机械设计课程设计-二级圆柱齿轮减速器F=1.7V=1.2D=430.doc

机械设计课程设计设计计算说明书姓名： 陈东健 学号：10024100103班级： 装控10-2 成绩： 指导教师： 谭云 完成时间：2013.1.1目录一、 任务设计3二、 传动方案的拟定3三、 电机选择4四、 计算传动装置的运动和动力参数5五、运动参数及动力参数计算6六、齿轮传动的设计7七、轴的设计13八、箱体主要设计21九、附属零件22十、润滑方式的确定22十一、其他有关数据22十二、设计小结22机电工程学院机械设计课程设计任务书设计题目： 二级圆柱齿轮减速器运动简图：工作条件及原始数据： 电动机驱动，工作寿命10年（每年工作300天、两班制、每班8小时），带式输送机工作载荷平稳，单向运转。输送带拉力F 1.7 kN；输送带速 v 1.2 m/s；滚筒直径 D 430 mm； 设计工作量：1.减速器0#装配图1张（0#坐标草图一同交上）2.主要零件图12张（输出轴、大齿轮，均为3#白图）3.设计说明书1份（手写、打印均可）设 计 计 算 内 容结 果一、传动方案的拟定原始数据（1）单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，使用期限5年，输送带速度容许误差为5%。 （2）原始数据：运输带工作拉力F/N1700运输带工作速度v/(m/s)1.2卷筒直径D/mm430二、电机选择:1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：取中间值得，总=带齿轮联轴器滚筒=0.79(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000=2.15KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒 =601000V/D=53.33r/min因为:电机转速有：750 转/分（八极） 1000转/分（六极） 1500转/分（四极） 3000转/分（二极）选中间值！1000或 1500r/min 电动机型号额定功率/KW满载转速r/min堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/KgY100L2-43.014302.22.338三、计算传动装置的运动和动力参数总传动比：i总= 各传动比范围：尺寸协调原则： r/min 取 四、运动参数及动力参数计算1、 计算各轴转速（r/min）2、 计算各轴的功率（KW）3、 计算各轴扭矩（Nmm） Nm 功率P(kw)转速n(r/min)扭矩T(Nm)输入轴I2.54595.8340.71中轴II2.45247.7494.44输出轴III2.36138.89162.27滚筒轴2.2453.34400.45五、齿轮传动的设计设计确定：选材（常用材料）齿面硬度（功率PFv，F软齿面，v硬齿面，HB1HB23050HB）齿轮的精度（7、8级）齿数Z1（根切）、Z2 （互质 ）模数m（2mm）中心距a齿宽B（ b1 b2 ）、直径、(1)对高速级齿轮，因为减速器功率比较小，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40MnB调质，齿面硬度241286HBS。 大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197286HBS 由表4-10得，取 u=2.4N1=60x8x300x8x595.83=6.86x108N2= N1/u=6.86x108/2.4=2.86x108查图4.20 ，得Zn1=1.023 Zn2=1查图4.22 ，得Yn1=0.909 Yn2=0.90查图4.23 ，得Yx1=Yx2=1初步计算小齿轮直径：查表4-8 取=96查表4-7 取=1 取=55mm齿宽b= =55mm查表4-4得KA=1.5设计的精确度为7级 查图4.9取KV=0.7查图4.12 KB=1.0540.37查表4-5得Ka=1.2K=KAKVKa KB=1.32（2） 按齿面接触强度设计 高速、低速级齿轮均采用7级精度制造，齿宽系数d1,初高速级小齿轮的扭矩，高速级小齿轮齿数,大齿轮齿数实际传动比齿形系数，查图4.18得，由图4.16得，查表4.14 得ZH=2.5 查表4-6得ZE=1881.642Z=0.89由接触强度计算公式,有42.5mm由模数=2.2mm 取2.5mm所以=mZ1=47.5mm验算齿轮弯曲强度：，所以：=1.642 =0.25+0.75/=0.706满足要求确定传动主要尺寸。d1=47.5mmd2= d1 i=47.5 2.4=114mma= d1 +d2/2=80.75mm(2)对低速级齿轮,有:因为减速器功率比较小，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40MnB调质，齿面硬度241286HBS。 