机械设计课程设计-二级展开式圆柱直齿轮减速器F=1900,V=2.45,D=360.doc

机械设计课程设计说明书 二级展开式圆柱直齿轮 3-8机械设计课程设计说明书全套图纸加扣3012250582 姓名： 学号： 班级：机1101-2班 指导老师：- 2 -目录（1） 目录（标题及页次）-2（2） 设计任务书（设计题目）-3（3） 电动机选择-4（4） 传动比的分配-5（5） 传动系统的运动和动力参数计算-6（6） 减速器传动零件的设计计算-7（7） 减速器轴的设计计算-16（8） 减速器滚动轴承的选择及其寿命验算-28（9）键联接的选择-29（10）联轴器的选择-29（11）减速器箱体及附件设计-30（12）减速器润滑方式及密封种类的选择-33（13）设计小结-34（14）参考文献-35- 39 -设计任务书（设计题目）题目3工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动，使用期限8年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5% 。原始数据数据编号12345678910运输带工作拉力F/(N)2000180018002200240025002600190023002000运输带工作速度v/(m/s)2.32.352.52.41.81.81.82.452.12.4卷筒直径D/(mm)330340360350260250280360310360计 算 与 说 明主要结果1.选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2.确定电动机效率Pw 按下试计算将=0.96带入上式电动机的输出功率功率 式中为电动机轴至输送带的传动装置总效率由试 由表2-4滚动轴承效率=0.99：联轴器传动效率= 0.99：齿轮传动效率=0.98（7级精度一般齿轮传动）带入计算的=0.91所以电动机所需工作功率为=5.31kw3.确定电动机转速按推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比工作机卷筒轴的转速为=130r/min=0.91=5.31kw计 算 与 说 明主要结果所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有1500和3000两种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速1500的电机。选用Y132S-4型电机。4 计算传动装置的总传动比并分配传动比1. 总传动比为2. 分配传动比 3. 考虑润滑条件等因素，初定 5. 计算传动装置的运动和动力参数 1.各轴的转速 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 计 算 与 说 明主要结果2.各轴的输入功率 I轴 =4.85*0.99=4.80kwII轴 =4.80*0.99*0.98=4.66kwIII轴 =4.66*0.99*0,98=4.52kw卷筒轴 =4.52*0.99*0.99=4.43kw3.各轴的输入转矩I轴 =31.83NmII轴 =117.44NmIII轴 =332.61Nm 工作轴 =325.99Nm电动机轴 =32.16Nm将上述计算结果汇总与下表，以备查用。项目电动机轴轴轴工作轴转速（r/min95129.78129.78功率P（kw）4.854.804.664.524.43转矩T（Nm）32.1631.83117.44332.61325.99传动比i13.802.921效率0.990.970.970.93计 算 与 说 明主要结果齿轮设计 高速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.按题目简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。2.运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。3.材料选择。由机械设计表10-1，选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4.选小齿轮齿数，则大齿轮齿数 1). 按齿轮面接触强度设计1. 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。2. 按齿面接触疲劳强度设计，即 1.确定公式内的各计算数值1.试选载荷系数。2.计算小齿轮传递的转矩 3.按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计表10-7选取齿宽系数。4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。5.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计 算 与 说 明主要结果6.计算应力循环次数（由式10-13）7.由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数；。8.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，取安全系数S=1，由式10-12得 2.设计计算1.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2.计算圆周速度。 3.计算齿宽b 4.计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 计 算 与 说 明主要结果5.计算载荷系数查表10-2得使用系数=1.25;根据、由图10-8得动载系数 直齿轮；查表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置由b/h=10.67, ,由图10-13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，由式10-10a得 由机械设计计算模数 按齿根弯曲强度设计，公式为1.确定公式内的各参数值1. 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得计 算 与 说 明主要结果4.计算载荷系数K5.