机械设计课程设计-带式运输机的二级圆柱直齿减速器T=700V=0.5D=400.doc

机械设计课程设计说明书计算项目及内容一、课题任务(一) 课程设计的目的1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析问题及解决问题的能力；3、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、 图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术。(二) 具体任务：1、传动方案的分析拟定、及运动简图；2、电动机的选择（型号、转速、功率）；3、计算总传动比并分配各级传动比；4、计算传动装置的运动和动力参数（P、T、n）；5、传动零件的设计计算（带传动、齿轮传动的主要尺寸和参数）6、轴的设计计算（估算，结构设计）7、联轴器的选择8、轴承选型及组合设计9、校核轴的强度10、计算轴的寿命11、进行轴上零件的结构设计12、零件工作图设计；13、编写设计计算说明书；14、总结及答辩。(三) 已知条件：1、输送带从动轴的扭矩T=700Nm，带速度v0.5m/s，滚筒直径400mm。 2、工作要求：输送机每日两班制工作，传动不逆转，有轻微冲击，输送带速度允许误差为5%。 (四) 设计要求1、减速器装配图一张：A0号图纸 比例 1：12、中间轴大齿轮图一张：A3号图纸 比例 1：1 3、中间轴图一张：A3号图纸 比例 1：14、设计计算说明书一份：1000015000字二、传动方案的分析、拟定和及说明传动方案拟定1、设计题目名称带式运输机的二级圆柱直齿减速器2、运动简图1.、组成：传动装置由电动机、圆柱齿轮减速器、联轴器、输送带、卷筒组成。2、特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3、确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，其传动方案如下三、电动机的选择1、选择电动机系列按工作要求及工作条件，选用Y系列三相异步电动机，封闭式结构，电压为380V。2、选电动机功率（1）确定传动装置所需的功率根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率（2）确定传动装置总的效率查机械设计课程设计常用标准和规范诸表得：（3）输送带每日两班制工作，有轻微冲击，每天约工作16小时，查机械设计基础表13-8，载荷变动很小，得工作情况系数KA=1.1。（4）电动机的输出功率3、确定电动机转速 查课程设计表21有： V带传动的单级传动比常用值为： 查课程设计表22有：二级圆柱齿轮减速器的一般传动比：则两级减速箱总传动比合理范围为：总=(24)(840)=(16160)运输带的带速，卷筒直径D（mm），卷筒轴转速故电动机转速n0的可选范围为：=总=23.89(16160)=（382.243822.4）r/min查课程设计表14-1根据容量和转速，由附表查出适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率/kw满载转速(r/min)1Y100L-61.59402.02.22Y90L-41.514002.32.3由表中数据可知，方案1的总传动比小，传动装置结构尺寸小，因此选择同步转速1000r/min的电动机Y100L-6，额定功率Ped=1.5kW。四、计算总传动比并分配各级的传动比（1）传动装置总传动比：（2）分配各级的传动比取带的传动比i1=3，则高速轴和低速轴的传动比为五、计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴输入转速电动机为0轴，则电动机的转速 减速器高速轴的输入转速 中间轴的输入转速 低速轴的输入转速 （2）各轴输入功率 按电动机输出功率计算各轴输入功率， 已知，则高速轴输入功率 中间轴的输入功率 低速轴的输入功率 （3）各轴输入转矩 高速轴输入扭矩 中间轴输入扭矩 低速轴输入扭矩 七、齿轮传动件的设计计算（一）第一级齿轮计算第一级齿轮传动比为4.47，高速轴转速为=313.3r/min，传动功率为=1.43kW。1、选材 由于传动有轻微冲击，有机械设计教材表11-1查得选小齿轮：40Cr调质,齿面硬度为217286HBS，选大齿轮：45调质，齿面硬度为197255HBS。 2、确定需用应力查书本机械设计基础表11-4、11-5得到： =1.25， =1.6 则： = =3、按齿面接触强度设计计算齿轮转速较低，查机械设计基础表11-2取齿轮为8级精度制造，查表11-3，取载荷系数，由表11-6得齿宽系数，u=d2/d1=i。螺旋角：820,初选=15，取齿数Z1=20,则Z2=4.4720=89.4，取Z2=90，故实际传动比 模数查表4-1后，取齿宽4、按轮齿弯曲强度设计计算查机械设计基础图11-8得： 查机械设计基础图11-9得：法向模数 取中心距圆整为142mm。确定螺旋角：确定齿轮的分度圆直径：齿轮宽度：圆整后齿轮的圆周速度5、验算齿面接触强度可知是安全的。6、验算齿面弯曲强度 可知是安全的。齿轮的圆周速度7、齿轮其他参数齿顶圆直径 齿顶圆直径 （二）第二级齿轮计算第二级齿轮传动比为4.47，中间轴转速为=70.1r/min，传动功率为=1.39kW。1、选材 由于传动有轻微冲击，有机械设计教材表11-1查得选小齿轮：40Cr调质,齿面硬度为217286HBS，选大齿轮：45调质，齿面硬度为197255HBS。 2、确定需用应力查书本机械设计基础表11-4、11-5得到： =1.25， =1.6 则： = =3、按齿面接触强度设计计算齿轮转速较低，查机械设计基础表11-2取齿轮为8级精度制造，查表11-3，取载荷系数，由表11-6得齿宽系数，u=d4/d3=i。