机械设计课程设计

1、传动装配的总体设计 TOC o 1-5 h z 1 电机的选择12 求传动比 23 计算各轴的转速、功率、转矩2齿轮的设计2 1 原始数据32 2 齿轮的主要参数32 3 确定中心距4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2 4 齿轮弯曲强度的校核52 5 齿轮的结构设计63 轴的设计计算3 1 轴的材料的选择和最小直径的初定73 2 轴的结构设计83 3 轴的强度校核104 滚动轴承的选择与计算1 滚动轴承的选择142 滚动轴承的校核14键连接的选择与计算1键连接的选择152 键的校核15联轴器的选择 HYPERLINK l bookmark3

2、4 o Current Document 1联轴器的选择162联轴器的校核16润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择1润滑方式的选择162密封方式的选择16箱体及附件的结构设计和选择8 1箱体的结构尺寸178 2 附件的选择1819199 设计小结10 参考资料机械设计课程设计计算说明书已知条件：项目运输带拉力F (N)运输带速 v (m/s)卷筒直径D(mm)参数7502.7280结构简图1传动装配的总体设计电机的选择类型：Y系列三项异步电动机电动机功率的选择电源为交流电源；工作环境为铸工车间运型砂，要求连续工作，工作时有轻 微的振动。选择Y型系列三相异步电动机。假设：Pw 一工作机所需功率，

3、kW ;Pe 电动机的额定功率，kW ；Pd 电动机所需功率，kW ;，乙FV 800 2.7 则：工作机所需要的有效功率：Pw 2.16kW10001000电动机所需功率：PdPw/查表可得：联0.99、轴承0.99、齿轮0.97、滚筒0.96所以：联2轴承3齿轮滚筒0.992 0.993 0.97 0.96 0.886由表16-1选取，电动机白额定功率为3kW。电动机转速的选择以及型号的确定选择常用的电动机转速为1500r/min和1000r/min ;查表16-1 ,确定以下三种方案：力杀方电动机型 号额定功率 (kw)同步转速(r/min )满载转速 (r/min )总传动比1Y100

4、L2-43150014207.7072Y132S-6310009605.2103Y132M-837507103.853辅助计算:因为本设计为单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计，总传动比应在 3-5左右，为了 能够合理的分配传动比，使传动装置结构紧凑，所以应按方案 3选择电动机，即电 动机的型号为Y132S-6。查表16-2,可得：中性高为H=132mm,外伸轴长度80mm,直径38mm,额定 功率和满载转速见上表。求传动比计算各轴的转速n、功率p、转矩T各轴的转速各轴的输入功率1.3.3各轴的输入转矩各轴运动及功率参数轴号转速(r/min )功率P (kW转矩(N m传动比19602.41424.0

5、3.8532224.32.31898.73224.32.27296.72齿轮的设计原始数据材料牌号热处理方法强度极限屈服极限硬度45调质650360217 25540MB正火750500241286其中小齿轮40MEM调质，大齿轮45号钢，周质。齿轮的主要参数由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动，软尺面硬度350HBS,所以齿轮的相关参数按接触强度设计，弯曲强度校核。SHlim 一接触强度的最小安全系数，取SHlm 1.01.2，取1；Zn 一接触疲劳强度计算的寿命系数，取 ZN1 Zn21；Zw 一工作硬化系数，取Zw1由教材图529查得：小齿轮Hlim1 580Mpa ；大齿轮Hlm

6、2 540Mpa所以:式中:z 一重合度系数，对于斜齿轮传动，z =0.750.88,取z =0.8;K 一载荷系数，一般近视取k=1.31.7,因是斜齿轮传动，取K =1.5 ;d一齿宽系数，对于软尺面（350HBS）,齿轮相对于轴承对称布置时，d 0.8: 1.4，取 d 1u一齿数比，对于斜齿轮u 67,取u=4.27。所以:d1 754 32zKT1 u 1HP1 d u确定中心距式中：Zi小齿轮的齿数;Z2一大齿轮的齿数;一齿轮的螺旋角;mn 一斜齿轮的模数。对于软尺面的闭式传动，在满足齿轮弯曲强度下，一般选择乙=2440之间，选取Zi =22,则Z2 乙 4.27 22 94；螺旋

7、角 ，一般情况下在815 ,当制造精度较高或对振动、噪音有要求的齿轮，可取 1020 ,或者更大值。本设计为一般要求，所以初选10斜齿轮的模数 叫 dlos- 34.7 cos101.553,由渐开线圆柱齿轮第Z122一系列，取mn =1.5mn 乙 Z21.5 22 94所以：a=91.45mm2cos 2 cos10取中心距a=90 mm,所以 14 4536,符合其条件8 20 o齿数比Z2/Z1 94/22 4.27,与i=4.28相比，相对误差为0.2%5% 符合条件。齿轮弯曲疲劳强度的校核式中：YST 一试验齿轮的应力修正系数，取 YST =2;Flim 一试验齿轮的齿根的弯曲强度

