机械设计课程齿轮设计任务书.doc

机械设计课程齿轮设计任务书一任务设计书二、传动装置的总体设计。 采用单级皮带传动设计，三选择电动机1传动装置的总效率：=122345式中：1为V带的传动效率，取1=0.95；22为两对滚动轴承的效率，取2=0.98；3为一对圆柱齿轮的效率，取3=0.98;为弹性柱销联轴器的效率，取4=0.99；5为运输滚筒的效率，取5=0.96。所以，传动装置的总效率=0.95*0.98*0.98*0.98*0.99*0.96=0.85电动机所需要的功率 P=FV/=3500*2.5/（0.851000）=10.29KW2卷筒的转速计算 nw=60*1000V/D=60*1000*2.5/3.14*400=119.37r/min一级圆柱齿轮减速器的传动比为i23，5 ；机械设计课程设计（第三版）第4页V带传动的传动比范围为2， 4 ;机械设计课程设计（第三版）第7页总传动比的范围为6，20；则电动机的转速范围为716, 2387 ;3选择电动机的型号： 根据工作条件，选择一般用途的Y系列三相异步电动机，根据电动机所需的功率，并考虑电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸也相应的增大，所以选用Y160L-6型电动机。额定功率11KW，满载转速970（r/min）,额定转矩2.0（N/m）,最大转矩2.0（N/m）。4、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比总传动比i=nm/nw=970/119.37=8.13式中：为电动机满载转速；为工作机轴转速。取V带的传动比为i1=3，则减速器的传动比i2=ib/3=2.71;5计算传动装置的运动和动力参数高速轴为轴，低速轴为轴轴：n1=n/i1=970/3=323.33 ; r/min轴：n2=ni/i2=970/2.71=119.31 ; r/min卷筒轴：n3=n2=119.31r/min6.计算各轴的功率轴：P1=P1=9.78(KW);轴P2=P123=9.39(KW);卷筒轴的输入功率：P3=P22=9.11(KW)7计算各轴的转矩轴的转矩：T1=9550P1/n1=288.87 Nm轴的转矩：T2=9550P2/n2 =751.61 Nm电动机轴的输出转转矩：T3=9550P/n=95501029/970=101.31 Nm1月6号 录完 第二部分 传动零件的计算四.V型带零件设计 1.计算功率： -工作情况系数，查表取值1.3;机械设计第八版156页-电动机的额定功率2.选择带型根据，n=971,可知选择B型；机械设计第八版157页由表86和表88取主动轮基准直径 则从动轮的直径为 据表88，取mm3.验算带的速度=7.11m/s机械设计第八版157页7.11m/s 25m/sV带的速度合适4、确定普通V带的基准长度和传动中心矩根据0.7(+)2(+)，初步确定中心矩机械设计第八版152页=1000mm5.计算带所需的基准长度：= = =2950.6mm机械设计第八版158页由表82选带的基准长度=3150mm6.计算实际中心距a=/2=1100mm 机械设计第八版158页验算小带轮上的包角= 7.确定带的根数ZZ 机械设计第八版158页由， 查表84a和表84b得 =1.68，=0.31查表85得：0.955,查表82得：1.07，则Z =9.75/(1.68+0.31)0.955 1.07=4.794取Z=5根8.计算预紧力机械设计第八版158页查表8-3得q=0.18（kg/m）则=230.8N9.计算作用在轴上的压轴力=2285.2N 机械设计第八版158页五.带轮结构设计带轮的材料采用铸铁主动轮基准直径，故采用腹板式（或实心式），从动轮基准直径，采用孔板式。六齿轮的设计1选定齿轮的类型，精度等级，材料以及齿数；（1）.按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动；(2).减速器运输机为一般工作机器，工作速度不是太高，所以选用7级精度（GB10095-88）；(3).选择材料。大小齿轮的材料均选用40Cr（表面淬火），硬度为50HRC， (4).选小齿轮的齿数为29，则大齿轮的齿数为294.065=117.885，取=1182.由机械设计基础图5-29（c）查得弯曲疲劳极限应力Flim=360Mpa,由图5-32（c）查得接触疲劳极限应力Hlim=1200Mpa，由于该齿轮传动为闭式硬齿面传动，应按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮模数mn，确定齿轮参数和尺寸，然后校核齿面接触疲劳强度。3.按轮齿弯曲疲劳强度计算齿轮模数mn。（1）确定许用弯曲应力Fp:按，取YST=2.0，YN=1，YX=1，Sfmin=1.5，则Fp1=480Mpa（2）计算小齿轮名义转矩T1：（3）选取载荷系数K：因为是斜齿轮传动，故K可选小些，取K=1.3（4）初步选定齿轮的参数：Z1=29，Z2=i2Z1=118，取Z2=118,d=0.7, =15,(5)确定复合齿形系数YFS，因大、小齿轮选用统一材料及热处理，则Fp相同，故按小齿轮的复合齿形系数YFS1代入即可，而，由图5-26查得YFS1=4.06（6）确定重合度和螺旋角系数Y：初选=15，根据则Zv1=32,Zv2=131,则，则从图5-41中查得Y=0.62，则，按表5-1取标准模数mn=2mm，则中心距，取a=153，则cos=0.96,得=161537（7）计算传动的几何尺寸：根据得d1=60.05mm,d2=244.33mm,b2=dd1=46mm,b1=b2+(510)=5156mm,取b1=54mm.4.