精选机械设计课程设计说明书

-PAGE2-机械设计根底课程设计说明书课程名称：机械设计根底课程设计院别：汽车学院专业：汽车效劳工程〔师范〕班级：12汽服师姓名：宁超华学号：2023095544009指导教师：张平教务处制二00八年十二月二十日§1机械设计课程设计任务书vF一、题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。vF二、条件：原始数据：§2传动方案的分析§3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量〔1〕工作机卷筒上所需功率Pw和转速nwPw=Fv/1000=4.16kwnw=60v×1000/πd=87.31(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率η总。设η1、η2、η3、η4、η5分别为弹性联轴器、2对闭式齿轮传动〔设齿轮精度为7级〕、3对滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由[2]表1-7查得η1=0.99，η2=0.98，η3=0.98，η4=0.96，η5=0.95,那么传动装置的总效率为η总=η1η22η33η4η5=0.825.103.选择电动机转速由[2]表13-2推荐的传动副传动比合理范围普通V带传动i带=2～4圆柱齿轮传动i齿=3～5那么传动装置总传动比的合理范围为i总=i带×i齿1×i齿2i‘总=〔2～4〕×〔3～5〕×〔3～5〕=〔18～100〕电动机转速的可选范围为nd=i‘总×nw=〔18～100〕×nw=18nw～1000nw=1571.58～87310根据电动机所需功率和同时转速，查[2]表12-1，选择一电动机，常选择电动机的转速有1000或1500，如无特殊需要，不选用750r/min以下的电动机。选用同时转速为940选定电动机型号为Y112M-6二、传动装置总传动比确实定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比i总=nm/nw=式中nm电动机满载转速，940r/min;nw工作机的转速，87.31r/min。2.分配传动装置各级传动比i总=i带×i齿1×i齿2分配原那么：〔1〕i带＜i齿〔2〕i带=2～4i齿=3～5i齿1=〔1.3～1.5〕i齿2根据[2]表2-3，V形带的传动比取i带=2.6，那么减速器的总传动比为i=11.00圆柱齿轮减速器的传动比为i齿=4.23三、运动参数和动力参数计算1.各轴转速计算940nⅠ=nm/i带=940/2.6=361.54nⅡ=nⅠ/i齿1=361.54/4.23=85.472.各轴输入功率P0=Pd=5.10PⅠ=Pdη4=5.10x0.96=4.89PⅡ=PⅠη2η3=4.896x0.98x0.98=4.703.各轴输入转矩T0=9550Pd/n0=9550x5.10/940=51.81TⅠ=9550PⅠ/nⅠ=9550x4.89/361.54=129.17TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=9550x4.70/85.47=23.77表1传动装置各轴运动参数和动力参数表工程轴号功率转速转矩传动比0轴5.1094051.812.6Ⅰ轴4.89361.54129.174.23Ⅱ轴4.7085.4723.77§4传动零件的设计计算一、V带传动设计1.设计计算表工程计算〔或选择〕依据计算过程单位计算〔或确定〕结果(1)确定计算功率PcaPca=d查[1]表8-6取Pca=1.1x5.10KW=5.61KW(2)选择带的型号查[1]图13-15选用B型带(3)选择小带轮直径140查[1]表8-6及8-8140(4)确定大带轮直径=查[1]表8-8=355=355(5)验算传动比误差＝2.5%合格(6)验算带速=7(7)初定中心距=742.5(8)初算带长(9)确定带的基准长度查[1]表8-2因为，选用B型带取(10)计算实际中心距离〔取整〕(11)安装时所需最小中心距〔取整〕=689.8(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距=757.05(13)验算小带轮包角度(14)单根V带的根本额定功率查[1]表8-5a插值法=2.08(15)单根V带额定功率的增量查[1]表8-5b插值法=0.30(16)长度系数查[1]表8-2由得1.00(17)包角系数表8-5插值法＝0.95(18)单位带长质量表8-11=0.17=0.17(19)确定V带根数3(20)计算初拉力=226.26(21)计算带对轴的压力13432.