机械设计课程设计wen.doc

目录1 电动机的选择及运动参数的计算11.1电动机的选择11.2计算传动装置的总传动及其分配21.3 计算传动装置的运动和动力参数32 齿轮传动设计52.1高速轴上的大小齿轮传动设计52.2低速轴上的大小齿轮传动设计83 轴的设计计算133.1 输出轴上的功率转速和转矩133.2 求作用在齿轮上的力133.3 初步确定轴的最小直径133.4 轴的结构设计143.5 求轴上的载荷153.6 按弯扭合成应力校核轴的强度163.7 精确校核轴的疲劳强度174 滚动轴承的选择及校核254.1 轴承的选择254.2 滚动轴承的校核255 键联接的选择及校核275.1 与联轴器间键的选择及校核275.2 与齿轮间键的选择及校核276 联轴器的选择及校核287 箱体结构的设计298 减速器的附件308.1 视孔盖和窥视孔308.2 放油孔和螺塞308.3 油标：308.4 通气孔308.5 定位销308.6 吊钩308.7 起盖螺钉319 润滑和密封方式的选择339.1.齿轮的润滑339.2 滚动轴承的润滑339.3 润滑油的选择339.4 密封方式选取33后序 设计小结34附录 参考文献351选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。2 工作条件及生产条件:该减速器用于带式运输机的传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许速度差为5%。减速器小批量生产，使用期限为5年（每年300天）。设计原始数据： 卷筒直径 D/mm 400 运输带速度 v(m/s) 2.2 滚筒圆周力 F/N 2300第一章 电动机的选择1. 1 传动方案的拟定 为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：1. 2 电动机的选择1.2.1 电动机类型的选择：电动机的类型根据动力源和工作条件,选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机，全封闭式自扇冷式结构，动力电压为380v。1.2.2 电动机功率的选择：工作机所需要的有效功率为: 为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到工作机之间的总效率设为弹性联轴器效率为0.99; 为闭式齿轮传动（8级）传动效率为0.97; 为滚动轴承的效率为0.98; 为滚筒的效率为0.96。则传动装置的总效率为： 电动机所需的功率为: = =5.060.82= 6.17 Kw 选择常用的同步转速为1500 r/min和1000r/min,根据电动机所需功率和同步转速查表12-1选用Y132M-4和Y160M-6型。根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中:方案电 动 机型 号额定功率满 载转 速1Y132M-47.5 kw1440r/min2Y160M-67.5kw970r/min 由表可知，方案2电动机转速低，但价格高，总传动比小。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案1，即电动机型号为Y132M-4。1. 3传动比的分配: 传动系统的传动比为 为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度HBS350、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比为： 低速级的传动比为： 1. 4传动装置的运动和动力参数计算：1.4.1 0轴（电动机轴）：1轴（高速轴）2轴（减速器中间轴）3轴（减速器低速轴）4轴（卷筒轴）计算传动装置的运动和动力参数：轴名功率p/KW转矩T/（Nm）转速n/（r/min）0轴6.1740.9214401轴6.1240.5914002轴5.82168.943293轴5.53502.44105.114轴5.47496.99105.11各轴之间的传动比与效率：0轴/1轴1轴/2轴2轴/3轴3轴/4轴传动比i14.383.131效率0.990.950.950.97第二章 齿轮传动的的设计2. 1高速轴上的大小齿轮传动设计2.1.1 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：1）选择材料：由表10-1选择小齿轮材料为40（调质）,硬度为HBS=280；大齿轮选择材料为45钢（调质），HBS=240此时两齿轮最小硬度差为240-200=40；比希望值略小些，可以初步试算。2）因输送为一般通用机械，故选齿轮精度等级为8级。2.1.2 齿数的选择： 选取软齿面斜齿圆柱齿轮，为增加传动的平稳性，齿数应比根切齿数较多为宜，初选 Z1=24， Z2=Z1=24x4.38= 105取大齿轮齿数Z2=1052.1.3按齿面接触疲劳强度设计：由设计计算公式（10-9a）进行计算，即:2.1.3确定公式内的个计算数值：2.1.3.1 选择螺旋角： 选取软齿面斜齿圆柱齿轮的螺旋角初选=10；2.1.3.2 选择齿宽系数： 由书中表10-7查取齿宽系数，=12.1.3.3选择载荷系数： 试取Kt=1.32.1.3.4区域系数：由图10-30选取区域系数=2.472.1.3.4参数： 1)由图10-26查得重合度=0.789，=0.88，则=1.669由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限应力值为，1=600Mpa,大齿轮的接触疲劳强度极限应力值550Mpa，由查表10-6得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 2)由图10-13计算应力循环系数N1 = 60n1jLh = 6014401(2300815) = 6.2208109 N2 = N1i1 = 6.7691094.38 = 1.42109 3)由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90； =0.952.1.4计算接触疲劳许用应力 H1= =0.9600 Mpa =540Mpa H2= =0.95550 Mpa =522.5Mpa许用接触应力： 小齿轮的转矩： 计算： （3）计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 （4）计算圆周速度（5）计算齿宽及模数h=2.25=2.251.67=3.765b/h=38.19/3.51=10.83计算纵向重合度计算载荷系数K已知使用系数=1，根据V=3.07m/s，8级精度。由图10-8查得动载荷系数=1.3;由表10-4查得=1.45;由图10-13查得=1.36;由表10-3查得=1.4，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得计算模数按齿根弯曲强度设计由式10-17确定计算参数载荷系数(2)根据纵向重合度=1.35；从图10-28查得螺旋角影响系数=0.92计算当量齿数。 5.