机械设计课程设计-单级直齿圆柱斜齿轮减速器F=1.1KN,V=0.85ms,D=420mm（全套图纸）.doc

全套图纸加153893706说明书机械设计课程设计1.传动装置分析21.1 原始数据21.2 方案分析22.电动机的选择及传动比的分配22.1 电动机的选择22.2计算总传动比及分配各级的传动比42.3 传动装置的运动和动力参数计算43. V带设计53.1 确定带轮53.2确定v带的中心距和基准长度63.3 验算小带轮上的包角73.4 计算带的根数Z73.5 计算单根v带初拉力的最小值73.6计算压轴力84.齿轮的设计84.1 齿轮传动的设计84.2几何尺寸计算125. 轴的设计135.1 输出轴的设计135.2 主动轴和中间轴的设计146. 轴的校核166.1输出轴的校核166.2 主动轴和中间轴的校核187. 轴承的设计187.1轴承的选择187.2轴承的校核188.键联接的选择及校核209.箱体的设计2210.总结221.传动装置分析1.1 原始数据单级直齿圆柱斜齿轮减速器F=1.1KN,V=0.85m/s,D=420mm（1）运输带工作拉力 ；（2）运输带工作速度 ；（3）卷筒直径 ；（5）工作寿命 8年单班制；（6）工作条件 连续单向运转，工作时有轻微振动。（7）传动系统图1.2 方案分析此方案中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱斜齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。此方案采用的是展开式两级圆柱斜齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2.电动机的选择及传动比的分配2.1 电动机的选择2.1.1 传动装置的总效率为了计算电动机所需功率,需确定传动装置总功率。取各效率分别为：、1（V带传动效率）、2（滚子轴承）、3（闭式齿轮传动效率，精度为8级）、4（齿式刚性联轴器效率）、（工作机传动效率），查表得：，。则传动装置的总效率为：=0.950.9840.9720.99=0.782.1.2工作机所需的输入功率工作机所需要的有效功率为：=； 电动机所需功率为： 。2.1.3确定电动机转速 因为V带传动,二级圆柱齿轮减速器,所以系统传动比,电动机的转速为2.1.4确定电动机型号 根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。使电动机的额定功率P （11.3）P ，故选电动机的额定功率P7.5KW，同步转速为1000 r/min，满载转速970 r/min，电动机轴的中心高为160mm，电动机的轴径为42mm。2.2计算总传动比及分配各级的传动比2.2.1总传动比 2.2.2分配各级传动比 带传动范围为24，取i0=2.8,则减速器传动比i=iaid=9.65则由式中 i1高速传动比 I2低速传动比 i减速器传动比所以：i1=i2=3.12.3 传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴转速的计算 2.3.2各轴输入输出功率的计算 2.3.3各轴的输入输出转矩的计算 将各轴的运动和动力参数列于表2。表1-2 各轴的运动和动力参数轴名转速(r/min)转矩（）传动比i效率电动机轴轴轴滚筒轴970346.43111.75363658.58155.75458.911355.571315.782.80.953.10.953.10.9510.973. V带设计3.1 确定带轮电动机功率P=5.95kw, 转速n=970rmin, 传动比i=2.8，单班制工作，有轻微震动。3.1.1 确定计算功率P查表得工作情况系数，故3.1.2选取v带带型根据、选用A型。3.1.3确定带轮的基本直径并验算带速v初选小带轮的基准直径。取小带轮的基准直径，取125mm，验算带速v：；因为5m/sv30m/s,故带速合适；计算带轮的基准直径；计算大带轮的基准直径；取dd=355mm.3.2确定v带的中心距和基准长度初定中心距;计算带所需的基准长度选带的基准长度；计算实际中心距 得中心距的变化范围为592-672mm。3.3 验算小带轮上的包角。3.4 计算带的根数Z计算单个v带的额定功率。由，查表得。根据查表得，于是计算v带的根数z所以取5根。3.5 计算单根v带初拉力的最小值查表得A型带的单位长度质量,所以 应使带的初拉力。3.6计算压轴力压轴力的最小值为4.齿轮的设计4.1 齿轮传动的设计4.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动，材料为40Cr。（2）改用硬齿面齿轮，并经调质及表面淬火表面硬度为48-55HRC，。（3）表面淬火，齿轮精度仍为8级。（4）选小齿轮齿数， 则：取。（5）初选螺旋角。4.1.2按齿面接触疲劳强度设计 （1)确定公式内的各项数值试选载荷系数 查表选取区域系数查表选取材料的弹性系数（大小齿轮均采用锻造）为。查表得； ，； 小齿轮传递的转矩查表选取齿宽系数。查表按齿面硬度查取齿轮的接触疲劳强度极限小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮接触疲劳强度极限。计算应力循环次数查表得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1， (2)计算计算小齿轮分度圆直径 =80.77mm计算圆周速度v= 计算齿宽b及模数 =齿高计算纵向重合度计算载荷系数K查表得：使用系数；根据、8级精度，查表得动载系数；查表得； 查表调质小齿轮支承非对称布置、8级精度利用插值法计算得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 计算模数4.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数计算载荷系数根据纵向重合度1.52，查表得螺旋角影响系数计算当量齿数，查取齿数系数及应力校正系数 查表得：， 查表按齿面硬度查得齿轮的弯曲疲劳强度极限小齿轮的弯曲强度极限 查表得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（2）按小齿轮计算；=对比计算结果，故可取标准值，而按接触强度算得的分度圆直径=86mm。