机械课程设计说明书(同名395).doc

目录一、课程设计任书 2二、电动机的选择 4三、传动装置的运动和动力参数计算 5四、V带传动设计 6五、减速器齿轮设计 8六、轴的设计及强度校核 （输入轴） 11七、轴的设计计算 （输出轴） 14八、滚动轴承的选择及计算 15九、键连接的选择及校核计算 17十、润滑与密封 18十一、连轴器的选择 18十二、减速器附件的选择 18十三、参考资料 19十四、心得体会 19 一 课题设计任务书一、 目的及要求：机械设计课题的设计主要是培养学生的机械设计的综合能力。通过自己动手，可以体会和巩固先修课程的理论和实际知识，同时还能学习如何运用标准、规范、手册等有关国家标准及技术手册，更重要的是可以提高学生从机器功能的要求、尺寸、工艺、经济和安全等诸多方面综合考虑如何设计的能力，从而树立正确的设计思想。课程结束每个学生必须完成：1 一张减速器装配图（用A1或A0图纸绘制）；2 齿轮和轴的零件图各一张；3 设计说明书一份（约60008000字）。二、 设计题目: 设计运送原料的带式运输机所用的圆柱齿轮减速器，具体内容是：1 设计方案论述。2 选择电动机。3 减速器外部传动零件设计。4 减速器设计。1) 设计减速器的传动零件；2) 对各轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件验算个轴的强度；3) 按疲劳强度条件计算输出轴上轴承的强度；4) 选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命；5) 选择各键，验算输出轴上键连接的强度；6) 选择各配合尺寸处的公差与配合；7) 决定润滑方式，选择润滑剂；5. 绘制减速器的装配图和部分零件工作图；6. 编写设计说明书。三、 已知条件1. 展开式一级齿轮减速器产品。2. 动力来源 ：电力，三相交流，电压380/220V。3. 输送带工作拉力F=1100N。4. 输送带工作速度v=1.5m/s。5. 滚筒直径D=250mm。6. 滚筒效率=0.96（包括轴承与滚筒的效率损失）。7. 工作情况：两班制，连续单向运行，载荷较平稳。8. 使用折旧期：8年9. 检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。10. 工作环境：室内，环境最高温度35，灰尘较大。11. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。四、分析减速器的结构1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3、电机和工作机的安装位置：工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。4、画传动系统简图： 二 电动机的选择计算及说明结果选择电动机类型 按工作要求：连续单向运转，载荷平稳；选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。稳定运转下工件机主轴所需功率： 工作机主轴转速为：n=工作机主轴上的转矩：由P5表1-7 查得1（联轴器）=0.99，2（滑动轴承）=0.97，3（齿轮传动8级精度）=0.97，4（V带）=0.96。电动机至工件机主轴之间的总效率为： =所以电动机所需功率为 由表12-1查出符合设计要求并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等选定电动机型号为Y132S-8，则所选取电动机：额定功率为 满载转速为 P=1.72kW型号为Y132S-8n=710r/minP=2.2kW 三 传动装置的运动和动力参数计算计算及说明结果总传动比 选用等浸油深度原则，查表1-8得 =2（带轮）；=3.1名级效率： 第一级效率：第二级效率：计算各轴的转速功率和转矩：1、转速：轴I： 轴II：2、 输出功率：轴I： 轴II： 3、 输出转矩：轴I：轴II： 参数轴名输出功率P（kW）转速n(r/min)输出转矩T（Nm）i轴I2.0535555.1520.9312轴II1.9114.52158.443.10.9315四 V带传动设计计算及说明结果1确定计算功率 由表18-8查得工作情况系数1.1，故 2选取V带型号 设备无特殊要求，选用普通V带。根据和转速，由图确定选用A型。3. 确定带轮基准直径 由表初选主动轮基准直径。从动轮基准直径。根据表18-3， 即为基准系列。 所以带的速度合适。4. 确定V带的基准长度和传动中心距根据，初步确定中心距。计算带所需的基准长度由表18-4选带基准长度。计算实际中心距a 5. 验算主动轴上的包角 所以主动轮上的包角合适。6. 计算V带的根数Z由，查表18-5得，查表18-9得查表18-10得，查表18-11，得 ，则 取。7. 计算预紧力 查表18-3，得 ，故 8. 计算作用在轴上的压轴力 9查表18-12，带轮宽度B=（z-1）e+2f=(4-1)15+29=63mm10带轮结构设计 材料选用HT200，普通V带A型B=63mm五、减速器齿轮设计计算及说明结果1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 选用直齿圆柱齿轮传动如上图所示，有利于保障传动的平稳性；2) 材料选择。由表11-1选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3) 选小齿轮齿数，大齿轮，故选。2按齿面接触强度设计齿面接触强度计算公式为：1）确定公式内的各计算数值a) 试选K=1.2。b) 选取齿宽系数。c) 计算接触疲劳许用应力按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮。安全系数SH =1，由式得 2）计算a) 试算小齿轮分度圆直径 由计算公式得 b) 计算模数、中心距a和齿宽b3验算齿根弯曲强度 查取齿形系数；查取应力修正系数；计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，查表取弯曲疲劳极限=600MPa，=450MPa，可得 计算弯曲疲劳应力 经比较可得：故此设计为安全设计。 