北航机械设计课程设计说明书(含有开式齿轮传动的)

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目院（系）班 设计者指导教师2014年5月5日北京航空航天大学机械设计课程设计是在学习了机械制图、机械设计、工程材料、 材料力学、加工工艺等学科之后将前面几门课的知识综合实践运用的 课程。通过学习本课程，学生的总体设计能力和设计创新能力能够得 到提高。本次设计是为了解决带式运输机传动装置中一级闭式齿轮的 问题。计算说明书对闭式齿轮设计的全过程进行了详细的阐述。目录目录 2一.设计任务书 3二原动机的选择 4三运动和运动参数的计算 5四闭式齿轮的计算 8五开式齿轮传动的计算 10六. 轴的计算 11七. 轴承计算与校核 15八. 键的选择与校核 16九联轴器的选择

2、与计算 17十.润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明 18十一 .箱体结构相关尺寸 18十二.减速器附件列表 19十三.参考资料 20.设计任务书题目：带式运输机传动齿轮装置设计 传动装置如下图所示：XX4XX电动机2-联轴無3-一级闭式齿轮越速器4开式齿轮恃朗5-运愉带1. 设计要求1）设计用于带式运输机的传动装置2） 连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带允许误差为5%3）使用期限为10年，小批量生产，两班制工作。2. 原始数据运输带卷筒所需功率P=5.5kW.运输带卷筒工作转速n=86r/min.原动机的选择项目一容设计计算依据和过程计算结果1.电机类型选择电动机类型按工作要求选用

3、Y系列 全封闭自扇冷式笼型三相异步电动 机，电压380伏2.电动机容量选择? 一（1）电动机所需功率?v（2）工作机所需功率? 一1000（通过查表而知）（3）各部件的效率?1联轴器?2滚动轴承（一对）?3闭式齿轮传动?4开式齿轮传动?5卷筒传动? = ?1 ?2?3?4?5（4）传动装置的总效率555.5?cc A A7O 9999因为载荷平稳所以 电机额定功率？?ed 略大于?即可，最（5）电机所需功率 = ? = 0.8498 一 6.472 通常，一级圆柱齿轮减速器传动比终选择P ed 一 7.5 KW3.确定电机转速< 5,则总传动比围为w 25,故电动 机的可选转速围为：?

4、一 （125） X86?/ ?一 862150?/?符合条件的电机有三个系列： Y160M-6, Y132M-4, Y160L-8。而 Y132M-4由于同步转速高，所以价 格便宜，但是传动比大，传动装置 外廓尺寸太大，制造成本咼，结构 不紧凑，故不可取；丫160L-8电机 传动比小，但是同步转速又太低， 质量笨重，价格昂贵，综合考虑选 择 Y160M-6运动和运动参数的计算（一）传动比分配项目一容设计计算依据和过程计算结果1总传动比?970? = = 11.28?862.分配各级传动比取闭式齿轮传动比为?1 = 3.3则开式齿轮传动比为? 1128?2= ?1 = 33 = 3418（二）轴

5、1. 电动机轴2. 高速轴2. 中间轴3. 滚筒轴?0 = ?= 6472? ?0 = ? = 970?/ ?0?0 = 9550#?06472=9550 X_970=63.72 ?. ?1 = ?0?1=6.472 X0.99?=6.407 Kw?1 = ?0 = 970? ?1?1 = 9550話6.07=9550 X 970=63.08 ?. ?2 = ?1 ?2 ?3=6.407 X0.99 X0,97=6.15?19702?133=294?/?2?2 = 9550歼=200?2?3 = ?2 ?2 ?4=6.15 X0.99 X 0.95=5.784?2294?3 =3 ?2 3.4

6、18=86 ?/ ?CC?3?3 = 9550-Z7T?35.784 =9550X 86=642.3 ? ?（三）运动和运动参数的计算汇总轴名功率P/Kw转矩T/N.m转速传动比i效率n输入输出输入输出n/ r/min电机轴6.47263.72970高速轴6.4076.34363.0862.4597010.99中间轴6.1536.0912001982943.3r 0.96滚筒轴5.7875.500642.3635.9863.4180.94四.闭式齿轮的计算1. 选择材料和精度（1）选择材料（2）热处理（3）精度选择2. 计算许用应力（1）极限应力（2）安全系数（3）许用应力3.按齿根弯曲强度设

7、计计算（1）强度公式（2）参数选择计算 载荷系数 齿宽系数 小齿轮转矩初选螺旋角 齿数选择实际传动比齿形系数齿根修正系数按齿根弯曲强 度计算模数4）中心距米用硬齿面，考虑大小齿轮都米用 20Cr。渗碳淬火，齿面硬度5662HRC 按8级精度设计?iim = 1500MPa ,?fe= 850MPa?= 1.1, ? = 1.25?=?=15001.1 =13636?=帀850=680?> > 2? ?1?1 ?2?2K=1.2 ?=0.5?16 ?1 = 9.55 X10 诊66343=9.55 X 10 X-9704=6.24 X10 ? ?= 15°?1 = 22,?