于是有，取 4.2几何尺寸计算（1）中心距计算 将中心距圆整为169mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角由于值变化不大，故参数， k,不必再进行修正（3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度，圆整后取 5. 轴的设计5.1 输出轴的设计5.1.1 求输出轴上的功率，转速，转矩P=5.11KW =36r/min =1355.57Nm5.1.2 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =255.56 而 F=10608.62N F= F5.1.3初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理，取，于是得。输出轴的最小直径显然是安装联轴器出的直径。为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器轴径 根据联轴器的计算公式，查表取;则有，查表选用HL5弹性柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，半联轴器长度L=107mm。5.1.4输出轴的相关参数 轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-2565与滚动轴承30213配合-1075轴环-6370与大齿轮以键联接配合，套筒定位-3565与滚动轴承30213配合-6062与端盖配合，做联轴器的轴向定位-10558与联轴器键联接配合5.2 主动轴和中间轴的设计 5.2.1 主动轴的相关参数 输入功率P=5.65Kw,转速n=346.43r/min,转速T=155.75N选取轴的材料为45钢,调质处理，取，于是得。 选取各段轴径尺寸如下：轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-7530与V带轮键联接配合-6032定位轴肩-4035与滚动轴承30207配合，套筒定位-6840与小齿轮键联接配合-1045定位轴环-2035与滚动轴承30207配合5.2.2 中间轴的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得 选取各段轴径尺寸如下：轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-4040与滚动轴承30208配合，套筒定位-6345与大齿轮键联接配合-7550定位轴环-6845与小齿轮键联接配合-4040与滚动轴承30208配合6. 轴的校核6.1输出轴的校核（1）在水平面上左侧右侧弯矩（2）在垂直面上左侧右侧弯矩（3）总弯矩 M（4）扭矩 画出剪力图、弯矩图和扭矩图： 根据以上计算，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，因选定45钢，调质处理，由表查得。因此，故安全。6.2 主动轴和中间轴的校核主动轴和中间轴的校核同输出轴相同，其验算方法同上，经过计算可知它们均满足强度要求。7. 轴承的设计7.1轴承的选择高速轴：圆锥滚子轴承30207 d=35mm,D=72mm,B=18.25mm； 中间轴：圆锥滚子轴承30208 d=40mm,D=80mm,B=19.25mm；低速轴：圆锥滚子轴承30213 d=65mm,D=120mm,B=24.75mm。7.2轴承的校核主动轴和中间轴的校核同输出轴相同，其验算方法相同，所以这里只校核输出轴轴承。P=5.11KW =36r/min =1355.57Nm轴上齿轮受力情况如图所视 切向力 F=10608.62N径向力轴向力 所以，同理，取 该轴承可以满足设计要求8.键联接的选择及校核由机械设计式(6-1）得 键、轴和轮毂的材料都是钢，由机械设计表6-2，取1）V带轮处的键取普通平键10863键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度故该键满足强度要求。2）高速轴上小齿轮处的键取普通平键12856键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度故该键满足强度要求。3）中速轴上大齿轮处的键取普通平键12856键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度故该键满足强度要求。4）中速轴上小齿轮处的键取普通平键12856键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度故该键满足强度要求。5）低速轴上大齿轮处的键取普通平键201256键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度挤压强度不够，而且相差甚远，因此考虑采用双键，相隔180布置。则该双键的工作长度为故该键满足强度要求。6）联轴器周向定位的键取普通平键181180键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度联接挤压强度不够，而且相差甚远，因此考虑采用双键，相隔180布置。则该双键的工作长度为故该键满足强度要求。9.箱体的设计箱座壁厚：，取 。箱盖壁厚：，取。箱底座凸缘的厚度：b2=2.5，b2=20mm箱座、箱盖的肋厚：取m=8mm齿轮顶圆与内箱壁距离：，取：=10mm。齿轮端面与内箱壁距离：，取：=10mm。10.总结在课程设计规定的时间内，我收集了很多技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了课程设计当中，我学到了许多课本上没有学到的知识，把课本上的理论知识比较充分的运用到实践中，增强了对理论知识的理解和比较全面的掌握。在综合训练中验证了自