机械课程设计说明书 一级.doc

机械设计课程设计说明书 课程设计说明书题目 单级圆柱齿轮减速器院（系） 专 业 班 级 学 号 学 生 专业教研室、研究所负责人 指导教师 2011年1月15日华 南 理 工 大 学课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书兹发给 班学生 课程设计（论文）任务书，内容如下： 1 设计题目： 单级齿轮减速器 2 应完成的项目：（1）减速器的装配图一张（A1） （2）齿轮零件图一张（A3或者A2） （3）轴零件图一张（A3或者A2） （4）设计说明书一份 3 参考资料以及说明：（1）机械设计课程设计 （2）机械设计基础 （3）机械设计手册 4 本设计（论文）任务书于2011年1月 3日发出，应于2011年1月14日前完成，然后进行答辩。专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日指导教师 签发 年 月 日课程设计（论文）评语：课程设计（论文）总评成绩：课程设计（论文）答辩负责人签字：年 月 日设计说明书设计及说明结 果一、传动方案的确定（如下图）采用普通V带传动加一级斜齿轮传动二、原始数据a) 带拉力： F=1950N b) 带速度： v=2.00m/s c) 滚筒直径： D=230mmd) 滚筒及运输带效率=0.94。e) 载荷轻微冲击，总传动比误差4%，f) 室内工作，两班制，工作年限5年，环境最高温度35，小批量生产。三、确定电动机的型号1选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机。2选择电动机功率运输机主轴上所需要的功率：传动装置的总效率：其中，查机械设计教程附录A.7，V带传动的效率， ，闭式圆柱齿轮的效率（精度等级8），滚子轴承的效率， ，十字滑块联轴器的效率， =0.99，工作机的效率， 所以： 电动机所需功率： 查机械设计教程 436页的附录K，取电动机的额定功率为5.5kW。3选择电动机的转速工作机的转速：根据机械设计教程第346页附录A.6，V带传动比范围24，单级圆柱齿轮（闭式，斜齿）传动比36，电动机转速范围：选择电动机同步转速为3000r/min,满载转速nm=2900 r/min。四、确定传动装置的总传动比及各级分配传动装置得总传动比 ：取V带传动比：；取单级圆柱齿轮减速器传动比： 传动比误差： 1计算各轴的输入功率电动机轴轴（高速轴）轴（低速轴）2计算各轴的转速电动机轴 nm=2900 r/min轴 轴 3计算各轴的转矩电动机轴轴 轴 4上述数据制表如下：参数轴名输入功率（）转速（）输入转矩（）传动比效率电动机轴5.23290017.224.00.95轴（高速轴）4.9772565.474.50.95轴（低速轴）4.72161.1279.80五、传动零件的设计计算1普通V带传动的设计计算 确定计算功率，根据机械设计教程87页表5-6，此处为带式运输机，载荷变动小，每天两班制工作12小时，选择工作情况系数1.2 选择V带型号根据机械设计教程88页图5-8，此处功率=6.28kW与小带轮的转速=2900r/min，选择A型V带， d = 80100mm。 确定带轮的基准直径根据机械设计教程85页表5-4，取小带轮直径 =80mm，大带轮的直径 取 = 355 mm 验证带速在5m/s25m/s之间。故带的速度合适。 确定V带的基准长度和传动中心距初选传动中心距范围为：0.7（）2（），即304.5870，初定 = 500mm估算带长：根据机械设计教程表5-3，选取带的基准直径长度。实际中心距： 验算主动轮的包角故包角合适。 计算V带的根数z由，=80 mm，根据机械设计教程表5-7（a）、5-7(b), ； 根据机械设计教程表5-8，根据机械设计教程表5-9，取z=4根。 计算V带的合适初拉力根据机械设计教程93页表5-1，q=0.10 计算作用在轴上的载荷V带轮的结构设计（根据机械设计基础表10-8）（单位：mm） 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距150.3150.3槽边距 99轮缘厚66外径内径2525带轮宽度带轮结构实心式 实心式V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.2齿轮传动设计计算（1）选择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）：小齿轮材料取为45号钢，调质， 大齿轮材料取为45号钢，调质， 选取齿轮为8级的精度（GB 100951998） 初选螺旋角 16o 选小齿轮的齿数23；大齿轮的齿数=4.523=103.5 取z=104（2）按齿面接触疲劳强度设计 中心距式中： 根据机械设计教程表7-2，对小齿轮： 对大齿轮：，软齿面。所以：，。选用：K，载荷系数，此处轻微冲击，原动机为电动机，选用K=1.2，齿宽系数，中型载荷=0.4U，齿数比，U=4.5取=134mm 计算模数根据机械设计教程表7-10，取模数标准值 修正螺旋角 验算模数：又因为在8度到20度之间，合适。 