计算圆周速度可以选用8级精度 4.计算其他主要尺寸查表4-2得齿顶高系数及顶隙系数如下：（1）齿根圆直径为 （2） 齿顶圆直径为 K=1.2 六、轴的设计计算及强度校核（输入轴）计算及说明结果1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr，调质处理。由表21-2，取C=105输出轴的最小直径显然是安装带轮处直径， 为了使所选的轴直径与带轮的孔相适应，则d=18.831.04=19.77mm，取20mm。 1) 确定轴上零件的装配方案 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 -段轴用于安装轴承60208，故取直径为40mm。 -为齿轮轴取其直径为58mm. -段用于安装轴承60208，故取直径为40mm。 -段安装轴承盖，直径为28mm。 -段用于连接带，故取其直径为25mm3）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度 -段轴用于安装轴承和挡油板，故取长度为34mm,其中轴承长18mm。 -为齿轮轴，取其齿宽为60mm. -段用于安装轴承和挡油板，故取长度为37mm。 -段用于安装轴承盖，故取长度为60mm. -段轴用于连接带，故取其长度为60mm.3、轴向零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接. 按弯扭合成强度条件校核轴的强度：1、求作用在齿轮上的受力定跨距测得：2.受力分析如下： 3.求垂直面的支撑反力 4.求水平面的支撑反力 N 6.绘制垂直面的弯矩图 7.绘制水平面的弯矩图 9.合成弯矩图 10.求危险截面的当量弯矩 由以上计算可知：bb截面为危险截面，其当量弯矩为： 11.计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用40Cr，采用调质处理，由表14-12查得，查表14-32查得，则 则轴的设计为安全设计。= 七、轴的设计计算 （输出轴）计算及说明结果1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。由表15-3，取C=115 取轴直径30mm 2、轴的结构设计确定轴上零件的装配方案 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 -段轴用于安装轴承6208，故取直径为40mm。 -为齿轮轴肩，用于定位轴承，直径为48m。 -段为齿轮轴，取直径为65mm。 -段齿轮轴肩，用于定位轴承，故取其直径为 60mm。 -段用于安装轴承6210，故取直径为50mm。 -段用于装联轴器，故取其直径为40mm3）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度 -段轴用于安装轴承，故取长度为20mm。 -为齿轮轴肩，用于定位轴承和安装挡油环，故取其长度为10mm。 -段为齿轮轴，取长度为60mm。 -段齿轮轴肩，用于定位轴承和安装挡油环，故取其长度为10mm。 -段轴用于安装轴承，故取长度为20mm。 -段安装联轴器，故取其长度为82 mm。3、轴向零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接. 按弯扭合成强度条件校核轴的强度：1、求作用在齿轮上的受力定跨距测得：；3.求垂直面的支撑反力 4.求水平面的支撑反力 由以上两个方程可解得： 6.绘制垂直面的弯矩图 7.绘制水平面的弯矩图 9.合成弯矩图 10.求危险截面的当量弯矩 由以上计算可知：bb截面为危险截面，其当量弯矩为： 11.计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用40Cr，采用调质处理，由表21-1查得，查表14-32查得，则 则轴的设计为安全设计。 八、滚动轴承的选择及计算计算及说明结果一1、根据轴承型号6207查表6-7取轴承基本额定动载荷为：C=25500N 2、查表6-7得e=0.37由表16-11查得 根据轴承受中等冲击查表16-9取轴承载荷系数为:, 查表16-8取轴承载荷系数为:, 由轴承寿命公式得： = 故轴承使用寿命足够即合格。二1、根据轴承型号6210查表6-7取轴承基本额定动载荷为：C=35000N； 因为2、查表6-7得e=0.40由表16-11查得 根据轴承受中等冲击查表16-9取轴承载荷系数为:, 查表16-8取轴承载荷系数为:, 由轴承寿命公式得： = 故轴承使用寿命足够即合格。 e=0.40X=1Y=0= 九、键连接的选择及校核计算计算及说明结果根据轴长及工作需要选择圆头平键（3个），具体数据列表如下：键直径（）工作长度（）转矩（）极限应力（）输入轴8750304255.1521.88输出轴128504032158.4441.261811566538158.4414.25强度校核：强度条件为 查表6-2知由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力=100-120Mpa由上表可知，各键的极限应力，所以上述各键都符合要求。十 润滑与密封1、润滑： 齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，大齿轮的齿顶到油底面的距离3040mm。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。2、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查表7-12，采用密封装置为J型油封HG4-338-66，挡油环Q215A以及密封挡板Q235A。十一 连轴器