10-18得（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计式（10-12）得（4）计算载荷系数K（5）根据纵向重合度，查机械设计图10-28的螺旋角影响系数（6）计算当量齿数（7）查取齿形系数由机械设计表10-5查得（8）查取应力校正系数由机械设计表10-5查得（9）计算大、小齿轮的,并加以比较小齿轮数值大。2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取（查机械原理p180表10-1）已可满足弯曲强度。但为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由，取，则这样设计出来的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度。4、计算几何尺寸3）计算大、小齿轮分度圆直径4）计算齿轮宽度圆整后，取5、计算所得结果汇总如下表备用。名称符号小齿轮大齿轮模数mnmn=1.5mm压力角20分度圆直径d齿顶高hamm齿根高hfmm齿顶圆直径da齿根圆直径df齿宽B齿厚SS=P/2=2.355齿全高hH=3.375齿轮结构设计小齿轮用齿轮轴,因为e= df/2-d-h/2=2.2751.6 1.5=2.4大齿轮用腹板式齿轮结构 , 因为 160da=174500大齿轮结构尺寸如下：大齿轮直径为35mm 五、轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械设计P：362表15-1选取轴的材料为45钢调质处理，硬度217255HBs，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限，许用弯曲应力=60MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算1、求输入轴上的功率P、转速n和转矩T，查机械设计P371表15-3,取:轴:轴:考虑有键槽,将直径增大,则:.取整=222.轴的结构设计选材45钢,调质处理.5.2.2轴的结构设计1)输入轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。其示意图如下：1.5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键 2）各轴段直径和长度的确定根据轴上零件的定位，装夹方便的需要，同时考虑强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。 (1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度根据轴上零件的定位，装夹方便的需要，同时考虑强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为22mm，查机械基础P475附录23，取该轴伸L160mm。 2段： 参考机械基础P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=26mm。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。轴承用轴承端盖和轴肩定位，考虑轴向力为零，径向力比较大，故选用深沟球轴承6306，dDB=3072193段：此段装轴承，用轴肩进行右边的定位，取轴肩高度h为3mm，则d3=d2+2h=36mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取此段长L3=17mm。4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，用套筒进行二者的定位，d5=28，齿轮的左侧用轴肩定位，取轴肩高度为h=（0.070.1）2mm，h=0.0828=2,28则d4=d5+2h=32.48mm，取d4=33，长度取5mm，则L4= L65mm。5段：此段为齿轮轴段。d5=28mm。因为小齿轮的宽度为51mm，则L5=51mm。7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d7=30mm，L717mm。 轴承到箱体内壁的距离为3，齿轮到箱体内壁的距离为8。由上可算出，两轴承的跨度L2（20.5+8+3+9.5）=82mm各轴段直径D1D2D3D4D5D6D722263633282830各轴段长度L1L2L3L4L5L6L76060175515175.2.3轴的强度校核按弯矩复合强度计算A、圆周力：=B、径向力：tan=657.7N1）绘制轴受力简图 2）绘制垂直面弯矩图轴承支反力： FAY=FBY=/2=657.7/2=328.85NFAZ=FB2=/2=1807/2=903.5N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAY L/2=328.8582/2=9035N.mm MC1 3）绘制水平面弯矩图 MC2=FAzL/2=903.582/2=37040N MC2 4）绘制合弯矩图MC=38126N MC 5）绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6， M1=0.639319=235914N.mm 6）绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩 7)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以输入轴的强度足够输出轴的设计由机械设计P351式14-1得:联轴器的计算转矩:由表14-1,查得:,按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查设计手册表8-7, 选择联轴器为弹性柱销联轴器型号为：型联轴器:公称转矩:许用转速:.型联轴器,其公称转矩为:半联轴器的孔径:,故取:.半联轴器与轴配合的毂孔长度为:.(1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度段:为了满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查设计手册（p59）怕表按轴端去挡圈直径,半联轴器与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.初步选择滚动轴承,因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据:.由设计手册表选取型轴承,尺寸:，轴肩故，左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位,右端滚动轴承采用套筒定位.取安装齿轮处轴段的直径：，齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短与轮毂宽度,故取：,齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处的直径：，轴环宽度：,取 轴承端盖的总宽度为：,取：.取齿轮距箱体内壁距离为:.至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(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联接按查手册表4-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,查设计手册（P106）选择齿轮轮毂与轴的配合为;,半联轴器与轴的联接,选用平键为:,半联轴器与轴的配合为:.滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为:.设计手册（p110）(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,参照设计手册 p16，表1-27,取轴端倒角为:,各轴肩处圆角半径 ,处轴肩定位轴承,轴承圆角半径应大于过渡圆角半径,由手册,故取段为.(5)求轴上的载荷在确定轴承的支点位置时,查手册表6-7,轴承型,取因此,作为简支梁的轴的支撑跨距,据轴的计算简图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面.(6)按弯扭合成应力校核轴的强度作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为:，得：，求作用于轴上的支反力水平面内支反力:垂直面内支反力作出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩.计算总弯矩:查机械设计（P373）得=0.6作出扭矩图:.作出计算弯矩图:,.校核轴的强度对轴上承受最大计算弯矩的截面的强度进行校核.由课本式15-5,得:由课本表15-4,得:, 故安全.第六部分 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核1.轴承的选择：轴承1：6405深沟球轴承轴承2：6208深沟球轴承2.校核轴承6505：6405深沟球轴承，查设计手册p75：由课本表13-6，取由机械设计表13-5，查得：,计算当量动载荷：,计算轴承寿命，由课本式13-5，得：取: =3深沟球轴承）则：满足要求3. 校核轴承6208：6208深沟球轴承，查设计手册p75：由课本表13-6，取由机械设计表13-5，查得：,计算当量动载荷：,计算轴承寿命，由课本式13-5，得：取:=3（深沟球轴承）则：满足要求6.2、键的选择及强度校核1.输入轴：键， ，型.2.输出轴：键， ，型.查机械设计表3.1， ,式6-1得强度条件:.k=0.5h校核键1：;键2：;所有键均符合要求.6.3.联轴器的选择由机械设计P351式14-1得:联轴器的计算转矩:由表14-1,查得:,按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查设计手册表8-7, 选择联轴器为弹性柱销联轴器型号为：型联轴器:公称转矩:许用转速:.型联轴器,其公称转矩为:半联轴器的孔径:,故取:.半联轴器与轴配合的毂孔长度为:.第七部分 减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算 7.1 润滑的选择确定1.减