机械零件课程设计.doc

广西工业职业技术学院设计说明书课 题 名 称： 单级斜齿圆柱齿轮减速器 姓 名： 赵春 专 业： 班 级： 起 止 日 期： 2010-1-2至2010-1-16 指 导 教 师： 广西工业职业技术学院实验、实训、实习及设计等用纸 广西工业职业技术学院设计说明书（学生填写）题目： 设计单机斜齿圆柱齿轮减速器 目录1、设计题目及其方案图52、选择电动机型号63、计算减速器的传动比84、计算减速器轴的运动参数及动力参数95、V带传动设计116、齿轮传动设计156-1、齿面接触疲劳强度设计176-2、齿根弯曲疲劳强度设校核186-4、大齿轮传动主要尺寸表及结构图186-5齿轮传动主要尺寸及其它参数表18 7、轴设计计算19 7-1、初步设计计算19 7-2、轴结构简图217-3、强度计算（附受力简图及弯矩、扭矩图）238、轴设计计算278-1、初步设计计算（附联轴器的选用）278-2、强度计算（附受力简图及弯矩、扭矩图308-3、轴结构图348-4、轴精确校核计算表（列表）349、轴轴承选择计算3510、轴轴承选择计算3711、轴键连接强度计算3712、轴键连接强度计算.40.13、主要零件的配合及精度表. 40内容摘要 1、本设计是设计单级斜齿齿轮减速器，主要运用所学的专业知识及基础理论。包括工程力学，机械原理与机械零件、材料与热处理、公差与配合。2、各及传动比的分配、电动机的选取，齿轮的设计以及画法。轴的材料选择更轴段的选择方法。轴的强度计算，各种力学弯矩图、扭矩图的画法。3、怎样达到使用年限要求。4、连接件之间的键连接的选取。前言本次机械零件课程设计不断的进行修改和完善。直到自己觉得比较完整。在设计的过程中力求稳健和机器的可用性与成本的看靠性。这次设计主要是利用机械设计基础这本书来做为参考，同时查阅了其他的相关资料，同学之间第七组之间的讨论，以及问指导的老师赵永东老师的支持与教导起到举足轻重的作用。本设计力求材料的可靠性，主要利用所学过的知识，以及设计的发法的思维锻炼过程，力求简明，条理清晰，尽可能做到理论应用于实际中，将所学过的知识中和起来。分配传动比，计算工程力学，材料的选取，齿轮的选取配合。有关公差查表与注明发法的方法。减速器的轮滑如何选取。从中了解到关于设计的一些基本内容本设计主要由广西工业职业技术学院赵春同学设计。同组人员是覃梅荣、张家斌、林小叶、农镇源、邱宁亮。很多同学也提出了很多的宝贵的意见，在此一并表示衷心的感谢。本次设计由于初次开始加上时间紧迫资料的贫乏，其中难免会存在一些错误与不足之处，敬请老师与同学批评指正。一、 设计题目及方案图机械设计（第七组）一、设计的目的和要求：1目的：通过本次机械零件课程设计，一方面可以初步掌握设计的基本方法，另一方面也可以巩固所学过的机械制图、工程力学、机械原理与机械零件、材料与处理、公差与配合以及CAD等知识。2要求：初步掌握一般零件的设计方法二、设计内容：设计单级斜齿圆柱齿轮减速器。1设计题目及方按图已知条件：输送带工作拉力3输送带速度1.5滚筒直径4002工作条件：1、工作情况：两班制工作（每班要8h）连续单项运转载荷变化不大，空载启动输送带速度允许误差运输机工作效率。2、工作环境：室内，灰尘较大，环境温度303、使用期限：折旧期10年，5年一次大修（每年按300天计算）4、制造条件及批量：普通中、小型制造厂，小批量生产。3传动方案：如图 带式输送机的传动装置简图1、电动机； 2、三角带传动； 3、减速器； 4、联轴器； 5、传动滚筒； 6、皮带运输机二、电动机型号的选择设计步骤如下序号设计项目计算内容计算结果1确定电动机类型按照工作要求和条件选用Y型系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机Y 型2确定电动机功率工作机所需功率( kw)按下式计算：代人设计数据得：电动机的输出功率按下式计算式中，为电动机至滚筒主动传动装置的总效率，其值按下式计算查机械设计手册（P6,表2-2）可得：带传动效率=0.95，一对齿轮传动（8级精度、油润滑）效率=0.97，一对滚动轴承效率=0.98，联轴器（弹性）效率=0.99，因此选取电动机的额定功率，使，并查电动机技术数据表（手册P148，表16-1）取电动机功率为3滚动轴的转速为按推荐的各种传动机构传动比范围，取V带传动比，单级圆柱齿轮传动比，则总传动比范围为电动机可选择的转速范围相应为电动机同步转速符合这一范围的有750r/min、1000r/min两种。