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 计算齿宽 小齿轮齿宽（齿轮轴）大齿轮齿宽（大齿轮）（3）校核弯曲疲劳强度 其中 ，软齿面。K =1.2。齿形系数，根据机械设计教程表7-9：，弯曲疲劳强度极限，由表7-2：，均满足弯曲疲劳强度要求。 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距134 mm传动比4.5法面模数设计和校核得出20端面模数2.11法面压力角标准值螺旋角一般为齿顶高20mm齿根高2.5mm全齿高4.5mm齿数Z23104分度圆直径48.54mm219.46mm齿顶圆直径=+252.54mm223.46mm齿根圆直径dfdf =-2.543.54mm214.46mm齿轮宽b63.6mm53.6mm螺旋角方向右旋左旋（4）齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计根据机械设计教程284页表16-6经验公式，列出下表：名称代号尺寸计算结果（mm）底座壁厚0.025a+188箱盖壁厚(0.80.85) 88底座上部凸缘厚度h0(1.51.75) 14箱盖凸缘厚度h1(1.51.75) 14底座下部凸缘厚度h2(2.252.75) 20底座加强肋厚度e(0.81) 8底盖加强肋厚度e1(0.80.85) 6.8地脚螺栓直径d（1.52）16地脚螺栓数目n表16-96轴承座联接螺栓直径d10.75d12箱座与箱盖联接螺栓直径d2(0.50.6)d8轴承盖固定螺钉直径d3(0.40.5)d8视孔盖固定螺钉直径d4(0.30.4)d6轴承盖螺钉分布圆直径D1D+2.5d382 , 110轴承座凸缘端面直径D2 D1+2.5d3102 ,130螺栓孔凸缘的配置尺寸c1c2D0表16-715, 13, 20地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸c1c2D0表16-825，23，45箱体内壁与齿轮距离1.210箱体内壁与齿轮端面距离112底座深度H0.5da+(3050)150外箱壁至轴承座端面距离l1c1+c2+(510)33七、轴的设计1高速轴的设计（1）选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBW200（2）初步估算轴的最小直径根据机械设计教程173页表9-2，取=110，（3）轴的结构设计因为与V带联接处有一键槽，所以直径应增大3%，考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径dmin=25mm，根据密封件的尺寸，选取小齿轮轴径为d=30mm。1) 两轴承支点间的距离：L1 = B1 + 21 + 22 + T， 式中：，小齿轮齿宽，箱体内壁与小齿轮端面的间隙，箱体内壁与轴承端面的距离，T，轴承宽度，选取30305型轴承，T=18.25mm代入上式得，L1=63.6+212+210+18.25=125.85(mm)2) 带轮对称线到轴承支点的距离：L2 = T/2 + l2 + k + l3 + B3/2式中：，轴承盖高度，轴承盖凸缘厚度，=1.2d4=10mm，螺栓头端面至带轮端面的距离，轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得k=5.6，带轮宽度，解得，（4）按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的计算简图（见附图1） 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力水平面： 垂直面： 得：Q，传动带作用在轴上的压力，=927.83N 作弯矩图水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，则： 按弯扭合成应力校核轴的强度. 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力由弯矩图可以知道，剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：D剖面的轴径最小，该处的计算应力为：均满足强度要求。2低速轴的设计 选择轴的材料：选择45号钢，调质，HBS=240 初步估算轴的最小直径：取A0=110， 轴的结构设计：初定轴径及轴向尺寸：考虑联轴器的结构要求及轴的刚度，取装联轴器处轴。根据机械设计教程150页附表J-2。弹性套柱销联轴器处轴径取40mm。安装长度L=112mm。按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径d=50mm，初选轴承型号为30210型的圆锥滚子轴承轴承。D=90，B=20，T=21.75。