机械设计基础课程设计说明书-设计两级圆柱斜齿轮减速器(含CAD图纸）.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除全套CAD图纸联系QQ153893706机械设计课程设计说明书（机械设计基础）设计题目： 设计两级圆柱斜齿轮减速器 院（系） 专业班级： 学号： 设计人： 指导老师： 完成日期 ： 20011 年 7 月 2 日 目 录 前 言.3 设计任务书4 第一部分 传动装置总体设计6 第二部分 V带设计10 第三部分 各齿轮的设计计算13 第四部分 各轴的设计计算17 第五部分 各轴轴承的设计计算24 第六部分 键的设计计算26 第七部分 联轴器的选择27 第八部分 润滑方式及密封装置的选择28 第九部分 箱体的设计计算29 第十部分 参考文献30 第十一部分 设计心得31 前言 本学期学习了机械设计基础课程，了解到机械设计的基本理论。 “实践是检验真理的唯一标准”。把学到的知识真正的运用到实际的设计中，是我们学习机械设计最终目的，同时也可以检验我们对机械设计理论知识的掌握情况。正因为如此，学校安排了为期两周的机械设计课程设计，内容为“二级（展开式）圆柱齿轮减速器的设计”。 设 计 任 务 书一 设计题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱斜齿轮减速器，动力由电动机经减速器传至输送带。每天两班制工作，载荷较平稳，连续单向运转，环境最高温度350C，工作期限八年。（允许输送带速度误差为5%）本班班级序号为1-20号的同学按方案一给出数据进行设计，学号最后一位是1的做第一组数据，依次类推。方案一原始数据：已知条件题号12345678910滚筒直径mm300330350350380300360320360380输送带速度m/s0.630.750.850.80.80.70.830.750.850.9输送带主轴所需转矩Nm7006706509501050900660900900950本班班级序号为21号及以后的同学按方案二给出数据进行设计，学号最后一位是1的做第一组数据，依次类推。方案二原始数据已知条件题号12345678910滚筒直径mm300300300350300380350300350350输送带速度m/s1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0输送带牵引力KN4.54.23.83.53.33.12.92.82.72.5二 设计任务1. 减速器装配图1张（比例1：1，幅面A1或以上）；2. 零件工作图2张（比例1：1或1：2，A4或以上）；3. 设计说明书1份。（30页以上，具体内容格式参考王昆主编机械设计基础课程设计P52）注：至少手绘完成一张图纸，其余可用autoCAD绘制。设计说明书所有文字/图表/公式用word编写，不接受手写版。设计说明书及图纸的电子文档课程设计结束后统一上交，作为评分依据。本组设计数据：第四组数据：输送带牵引力（KN）3.5 。 输送带速度V/(m/s) 1.4 。 滚筒直径D/mm 350 。 已给方案：外传动机构为V带传动。 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。第一部分 传动装置总体设计 一、传动方案（已给定）1）外传动为V带传动。2）减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。3）方案简图如下：二、该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。设计计算及说明结果三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率： 转速 电动机输出功率为： 传动装置总效率：（见课设式2-4）1个V带 1个联轴器 1个滑动轴承 3对轴承 2个齿轮 电动机的输出功率： 取 （见课设式2-4） 选择电动机为Y132M-4型 （见课设表8-53）技术数据：额定功率（） 7.5 满载转速（） 1440 额定转矩（） 2.2 最大转矩（） 2.2 Y132M-4电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表8-54）四、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配1、 总传动比： （见课设式2-6） 2、 各级传动比分配： （见课设式2-7） 取V带传动的传动比i1=2.55，则二级圆柱斜齿轮减速器传动比由于在3.09993.2169中取，现取，则2.376 计算传动装置的运动和动力参数 1、各轴转速 电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴，则各轴转速分别为：n0=nm=1440 r/min n1=n0/i1=nm/i1=1440/2.55564.71 r/minn2=n1/i2=nm/i1i2=564.71/3.111181.52r/minn3=n2/i3=nm/i1i2i3=181.52/2.37676.4 r/min2、各轴输入功率P0=Ped=5.95KWP1= Ped01= Ped15.47KWP2=P112=P1235.25KWP3=P223=P2235.04KW3、各轴输入转矩T0=9550P0/n095505.95/1440=39.46NmT1=9550P1/n195505.47/564.71=92.505NmT2=9550P2/n295505.25/181.52=276.209NmT3=9550P3/n395505.04/76.4=630Nm 综合上述可得参数 各轴电动机轴轴轴轴转速n/r/min1440564.71181.5276.4输入功率P/kw5.955.475.255.04输入转矩T/nm39.4692.505276.209630传动比i2.553.1112.376效率0.920.960.96 第二部分 V带设计外传动带选为 普通V带传动 1、确定计算功率： 1）、由表13-8查得工作情况系数 2）、由式 2、选择V带型号 查图13-15(机设)选A型V带。