为了降低电动机的重量和价格，由电动机技术数据表选取同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y160L-6，其中满载转速为，此外，电动机的安装和外型尺寸可从技术数据表（手册P149，表16-2）得手册(P7 表2-3)i=(620)确定电动机类型：电动机型号额定功率pm/kw满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160M-67.59702.02.0三、 计算传动装置总体传动比并分配各级传动比（1） 传动装置总传动比 （2） 分配各级传动比由式，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比则齿轮传动比为 （齿轮传动）四、 计算减速器的运动参数和动力参数 各轴的转速 O轴(电动机轴)： I轴（皮带轮输入）： II轴（输出轴）：W轴（滚筒轴）：为了方便于下一阶段的设计计算，将以上结果列表如下：参 数轴 号电机(0)轴I轴II轴滚筒（w）轴功率P/kw5.355.084.934.78转速970303.1271.6671.66转矩52.67160.05657.01637.02传动比i3.24.231效率0.950.970.97五、 V带传动设计 传动的设计计算 根据前面设计获得的数据，参照V带传动设计方法，可得如下设计：设计步骤序号设计项目设计结果1计算功率查表（课本P118，5-7）取工况系数2选择V带型号由和查图（课本P119，5-15）选取B型3确定带轮基准直径根据B型查表（课本P119，5-8）取带传动的传动比，所以大带轮基准直径，按表（5-8）将刚好为标准值。取=400mm4验算V在525m/s范围，符合要求5初定中心距由，得： 暂时取 6初算带长确定带的基准长度Ld=1800mm查表（5-13）Ld=1800mm7确定实际中心距 8验算小带轮包角大于120所以可以用。9确定V带根数根据和查表5-3得（内查法）根据i=3.2和n1=970min查表5-4得内查法根据查表5-5得根据 10单根V带的张紧力=226.85查表5-1得查课本P10711作用在轴上的压力 12设计带轮画带轮图小带轮采用实心式结构材料为HT200大带轮采用腹板式结构材料为HT200参看课本P5013轮榖结构尺寸L=（1.51.3）dsL=1.643=68.8=69mm按GB/T13575.1-1992确定L=69mm14传送带Z=4 选择B型V带 Z=4六、齿轮传动设计步骤减速器齿轮传动设计计算，根据载荷条件采用硬齿面传动，根据已有的数据，P1=5.08 n1=303.12 iII=4.23设计方法如下。1材料选择小齿轮20 Cr参碳淬火，齿面硬度5662HRC 大齿轮40Cr调质，齿面硬度241286HBS 查课本146表6-9查课本140表6-42参数选择齿宽系数载荷系数初选螺旋角设Z1=21 则 Z2= Z1iII=214.23=89两齿轮为对称布置（相对轴承来说）由于载荷变化不大，空载启动对一般齿轮取 查课本P146表6-9查课本P143表6-6取K=1.13确定许用应力小齿轮选大齿轮查表6-44计算小齿轮转矩 5按齿根弯曲疲劳强度计算用内查法查齿形系数 =2.02按当量齿数公式显然取大值校核公式6-36查课本表2-3取模数Mn=3mm6齿轮中心距a =185.5mm圆整中心距a=185mm7调整 8求d1.d29、 =76.92mm =305.0810B齿宽11校核齿面接触疲劳=563.24Mp 式6-33查课本表6-7取12校核强度 =135.7413七、I轴设计计算1已知 Z=23 2选择材料45 号钢 调质 抗拉强度.。217255HBS查课本206表10-13估算轴的最小直径轴端有键槽d增大3查课本216表10-4C=1104计算齿轮受力分度圆直径转矩为圆周力径向力 =1688.41N轴向力 =1071.11N5分别选择轴径第一段跟V带轮连接，所以要参考V带轮的一些参数V带轮为腹板式结构Z=4根。L=(1.52)ds 查得L=50mm榖长1)轴上零件的装配，定位方案的确定，绘制轴系结构草图（him查表课本P224，10-7）；要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119，12-6）要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119，12-6）代号7215C，故查手册P11.P1816确定轴的各段长度与传动零件V 带轮相配合的轴段长度应比传动零件轮毂宽度略小2mm左右，L1=69-2=67mm，第二段轴长考虑轴承盖螺钉至联轴器距离为1015mm，取L2=55mm，其余各段轴长与箱体的设计有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。