带型选用参数表带型B1403557723.531343B=(3-1)x19+2x11.5=613．大带轮结构相关尺寸工程计算〔或选择〕依据计算过程单位计算〔或确定〕结果(1)带轮基准宽bd查[1]表13-10因选用B型，故取14mm14(2)带轮槽宽Bb=14+2x4xtan(38°/2)=16.8mm16.8(3)基准宽处至齿顶距离ha查[1]表13-10ha>=3.5mmha=4(4)基准宽处至槽底距离hf查[1]表13-10hf>=10.8mmhf=11(5)两V槽间距e查[1]表13-10e=19+-0.4mme=19(6)槽中至轮端距离f查[1]表13-10f>=11.5mmf=11.5(7)轮槽楔角φ查[1]表13-10355>190所以＝38°°38°(8)轮缘顶径dada=355+2x4=363mmda=363(9)槽底直径dfdf=355-2x11=333mmdf=333(13)大带轮孔径d与该段轴的直径相同，与轴有配合42(15)轮毂长LL=(1.5-2)d50二、渐开线直齿圆柱齿轮设计〔一〕直齿圆柱齿轮设计计算表工程计算〔或选择〕依据计算过程单位计算〔或确定〕结果1．选齿轮精度等级查[1]表11-2级72．材料选择查[1]表11-1小齿轮材料为45〔调质〕，齿面硬280HBS，大齿轮材料为45〔调质〕，齿面硬度为240HBS3．选择齿数ZZ1=23Z2=23x4.23=98个Z1=23Z2=984．按齿面接触强度设计1〕载荷系数K查[1]11-3表K=1.2〔2〕区域系数ZHZH=2.5ZH=2.5(3)计算小齿轮传递的转矩T1=Nmm(4)齿宽系数Фd由[1]表11-6Фd=0.8(5)材料的弹性系数ZE由[1]表11-4MPa1/2ZE=189.8(6)齿轮接触疲劳强度极限由[1]表11-1600550600550〔7〕计算接触疲劳强度许用应力[σH]取失效概率≤１％，查［1］表11-5，得平安系数SH=1.0[σH]1==600[σH]2==550代入较小的［σH］=550〔8〕试算小齿轮分度圆直径按[1]式〔11－3〕试算=70.45mm70.45〔9〕计算圆周速度vm/s1.36〔10〕计算齿宽Bb=φdd1b=0.870.45=56.36取B1=55B2=60mmB1=55B2=60〔11〕模数3.065．按齿根弯曲强度设计〔1〕载荷系数K查[1]11-3表K=1.2〔2〕齿形系数YFa根据齿数和由[1]图11-8YFa1=2.8YFa2=2.28YFa1=2.8YFa2=2.28〔3〕应力校正系数YSa由[1]图11-9YSa1=1.58YSa2=1.82YSa1=1.58YSa2=1.82〔4〕齿轮的弯曲疲劳强度极限由[1]表11-1420460420460〔5〕计算弯曲疲劳许用应力[σF]取失效概率≤１％，查［1］表11-5取弯曲疲劳平安系数SF＝1.3[σF]1=[σF]2=[σF]1=323.08[σF]2=353.85〔6〕计算大小齿轮的并加以比拟=0.0137=0.0117结论：小齿轮的数值大=0.0137=0.0117〔7〕齿根弯曲强度设计计算由[1]式11-11=2.1452.145结论：由齿根弯曲疲劳强度计算模数，取＝2.5mm。为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=72mm来计算应有的齿数。于是由==取30那么Z2=Z1×i齿1=取Z2=1276．几何尺寸计算〔1〕计算中心距a=196.25将中心距圆整为mm=196.25〔2〕计算齿轮的分度圆直径dmm〔3〕计算齿轮的齿根圆直径dfmm〔4〕计算齿轮宽度Bb=φdd1圆整后取：B1=0.875=60B2=55mmB1=60B2=55〔三〕直齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽直齿圆柱齿轮m=2.5=196.25B1=60B2=55§5轴的设计计算减速器轴的结构草图一、Ⅰ轴的结构设计1．选择轴的材料及热处理方法查[1]表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2．确定轴的最小直径查[1]的扭转强度估算轴的最小直径的公式：24.54~30.02再查[1]表15-3，考虑键：有一个键，轴的直径加大5～7%，取6%3．确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果考虑带轮=30=30轴承盖定位：(教材P364)d2=d1+2〔0.07~0.1〕d1=30+5.88~8.4=35密封圈：手册P94d2=35mm=35考虑轴承d3>d2轴承代号：7011ACB=18mm，a=25.9mm，da=62mm，d3=40mm。