螺旋角：820,初选=15，取齿数Z1=25,则Z2=4.4720=111.75，取Z2=112，故实际传动比 模数查表4-1后，取齿宽4、按轮齿弯曲强度设计计算查机械设计基础图11-8得： 查机械设计基础图11-9得：法向模数 取中心距圆整为213mm。确定螺旋角：确定齿轮的分度圆直径：齿轮宽度：圆整后齿轮的圆周速度5、验算齿面接触强度可知是安全的。6、验算齿面弯曲强度 可知是安全的。齿轮的圆周速度7、齿轮其他参数齿顶圆直径 齿顶圆直径 八、 轴的设计和轴承,键的选择校核6轴的设计（中速轴）6.1求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为轮圆周力：齿轮劲向力：齿轮轴向力：同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：6.2选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查表6.2.1轴最小直径的确定根据表，取得考虑到轴上有两个键所直径增加4%5%,故取最小直径35mm且出现在轴承处。6.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度初选圆锥滚子轴承30207型号,GB/T 2971994：6.3键的选择（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，大齿轮处键的尺寸，小齿轮处键的尺寸为 ，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。（2）键的较合6.4求两轴所受的垂直支反力和水平支反力6.4.1受力图分析将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系。总受力图：铅垂方向受力图:水平方向受力图:6.4.2垂直支反力求解对左端点O点取矩依铅垂方向受力图可知6.4.3水平支反力求解同理6.4.2解得 6.5剪力图和弯矩图6.5.1垂直方向剪力图6.5.2垂直方向弯矩图段弯矩：段弯矩：段弯矩：可作弯矩图：6.5.3水平方向剪力图6.5.4水平方向弯矩图段弯矩：段弯矩：段弯矩：6.6扭矩图在段上：在段上：在段上6.7剪力、弯矩总表：载荷水平面垂直面支持力；=1766.73N弯矩 总弯矩扭矩在段上：在段上：在段上:6.8 按弯扭合成应力校核轴的强度由图分析可矢小轮面为危险面，对小轮面较合进行校核时，根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，故安全（一）高速轴的结构设计1、选 材 选用45调质,取=35Mpa, C=1152、初估直径 轴上有单个键槽，轴径应增加5 所以16.24（15）17.05mm 圆整且该段轴径与V带相连，故综合考虑取d为20mm。3、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配高速轴做成齿轮轴，联接以平键作过渡配合固定，轴承以轴肩定位，则采用过盈配合固定。 （2）确定轴各段直径和长度工段与带轮相连接： 长度取初选用角接触球轴承7007C型，其内径为d=35mm,宽度为B=14mm，外径D=62,左右两边一样。通过轴承盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段=30mm，长为=50mm，定位轴承的轴段=39，=106.5mm，齿轮左边定位轴承轴段 =39mm，=16.5mm，装轴承段。因此可以确定高速轴的总跨距，两轴承轴心的距离为L=184,右边轴承至连接带轮段中心的距离为K=4、按轴的强度校核高速齿轮上的圆周力 径向力 轴向力 求垂直面的支反力：求水平面的支承力 F力在支点产生的反力求垂直弯矩求水平面弯： 求F力产生的弯矩：F在L中间处产生的弯矩：求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。轴传递的转矩求危险截面当量弯矩：可知L的齿轮中间截面是最危险截面，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45调质，得，则： 。考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故，远远小于52mm,所以该轴是安全的。5、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查机械设计基础表16-8取取查得 （按全年300天，一天16小时工作）弯矩图及轴的受力分析图6、键的设计与校核见课程设计书123页，由于，选用A型平键键的校核，取长度。查表可得=100120合适。（二）中间轴的结构设计1、选 材 选用45cr, 取=40Mpa, C=1152、初估直径 轴上有单个键槽，轴径应增加5 所以31.13（15）32.69mm 圆整该段轴径，故综合考虑取d为35mm。3、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配 中间轴上的齿轮2左面用轴肩定位，键连接以平键过渡配合，齿轮3采用齿轮轴，两轴承分别以轴肩和套筒定位。（2）确定轴各段直径和长度轴的左右两边分别有两个轴承，由于最小轴径为=35mm，初选用角接触球轴承7207C型，其内径d=35mm,宽度B=17mm，外径D=72mm,左右两边一样。与轴承配合的两轴段直径取=35mm，左端，右端。齿轮3右端定位段，左端定位段。与齿轮2配合的轴段。套筒长度。两轴承中心的距离是L=188mm，左轴承与齿轮2的中心距离，两齿轮的中心距离，右轴承与齿轮3的中心距离4、按轴的强度校核齿轮上的圆周力轴的径向力轴的轴向力 求垂直面支反力求水平面支反力 绘垂直面的弯矩图 绘水平面的弯矩图求合成弯矩图 求轴传递的转矩求危险截面的当量弯矩计算危险截面的直径轴材料为45cr，查表知。 考虑键槽对轴的削弱，将d值加大5%，轴安全。