齿轮端面与箱壁的距离取1015mm，此轴取15mm，轴承端面与箱体内壁的距离与轴承的润滑有关，此轴段取3=5mm，轴承宽B=21mm，, 轴环宽度L5=8mm，与轴承配合的轴段长,两支点间的距离轴的结构细节设计参考课本P226L1=67mmL2=55mmL5=8mm=15mm=15mm3=5mm7轴的结构设计图8轴的强度校核绘制轴得受力图计算支撑反力图b图d绘制水平面弯矩图c垂直面弯矩图为合成弯矩为绘制扭矩图绘制当量弯矩图为校核危险截面直径查表10-3得 解得 垂直面支承力： =153459N/mm水平面弯矩为： 垂直面弯矩为：合成弯矩为： （3） 绘制扭矩图校核危险截面的直径查课本P220表（10-3）得，则 =31.15mm增大3%为因结构设计的轴径为43mm，故满足条件。 9绘制轴得零件图和装配图（附在设计的后面）八、II轴的设计计算序号设计项目计算内容计算结果1选择轴的材料，确定许应力轴的材料选择45钢，正火处理。查表（课本P206，10-1），得。2估算轴的最小直径输出端与联轴器相配合的轴段直径最小。查课本P221表（10-4），C在118107之间，取C=110，则由式（10-13）得：轴端有一个键槽，直径增大3%，由表（P221，10-5）取3计算齿轮受力分度圆直径为转矩为圆周力为径向力为 =2017.62N轴向力为 =1042.64N4轴的结构设计(1)轴上零件的装配和定位方案的确定，绘制轴系结构草图(如 )（2）确定轴的各段直径从左到右，第一段与联轴器配合，选择弹性套柱销联轴器的规则（手册P129，表13-5）取LT9联轴器J型轴孔的孔径为50，孔长，所以确定（him查表课本P224，10-7）；要符合轴承内径标准系列，选用角接触球轴承，查（手册P119，12-6）代号7212，故。（4） 确定轴的各段长度与传动零件（如齿联轴器等）相配合的轴段长度应比传动零件轮毂宽度略小2mm左右，L1=84-2=82mm长考虑轴承盖螺钉至联轴器距离为1015mm，取L2=55mm，其余各段轴长与箱体的设计有关，可由齿轮开始向两端逐步确定。齿轮端面与箱壁的距离取1015mm，此轴取15mm，轴承端面与箱体内壁的距离与轴承的润滑有关，此轴取5mm，轴承宽, 轴环宽度L5=8mm，与轴承配合的轴段长,两支点间的距离（5） 轴的结构细节设计（附在设计的后面）L1=84-2=82mmL2=55mmL5=8mm58轴的强度校核绘制轴的零件图（1） 绘制轴的受力简图计算支撑反力:(1)水平面支承力： 解得 (2)垂直面支承力：( 3)绘制水平面弯矩图c、垂直面弯矩图e及合成弯矩图f（4）水平面弯矩、c垂直面弯矩e及合成水平面弯矩为f扭矩图g当量弯矩图为h水平面弯矩为： =147061.97N/m =8855N/m垂直面弯矩为 合成弯矩为： （6） 绘制扭矩图（7） 绘制当量弯矩矩图（8） 校核危险截面的直径查表（P220，10-3）得，则增大3%为因结构设计的轴径为50mm，故满足条件。二轴的零件绘制：九、I轴轴承选择计算序号设计项目计算内容计算结果1求当量动载荷P查表(P241，11-7)，取。轴承载荷变化不大，工作温度正常30，预期寿命载荷系数X、Y要根据查取，是轴承的径向基本额定载荷，轴承型号为7211C。查得=40500N，由查表11-8，暂取，则由。查表11-8，得X=0.44, Y=1.4由式（11-4），得2计算所需的径向额定动载荷由式（11-3），得3确定轴承型号查有关机械设计手册P119，根据轴颈直径55mm，选取7211C轴承，其,7211C轴承的，与初定值相近 所以选择7211C型轴承合适选7211C型十、II轴轴承选择计算序号设计项目计算内容计算结果1求当量动载荷P查表(P241，11-7)，取。载荷系数X、Y要根据查取，是轴承的径向基本额定载荷，轴承型号为7212C。查得=48500N，由查表11-8，暂取，则由。查表11-8，得X=0.44, Y=1.12由式（11-4），得2计算所需的径向额定动载荷由式（11-3），得=13365.13确定轴承型号查有关机械设计手册P119，根据轴颈直径60mm，选取7212C轴承，其, ,7212C轴承的，与初定值相近 所以选择7212C型轴承合适选7212C型十一、I轴键连接的选择计算（1）键的类型与尺寸的计算 齿轮传动要求带轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故连接选用普通平键A型键。 