=40考虑齿轮定位d4>d3符合标准直径〔手册P11〕：d4=43mm=43轴间定位d5=d4+2〔0.07~0.1〕d4=49.4~53.2mm考虑标准直径d5=45mm=45考虑轴承安装高度(手册P73)d6=da=52mm=52考虑轴承盖d7=40mm=404．选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查[2]，应选用润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查[2]表11-18地脚螺栓直径及数目n查[2]表11-1查[2]表3-13，取＝20，＝20轴承旁联接螺栓直径查[2]表11-1查[2]表3-9，取＝16＝16轴承旁联接螺栓扳手空间、查[2]表11-1因为＝16，所以2220轴承盖联接螺钉直径查[2]表11-2轴承盖厚度查[2]表11-10小齿轮端面距箱体内壁距离查[2]，取=10=10轴承内端面至箱体内壁距离查[2]因为选用脂润滑，所以＝10轴承支点距轴承宽边端面距离a查[2]表6-6，选取7207AC轴承，故5.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果=56=10.35=30=48.98=1.4hh=(0.07~0.1)=53==5.6=53L〔总长〕L=++++++=256.94mmL=256.94〔支点距离〕=+++++2-2a=173.1mm=173.1二、Ⅱ轴的结构设计1．选择轴的材料及热处理方法查[1]表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2．确定轴的最小直径查[1]的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查[1]表15-3，考虑键：有一个键，轴的直径加大5～7%，取6%3．确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果根据选用联轴器为弹性套柱销联轴器型号LT8，取＝55=55查[2]表7-12，取＝65=65考虑＞，选取7类轴承，选用轴承代号7014AC,=70=70考虑轴承定位，取安装直径并查[2]表1-16，取=80=80故取9595考虑轴承定位，取安装直径==80=70==70=654．选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查[2]〔二〕应选用润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a用7014AC轴承，查[2]表6-6得30.95.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果查手册，选用J1型，那么=84-〔2~3〕=81~82取8282=38.9=58.1=58=1.4hh=(0.07~0.1)=11.2==33.26=36.02L〔总长〕L=317.84〔支点距离〕=148.5§6轴承的选择和校核一、Ⅱ轴承的选择和校核1．Ⅱ轴轴承的选择选择Ⅱ轴轴承的一对7008AC轴承，校核轴承，轴承使用寿命为6年，每年按200天计算。2．根据滚动轴承型号，查出和。3．校核Ⅱ轴轴承是否满足工作要求〔1〕画轴的受力简图。〔2〕求轴承径向支反力、〔a〕垂直平面支反力、〔b〕水平面支反力、〔c〕合成支反力、〔3〕求两端面轴承的派生轴向力、〔4〕确定轴承的轴向载荷、所以轴承1被压紧，轴承2被放松〔5〕计算轴承的当量载荷、查[1]表13-5、13-6：有轻微冲击，所以选取，查13-5得：查得：所以：〔6〕校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承Pr2计算，滚子轴承的0.68，查[1]表16-9取冲击载荷系数1.0，查[1]表16-8取温度系数1.0，计算轴承工作寿命：结论：轴承受命合格§7键联接的选择和校核一、Ⅱ轴大齿轮键1．键的选择选用普通圆头平键A型,轴径40mm,查[1]表10-9得2．键的校核键长度小于轮毂长度，前面算得大齿轮宽度65mm,根据键的长度系列选键长70mm。查[1]表10-10得所以所选用的平键强度足够。校核，参考[1]P158公式〔10-26〕，〔10-27〕：所以所选用的平键强度足够。§8联轴器的选择查[1]表17-1得查[2]表8-5，选用弹性套柱销联轴器:LT9联轴器§9减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1．齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，应选择浸油润滑。2．滚动轴承的润滑由前面设计可知，所有滚动轴承的线速度〔，d为轴承的内径，n为转速〕较低，故均是选用脂润滑。二、减速器密封1.轴外伸端密封因为轴承选用脂润滑，工作环境较清洁，轴颈圆周速度，工作温度不超过，所以轴外伸端选用毛毡圈密封。2.轴承靠箱体内侧的密封因为轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油和润滑脂混合，所以在轴承前设置挡油环。查图16-12可得3.箱体结合面的密封为保证密封，箱体剖分面连接凸缘应有足够宽度，并要经过精刨或刮研，连接螺栓间距也不应过大〔小于150-200mm〕，以保证跢的压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片。为提高密封性，可在剖分面上制出回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱§10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚取＝8mm箱盖壁厚取＝8mm箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径取=20mm地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径取＝16mm＝16箱盖与箱座联接螺栓直径取＝12联接螺栓的间距：(150~200)mm,取＝150mm150轴承端盖螺钉直径取定位销直径查表4-4取＝10＝10、、至外箱壁距离262218、至凸缘边缘距离查[2]表5-12416轴承旁凸台半径＝＝20mm凸台高度＝47.5mm＝47.5轴承座宽度=8+20+22+(5+10)=55~60mm＝60铸造过渡尺寸X:Y=1:201:20大齿轮顶圆与内箱壁距离≥=,取＝10mm＝10齿轮端面与内箱壁距离≥10~15≥10~15mm,取＝10mm＝10箱盖、箱昨筋厚、取＝8mm取＝8mm＝8＝8轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖窥视孔用于观察传动件的啮合情况、润滑状态等，还可用来注入润滑油。窥视孔盖和箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中杂质。查[2]表11-4得，因为，所以选取盖厚为mm，长为l=180mm，宽为b=140mm的窥视孔盖，如下列图所示。2.通气塞和通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器用于通气，能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内，外气压平衡一致，以防止由于运转时箱内油温升高，内压增大，而引起减速器润滑油沿接合面、轴伸处及其他缝隙渗漏出来。查[2]表11-5，选取通气塞如下列图所示3.油标、油尺油标尺一般安装在箱体侧面，设计时应注意其在箱座侧壁上的安置高度和倾斜角，设计应满足不溢油、易安装、易加工的要求，同时保证油标尺倾角在于或等于45度。油标用来指示箱内油面高度，它应设置在便于检查及油面稳定之处，所以安装在低速级传动件附近。查[2]表7-10得，选取杆式油标，4.油塞、封油垫为了排队油污，更换减速器箱体内的污油，在箱座底部油池的最低设置有排油孔。排油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面常做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以做一日和尚撞一天钟能将污油放尽。排油孔平时用放油螺塞堵住。箱壁排油孔处应有凸台，并加工沉孔，放封没圈以增强密封效果。放没螺塞有六角头圆柱螺纹油塞自身不能防止漏油，应在六角头与放油孔接触处加封油垫片。放油螺塞的直径可按减速箱座壁厚的2~2.5倍选取。查[2]表7-11得5.起吊装置为了装卸和搬运减速器，常在箱盖上铸出吊耳或吊耳环，用于起吊箱盖，也可用于起吊轻型减速器，但不允许起吊整台减速器。吊钩在箱座两端凸缘下部直接铸出，其宽度一般与箱壁外凸缘宽度相等，吊钩可以起吊整台减速器。查[2]表11-3得吊耳环：吊钩：6.轴承端盖、调整垫片(1)轴承端盖的设计轴承端盖是用来对轴承部件进行轴向固定，它承受轴向载荷，可以调整轴承间隙，并起密封作用。根据