机械设计课程设计-展开式二级圆柱齿轮减速器F=4000,V=1.6,D=400.doc

机械设计课程设计计算说明书 设计题目_ _系_专业 _ 班 设 计 者 _ 指导教师_ 2013 年 1 - 30 -目 录MEANUPART1 设计任务书4一. 工作条件4二. 原始数据4三. 设计内容4四. 设计任务4五. 设计进度5PART2 传动方案的拟定及说明5PART3 电动机的选择6一. 电动机类型和结构的选择 5 二. 电动机容量的选择 7三. 电动机转速的选择 6四. 电动机型号的选择 6PART4 传动装置的运动和动力参数7一. 总传动比 7二. 合理分配各级传动比 8三. 传动装置的运动和动力参数计算 8PART5 传动件的设计计算9一. 高速啮合齿轮的设计 9二. 低速啮合齿轮的设计14三. 滚筒速度校核19PART6 轴的设计计算21一. 初步确定轴的最小直径 21二. 轴的设计与校核21PART7 滚动轴承的计算32一. 高速轴上轴承（6206）校核 32二. 中间轴上轴承（6207）校核 33三. 输出轴上轴承（6009）校核 34PART8 键联接的选择及校核35一. 键的选择35二. 键的校核35PART9 连轴器的选择36一. 高速轴与电动机之间的联轴器 36二. 输出轴与电动机之间的联轴器 36PART10 减速器附件的选择37一. 通气孔37二. 油面指示器 37三. 起吊装置 37四. 油塞37五. 窥视孔及窥视盖37六. 轴承盖37七. 定位销36八. 放油孔和螺塞36九. 起盖螺钉36十. 起吊装置36PART11 润滑与密封38一. 齿轮润滑38二. 滚动轴承润滑38三. 密封方法的选择39四. 箱体主要尺寸数据39设计小结41参考资料目录42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全套图纸加扣3012250582 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）4000运输带工作速度V（m/s）1.6卷筒直径D（mm）400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=102mm。轴 环宽度，取 4）轴承端盖总宽度为28.4mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离L=21.6mm，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=55mm；=86mm。 （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=87mm由表6-1 查得平键界面，键槽长为90mm。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，5、6处圆角R2.5，其余各处R2.0.5. 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：受力分析后得到结果如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T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，同时轴径也较大，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=285053.6197085Nm 截面6左侧的扭矩为：=1253140Nmm 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，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=285053.6197085Nm 截面6左侧的扭矩为：=1253140Nmm 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。由 ， 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。二、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： =10.89kW；=71230Nmm；=1460r/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 采用弹性套柱销联轴器，型号-J1型，公称转矩Tn=250000Nmm， 许用转速3800r/min。轴孔直径42mm，故取=42mm， 半联轴器长度L=112mm，毂孔长度=84mm，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=48mm，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=82mm。 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=48mm，初步选取6208，其尺寸为 ，故=50mm； 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=65，=66mm。 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50mm。 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=122mm；=42mm。 （3）轴上零件的周向定位： 半联轴器采用平键连接。按=42mm由表6-1查得平键界面 ，键槽长为70mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，1、2、3处圆角R1.6，其余各处R2.5. 求轴上的载荷： 受力分析后得到结果如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T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=3，则轴环处的直径58mm.轴承段取d=45的轴承，轴承代号为N309F，尺寸，故=45mm,。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=50mm，由表6-1查得2-3处平键尺寸 为，L=90mm。4-5处平键尺， L=50mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，3,4取R2.0，其余各处取R1.,6. 受力分析后得到结果如下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T 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 核一、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=60mm扭矩T=1253.14Nm轴槽深t=7.0mm所以：l=L-b=90-18=72mm k=h-t=11-7.0=4.0mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力，取148MPa所以，可以满足使用要求齿轮处：尺寸：轴段直径：d=87mm扭矩T=1253.14Nm轴槽深t=9.0mm所以：l=L-b=87-25=62mm k=h-t=14-9.0=5.0mm 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二、高速轴键计 算 及 说 明结 果联轴器处：尺寸：轴段直径：d=42mm扭矩T=71.23Nm轴槽深t=5.0mm所以：l=L-b=70-12=58mm 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，可以满足使用要求合格三、中间轴键计 算 及 说 明结 果高速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=50mm扭矩T=340.68Nm轴槽深t=5.5mm所以：l=L-b=50-14=36mm 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 所以，可以满足使用要求低速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=50mm扭矩T=340.68Nm轴槽深t=5.5mm所以：l=L-b=90-14=76mm 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 所以，可以满足使用要求轴 承 的 校 核一、低速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：N315E轴承基本额定载荷：C=228kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求二、高速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：N310E轴承基本额定载荷：C=105kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求三、中间轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力： 轴承型号：N390E轴承基本额定载荷：C=93kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：2.00m/s，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，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。二、 滚动轴承润滑因为浸油齿轮的周向速度为：V=4.76m/s2m/s, 减少磨损和发热减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑，以降低摩擦，提高效率，所以用油润滑。三、 密封方法的选取当轴不输出时采用闷盖式凸缘式轴承端盖密封；当轴要伸出时采用透盖式凸缘式轴承端盖加毡圈密封；轴承内部的密封采用封油盘密封；四、 箱体设计的主要尺寸及数据箱体的尺寸及数据如下表：表3 铸铁减速器机体结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸mm依据取值取值机座壁厚10mm机盖壁厚10mm机座凸缘厚度1.515机盖凸缘厚度1.515机座底凸缘厚度2.525地脚螺钉直径22地脚螺钉数目n6轴承旁连接螺栓直径0.7516机盖与机座连接螺栓直径(0.50.6) 12联接螺栓的间距150200轴承端盖螺钉直径(0.40.5) 10窥视孔盖螺钉直径(0.30.4)8定位销直径(0.70.8) 10至外机壁距离见表4至凸缘边缘距离见表4轴承旁凸台半径凸台高度h根据低速级轴承外径确定外机壁至轴承底座面距离+（812）大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离10