大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197286HBS 由表4-10得，取 低速级小齿轮的扭矩实际传动比K取K=1.6低速级小齿轮齿数取，大齿轮齿数N1=60x8x300x8x247.74=2.86x108N2= N1/u=6.86x108/2.4=1.00x108查图4.20 ，得Zn3=1 Zn4=0.98查图4.22 ，得Yn3=0.90 Yn4=0.890查图4.23 ，得Yx1=Yx2=1d1高速级小齿轮的扭矩 ，大齿轮齿数由接触强度计算公式,有1.589Z=0.89由接触强度计算公式,有62.7mm由模数=4mm所以=mZ3=68mm验算齿轮弯曲强度： 所以：=1.589 =0.25+0.75/=0.722 安全 也安全满足要求确定传动主要尺寸。=68mmD4= d3 i=681.8=122.4mma= d3 +d4/2=95.2mm 六、轴的设计1、高速轴设计：（1）材料选用45号钢调质处理。C=110。（2）轴段直径与长度的确定：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：=取, 名称确定结果名称确定结果20mm34mm22mm56mm,25mm35mm28mm77mm28mm28mm25m29mm考虑轴的结构工艺性，轴端倒角为C=2mm;高速轴的转距为T1为轴承基本尺寸 mm安装尺 mm基本额定 KNdDBdaDa动载Cr静载荷6205255215314614.07.88（3）求轴上的作用力齿轮上的轴向力：=240.711000/114=714.21N径向力：轴向力：F= Ftan= 61=（4）求垂直面的支反力：=(55)/(185+55)=59.6N=259.9-59.6=200.3N（5）求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：=200.355/1000=11.1N.m=59.6185/1000=11.1 N.m（6）求水平面的支承力：由得=55714.21/(185+55)=163.7N=714.21-163.7=550.51N（7）求并绘制水平面弯矩图：=163.7185/1000=30.3N.m=550.5155/1000=30.3 N.m（8）求F在支点产生的反力：=351600/(185+55)=233.3N=233.3+1600=1823.3N（9）求并绘制F力产生的弯矩图：=160035/1000=56N.m=233.3185/1000=43.16N.m（10）F在a处产生的弯矩：=233.3185/1000=43.16N.m（11）求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。=43.16+ =75.4N.m（12）求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）=25.9N.m45钢调质处理，弯矩合成强度满足要求2、输出轴设计：（1）材料选用45号钢调质处理。C=110。（2）轴段直径与长度的确定：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：=取, 名称计算结果名称计算结果30mm60mm34mm56mm40mm30mm44mm47mm48mm5mm42mm64mm40mm32mm考虑轴的结构工艺性，轴端倒角为C=2mm;高速轴的转距为T3为162.27N/m轴承基本尺寸 mm安装尺 mm基本额定 KNdDBdaDa动载Cr静载荷6208408018477329.518.0（3）求轴上的作用力齿轮上的轴向力：=2162.271000/123=1535.6N径向力：轴向力：F= Ftan= 61=（4）求垂直面的支反力：63558.9/(121+63)= 191.36N=558.9-191.36=367.54N（5）求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：= =367.5463/1000=23.15 N.m=23.15N.m（6）求水平面的支承力：由得=631535.6/(121+63)=525.7N=1535.6-525.7=1009.9N（7）求并绘制水平面弯矩图：=525.7121/1000=63.6N.m=1009.963/1000=63.6 N.m（8）求F在支点产生的反力：=1954.17N=4901N（9）求并绘制F力产生的弯矩图：（10）F在a处产生的弯矩：（11）求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。（12）求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）=214.2N.m45钢调质处理，弯矩合成强度满足要求3、中间轴设计：（1）材料选用45号钢调质处理。