考虑到要求箱体内壁平整，根据高速轴尺寸计算低速轴尺寸为：联轴器配合对称线至轴承支点的距离 式中：，轴承盖的凸缘厚度，螺栓头端面至带轮端面的距离，15mm ，轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得k=5.3L，轴联器配合长度， 4）按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的计算简图（见附图2） 计算作用在轴上的力 大齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力水平面： 垂直面： 得： 作弯矩图水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，则： 按弯扭合成应力校核轴的强度. 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力由弯矩图可以知道，剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：D剖面的轴径最小，该处的计算应力为：均满足强度要求。八、滚动轴承的选择和计算初定高速轴轴承型号30305，低速轴上轴承型号30210.1高速轴滚动轴承校核 初步选取的轴承：选取30305Cr=44.8kN，Co=30kN 轴承A的径向载荷轴承B的径向载荷：S=R/2Y （Y是A/Re时的轴向系数）根据机械设计教程411页附表H-1 查得 Y=2外部轴向力：轴承轴向载荷： + =+=907.8+368.5=1276.3（N）=368.5 (N)由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A。 计算轴承A的径向当量动载荷径向当量动载荷 轴承寿命的校核因两端选择同样尺寸的轴承，选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查根据机械设计教程202页表10-10得，按轻微冲击载荷，查表10-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 选取得轴承合适。2低速轴滚动轴承校核 初步选取的轴承：选取30210Cr=72.2kN 轴承A的径向载荷轴承B的径向载荷：S=R/2Y （Y是A/Re时的轴向系数）根据机械设计手册查得 Y=1.4外部轴向力：轴承轴向载荷： + =+=858.1+467.8=1325.9（N）=467.8(N)由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A。 计算轴承A的径向当量动载荷径向当量动载荷 轴承寿命的校核因两端选择同样尺寸的轴承，选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查根据机械设计教程202页表10-10得，按轻微冲击载荷，查表10-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 选取得轴承合适。九、联轴器得选择和计算电动机，转矩变化小，选取工作系数 根据工作条件，选用弹性套柱销联轴器，查附表J-2得，许用转矩，许用转速；配合轴径，配合长度L=112mm，C型键。十、键联接的选择和强度校核1高速轴与V带轮用键联接 选用单圆头普通平键（C型）轴径d=25mm，及带轮宽。根据机械设计教程388页附表E-1，选择C8750（GB/T 1096-2003） 强度校核：键的材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁。根据机械设计教程61页表4-9，载荷轻微冲击，键联接得许用应力，键的工作长度，挤压应力 2低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（C型）轴径d=40mm，轮毂长。根据附表E-1，选键12850 （GB/T 1096-2003） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为45号钢，查表得许用应力，键的工作长度，挤压应力 满足强度要求。3低速轴与联轴器用键联接（1）选单圆头普通平键（C型）轴径40mm，轮毂长112mm，根据附表E-1，选键C128100 (GB/T 1096-2003)（2）强度校核键材料用45号钢，查表得许用应力键的工作长度，拉压应力 满足强度要求。十一、减速器的润滑1. 齿轮传动的圆周速度因为，所以采用浸油润滑；由附录I-1，选用L-AN68全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，但不应少于10mm。2轴承润滑因为，采用脂润滑，由附表I-2，选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)，只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环，使油池中的油不能浸入轴承稀释润滑酯。是F=1950