机械设计及其结构设计课程设计任务书.doc

机械设计课程设计 任务书机械设计及其结构设计课程设计任务书一、设计题目：设计一用于带式输送机传动用的二级斜齿圆柱齿轮展开式减速器给定数据及要求：设计一用于带式运输机上的展开式两级圆柱斜齿轮减速器。工作平稳，单向运转，两班制工运输机容许速度误差为5。减速器小批量生产，使用期限10年。机器每天工作16小时。两级圆柱齿轮减速器简图1电动机轴；2电动机；3带传动中间轴；4高速轴；5高速齿轮传动6中间轴；7低速齿轮传动；8低速轴；9工作机；二、设计内容：1. 设计传动方案；2. 设计减速器部件装配图（A1）；3. 绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；4. 编写设计计算说明书一份（约7000字）44机械设计课程设计1绪论1.1 选题的目的和意义减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷;中等冲击载荷;强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。 我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们机制专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。2确定传动方案根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。3机械传动装置的总体设计3.1 选择电动机3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择1、 工作机所需要的功率为：其中：，得2、电动机的输出功率为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取V带传动效率，效率，齿轮传动效率，弹性联轴器，从电动机到工作机输送带间的总效率为：3、电动机所需功率为：因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计课程设计表20-1选取电动机额定功率为。 3.1.3 电动机转速的选择展开式减速器的传动比为：V带的传动比为：得总推荐传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机。型号为Y100L2-4，满载转速，额定功率。3.2 传动比的分配1、总传动比为2、分配传动比为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V带传动比：；则减速器的传动比为：；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。，则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.2。则：；。3.3计算传动装置的运动和动力参数3.3.1各轴的转速：1轴 ；2轴 ；3轴 ；滚筒轴 3.3.2各轴的输入功率：1轴 ；2轴 ；3轴 ；卷筒轴 3.3.3各轴的输入转矩：电机轴 ；1轴 ；2轴 ；3轴 ；滚筒轴 3.3.4整理列表轴名功率转矩转速电机轴320.03143012.8551.3553022.71180.73143.232.58531.0146.4滚筒轴2.55524.8446.44 V带传动的设计4.1 V带的基本参数1、确定计算功率：已知：；查机械设计表6-10得工况系数：；则：2、选取V带型号：根据、查机械设计图6-8选用A型V带3、确定大、小带轮的基准直径（机械设计表6-5，表6-6）由机械设计表6-6得带轮最小直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：；选取最接近标准直径，误差小于5%，是允许的。4、验算带速：带的速度合适。5、确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：所以中心距取中心距 。 （2）基准长度：对于A型带选用（机械设计表6-4）（3）实际中心距：6、验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7、计算V带的根数：，查机械设计表6-7得： ；（2），查表6-8得：；（3）由查表6-9得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表6-4得：综上数据，得取合适。（机械设计表6-11）8、计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查机械设计表6-2得：9、计算作用在轴上的压轴力： 10、V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.71250中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)30021576024.2 带轮结构的设计4.2.1、带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）4.2.2、带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。5齿轮的设计5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）5.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计表8-4，选用J精度6-9级精度。3、材料选择：小齿轮材料为40Cr调质，齿面硬度为280 HBW，接触疲劳强度极限 ，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢调质，齿面硬度为220HBW,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。由表8-4，选取7级精度。 查图8-20 查图8-20 由表8-9取 有=720MPa =572MPa查图8-22取 =340MPa =257.6MPa 4、螺旋角：一般815，常用=8-12初选=10。5、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：。5.1.2尺面接触强度较合1、（1）载荷,查表8-6,8-7，查图8-6，查图8-7，查图8-8；所以（2），（3）查表8-12，取区域系数，表8-8弹性系数。图8-13 2、计算模数 ，查表取3、,取整b=44mm4、计算齿轮圆周速度5.1.3按轮齿弯曲强度设计计算 因为所选材料硬小度于350HBS,所以为软齿面。1、法向模数 2、载荷系数k=1.563、齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计图8-16得：， 查机械设计图8-17得：， 因为和比较所以对大齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数 取7、中心距圆整为147mm。8、确定螺旋角：9、确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度：圆整为59 mm圆整后取；。11、重合度确定所以=12、齿轮尺寸表： 将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距147mm5.1.4 验算齿面接触强度可知是安全的校核安全。5.1.5验算齿面弯曲强度 校核安全5.2 齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）5.2.1 齿轮的类型1、材料选择：小齿轮材料为40Cr调质，齿面硬度为280 HBW，接触疲劳强度极限 ，弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢调质，齿面硬度为220HBW,接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。