校核齿面的接触疲劳强度：取Z=0.8，又钢制齿轮，则而许用接触应力【HP】,取SHmin=1，ZN=1，ZW=1，则，即HS=1.6（因计算精度较低，材料不够均匀，故选取s1.6）故该轴在截面V左侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。八低速轴的计算1.轴的材料选取选取45钢，调制处理，参数如下:硬度为HBS220抗拉强度极限B650MPa屈服强度极限s360MPa弯曲疲劳极限1270MPa剪切疲劳极限1155MPa许用弯应力1=60MPa 2.初步估计轴的最小直径轴上的转速 功率由以上机械装置的运动和动力参数计算部分可知 =47.7；=6.25 取=11558.4输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径.为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化小，故取.则=1906800按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件。查机械设计手册（软件版）R2.0，选HL5型弹性套柱销连轴器，半联轴器孔的直径，长度L142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度。故取60mm3.拟定轴的装配方案4. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。（1）选取d=60mm, 。因I-II轴右端需要制出一个定位轴肩，故取（2）初选滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承，参照工作要求， 由轴知其工作要求并根据d70mm，选取单列圆锥滚子轴承33015型,由机械设计手册(软件版)R2.0查得轴承参数：轴承直径：d75mm ； 轴承宽度：B31mm，D=115mm 所以， （3）右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取33215型轴承的定位轴肩高度h=2mm,因此，取（4）取做成齿轮处的轴段-的直径85mm；齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位，齿轮的宽度为64mm,取（5）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与带轮右端面间的距离l 30mm， 故取（6）因为低速轴要和高速轴相配合，其两个齿轮应该相重合，所以取=42mm.=32 mm.(7）轴上零件的周向定位。齿轮、带轮与轴的周向定位均采用平键联接（详细选择过程见后面的键选择）。（8）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考课本表152，取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径为R1.2mm参考课本表152，取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径为R1.2mm4.计算过程1.根据轴上的结构图作出轴的计算简图。确定轴承的支点位置大致在轴承宽度中间。故 因此作为简支梁的支点跨距 计算支反力 作用在低速轴上的=6220N=2263.8N水平面方向 MB0, 故 =0, 垂直面方向 MB0， 故F0,2)计算弯距水平面弯距= =185295垂直面弯矩6745767430合成弯矩=197190=197190根据轴的计算简图做出轴的弯距图和扭距图。可看出c截面为最危险截面，现将计算出的截面C处的及M的值列于下表3：载荷水平面H垂直面V支反力弯距M总弯距扭距TT1307.2 Nm5.按弯扭合成应力校核轴的硬度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯距和扭距的截面（即危险截面C）的强度。根据课本式155及上表中的值，并扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，轴的计算应力 MPa13.166 MPa已由前面查得许用弯应力1=60MPa，因S1.6（因计算精度较低，材料不够均匀，故选取s1.6）故该轴在截面右侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 九.轴承强度的校核1.高速轴上的轴承校核按照以上轴的结构设计，初步选用型号32007型的单列圆锥滚子轴承。1）轴承的径向载荷轴承D 1557.716N轴承B 1557.716N求两轴承的计算轴向力对于32007型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力，其中e为判断系数，其值由的大小来确定，但现在轴承轴向力N则查机械设计手册（软件版）R2.0得32007型轴承的基本额定动载荷C70.5KN。按照表13-5注1），取则相对轴向载荷为，在表中介于0.1720.345之间，对应的e值为0.190.22，Y值为1.992.30。用线性插值法求Y值Y1.99+（2.30-1.99）（0.345-0.279）/（0.345-0.172）2.108故 X=0.4 Y2.1083）求当量动载荷P 4）验算轴承寿命，根据式（13-5）h已知轴承工作寿命为因为，故所选轴承满足工作寿命要求。2.低速轴上的轴承的校核选用深沟球轴承61812，查机械设计手册（软件版）R2.0得基本额定动载荷轴承的径向力计算：轴承1 1290.32N轴承2 1825.35N 因为 48000h所选轴承合适。