查机械设计表10-5取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表查得；6.计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮的数值大7.设计计算 对比计算结果，由齿轮面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径计 算 与 说 明主要结果（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.484并就圆整为标准值=2mm。大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。2.几何尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取，。低速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。2.运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。3.材料选择。由机械设计，选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为280HBS，=2mm计 算 与 说 明主要结果大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4.选小齿轮齿数，则大齿轮齿数 取1按齿轮面接触强度设计 1. 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 2. 按齿面接触疲劳强度设计，即 1.确定公式内的各计算数值1. 试选载荷系数。2.计算小齿轮传递的转矩 3.按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计选取齿宽系数。4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。5.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。6.计算应力循环次数 计 算 与 说 明主要结果7.由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数；。8.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1 2.设计计算1. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2.计算圆周速度。 计算齿宽b 计算齿宽与齿高之比b/h 齿高3.计算载荷系数 查表10-2得使用系数=1.25;根据、由图10-8计 算 与 说 明主要结果得动载系数 直齿轮；查表10-4用插值法得7级精度查机械设计，小齿轮相对支承非对称布置由b/h=9.059由图10-13得故载荷系数 校正分度圆直径由机械设计，计算模数 按齿根弯曲强度设计，公式为 确定公式内的各参数值1.由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得 计 算 与 说 明主要结果 4.计算载荷系数K5.查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表查得；6.计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮的数值比较大7.设计计算 圆整后取3 这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。计 算 与 说 明主要结果 2.几何尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取80取，。 轴的结构设计高速轴的设计高速轴上的功率、转速和转矩转速（）高速轴功率（）转矩T（）14404.8031.83初步确定轴的最小直径高速轴的材料为40Cr，所以其=105. 查机械设计手册选HL3型弹性柱销式联轴器。所以其配合长度为62mm，取与联轴器配合的长度为60mm，计 算 与 说 明主要结果， 由于联轴器需要轴向定位，所以在5处应该起一个轴肩，所以，考虑到端盖以及轴承拆装的要求，取。高速轴采用6008型深沟球轴承，所以采用基轴制，取综合中速轴的齿轮和轴承的位置，取。齿轮轴处的宽度。同样由于轴承的内径的原因，取，。轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明 1-24040与轴承配合 2-355齿轮3-413440与滚动轴承6008配合，套筒定位4-55034与轴承配合5-66030与联轴器配合总长度313mm配图：计 算 与 说 明主要结果 中速轴的结构设计中速轴上的功率、转速和转矩转速（） 功率（）转矩T（）378.954.66117.44初步确定轴的最小直径中速轴的材料为45钢，所以其=112.所受转矩 1-2段需要与轴承配合，取，考虑到润滑以及安装问题，取2-3段需要与齿轮配合，同时轴径应该比1-2段的稍大，根据情况取该轴颈的长度应该比齿轮的宽度稍段2-4mm，取。齿轮右侧需要定位，所以应该有定位轴肩，在此处做成一个轴环，所以可以确定，。轴环右侧的轴颈的长度应该小于齿轮的宽度，所以取该轴颈的长度为82,mm，其直径与左侧的轴颈的直径相同，取52mm。，。5-6段需要与6008型轴承配合，所以其直径为40mm，取其长度为42mm。，。计 算 与 说 明主要结果配图：低速轴的设计(1) 低速轴上的功率、转速和转矩转速（）中速轴功率（）转矩T（）129.784.52332.61初步确定轴的最小直径低速轴的材料为45钢，所以其=112.所受转矩 计 算 与 说 明主要结果 选用LX3型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为82mm，其配合长度为62mm。所以其1-2段长为60mm，其直径为40mm，。2-3段需要一个轴肩以方便联轴器的轴向定位大约取其长度为mm，其直径为46mm，3-4段轴颈需要与6210型轴承配合，所以其直径为50mm，。在4的右侧做一个轴肩，对齿轮进行定位，。5-6段需要和齿轮配合，。6-7段需要与6210型轴承配合，其直径为50mm，。