8、2= 3.3 X22= 72.6 7373?= 22= 331822?1 = ° = 24.4?31573?2 =3_° = 81?315?1 = 2.75 ,?2 = 2.25?1 = 1.58 ,?2 = 1.76?> 1.545mm按标准取：? = 3?取 a=150mm(4) 确定螺旋角(5) 分度圆直径(6) 齿宽(7) 验算齿面接 触强度(8) 齿轮的圆周 速度?(?1 + ?2)? =*小? = 147.5?2 cos ?.?(?1 + ?2)B = cos-12?O/=18 11 4?1?1 =” = 69.47?cos ?2?2 =” = 230.5

9、?cos ? = ? ?1 = 34.735?锻钢弹性系数：?= 189.8节点区域系数：? =2.5螺旋角系数：?= vcos ? = 0.97467带入校核公式：2?1 ? + 1? = ? V ?2? 1 =489.8MPa ?=13636?1?1 ? = = 3 53?/ ?60 X10003.53?/ -< 12?/ ?取：?2 = 36?1 = 42?安全符合8级精度制 造要求五. 开式齿轮传动的计算项目一容设计计算依据和过程计算结果4. 选择材料和精度(1) 选择材料(2) 热处理(3) 精度选择5. 计算许用应力(1) 极限应力(2) 安全系数(3) 许用应力6. 按齿根

10、弯曲强度设 计计算(1) 强度公式(2) 参数选择计算 载荷系数齿宽系数 小齿轮转矩齿数选择实际传动比 齿形系数齿根修正系数小齿轮用20CrMnT，大齿轮用20Cr。渗碳淬火，齿面硬度5662HRC按8级精度制造?im = 1500MPa，?fe = 850MPa? =1.1, ? = 1.25?1500?= ?= 1.1 =1363 6?850?=龙=预=680?3 2? ?1?1二 r / '？，？V ?1K=1.2?=0.26 ?出?1 = 9.55 X 10 討?166091=9.55 X 10 X 294=1.978 X105? ?1 = 32,?2 = 3.418 X32=

11、109.376 10973?= 22= 3.318?1 = ?1 = 32?2 = ?2 = 109?1 = 2.57 ,?2 = 2.21(3)按齿根弯曲强度 计算模数中心距调整(5)分度圆直径齿宽?1 = 1.63 ,?2 = 1.812.426mm?= ?(?1 + ?2)2 cos ?3 x(32 + 109)2=2115?CC?1?1 = cos ?3 x32=1=96?“?2?° = cos ?3 x109=1=327? = ? ?1=0.2 X 96=19.2?圆整：m =3mm取 a=215mm取?2 = 20mm ?1 = 25?六. 轴的计算项目一容设计计算依据和

12、过程计算结果1.材料的选取和C值 得选取 高速轴 中间轴 滚筒轴20Cr, C=98 40Cr, C=10040Cr, C=1002.按弯曲强度估算最 小值(1)高速轴?1? > ?v?=98 X=18.39 ?> ?3 7?2?2? >(2)中间轴?23 6.154=100 X“294=27.56 ?3?3?V?33 5.787(3)滚筒轴=100 x/ 86=40.67?拟设计高速轴两轴承相距为84mm小齿 轮分布在中间位置。那么高速轴受到的3.轴的校核(1)高速轴的校核力如图所示: 水平方向：?tan ? = 688 ?=cos?垂直方向：A Z-? = ? tan ?