十键的选择和校核1.选择键的链接和类型一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求。应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）根据d45mm，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b14mm，键高h=9mm,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L70mm2.校核键连接的强度键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力=100-120MPa,取其平均值。110MPa.键的工作长度lL-b=70-14=56mm键与轮毂键槽的接触高度k0.5h=0.59=4.5mm由式（6-1）得，故合适。键的类型为键1470 GB/1096-19793.带轮上的键的选择带轮处键位于轴端，选择 键 C863 GB/T109679，查表得公称尺寸bh=87 长度L=63mm，键材料用45钢，查课本得许用挤压应力100120Mpa，取键的工作长度lL-b63-855mmk0.5h0.573.5mm。 故合适。4.大齿轮上的键的选择选择 键 7020 GB/T109679，查表得公称尺寸bh=2012 长度L=70mm，键材料用45钢，查课本得许用挤压应力100120Mpa，取键的工作长度lL-b70-2050mmk0.5h0.5126mm。故合适。5.联轴器上的键的选择键位于轴端，选单圆头平键（C型）b=14mm,h=9mm,L=80mm.工作长度lL-B=80-14=66mm，k0.5h0.59=4.5mm 故合适。选择键C8014 GB/T1096-1979十一减速箱的润滑方式和密封种类的选择1.润滑方式的选择在减速器中，良好的润滑可以减少相对运动表面间的摩擦磨损和发热，还可起到冷却散热防锈冲洗金属磨粒和降低噪声的作用，从而保证减速器的正常工作及寿命。齿轮圆周速度：高速齿轮V1=d1n1/(601000)=3.1445284/(601000)=0.669m/s2m/s低速齿轮 V2=d2n2/(601000)=3.146679.78/(601000)0.276 m/s2m/s由于V均小于2m/s，而且考虑到润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失。所以轴承采用脂润滑，齿轮靠机体油的飞溅润滑。2.润滑油的选择由于该减速器是一般齿轮减速器，故选用N200工业齿轮油，轴承选用ZGN2润滑脂。3.密封方式的选择输入轴和输出轴的外伸处，为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置。因用脂润滑，所以采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡密封效果，它的结构简单。所以用毡圈油封。 十二箱体的设置名称计算公式结 果机座壁厚=0.025a+1810mm机盖壁厚11=0.02a+188mm机座凸缘壁厚b=1.515 mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112 mm机座底凸缘壁厚b2=2.525mm地脚螺钉直径df =0.036a+12=17.90420mm地脚螺钉数目a1.214 mm齿轮端面与箱体内壁距离2210 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58)C1f=30mmC11=20mmC12=20mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=24mmC21=20mmC22=16mm机壳上部（下部）凸缘宽度K= C1+ C2Kf=54mmK1=40mmK2=36mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d116mm轴承座凸起部分宽度L1C1f+ C2f+(35)58 mm吊环螺钉直径dq=0.8df16mm十三减速器附件的选择1.观察孔盖由于减速器属于中小型，查表确定尺寸如下检查孔尺寸(mm)检查孔盖尺寸(mm)BLb1L1b2L2R孔径d4孔数n681201001508413556.542.通气器设在观察孔盖上以使空气自由溢出，现选通气塞。查表确定尺寸如下：DDD1SLlad1M201.53025.4222815463.游标选游标尺，为稳定油痕位置，采用隔离套。查表确定尺寸如下：dd1d2d3habcDD1M12412628106420164.油塞dD0LhbDSed1HM181.52527153282124.215.825.吊环螺钉dd1Dd2h1lhr1ra1d3abD2h2d1M1614343412283161613416224.5626.定位销为保证箱体轴承座的镗制和装配精度，需在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。定位销直径d=(0.70.8)d2, d2为凸缘上螺栓直径，长度等于分箱面凸缘总厚度。7.起盖螺钉为便于开启箱盖，在箱盖侧边凸缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹段要高出凸缘厚度，螺钉端部做成圆柱形。十四.设计总结作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们