C=110。（2）轴段直径与长度的确定：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：=取, 名称计算结果名称计算结果29mm25mm46mm28mm7mm34mm66mm28mm29mm25mm考虑轴的结构工艺性，轴端倒角为C=2mm;高速轴的转距为T2为94.447N/m轴承基本尺寸 mm安装尺 mm基本额定 KNdDBdaDa动载Cr静载荷6205255215314614.07.88轴的强度校核如上述同理，经过计算符合要求。七、箱体主要设计名称计算依据计算结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱座凸缘厚度15箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度25地脚螺栓直径16地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径12箱盖与箱座联接螺栓直径10轴承端盖螺钉直径(0.4-0.5)df6定位销直径10八、附属零件1窥视孔和窥视孔盖2.通气塞和通气器3.油标、油尺由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺.4.油塞、封油垫5.起吊装置选择吊耳环和吊钩6.轴承端盖、调整垫片九、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，根据各种润滑油的主要性质和用途，箱体内选用全损耗系统用油（GB443-89）中的L-AN100润滑油，装至规定高度。十、其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据十一、设计小结本设计的优点：本设计的传动方案满足机器的性能要求，工作可靠，传动效率较高，成本较低。所选的封闭式Y型系列三相异步电动机效率高、工作可靠、尺寸和质量小，价格低，结构简单，维护方便，启动性能好。减速器箱体采用剖分式结构，有利于箱体内部各部件的装拆。箱体外形简单、整齐。箱体材料铸造性能和加工性好，成本低。箱体上设置了一系列附件，以便减速器润滑池注油、排油、检查油面高度和装拆、检修等减速器内外部的传动零件都满足所要求的强度要求。所选弹性注销联轴器具有缓冲、吸振作用。轴的结构设计成阶梯轴，满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆。所选圆锥滚子轴承能够同时承受较大的径向、轴向联接在和，承载能力较大。内外圈可分离，装拆方便。安装方式采用正装，减小了轴的弯矩。而且跟轴的寿命相近，所以大家的检修期相近，减少装拆次数。本设计的缺点：本设计方案工作寿命短，环境适应性差。为了得到总的传动比较小，使得选用的电动机选择昂贵的。滚动轴承抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命较短。所选两对轴承虽都满足强度及使用寿命要求，但大轴承使用寿命远大于小轴承的，所以大轴承可以适当选取寿命与小轴承相近而又满足强度和使用寿命要求的轴承型号所以我们选了角接触类的轴承。在传动的过程中产生较大的转矩和弯矩，降低减速器的使用寿命。因为毡圈的管径选取过大，所以要特别主要密封的问题。总结：我们这次机械设计课程设计是做带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。在两个星期的设计过程中，让我明白一个简单机械设计的过程，知道一个设计所必须要准备些什么，要怎样去安排工作，并学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律；也通过课程设计实践，培养了我综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力；学会怎样去进行机械设计计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。还有就是激发了我的学习兴趣，能起到一种激励奋斗的作用，让我更加对课堂所学内容的更加理解和掌握。 这次机械课程设计中，我遇到了很多问题，但同学讨论和老师 指导起到了很大的作用，自己在设计中所遇到的困难，让我明白要做好一个机械设计是一件不容易的事，必须有丰富的知识面和实践经验，还必须有一个好的导师。设计让我感到学习设计的紧张，能看到同学间的奋斗努力，能让大家很好地回顾以前所学习的理论知识，也明白只有在学习理论基础上才能做设计，让我以后更加注重理论的学习并回到实践中去。还这次自己没有很好地把握设计时间的分配，前面传动方案设计和传动件设计时间太长，而在装装配工作图设计时间太紧，还有就是在装配草图设计中遇到一些尺寸不是很确定，这是自己设计思维不太严谨，没有很