配图：计 算 与 说 明主要结果对于中速轴的校核与计算对该轴进行受力的计算受力图：计 算 与 说 明主要结果 计算：根据V面内的力与力矩的平衡列方程 解得 解得在H面内列力和力矩的平衡方程如下 解得 解得弯矩图计 算 与 说 明主要结果 弯矩表荷载水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩TT=117440按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面强度。扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前面已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。精确校核轴的疲劳强度由弯矩和扭矩图可以看出齿轮3中点处的应力最大，从应力集中对轴的影响来看，齿轮两端处过盈配合引起的应力集中最为严重，且影响程度相当。但是2齿轮所受的应力很小，所以不需要校核。只需要校核3齿轮就好。3齿轮的5截面处应力比较大，但是不存在扭矩，4截面处存在扭矩。计 算 与 说 明主要结果 校核5截面右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面弯矩 截面上的扭矩= 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 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得 由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为 有效应力集中系数为计 算 与 说 明主要结果 由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按照式3-12和3-12a得综合系数为取碳钢的特性系数为 计算安全系数值，由式15-6 和式15-7以及式15-8可得故可知其安全。计 算 与 说 明主要结果 校核5截面的左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面弯矩 截面上的扭矩= 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力采用插值法 故可知其安全。计 算 与 说 明主要结果 校核5截面的左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面弯矩 截面上的扭矩= 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力采用插值法 故可知其安全。计 算 与 说 明主要结果中速轴中有2个齿轮，轴承的承受的载荷比较大，初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列深沟球轴承6008型。对于高速轴，承受的载荷不是很大，可以同样选用6008型深沟球轴承。 对于低速轴来说，轴承承受的载荷要大，经过比较，选用6210型深沟球轴承。下面对中速轴的深沟球轴承进行校核6008型深沟球轴承的校核 电动机取C= 验证轴承的寿命所以 所选的轴承符合要求同样对其他轴承校核，符合要求。计 算 与 说 明主要结果箱体与箱盖及附件的设计箱体和箱盖的材料均用HT200铸造而成。根据机械设计手册可以求出其结构尺寸。箱体的壁厚： 所以取8mm箱盖的厚度也是=8mm箱体凸缘的厚度：箱盖凸缘的厚度：箱座第凸缘的厚度：地脚螺钉的直径 取其为18mm。轴承旁联接螺栓直径 取其为14mm.箱体箱盖联接螺栓直径 取12mm联接螺栓间距125mm-200mm轴承端盖螺钉直径 取其为10mm检查孔盖的螺钉直径取其为6mm。加强肋板的厚度 取其为8mm外箱壁距轴承座端面的距离：=8mm名称规格或参数作用窥视孔视孔盖160135为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。通气器通气螺塞M121减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓（M8）固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。定位销为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。主要结果设 计 与 计 算主要结果油面指示器油标尺M12检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器。油塞M12换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。起盖螺钉M14为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。起吊装置吊耳为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳，孔径16。设 计 与 计 算主要结果减速器润滑方式、密封形式1. 润滑齿轮采用油润滑，球轴承采用脂润滑，油润滑和脂润滑之间用封油盘进行隔离，防止润滑脂被稀释。1）.齿轮的润滑采用浸油润滑，低速级齿轮可以浸入润滑油深点，但是，高速级齿轮速度快，发热量大，所以浸入润滑油的深度要小，综合考虑油稿为55mm比较合适。2）.滚动轴承的润滑采用润滑脂润滑3）.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。2.密封形式用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段选取。十五.设计小结经过3个星期的努力,我终于将机械设计课程设计-二级齿轮减速器做完了.这是我们第一次独立的做这种综合性的作业，在本次课程设计中，我确实学到了很多，尤其是机械方面的专业基础知识。同时也巩固了我们大学以来学过的专业知识，计算能力和绘图能力也得到大的提高。对于这种类型的课程设计非常有意义，只有这样，才能提高学生的自学能力，而不是去抄别人的作业，同时这种的课程设计也能激发学生的创造能力，不像大二的制图训练，同学们只是照图画图，照猫画虎，不能很好的锻炼学生的制图能力。在这次设计中我遇到了许多困难,一次又一次的修改设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，令我非常苦恼.后来在老师的指导下,我找到了问题所在