8、极限应力，由教材图5-28可得Flim1 235Mpa、 Flim2 220Mpa；SFmin 一弯曲强度的最小安全系数，取 SF min =1.4 ；Yn 一弯曲疲劳强度寿命系数，取 Yn =1 ；Yx 一弯曲疲劳强度的计算尺寸系数，取 Yx =1.2000KT1bmn2Z1YfsYY式中：Yfs 一外齿轮的符合齿形系数;4-3、YFS24Zi 21,di 43.254mm;大齿轮：45正火，Z2 81,d2166.838mm;一螺旋角系数。（其他字符的意义同前。）由教材图5-40可得：YFS1 因此，弯曲强度足够。小齿轮：45号钢调质,2.5齿轮结构设计计算齿轮分度圆直径小齿轮：d1mn乙

9、 cos1.5 220.96734.126mm大齿轮：d2mnZ2 cos1.5 940.967145.812mm齿轮宽度按强度计算要求，取齿宽系数d=1,则齿轮的宽度为圆整后小齿轮的宽度为b1 40mm ,大齿轮的宽度为b2 35mm齿轮的圆周速度dmVi60 10003.14 34.126 96060 10001.714m/s （满足精度要求）齿轮的相关参数如下表名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm90传动比i4.27模数mm1.5螺旋角齿数Z2294分度圆直径mm34.126145.812齿顶圆直径mm37.126148.812齿根圆直径mm30.376142.0621齿宽bmm4035

10、3轴的设计计算轴的材料选择和最小直径估算轴的材料选用45号钢，调质处理高速轴和低速轴直径初算直径时，若最小直径段开于键槽，应考虑键槽对轴强度的影响，当该段截面上有一个键槽时，d增加5除7%两个键槽时，d增加10%- 15%由教材表12-2,高速轴C1 115,低速轴C2 110。同时要考虑电动机的外伸直径d=38mm所以d1孰，? 1.051152.3337501.0517.626mm结合电动机的外伸直径d 38mm,初选弹性套柱销联轴器ZC38 82LT6GB/T4323 ,ZC35 82转矩：T KaT 1.5 23.208 34.812N?m 所以初确定轴的结构设计高速轴的结构设计各轴段

11、径向尺寸的初定结合电动机的外伸直径d 38mm,初选弹性柱销联轴器ZC38 82TL6GB4323 84ZC35 82所以取“38mm;；d2 d1 (5 10) mm 43mm； d3 d2 (1:5) 45mm ；由此直径确定轴承，选择深沟球轴承 6209GB/T276 1994，其具体尺寸如下表:基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定负荷/kn极限转速r/mindDB脂油4585191.15278124.517.570009000d4小齿轮；d563mm ；d6 d4 52mm ；d7 d3 45mm。各轴端轴向尺寸的初定li 82 3 79mm；（联轴器的轴孔长度为82mm）I2 60m

12、m；（由于轴承盖外面需要留1015mm的轴段长度）19 2mm 17mm;（轴承孔的宽度 L= 1 C1 C2 （58） 8 20 16 （5 8） 50mm ）2 4mm 14mm;（小齿轮的宽度为 45mm）72mm；10mm ；35mm。3.2.2低速轴的结构设计各轴段的径向尺寸的初定结合电动机的外伸直径d=38mm ,初选凸缘联轴器YC38 82CQOQ QOYLD8GB / T 5823 86YC35 82所以取d1 d高1 5 43mm;d2 d1 (5:10) 51mm ； d3 d2 (1:5) 55mm ；由此直径确定轴承，选择深沟球轴承 6211GB/T276 1994，其

13、具体尺 寸如下表：基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定负荷/kn极限转速r/mindDB脂油55100211.564911.533.525.060007500d4 d3 (2:5) 60mm;d5 d4 (10: 12) 72mm；d6 da 6mm;d7 d3 55mm 0各轴段的轴向尺寸的确定84 3 81mm；(联轴器的轴孔长度为84mm60mm;(使轴段长度露在轴承盖外 1015mm)24mm;66 3mm 63mm ;9mm ；10mm ;18mm o3.3轴的强度校核因低速轴所受转矩大，且两轴的直径相差很小，故只校核低速轴求齿轮上的作用力的大小和方向齿轮上作用力的大小，一一P22

14、218转矩：丁2 9550 9550 114.958N?m；n2184.258圆周力：Ft2 T2 / (d2) 114.958/(230.769) 996.304N ;22求轴承的支反力水平面上支力垂直面上支力230.769(282.950 -996.304 53)/(53 2)3.3.3画弯矩图3.3.3.1J.3.3.2且3.3.3垂直面上的弯 合成弯矩水平面上的弯I矩Fa2矩533.3.4 5面转矩图3.3.5画当量弯矩图因单向回转，视转短为脉动转矩,IL*b/ 0b,已知 B 650Mpa59/98 0.602表 12-1 可得1 59Mpa,0b 98FRpa，小/。N剖面c的 当