由表8-4，选取7级精度。 查图8-20 查图8-20 由表8-9取 有=720MPa =715MPa查图8-22取 =355.73MPa =257.6MPa 4、螺旋角：一般815，常用=812初选=10。5、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：。5.2.2尺面接触强度较合1、（1）载荷,查表8-6,8-7，查图8-6，查图8-7，查图8-8；所以（2），（3）查表8-12，取区域系数，表8-8弹性系数。图8-13 2、计算模数 ，查表取3、,取整b=44mm4、计算齿轮圆周速度5.2.3按轮齿弯曲强度设计计算 因为所选材料硬小度于350HBS,所以为软齿面。1、法向模数 2、载荷系数k=1.563、齿宽系数4、小齿轮上的转矩5、齿形系数 查机械设计图8-16得：， 查机械设计图8-17得：， 因为和比较所以对大齿轮进行弯曲强度计算。6、法向模数 取7、中心距圆整为145mm。8、确定螺旋角：9、确定齿轮的分度圆直径：10、齿轮宽度：圆整为58 mm圆整后取；。11、重合度确定所以=12、齿轮尺寸表： 将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距145mm5.2.4 验算齿面接触强度可知是安全的校核安全。5.2.5验算齿面弯曲强度 校核安全6轴的设计6.1高速轴轴的设计6.1.1齿轮受力分析轮圆周力：齿轮劲向力：齿轮轴向力：6.1.2选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查表6.1.3轴最小直径的确定根据表，取得考虑到轴上有一个键所直径增加4%5%,故取最小直径25mm且出现在联轴器处。6.1.4轴承的选择初选角接触轴承7207AC型号,GB/T 2971994：6.1.5键的选择（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，联轴器处键的尺寸，。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）键的较合联轴器的选择根据最小直径选取 联轴器 6.1.6 弯矩图和扭矩图根据水平面内的受力简图（图（b）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图 如图（c）根据垂直面内的受力简图（图（d）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图如图（e）根据公式 计算合成弯矩并制作弯矩图如图（f）转矩 转矩图如图（g）6.1.7 轴的校核结合图（a）、（f）、(g)可以看出B截面为危险截面B截面： 该轴满足要求6.2中速轴轴的设计6.2.1 齿轮的受力分析轮圆周力： 齿轮劲向力： 齿轮轴向力：6.2.2选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查表6.2.3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10%15%,故取最小直径45mm且出现在轴承处。6.2.4轴承的选择初选角接触轴承720C型号,GB/T 2971994：6.2.5键的选择（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，两个键选一样的尺寸，。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）键的较合轴具体尺寸如图（a）6.2.6 弯矩图和扭矩图根据水平面内的受力简图（图（b）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图 如图（c）根据垂直面内的受力简图（图（d）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图如图（e）根据公式 计算合成弯矩并制作弯矩图如图（f）转矩 转矩图如图（g）6.2.7 轴的校核结合图（a）、（f）、(g)可以看出B截面为危险截面B截面： 该轴满足要求6.3低速轴轴的设计6.3.1 齿轮的受力分析轮圆周力：齿轮劲向力：齿轮轴向力：6.3.2选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查表6.3.3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10%15%,故取最小直径55mm且出现在联轴器处。联轴器的选择根据最小直径选取 联轴器 6.3.4键的选择（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，联轴器处键的尺寸，齿轮4上键的尺寸为 ，。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）联轴器上键的校核齿轮轴上键的校核6.3.5 轴承的选择初选角接触轴承7213C型号,GB/T 2971994：轴上各尺寸如图（a）6.3.6 剪力图和弯矩图根据水平面内的受力简图（图（b）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图 如图（c）根据垂直面内的受力简图（图（d）,可以算出两支点A、B处的支反力及轴截面弯矩，水平弯矩图如图（e）6.3.7轴的校核根据公式 计算合成弯矩并制作弯矩图如图（f）转矩 转矩图如图（g）结合图（a）、（f）、(g)可以看出B截面为危险截面B截面： 该轴满足要求7减速器附件的选择及简要说明7.1.检查孔与检查孔盖二级减速器总的中心距，则检查孔宽,长，检查孔盖宽,长螺栓孔定位尺寸：宽，圆角,孔径,孔数，孔盖厚度为,材料为Q2357.2.通气器可选为7.3.油塞为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住在本次设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为Q2357.4.油标选用带螺纹的游标尺，可选为7.5吊环螺钉的选择可选单螺钉起吊，其螺纹规格为7.6定位销为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直径可取：,长度应大于分箱面凸缘的总长度7.7启盖螺钉启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形8减速器润滑与密封8.1 润滑方式8.1.1 齿轮润滑方式齿轮，应采用喷油润滑，但考虑成本及需要选用浸油润滑。8.1.2 齿轮润滑方式轴承采用润滑脂润滑8.2 润滑方式8.2.1齿轮润滑油牌号及用量齿轮润滑选用150号机械油（GB 4431989），最低最高油面距(大齿轮)1020mm，需油量为1.5L左右8.2.2轴承润滑油牌号及用量轴承润滑选用ZL3型润滑脂（GB 73241987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜8.3密封方式1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。2.观察孔和油孔等出接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。9机座箱体结构尺寸9.1箱体的结构设计在本次设计中箱体材料选择铸铁HT200即可满足设计要求代号名称设计计算结果箱座壁厚箱盖壁厚箱座加强肋厚箱盖加强肋厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚箱座底凸缘厚地脚螺栓=轴承旁螺栓联结分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查孔螺钉定位销直径地脚螺栓数目时，、至外箱壁距离由推荐用值确定、至凸缘壁距离由推荐用值确定轴承旁凸台半径由推荐用值确轴承座孔外端面至箱外