机械设计课程设计计算说明书

1、新乡学院新乡学院机械设计课程设计设计题目 二级展开式圆柱齿轮减速器系 别_ 机 电 工 程 系 班 级_ 机械自（5）班 学生姓名 周 晓 彬 学 号_ 指导教师 2010年1月目录一、设计任务书 .(3)二、动力机的选择. (4)三、计算传动装置的运动和动力参数.(4)四、V带轮的设计.(5)五、齿轮设计. . . . . .(7)六、轴的设计.(10)七、联轴器的选择.(21)八、润滑方式的确定.(21)九、箱体及其附件的结构设计.(21)十、设计总结.(22)十一、参考资料.(23)一设计题目：带式运输机的传动装置的设计题号10一 带式运输机的工作原理（二级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机

2、的传动示意图）2工作情况：已知条件1) 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35；2) 使用折旧期；8年；3) 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4) 动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；5) 运输带速度容许误差：±5%；6) 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3原始数据题号参数10运输带工作拉力F/KN4800运输带工作速度v/(m/s)1.25卷筒直径D/mm500注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑。二 动力机选择231 电动机容量的选择设计方案的总效率本设计中=0.99（两对

3、联轴器的效率取相等） =0.99（123为减速器的3对轴承） =0.98（4为卷筒的一对轴承）=0.95（两对齿轮的效率取相等）=0.841电动机的输出功率:Pd=FV/100=7.1KW2 电动机转速的选择由v=1.25m/s V = Nw=47.8r/min由1表13-2知圆柱齿轮传动比范围为35。初选为同步转速为970r/min3电动机型号的确定由表12-12查出电动机型号为Y160M-6其额定功率为7.5kW，满载转速970r/min。基本符合题目所需的要求。三 计算传动装置的运动和动力参数1 计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：nm

4、/nw=970/47.8=20.32 合理分配各级传动比由于减速箱是展开式布置，所以i1（1.3-1.5）i2。因为i20.3取i20测选取 i1=5 i2=4速度偏差为0.5%，所以可行。3 各轴转速、输入功率、输入转矩 转速的计算 各轴转速 电动机转轴速度 n0=970r/min高速I n1=970r/min 中间轴II n2=194r/min=0.841Pd=7.1KWNw=47.8r/min20.3i1=5 i2=4n1=970r/minn2=194r/min低速轴III n3= =48.5r/min 卷筒 n4=47.8r/min。各轴功率: 电动机额定功率 P0=Pd*=7.5Kw

5、高速I P1=P0*n12=P0* = 7.5*0.99*0.99= 7.35Kw 中间轴II P2=P1=P1*n齿*n轴承=7.35*0.95*0.99=6.91 Kw低速轴III P3=P2*n34=P2*=6.91*0.95*0.99=6.5kw卷筒 P4=P3*n45=P3*=6.5*0.98*0.99=6.31Kw各轴转矩: 高速I T1= =92.4N·m中间轴II T2= =340.165N·m低速轴III T3= =1279.9N·m 卷筒 T4=1260.68N·m项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速（r/min）97

6、097019448.547.8功率（kW）7.57.356.916.56.31转矩73.892.4340.161279.91260.68四 V带轮的设计确定计算功率查表得： =1.27.1=8.52kw选择带型号查表，试选用带型为A型带n3=48.5r/minn4=47.8r/minP0=7.5KwP1= 7.35KwP2= 6.91 KwP3=6.5kwP4=6.31KwT1=92.4N·mT2=340.165N·mT3=1279.9N·mT4=1260.68N·m =8.52kw选取带轮基准直径查课本表8-3和表8-7得小带轮基准直径=140mm，则

7、大带轮基准直径d2=500mm。验算带速v在525m/s范围内，带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a：mm所以带长=.查表选取基准长度得实际中心距取验算小带轮包角，包角合适。确定v带根数z因，带速查表8-5a或8-5c和8-5b或8-5d,并由内插值法得.查课本表8-2得=0.91.查课本表8-8,并由内插值法得=0.94由公式8-22得故选Z=6根带。计算预紧力查课本表8-4可得,故:单根普通带张紧后的初拉力为d2=500mmv=7.71m/sA=1000mmZ=6计算作用在轴上的压轴力利用公式8-24可得:五 齿轮的设计1高速级大小齿轮的设计：(1)：高速级小齿

8、轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。(2)查表11-7得： 。查课本第165页表11-4得：Sh=1.1 Sf=1.3 。查表11-10C图得： 。 。(3)按齿面接触强度设计：7级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距：得：=209考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a=210 m=3.5则 取Z1=20 Z2=100齿宽b=84mmF=158.8NF=1873.7Na=210 m=3Z1=20 Z2=100（4）验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： =21.6Mpa所以安全。（5）齿轮的圆周