13、 = 590 ?水平方向：? = 42 X2? = 14448 N.mm?彳?垂直方向? = 42 X? = 24780?. ?转矩：T = 2 ?= 62400?认为轴的扭切应力是对称循环变应力， 折合系数a =1.代入公式?= "?2?+ (?)2? = V? + ? + (?)2=68677 ?. ?计算危险截面直径：查得?_ 1b = 75MPa则? 冷阪石=20?由于齿轮和轴一体化设计，最危险的截 面刚好是齿轮的中心，由于齿轮直径远 大于20mm所以是安全的。(2)中间轴的校核拟设计为两个轴承之间的距离为 83mm 另一端长为100mm物理模型如下图：83mni+llOOm

14、iTi*1<><分析大齿轮的受力情况:大齿轮转矩:66.153?2 = 955 X10 294=200000?.?圆周力：2?2?12 =?2径向力:?12 =? tan ? cor?- = 664 ?轴向力：? = ?tan ? = 570?开式齿轮传动中小齿轮受力情况: 转矩：，6 6.091?2 = 9.55 X10 294=197800?.?圆周力：?12 =2?2 幵=4120?径向力:?12 =?32tan ?= 1500?轴向力：?32 = ? tan ? = 0 ?水平面:?32?12?2? = 2502?1?= 1666?竖直平面:?2? = 4742?1?

15、= - 2356?弯矩图：取 a =0.3 , ?-1b = 75MPa则？ >?=3?VQ.1?_ 1?170 ?.?=28.3 ?七. 轴承计算与校核项目一容设计计算依据和过程计算结果1. 轴承型号的选择2. 轴承校核（1）高速轴轴承考虑到工作时间是10年，寿命较长， 如果中途不换轴承需要使用大号轴 承，这会给后期的设计带来诸多不便， 故考虑每四年更换一次轴承。高速轴采用6006号轴承中间轴采用6008号轴承小齿轮受力：? tan ? =_巧一 =688 ?cos ? = ? tan ? = 590 ?0? = 8.3 ?“- 0.07?0?= 0.28?”- 0.857 >

16、?因此 X=0.56 ，Y=1.55（2）中间轴轴承? = ? + ? = 1.3 两班制工作，则?= 17520? 取?= 1, ? = 1.0? ? 60?11? =cc (?)力? 1丿=13.08 KN< 132? 合格。? tan ?=“= 664? = ? tan ? = 570 ?0? =11.8 ? = 0.048/?0?= 0.26 ?= 0.858 > ?因此 X=0.56 ，Y=1.71? = ? + ? = 1.347 两班制工作，则?= 17520?取? = 1, ? =1.0? ? 60?21?= ?(有？?严=9.107 KN< 170? 合格。

17、八. 键的选择与校核项目-容设计计算依据和过程计算结果材料选择许用挤压应力选用p45号钢，取110MPa45号钢p 110MPa高速轴轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79键 6X 19根据d=20mn及外伸端长度，选择键6X19,其中 b=6mm h=6mm L=19mm t=3.5mm, t1=2.8mm键的校核4?4 X 63.72 X103?=?20 X6 X20=106?<p 110MPa键选取合适中间轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键(GB1096-79)根据轴径d=46mm选择键11 X 29,其中b=11mmh=8mm L=29mm t=

18、5.5mm, t i=3.8mm键 10X 70键的校核4T p dhl34 200 103 74MPa p46 8 29p键选取合适中间轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键(GB1096-79)根据 d=30mm 选择键 12 X 20,其中 b=12mm h=10mmL=20mm t=5mm, 11=3.3mm键 8X 55键的校核4Tp d hl4 198 103108MPa p30 10 20p键选取合适九. 联轴器的选择与计算公称转矩Tn(n - m许用转矩n(r/mi n)轴孔直径d(mm560630020轴孔长度外径D(mm)轴孔 类型键槽 类型LL16244120JA设计计

19、算依据和过程计算结果II轴外伸端需使用联轴器选用弹性柱销联轴器LX2型(GB5014-2003)弹性柱销联轴器LX2型项目-容联轴器的选择十.润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明项目-容设计计算依据和过程计算结果润滑方式润滑油牌号密封形式齿轮线速度?1?1?=60 X1000? X 69.47 X 97060 X1000=3.53 ?/?< 12?故齿轮选用油润滑选用L-CKB（抗氧防锈工业齿轮用油） 机座与机盖凸缘结合面的密封 选用在接合面涂密封胶或水玻璃 的方式 观察孔和放油孔等处的密封选 用石棉橡胶纸垫片密圭寸 轴承端盖处的密封采用毡圈油 封 高速轴轴承处用挡油环防止润 滑油喷入轴承部齿轮选用油 池润滑轴承选用油 润滑I一.箱体结构相关尺寸项目-容设计计算依据和过程计算结果长X宽X高455mnX3 OOmnX 300mm机座壁厚AA =10mm机盖壁厚A iA 1=10mm机座凸缘厚bb=15mm机