3.确定带轮直径 （1）、参考图13-15（机设）及表13-9（机设）选取小带轮直径 （电机中心高符合要求）（2）、验算带速 （3）、由式13-9（机设）得从动带轮直径 取（4）、传动比 i 4.确定中心距和带长（1）、初选中心距 取（2）、求带的计算基准长度L0，由式13-2得由表13-2选取带的基准长度Ld=1800mm(3)、计算中心距:a 5.验算小带轮包角1 6.确定V带根数Z (1)、由d1=112 n1=1440r/min，查表（13-3机设）得 P0=1.60Kw (2)、由表（13-5机设）查得P0=0.17Kw (3)、由表查得（13-7机设）查得包角系数 (4)、由表(13-2机设)查得长度系数KL=1.01 (5)、计算V带根数Z 取Z=4根 7计算单根V带初拉力F0，由式（13-17）机设。 q由表13-1机设查得q=0.18计算对轴的压力FQ，由此可得 9确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径d1=112mm采用实心式结构。大带轮基准直径d2=280mm，采用孔板式结构。 第三部分 各齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，硬齿面闭式传动,失效形式为折断.1)选择材料及确定许用应力大,小齿轮都用45号钢表面淬火,齿面硬为40-50HRC1130MPaGFE1=GFE2=690MPa 查表11-5取SH=1 SF=1.25=/SH=1130MPa=GFE1/SF=552MPa2)按齿轮弯曲强度设计计算齿轮按9级精度制造.取载荷系数K=1.2,齿宽系数d=0.6小齿轮上的转矩初选螺旋角=150齿数取Z1=19 Z2=i2Z1=3.11118=55.998取 =56实际传动比为i=56/183.111齿形系数ZV1=18/(cos150)319.97 ZV2=56/(cos150)362.138查图11-8得YFa1=2.93 YFa2=2.33查图11-9得YSa1=1.56 YSa2=1.73因YFa1YSa1/=0.00828 YFa2YSa2/=0.00730故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数mn由表4-1取mn=3mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos=3(18+56)/2cos15=114.916取a=115mm确定螺旋角=arccosmn(Z1+Z2)/2a=齿轮分度圆直径d1= mNZ1/cos=318/cos=55.946mm齿宽b=dd1=33.586mm取b2=35mm b1=40mm3)验算齿面接触强度:ZE=189.8 ZH=2.5 Z= ZEZHZ=762.882Mpa YFa2YSa2/=0.00718故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数mn由表4-1取mn=2.5mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos=mm取a=135mm确定螺旋角=arccosmn(Z1+Z2)/2a=齿轮分度圆直径d1= mNZ1/cos=79.714mm齿宽b=dd1=0.679.714=47.882mm取b2=50mm b1=55mm3)验算齿面接触强度:ZE=189.8 ZH=2.5 = ZEZHZ=805.018Mpa=1130Mpa 安全齿轮的圆周速度V=d1n1/601000=0.762m/s对照表11-2,选9级制造是合宜的。齿轮的尺寸序号名称符号齿轮1齿轮2齿轮3齿轮41法向模数m332.52.52螺旋角3分度圆直径d55.946174.05479.714190.2864齿顶高ha332.52.55齿根高hf3.753.753.1253.1256全齿高h6.756.755.6255.6257顶隙c0.750.750.6250.6258齿顶圆直径da61.946180.05479.714195.2869齿根圆直径df48.446166.55473.464184.03610中心距a11511513513511旋向右左左右 第四部分 各轴的设计计算1）轴的选材：因为是一般用轴，所以选材料为45钢 ，调质。 查机械设计基础p241 表14-1 ，查取B=650Mpa;因为材料是碳素钢，所以取许用弯曲应力-1b=60Mpa;查机械设计基础p245表14-2，因为是45钢，所以查取=3040Mpa。现取=34Mpa2)一、高速轴的设计按扭转强度估算轴径:由于 =由设计知dmin=d(1+5%)=25.0656mm由设计手册取标准直径d1=38mm设计轴的结构并绘制结构草图首先确定各段直径A段:d1=38mm 由最小直径算出且要大于等于小带轮内径.B段: d2=d1+5=43mm C段: d3=45mm 与轴承(7209AC)配合,取轴承内径.D段: d4=52mm 过渡作用E段: d5=61.946mm 齿轮轴 G段：=45 与轴承(7209AC)配合F段: d6=47mm +2，非定位轴肩第二 确定各段轴的长度箱壁壁厚=0.025a+=0.025125+3=6.125mm箱盖壁厚1=0.02a+=0.02125+3=5.5mm取=10mm 1=8mm齿轮顶圆至箱体内壁的距离11.2=9.61=12mm 2=10mm高速轴上, 由于转速较小所以此减速器用脂润滑查机械设计表15-6得B=18mm查机械设计表9-1得皮带轮的轮毂长度L=60mmA段：LA=58mm 因L=60mmB段：LB=59.5mm 考虑轴承盖与其螺钉长度 C段：Lc=30mm 与轴承（轴承7209AC）配合,加上挡油盘长度G段：=31mm, 