9、速度： 查课本第162页表11-2知选用7级的的精度是合适的。主要参数：模数(法面模数) M=3.5标准中心距 A0=210.0000 齿轮1分度圆直径 d1=70.00000(mm)齿轮1齿顶圆直径 da1=75.00000(mm)齿轮1齿根圆直径 df1=61.25000(mm)齿轮1齿顶高 ha1=3.50000(mm)齿轮1齿根高 hf1=4.37500(mm)齿轮1全齿高 h1=7.87500(mm) 齿轮2分度圆直径 d2=350.00000(mm)齿轮2齿顶圆直径 da2=355.00000(mm)齿轮2齿根圆直径 df2=341.25000(mm)齿轮2齿顶高 ha2=3.50

10、000(mm)齿轮2齿根高 hf2=4.37500(mm)齿轮2全齿高 h2=7.87500(mm)2低速级大小齿轮的设计：（1）材料：低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。（2）查得： 查得： 。 。V=1.19m/s查得： 。 。（3）按齿面接触强度设计：7级精度制造，查得：载荷系数，取齿宽系数计算中心距：得：=239考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取a=250 m=4则 取Z1=25 Z2=100齿宽b=125mm（4）验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： =27.65Mpa 所以安全。（5）齿轮的圆周速度：查表

11、知选用7级的的精度是合适的。主要参数：模数(法面模数) M=4实际中心距 A=250.00000(mm)齿轮1齿数 Z1=25齿轮1齿宽 B1=125(mm)齿轮1齿宽系数 d1=0.600齿轮1分度圆直径 d1=100.00000(mm) 齿轮1齿顶圆直径 da1=108.00000(mm)齿轮1齿根圆直径 df1=90.00000(mm)齿轮1齿顶高 ha1=4.00000(mm)齿轮1齿根高 hf1=5.00000(mm)齿轮1全齿高 h1=9.00000(mm)齿轮2齿数 Z2=100a=250 m=4Z1=25 Z2=100V=0.12m/s齿轮2齿宽 B2=130(mm)齿轮2分度

12、圆直径 d2=400.00000(mm)齿轮2齿顶圆直径 da2=408.00000(mm)齿轮2齿根圆直径 df2=390.00000(mm)齿轮2齿顶高 ha2=4.00000(mm)齿轮2齿根高 hf2=5.00000(mm)齿轮2全齿高 h2=9.00000(mm)六 轴的设计：1高速轴设计：(1)材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=115。(2)各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： =23mm又因为装小带轮的电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查手册取。L1=1.75d1-3=60mm。因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，

13、所以查表取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58mm。段装配轴承且，所以查表取。选用6009轴承。L3=B+2=16+10+2=28mm。段主要是定位轴承，取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 查手册51页表4-1得：得：e=5.96.25。段装配轴承所以 L6= L3=28。L1=60mmd2=40mmL2=58mmd3=45mmd4=50mmd5=d6=45L6= L3=28校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96作用在齿轮上的圆周力为： 3080N径向力为1132.03N作用在轴1带轮上的外力： 求垂直面的支反力：求垂直弯矩，并

14、绘制垂直弯矩图：求水平面的支承力：由得NN求并绘制水平面弯矩图：求F在支点产生的反力：求并绘制F力产生的弯矩图：F在a处产生的弯矩：3080N1132.03N求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。(3)轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则 因此所该轴承符合要求。(4)弯矩及轴的

15、受力分析图如下：5键的设计与校核: 根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得查课本155页表10-10所选键为：中间轴的设计：(1)材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取C=115。(2)根据课本第230页式14-2得： =38mm ：段要装配轴承，所以查表1-16取，查表6-1选用6208轴承，L1=B+=18+10+10+2=40。装配低速级小齿轮，且取，L2=128，因为要比齿轮孔长度少。段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3=10。装配高速级大齿轮，

16、取 L4=84-2=82。段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+3+2=18+10+10+2=43。校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94作用在2、3齿轮上的圆周力： 2707N 径向力： 8709N求垂直面的支反力计算垂直弯矩：求水平面的支承力： 计算、绘制水平面弯矩图：求合成弯矩图，按最不利情况考虑：求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径： n-n截面: m-m截面: 由于，所以该轴是安全的。轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷

17、的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取则，轴承使用寿命在2-3年范围内，因此所该轴承符合要求。弯矩及轴的受力分析图如下：键的设计与校核：已知参考教材表10-11，由于所以取因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为: 从动轴的设计：确定各轴段直径计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得： =58.85mm考虑到该轴段上开有键槽，因此取为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密

18、封圈标准值，因此取。设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215:。设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。设计轴环及宽度b使齿轮轴向定位，故取取,确定各轴段长度。有联轴器的尺寸决定(后面将会讲到).因为,所以轴头长度mm （4）校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力： 径向力：求垂直面的支反力：计算垂直弯矩：.m求水平面的支承力。计算、绘制水平面

19、弯矩图。求F在支点产生的反力求F力产生的弯矩图。F在a处产生的弯矩：求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把与直接相加。求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径。因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：考虑到键槽的影响，取因为，所以该轴是安全的。（5）轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则,该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。(6)弯矩及轴的受力分析图如下：（7）键的设计与校核：因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L1=107初选键长为100,校核所以所选键为: 装齿轮查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L6=122初选键长为100,校核所以所选键为:.七.联轴器