机械课程设计说明书设计说明书

1、单级直齿圆柱齿轮减速器默认分类2009-12-31 18:49:07阅读543评论0字号：大中小 订阅焦作大学机电工程学院机械设计基础课程设计说明书设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器专 业：机械制造与自动化 目录1设计任务书 452设计说明书 562.1齿轮的设计与校核 682.2轴的设计与校核 8142.3键的选择与校核 14162.4轴承的选择 16182.5减速器箱体的设计 18193设计小结 20-22参考书目 22 1设计任务书I7iOiCB、工作简图60Co二、原始数据滚筒直径D=500mm ；减速器传递功率（P/kW ） : 7.5主动轴转速n1（r/min） : 600箱体材料：

2、三、工作条件：每日工作时速24h,连续单向运转，载荷平稳，室内工作；工作年限 5年；最高工作温度四、设计工作量：减速器总装图1张（A2 ）；从动轴、从动齿轮、主动齿轮（含轴）零件图 3张（A3 ）；设计说明书1份。2设计说明书计算及说明结果1) 计算各轴的转速：主动轴：n =600r/mi n从动轴：n = =150r/mi n2) 计算各轴的功率：主动轴：P =7.5kw从动轴：P =7.35kw3) 计算各轴的转矩：主动轴：T=9500=119.375n/m从动轴：T =9500 =424.975n/m 传动参数表轴号P率kw) 功转矩T(N*m)转n(r/min)速传动比i效率 n主动轴

3、7.5丄119.37560040.98从动轮卩.35424.975150设计项目计算传动装置的 远动和动力参数一、齿轮的设计1.直齿圆齿轮 传动设计强度设计尺生于没用特殊要求的传动，选择-般的材料，查教材表17.8彳 选取，小齿轮45号钢调质，齿面强度HBS=220,大齿轮45 勺号钢正火，齿面强度HBSv=350又是闭合传动应按齿面接触2.按齿面接触面疲 劳强度设计选载荷系数选齿厚系数 计算转矩 确定许用应 力寸，按齿根弯曲强度校核。a=48.5(i+1)因为载荷度不大，且齿轮不对称布置，查教材17.9.1 选 k=1.2查标准圆柱齿轮减速器，T =9.55 X10 =71.54N/m屯图

4、17.10.4 查取=570Mpa=380Mpa 有教材 17.10.2 取 s=H=518Map = =345Map 选择两者之间较小齿轮选45 号钢调质， 齿面硬度HBS=220 大齿轮选45号 钢，正火，齿面硬度HBS=190按齿面接触 强度设计中心距a小值带入解除疲劳强度公式计算设计: =345Mpaa=48.5(i+1) =171.46mm 拟中心距 a=180mmK=1.2T=71.54N/m3.校核轮齿变曲二丫 疲劳强度由查教材选择齿形系=2.38 ；数Y Y ,和齿根*=1.34 :应力集屮系数丫17.10.1,查得:Y=1.67 ；Y=1.83;b= a=0.4*180=72

5、mma=180mm计算齿宽b申教材表17.10.2查得: 确定连用率U.157Mpa曲应力【】 = =14Mpa =57Mpa =11Mpa,各轴段的长度。为下箱壁厚，应查表知这里取=8mm ；为轴承轴段1因安装有齿轮，故该轴段长度L4与齿轮宽有关，为了方便套筒能顶紧齿轮，应使L4略小于齿轮轮毂的长度，一般情吮下，b 齿轮一L4=23mm , b 齿轮=94.4mm,取 L4=92mm ,轴段3的长度包括三部分，再加上L4小于齿轮轮毂宽的数M （b 齿丄4）=94.4-92mm=2.4mm 即 L3=B+ 2+ 3+2.4.B为滚药轴承的宽度，查表可知6311轴承的B=29mm。2为齿轮端厨至