与轴承（轴承7207AC）配合,加上挡油盘长度F段：， 2 -1 E段：，齿轮的齿宽D段：=72mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度圆整72轴的总长度L=299.5mm二、中间轴的设计按扭转强度估算轴径由于 =由设计知d =d(1+5%)=36.094mm取直径d =50mm设计轴的结构并绘制结构草图 首先确定各段直径A段:d1=50mm 与轴承(7210AC)配合, 取轴承内径F段：=50mm，与轴承（轴承7210AC）配合E段：=55mm，非定位轴肩，与齿轮配合B段：=57mm, 非定位轴肩C段：=84.714mm, 齿轮轴上齿轮的分度圆直径D段：=70mm, 非定位轴肩第二 确定各段轴的长度查机械设计表15-6得B=19mmA段：LA=31mm 与轴承(7209)配合B段：LB=9mm 2 -1 C段：Lc=55mm 齿轮的齿宽D段：LD=10.5mm E段：LE=33 F段：=44.5 B+2 +10+2.5+2该轴的总长度L=183mm三 低速轴的设计按扭转强度估算轴径：由于 =由设计知d =d(1+5%)=47.511mm取直径d =50mm设计轴的结构并绘制结构草图 首先确定各段直径A段: =60mm, 与轴承（轴承7212AC）配合B段: =62mm,非定位轴肩 C段: =78mm,定位轴肩，取h=8mmD段: =62mm, 非定位轴肩，h=6mmE段: =60mm, 与轴承（轴承7212AC）配合F段: =58mm,按照齿轮的安装尺寸确定G段: =50mm, 联轴器的孔径第二 确定各段轴的长度查机械设计表15-6得B=24mmA段：LA=46.5mm B+挡油圈+2=22+22.5+2=46.5 B段：LB=48mm 与齿轮4配合.C段：Lc=11.7mm D段：LD=47.8mm 考虑到轴承的位置E段：LE=33mm 与轴承(7214)配合F段：LG=56.5mm G段：L=84-3=81mm 考虑到需要连接联轴器. 该轴的总长度L=324.5mm四、低速轴的校核(1). 轴的受力分析画轴的受力简图和弯矩图。(2). 计算支座反力。 1594.123N在水平面上在垂直面上(3) . 由画弯矩图在水平面上，c剖面左侧c剖面右侧在垂直面上,c剖面左侧c剖面右侧合成弯矩，c剖面左侧a-a剖面右侧（4）. 危险截面的当量弯矩查表14-1和14-3得 取（5）. 计算危险截面处轴的直径 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，则d=1.0543.445=45.617mmP1，因以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。查表16-9得fP=1.5；工作温度正常，查表16-8得ft=1。所以 4) 因Cr2=29883.133NC=58200N ,故所选7212AC轴承适用。 第六部分 键的设计计算1.齿轮与轴，带轮与轴，联轴器与轴采用键联接其类型和尺寸为 输出轴联轴器选A型平键联接 尺寸b1=22 h1=14 l1=63 输出轴大齿轮选一对A型平键联接 尺寸b2=18 h2=11 l2=40 中间轴大齿轮选A型平键联接 尺寸b3=10 h3=8 l3=25 输入轴带轮选A型键联接 尺寸b4=16 h4=10 l4=502.校核键联接的强度查课本表10-10得 取工作长度 l1=63 l2=40 l3=25 l4=50键的高度 轴径 MPa MPa MPa MPa所以四者都合适 第七部分 联轴器的选择1.选择类型为了缓和冲击和减轻振动，初选型号弹性套柱销联轴器。 2.计算扭矩 .由机设表17-1查得工作机 工作情况系数KA=1.3 故计算转矩得 3.确定型号由设计手册选取弹性套柱销联轴器LT9.其主要参数如下：公称转矩轴孔直径轴孔长L=84 以上数据能够满足工作机与减速器连接工作需要。 第八部分 润滑方式及密封装置的选择1.齿轮的润滑 因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。 2滚动轴承的润滑 因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V2m/s所以采用脂润滑。3.密封 由于输入轴的齿轮直径小，设计为齿轮轴，齿顶圆小于轴承的外径，为防止啮合时润滑油冲向轴承内部使润滑油稀释而流走，设置挡油盘。第九部分 箱体的设计计算箱体尺寸:名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5） 8视孔盖螺钉直径=（0.20.4） 4定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4252018，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表4231614外机壁至轴承座端面距离=+（1016）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚8.5 8.5以上尺寸参考机械设计课程设计P17P21 参考文献1、机械设计基础杨可桢 程光蕴 李仲生 主编 第5版机械工业出版社2、机械设计课程设计王昆 何小柏 汪信远 主编 高等教育出版社3、机械设计手册4、互换性与技术测量第五版 廖念钊 古莹 莫雨松 李硕根 杨兴骏 主编 中国计量出版社5、材料力学I第四版 刘鸿文主编 高等教育出版社设计心得 机械设计课程设计和零件设计是机械课程当中一个重要环节，通过了2周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，在检查是很难改过，只能重新计算。如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。在进行尺寸设计的时候，往往出现尺寸不合，所以设计是一科细心稳重的科目。 在设计的过