根据轴的直径，及轮毂宽度75mm，查课本P257表(12-1)得键宽b=16mm，键高h=10mm,计算得键长 键长要符合键长的长度系列由表121 取L=70mm 标记为：键 GB/T1096-2003（2） 强度计算 由课本表(P281,12-2)查得，键的工作长度，则 故此平键联接满足强度要求。II轴键联接的计算1、轴与齿轮键的设计（1）键的类型与尺寸的计算 齿轮传动要求齿轮与轴对中性好，以避免啮合不良，故连接选用普通平键A型键。 根据轴的直径，及轮毂宽度，查课本表(P257,12-1)得键宽b=22mm，键高h=14mm,计算得键长 键长要符合键长的长度系列由表121 取L=70mm 标记为：键 GB/T1096-2003（3） 强度计算 由课本表(P281,12-2)查得，键的工作长度，已知则 故此平键联接满足强度要求。2、轴与联轴器键的设计（1）键的类型与尺寸的计算 齿轮传动要求联轴器与轴对中性好，以避免啮合不良，故连接选用普通平键A型键。 根据轴的直径，及轮毂宽度84mm，查课本表(P257,12-1)得键宽b=14mm，键高h=9mm,计算得键长 键长要符合键长的长度系列由表121 取L=80mm 标记为：键 GB/T1096-2003（4） 强度计算 由课本表(P281,12-2)查得，键的工作长度，则 故此平键联接满足强度要求。十二、润滑设计轴承的润滑一般按轴承内径与转速的乘积人值选取查表11-1选取脂润滑齿轮的润滑1 润滑方式 齿轮的圆周速度V=0.58m/s12m/s 故采用浸油润滑，浸入油的深度约一个齿高，齿全高十三、主要零件的配合及精度表参数名称符号Z1Z2齿数Z2397模数m33中心距a185185分度圆直径d70.92299.08齿顶圆直径da76.92305.08齿根圆直径df61.2283.2齿宽b4742精度等级选择8级精度齿圈径向跳动公差Fr4374公法线长度变动公差Fw周节极限偏差fpt1520中心距极限偏差fa2229跨齿数K311公法线长度及偏差W90.791.7十五、设计小结结论及体会通过本次机械零件课程设计，我学到了好多的内容。体验到很多以前没有碰到过的知识，很具有挑战性。虽然有点累，但是那种征服问题的感觉特爽。我做的是单极斜齿圆柱齿轮减速器。从中了解到了很多关于零件设计方面所需要注意的问题，比如查表还有公差的一些注明方式。团队精神的力量。等等刚刚开始的时候我是用晚上的一些时间来做设计，那时还没有到固定的教室去，发现一个人做设计真的很慢，因为不知道是不是对的，有没有同学可以问。每天只是做得一点点。到真正设计开始的时候我已经做到一半了。然后很多同学来问我问题。我才开始发现，我做过的设计一些东西需要修改。然后又反过来，发现修改的工作真的很被动。设计的数据真的是一环扣一环的修改下去。不过这样子也让我锻炼了怎么样开始锻炼自己的思维过程。后面的数据算得多少是不是符合前面的，我马上就可以想到刚刚那里做错了，怎么样回来修改。这个真的很像生活中的一些东西。一旦发现错误，修改得代价非常的昂贵，所以每一步都要走好。三思而后行在我做第一个一根轴的时候我查表错误的把第一个端的轴径最大值看成是标准值。后面跟带轮相配的时候才发现轴径真的很小。不过我的材料选定时候是很好的，所以在验证他们的载荷能力的时候还是合适的。我感谢那位问我的同学。让我了解到了选用轴径是可以如何找到最适合的。感谢老师的帮助，我查轴承选用的时候是为了满足轴径的需要而选择的，老师在答辩的时候告诉我其实那样子选择轴承的时候如果发现错误很难修改，像我的那种方式来算的话，整个设计都要重头翻过来算一遍，这样子的话要花很多的时间。不符合设计的做法。最好的办法是把真诚的宽度系列提高一个等级。从我原来的7211C，变成7311C这样子我就不用修改很多的内容了。可以修改一下端盖就可以继续做其它的零部件了。设计做到后面最危险的，这就要注意到一点。能不用改动的最好不要改动。后面的数据一改前面的工作量就不牵扯到。这样就可以快速的做完。我其实做了两遍，因为我之前是自己做过一遍，发现时间还有很多然后又做了一遍。其实感觉真的很快，对内容熟悉了之后我第二次只用了两天的时间就做好设计的草稿了。关键是电脑的输入需要花比较多的时间。还有画图需要时间。如果再来一次的话我每天都要先做好画好图零件然后其它的放在后面。十六、参考文献机械设计基础 主编 黄彬