6、箱体内壁的距离，查表421知，通常取2=10-15mm3为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离。这里选取润滑方式为油润滑。查表421可取3=3-5mm ,本例取2=15mm , 3： 3=5mm , L3=B+ 2+ 3+2.4=29+15+5+2.4=51.4=52mm；轴段 2打长度应包括三部分；L2=L1+e+m ,其中L1部分为联轴器的内壁面至轴承端盖的距离，查表4.2.1 （6311轴承D=120mm , d3=10mm ） ,e=1.2d3=12mm ；要知道 m 的尺寸, 必须要先知道轴承座孔的宽度，L座孔=座旁连接b累栓到箱体外壁及箱边的尺寸，这里假设轴承座旁连接螺栓 d1=16m

7、m ,查表得c1=24mm, c2=20mm ；为加工轴承孔座端厨方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面。一般可取两 考的差值为510mm；故最终得L座孑L=8mm+24mm+20mm+6mm=58mm。反算 m=L座孑L3-B=58mm-5mm-29mm=24mm。所以 L2=L1 +e+m=15mm+12mm+24mm=51 mm。轴段 1 安装联 轴器，其长度L1与联轴器有关，因此先选 定联轴器的类型及型号，才能确定L1长度。假设选用TL7弹性套柱销联轴器，查 得L联轴器=84mm ,考虑到联轴器的连接和固定的需要，使得L1略小于L联轴器，取L1=82mm。轴段5的长度L5即轴环的宽度b

8、 （一般b=1.4h45）,取L5=7mm。轴段6的长度L6由2 , 3的尺寸减去L5来确定，L6= 2+3丄5=15mm+5mm-7mm=13mm。轮段 7的长度 L7应等于或人于滚动轴承的宽度B, B=29mm ,取L7=31mm。轴的总长度 等于各轴段的长度之和；L总长=L1 +L2+L3+L4+L5+L6+L7=328mm。段轴 6, 7 之间的砂轮越F呈棵包含在段轴7的长度之内。选用弹性套柱销联轴器TL7L1=82mmL2=51mmL3=52mmL4=92mmL5=7mmL6=13mmL7=31mmL总长二?8mmL1结果按扭转和弯曲组合进行强度校核。1）绘制轴的计算简图，为计算轴的

9、强度，应将载荷简化处睡直齿圆柱齿轮，其受力分解为圆周力Ft,径向力Fro两端轴承 可简化为一端活动较链，如下面附图所示。为计算方便，选择两 个危险截面I-IJI-IIJ-I危险截面选择安装齿轮的轴段2)3)4)5)S)7)8)9)10)11)12)13)2主动轴的设计14)的中心位置，位于两个支点的中间，轴的支撑间距。L=52+92+7+13=164mm 距 B 之座的距离为 16/2=8mm , II 危险 截面选择在段轴4和段轴3的截面处，距B支座的距离为 29/2+20+2=36.5mm。2)计算轴上的作用力。从动轮的转矩T=458000N?mm o齿轮分度圆直径 d2=376mm齿轮圆

10、原力Ft= = N?mm=2436N?mm齿轮的径向 力 Fv=Fttan 2436tan N?mm=887N?mm2)计算支力及弯矩。(1)计算平面内的支反力及弯矩，九求支反力；对称布置，只受一个力，故FAv=FBv=Fr/2=87/2=43.5N.).求垂直平面弯矩。I 截面；Mlv=443.5X82=36367N.mmI-截面；Mllv=443.5X36.5=16188N.mm.(2)计算水平平面内的支反力及弯矩。求支反力；对称布置，只受一个力，故FAH=FBH=Ft/2=2436/2=1218N.X求水平平面的弯矩。截面；MIH=1218 X82=99876N.mmI 截面；MIIH=

11、1218 X36.5=4457N.mm(3) 求各截面的合成弯矩。Ml= = =106291 N.mmII 截面；Mll= = =47321 N,mm(4) 计算转矩 T=458000N.mm(5) 确定危险截面及校核强度，按弯扭组合计算时，矩按脉动变化考虑，取 。按两个危险截面校核。I截面的应力；= = MPa=15.10MPaI截面的应力；= = =16.75MPa查表得【G1】=55MPa。，均小于【G-1 , 牧轴的强度满足要求。1.选择轴的材料因轴的材料无特殊要求，故选用45钢，调质处理：J1=28mmd2=35mmd3=40mmd4=43mmd5=51mmd6=49mmd7=40m