查取齿形系数由书中表10-5查得齿形系数：，6查取应力校正系数由书中表10-5查得Ysa1 =1.59;Ysa2=1.79由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380Mpa；=0.85 =0.88计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）则9）计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮打得数值大。（1） 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则 取4.、几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、等不必修正。（3） 计算大、小齿轮的分度圆直径 （4） 计算齿轮宽度 圆整后取；。二）低速级齿轮传动1选定齿轮精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动。2）选用8级精度。3）材料选择。选择小齿轮材料为（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数5）选取螺旋角。初选螺旋角2按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即 (1)确定公式内的各计算值1) 试选载荷系数1.3。2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数区域系数：=2.473）由机械设计第八版图10-26查得重合度=0.82，=0.88，则=1.74）由机械设计第八版表10-7选取齿宽系数。5）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数6）由机械设计第八版图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。 7）由机械设计第八版图1019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%，安全系数S=1，可得故许用接触应力 9）小齿轮传递的转矩（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 2）计算圆周速度。 3）计算齿宽b、模数及齿宽与齿高之比。 4）计算纵向重合度。5）计算载荷系数。已知使用系数，根据，8级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数；表10-4查得； 由机械设计第八版图10-13查得；由机械设计第八版图10-3查得。故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，则7）计算模数。 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式有 （2） 确定计算参数1)计算载荷系数。 2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数。3）计算当量齿数。 4）由机械设计第八版图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；5）由机械设计第八版图1018取弯曲疲劳寿命系数，6）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则7）查取齿形系数。由机械设计第八版表10-5查得； 8)查取应力校正系数。 由机械设计第八版表10-5查得；9）计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮打得数值大。（3） 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则 取4.、几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、等不必修正。（4） 计算大、小齿轮的分度圆直径 （5） 计算“齿轮宽度 圆整后取；。七、轴的计算（一）中间轴2轴的设计计算选择轴的材料，确定许用应力选用轴的材料为45钢调质处理，由表15-1得1、2轴的计算 轴的输入功率为，轴的转速为，轴的输入转矩为。 2、求作用在齿轮上的力 由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径则：3、初步确定轴的最小直径 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计第八版表15-3可查得，于是有： 取最小直径为。 输出轴的最小直径轴段安装半联轴器，需选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 由传动平稳，查机械设计第八版表14-1 可查得= 1.5，故按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T 50142003或手册，选用GL8联轴器，半联轴器的孔径，故取。半联轴器轴孔长度，半联轴器与轴的配合的毂孔长度。4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案选用机械设计第八版图15-22a所示的装配方案。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足轴向定位要求，I-II轴段要制出一轴肩，故取II-III段的直径；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。为使轴端挡圈能够有效工作，取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由机械设计课程设计手册表67初步选取0基本游隙组标准精度级的单列圆锥滚子轴承30311，其尺寸为，故；。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由30310的安装高度可知，则。3）取安装齿轮处的轴段VI-VII的直径；齿轮的右端面与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端面采用轴肩定位，轴肩高度，取，则轴环处的直径，轴环宽度b1.4h，取。 4）轴承端盖的总宽度为由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离为，故取。5）取齿轮距箱体内壁距离，2轴上的大齿轮与3轴上的大齿轮端面间应保持一定的距离，取。考虑到铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离,取，已知滚动轴承宽度,2轴上的大齿轮轮毂长度，则 则有。至此已初步确定轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。按由机械设计第