5、键的设计与校核见课程设计书123页，由于，选用A型平键键的校核，取长度。查表可得=100120合适。（三）低速轴的结构设计1、选材选材料45钢取=35Mpa, C=115。2、 确定各轴段直径各轴段直径的确定： mm式中：P轴所传递的功率，KW ，n轴的转速，r/min，C由轴的许用切应力所确定的系数得： 轴上有单个键槽，轴径应增加5 所以。此段连接的是联轴器，故综合考虑取d1=45mm， L1=112mm，d2=50，此段与轴承配合，所以L2=70，轴承选择6201型，内径为50，宽度为20，下一段定位轴肩，d3=64mm,L3=57,下一段是定位轴肩，定位齿轮的，d4=68mm,L4=8.5mm,下一段是与齿轮配合的，d5=54mm,L5=65mm,齿轮的右边用套筒定位，套筒长度为l=21mm和轴承配合的右轴段L6=41mm。3、 轴的校核低速齿轮上的圆周力 径向力 轴向力 求垂直面的支反力求水平面的支承力求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：求并绘制水平面弯矩图： 求合成弯矩图：弯矩及轴的受力分析图如下：考虑最不利的情况，最大值。 求轴传递的转矩T=9550*3.76/71.6=501.5N.m求危险截面当量弯矩：由弯矩图可知a-a截面是最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：，则： 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大3%，故，小于60mm,所以该轴是安全的。4、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取查设计书第131页得 （按全年300天，一天16小时工作）5、键的设计与校核见课程设计书123页，联轴器处键的校核，选用A型平键，键的校核，取长度。连接齿轮的键的校核，选用，此段轴长为63九、减速器机体结构尺寸序号符号名 称尺 寸(mm)2箱座壁厚83箱盖厚度84b箱盖凸缘厚度125b1箱座凸缘厚度126b2箱座底部凸缘厚度207df地脚螺栓直径148n地脚螺栓数目n69d1轴承旁联接螺栓直径M1610d2箱盖与箱座联接螺栓直径M1211d3轴承端盖螺钉直径M1012d4观察孔螺钉直径=（0.30.4）M814c1Df，d1，d2至箱体外壁距离1815c2Df，d1，d2至凸缘边缘距离1616R1轴承旁凸台半径1617h轴承旁凸台高度根据低速级轴承座外径确定18L1箱体外壁至轴承座端面距离=+（510）3919e轴承端面至箱体内壁距离1220m下箱体肋板厚度721m1上箱体肋板厚度722D2轴承压盖外径+（55.5）110233轴承内圈端面至机体内壁距离3424d5定位销直径0.7-0.88251大齿轮顶圆与机体内壁的距离10十、联轴器的选择计算联轴器所需的转矩： 查课本291表17-1取，查手册选用型号为LT8的弹性套柱销联轴器。十一、润滑方式的确定因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。十二、装配图设计（一）、装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（二）、减速器装配图的绘制1、装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式可查文献例题，布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2、绘制过程：（1）、画三视图：、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。、轴系的固定：a、轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。（2）、润滑与密封、润滑：齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱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。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的采用稠度较小润滑脂。、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。（3）、减速器的箱体和附件：、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。、附件：包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。3、完成装配图：（1）、标注尺寸：标注尺寸包括的特性尺寸、配合尺寸、安装尺寸、外形尺寸、其他重要尺寸。（2）、零件编号（序号）：装配图中所有零部件，按顺时针方向依次编号，并对齐。（3）、技术要求（4）、审图（5）、加深十三、零件图设计（一）、零件图的作用：1、 反映设计者的意图，是设计生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器（或部件）对零件的要求，同时还要考虑到结构和制造的可能性与合理性，是制造、检验和制定技术规程的依据。（二）、零件图的内容及绘制：1、用一组视图，完整、准确、清楚地表示出零件各部分的结构形状：（1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2、正确、完整、清晰、合理地标注零件结构形状及相对位置尺寸：（1）、轴：径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）、齿轮：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。3、用一些规定的符号、数字、