15、量享翁:114.958 N?m3.3.6判断危险剖面并验算强度已知 Me M C284.470Nm、3.3.6.险面n剖面C当量弯矩最方且直径号相邻段相差不大,故剖面C为危11b 59Mpa则eFa2 84.470 0.1d30.1 (60733.91Mpap 1b59Mpa3.3.6.2剖面D虽仅受弯矩，但其直径最小, 所以轴的弓S度足够Fr2则该剖面为危险面。4滚?轴承的选择与计算4：U滚动轴承的选择F RB基本尺寸/mm4|舄/mm:基本额定负 j 荷/kn极限转速 r/minDD2B尊im-脂油4585191.152781；31.5420.57000900042.726Nm高速轴的轴承

16、段的直径d=45mm初选深球轴承6209GB/T276 1994，相10.078Nm低速轴的轴承段的直径 d=55mm,选择深沟球轴承6211GB/T276 1994，其具体尺寸如基本尺寸84mmm成IBNm/mm茎本额定负 i荷/而9.97则极限转速n r/minT2=114.958NmdDB脂油55100211.564911.533.525.0600075004.2滚动轴承的校核由于低速轴的转矩大于高速轴，同时低速轴和高速轴的直径相差很小，所以只需Fa校核高速轴的深沟球轴承。 由前面的计算可得转速:n 184.258r / min4.2.1求当量动载荷4.2.2轴向力：Fa Fa2 280

17、.950由上图可知轴2未受轴向载荷，轴 1受轴向载荷FFr1P1fp(XFR1 YFr2),由教材表 14-12 可得，fp 1.2册可得 6311 轴承 C0r 25.0 103N。轴 1: FA1/Cr 280.950/25.0 103 0.0112,查表可得计算出Fa1 / Fr1X 0.56,Y轴 2:P2fpFR2求轴承寿命已知球轴承 二3、Cr0.527 f e ,由教材表1.41.225.01137.18N103N 则Fr2 Fa，则查有关轴承手e 0.31,可14-11 可得按单班制计算每天工作8小时，一年工作360天，则 轴承的年限满足使用要求。5键连接的选择与计算键连接的选

18、择选择普通平键,轴代号公称直径d (mrm公称尺寸长度L(mm)深度(mm130 3810X 8725.0238 4412X8725.0258 6518X11547.0键连接的校核由教材表6-2可得键连接时的挤压应力p 100Mpa,由于低速轴的转矩大于高速轴，而两者的直径相差很小，且对同一个轴来说，只需校核短键，所以只需校核键18 11/T1096-2003齿轮轴段的直径d 60mm；键的长度 l L b 63 (5 : 10) 54mm；键的接触高度k 0.5h 0.5 11 5.5mm；键转动的转矩T2 114.958N ?m则:2T2 103kld2 114.958 1035.5 54

19、 6012.902Mpa p100Mpa所以键连接符合强度要求6联轴器的选择联轴器的选择结合电动机的外伸直径d=38mm为高速轴最小直径，初选弹性套柱销联轴器。 型号为YC38 82LT6联轴器 YC 82GB/T4323；YC35 82低速轴的最小直径为43mm初选凸缘联轴器，型号为YLDM轴器 J43 81 GB5843 86.J1B38 80联轴器的校核因为低速轴所受的转矩较大，只校核低速轴 T2 11.958N ?m ,考虑到转矩变化很小取Ka 1.3。所以Tac KaT2 1.3 114.958 149.445 p Tn 250N?m； 所以，联轴器符合其强度要求。7润滑方式、润滑油

20、牌号及密封方式的选择润滑方式的选择润滑方式有两种：低速轴的转速为2.7 m/s,高速轴的转速为电动机的转速 故大齿轮和小齿轮均采用油润滑。密封方式的选择一般选用接触式密封，半粗羊毛毡垫圈8箱体及附件的结构设计和选择箱体的结构尺寸减速器铸造箱体的结构尺寸表名称符号结构尺寸（mm齿轮减速器箱座（体）壁厚8箱盖壁厚8箱座、箱盖、箱底座 凸缘的厚度箱座、箱盖的肋厚轴承旁凸台的高度 和半径H由结构要求来确定轴承座的外径凸缘式：D2=D+5d3地 脚 螺 钉直径与数目单击减速器16通孔直径20沉头座直往45底座凸缘直径2523连 接 螺 栓轴承旁连接螺 栓直径箱座、箱盖连接 螺栓直径d2 (0.5:0.6

21、)df 8,螺栓的间距 l 150:200连接螺栓直径12通孔直径13.5沉头座直径26凸缘尺寸2016定位销直径轴承蓬螺旬直径视空盖螺钉直径吊环螺钉直径根据减速器的重量来确定箱体外壁至轴承座 断面的距离大四牝顶圆与相体 内壁的距离10.000齿轮断面与箱体内 壁的距离10.000箱体附件的选择窥视孔及窥视盖的选择根据表14-8,选择游标尺M12（12），其具体尺寸如下表（mm）P 412628106420116 18.2.3通气器的选择根据表14-9,选择M20X 1.5,其具体尺寸如下表（mm）sLlaM20X 1.53025.422281546起吊装置的选择8.2.5根据表14-12,选择吊耳环和吊钩，具体尺寸如下表：（mm）吊钩（起吊整机用）吊耳环（起吊箱盖用）8.2.6螺塞和封油垫的选择选择外六角螺