12、mL1=45mmL2=57mmL3=40mmL4=98mmL5=5.6mm L6=14.4mmL7=25mmL总长项目Pl/kwN1(r/min)参数3.84kw3022.初选轴外伸段直径 d中公式d12A查有关表得：45钢：A=126-1032 A =(126-103) +29.40-24.04考虑该轴段上有一个键槽，故应将直径增大5%即d1= ( 24.04-29.40) mmX ( 1+0.05) =25.24-30.87, 取 d1=28mm哥速轴的设计主要是设计各轴段的直径，为设计俯视图做准 备。有些轴段的长度可以根据轴上零件来确定。：D经设计，高速轴可以做成单独的轴而不是齿轮轴。为

13、使零件定位和固定，高速轴也和低速轴一样设计为七段。 d1=28mm; d2=35mm; d3=40mm;d4=43mm:d5=51mm;d6=49mm=280mmd7=40mm （轴承型号 6308）设计备轴段长因为轴段上装带轮，所以轴段的长度L1= （ 1.5-2） d1 =42-56 , 所以取 L1=45mm ,第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关系，但考虑该轴上的轴承（6308的B=23mm ）,故収该轴段的 L2=57mmL3=40mmL4=b齿轮一 L4=23mm ,因使L4略小于齿轮毂的宽度，3 齿轮=100mm 取 L4=98.0mm轴段长度L5即轴环的宽度b （一

14、般b=104h45 ）取_5=1.4 X 4=5.6mm_6=2+ 3-L5=15mm+5mm-5.6mm=14.4mm轴段的长度应等于或略大于滚动轴承的宽度BB=23mm , 取 L7=25mm ,_总长=L1 +L2+L3+L4+L5+L6+L7=45+57+40+98+5.6+14.4+25=280mm哥速轴的校核计算转矩T=121000N?mmD确定危险截面及校核其强度为L=L3-6=158mm将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力Ft,径向力Fr,为计算方便，选择一个危险截面l-l o选择为带齿 轮的中心位置，距B支座的距离为158/2mm=79mm 计算轴上的作用力T=

15、121000Nmm齿轮分度圆直径d1=96mm齿轮的圆周力 Ft=2T/d=2 X1210004-96N?mm=2520Nmm 齿论的径向力 Fr=Fttan a =2520tan20oN?mm=917N?mm：3）计算支反力及弯矩D求支反力对称布置，只受一个力，故=917/2N=458Nb:l-l 截面：M =458 X 79=36182N?mm2）计算水平面内的支反力及弯矩a）求支反力，对称布置，只受一个力，故=2520/2=1260N?mmb）求水平面的弯矩-I 截面:M =1260 X 79=95274N?mmVI = =101913N?mm按弯扭组合计算时，取 z=0.6,危险截面的

16、校核：5 =/0.1d=19.55Mpa育教材得1=60Mpa,即6小于5-1,故该轴的强度满足要求。1 高速轴选深沟球轴承，型号为 6308.低速轴选深沟球轴承，型号 63112.轴承寿命的计算计算轴承寿命，就要先求出轴承支座支反，进一步求岀轴承 的当量动载荷，然后计算轴承的寿命。带轮安装在轴山的轮毂款 L= ( 1.5-2) d , d为安装带轮 处.的轴径 L仁(1.5 -2) X 28=42 -56 取 L1=45mm ,第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关系，但考虑该轴段上的轴承宽度(6308的B=23mm ),故取该 釉段长L2=57mm ,带轮中心到轴承A点的距离L3

17、=45/2mm+57mm+23/2mm=91 mm.高速轴鲁两轴承之间的支点距离为原低速轴的两支点的 也离减去两轴承宽度之差，应为1646=158mm因对称布置，故 L2=L1 =158/2mm=79mm高速轴上齿轮的受力和低速轴的力大小相等，方向相反，JP Fr1 =887N ?mm F61=2436N ?mm,注：高速轴上安装有带轮, 带对轴的压力F=1281N作用在高速轴上。因齿轮相对于轴承对称布置，A, B支座的支反力数值一样，故 甜计算一边即可，求轴承A出支反力：水平平面：垂直平面：求和力：考虑带的压力对轴承支反力的影响，因方向不定，以最不利 因素考虑：；釉承受到的最大力为=1296

18、+2424=3720N止常使用情况，查表得：，=3,查表知轴承6308的基本额定动载荷，代人公式：低速轴：正常使用情况，查教材得：,e=3,查表轴承6311的 基本额定动载荷Cr=55.2Kw免齿轮相对于轴承为对称布置，轴承的受力一样，可只算一处，计算A处：当量动载荷 P=代入公式从计算结果看，高速轴承使用时间较短。按最短时间计算， 如果按两班制工作，每年按300天计算，约使用四年，这只是 理论计算，实际情况比较复杂，应根据使用情况，注意检查， 发现损坏时及时更换。低速轴承因转速太低，使用时间太长， 买际应用屮会有多种影响，要助于观察，发现损坏及时更换。从动轴轴段上选择 A型普通平键中的 GB

19、/T.1096键16X10 X84.从动轴段上安装联轴器，选择A型普通平键中的GB/T1906 键 12X8X70。，查表知键材料为45#钢时，I =60Mpa,6 =100MPa眸：(1)计算键受到的作用力FF1= = =15793(N)F2= =21809(N)三、选择轴承和 计算轴承的寿命四、键的选择五、箱体的设计D计算剪切力 FQ： FQ1=15793(N) ；FQ2=21809(N)计算剪切面积：Aj1=16 X48=1344(mm);Aj2=12 X70=840(mm) ；j1 =11.75MPa t =60MPa ,Tj2= = =25.96MPa t =60MPa符合要求。3)

20、核挤压强度D计算挤压作用力：Fjy1=F=15793(N); Fjy2=21809(N)计 算挤压面积：Ajy1= X 84=420 ; Ajy2= X 70=280计算挤压工作主力：Gjy1= = =37.60v6 =100MPaGjy2= = =78.106 =W0MPa所以以上所选键强度足够。主动轴上键的选择：轴段选择A型普通平键屮的GB/T1096中的键8X7X25.轴段 上选择A型普通平键中的GB/T1096中的键12X8X90 校核键：(1)计算键受到的作用F: F1= = =8642NF2= = =5627N(2)校核抗剪强度计算剪切力：FQ1=F1=8642N ； FQ2=F2

21、=5627N计算剪切面积：Aj1=bXL=8X 25=200()； Aj2=12 X 90=1180()Tj1 = = =43MPa t =60Mpa;Tj2= = =4.76MPat =620MPa 强度符合。3)校核挤压强度D计算挤压力作用 Fjy1=8642N : Fjy2=5627N计算挤压面积：Ajy1= X 25=87.5(); Ajy2= X 90=360()Gjy1 = = =98.7 MPa =100 Mpa；Gjy2= = =15.6 MPa 6 =ioo 符 MP 合强度要求。箱体的选择，一般使用情况下，为制造和加工方便，采 用铸造箱体，材料为铸铁。箱体结构采用部分式，部分线选 择在轴线所在的水平面。箱座壁厚取 6 =8mm。箱盖壁厚： 箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度：箱座底凸缘厚度为：o也脚螺栓直径：釉承旁联接螺栓直径：箱盖、箱座凸缘联接螺栓直径：箱体的中心高度 H=da2/2+ (50-70) mmE度=384/2+（50-70）=242-262取屮心高度H=250mm ,取箱体厚度 =8mm。选择轴承端盖，选用凸缘式轴承端盖，根据轴承型号设讣轴承盖的尺寸；高速轴；