机械设计课程设计 哈工大

1、目录设计题目说明1计算说明2一、电动机的选择及运动参数的计算21、选择电动机22、计算传动比23、计算各级运动参数24、汇总表格3二、齿轮的传动设计计算41、高速轴啮合齿轮计算42、低速轴啮合齿轮计算5三、轴的设计计算及校核61、确定基本轴径72、各轴段直径及长度数据83、校核输出轴8四、轴承的选择及寿命校核10 1、选择轴承112、校核轴承寿命11五、 键的选择及强度校核11六、 联轴器的选择11七、润滑方式和密封方式选择12八、减速器箱体设计12九、附件设计12参考文献14设计题目说明设计题目：二级齿轮减速器原始数据：传送带拉力F=1500; 传送带速度V=1.5m/s; 驱动滚筒直径d=

2、240mm;说明：（1）机器大批量生产；（2）工作环境多尘；（3）平稳载荷；（4）最短工作年限5年二班制。方案分析：减速器横向尺寸较小，结构紧凑，重量轻，节约材料，两大齿轮直径相差不大，浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大，高级齿轮的承载能力不能充分利用，中间轴承润滑困难，仅能有一个输入和输出端，限制了传动装置的灵活性。传送装置简图：计算说明一、 电动机的选择及运动参数的计算1、 电动机的选择1）工作机的使用功率PwF=1500N,v=1.5m/s,w=0.96。Pw=FV1000w=15001.510000.96=2.34Kw2）计算所需电动机的功率Pd齿式联轴器效率l=0.99

3、，8级精度圆柱直齿轮效率c=0.97，深沟球轴承效率z=0.99。=l2c2z4=0.9920.9720.992=0.89Pd=Pw=2.340.89=2.63Kw因载荷平稳额定功率只需略大于Pd即可，查表得取3Kw。3）选择电动机的转速工作转速为nw=601000VD=6010001.5240=119.4r/min单级圆柱直齿轮传动比范围是34两级圆柱直齿轮传动比范围是840则电动机转速范围为n0=inw=840119.4=955.24776.0r/min取n=1500r/min查表选择电动机型号为Y100L2-4满载转速为1420r/min,额定功率为3Kw。2、计算传动比电动机满载转速为

4、1420r/min,i=n0nw=11.9分配传动比,i1=(1.31.4)i2，i1i2=i。取i2=3.02，,i1=3.943、计算各级运动和动力参数1）计算各轴转速n1=1420r/minn2=n1i1=14203.94=360rminn3=n2i2=3603.02=119r/min2）计算各轴功率1轴：P1=Pdl=2.630.99=2.60Kw2轴：P2=P1cz=2.600.970.99=2.50Kw3轴：P3=P2cz=2.500.970.99=2.40Kw卷筒轴：Pw=P3lz=2.400.990.99=2.35Kw3）计算各轴的输入转矩电动机输出轴的转矩Td=9.55106

5、Pdnm=9.551062.=1.85104Nmm故1轴：T1=Tdl=1.851040.99=1.83104Nmm 2轴：T2=T1czi1=1.831040.970.993.94=6.93104Nmm 3轴：T3=T2czi2=6.931040.970.993.02=2.01105Nmm 卷筒轴：T卷=T3lz=2.011050.990.99=1.97105Nmm4、 汇总表格轴功率/Kw转矩/N.mm转速/r/min传动比/i效率/电机轴2.631.85104142010.9912.601.8310414203.940.9622.506.931043603.020.9632.402.01

6、10511910.98卷筒2.351.97105119二、 齿轮的传动设计计算1、高速轴啮合齿轮计算1）考虑此减速器及现场安装的限制，故大小齿轮选用软齿面渐开线直齿齿轮。大齿轮材料采用45钢正火，硬度为190HBW小齿轮材料采用45钢调质，硬度为236HBW2）Hlim1=570MPa，Hlim2=390MPaFlim1=220MPa，Flim2=170MPa取SH=1，SF=1.25H1=570MPa，H2=390MPaF1=176MPa，F2=390MPa3）确定z1,z2。取z1=24，z2=243.94=96.5，取z2=95取d=1，k=1u=95/24=3.96。4）小齿轮的转矩T

7、小=T1z=1.831040.99=1.81104NmmH=minH1,H2=390MPa则d176.63kT小(u+1)duH2=76.6311.81104(3.96+1)13.963902=40.62mm5）模数m=d1/24=1.69mm，取m=2mm中心距a=0.5m(z1+z2)=119mm圆整a=120mm，令z1=96，则u=z1z2=41=4-3.944=1.5%d1=z1m=48mmd2=z2m=192mm齿宽b=dd1=48mm，取b2=50mm，b1=55mm校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数YF1=2.75，YF2=2.25，齿形系数与许用应力的比值为YF1F1=2.

8、75220=0.0125YF2F2=2.25170=0.0132因为YF2F2较大，故只校核齿轮2F2=2kT小YF2bd1m=211.811042.2550482=16.97MPaF2故设计合理6） 齿轮参数齿顶圆直径da1=52mm，da2=196mm 齿根圆直径df1=43mm，df2=187mm2、 低速轴啮合齿轮计算1）确定z1,z2。取z1=22，z2=223.02=66.44，取z2=66取d=1，k=1u=66/22=3。2） 小齿轮的转矩T小=T2z=6.86104NmmH=minH1,H2=390MPa则d176.63kT1(u+1)duH2=76.6316.86104(3

9、+1)133902=64.65mm3）模数m=d1/22=2.94mm，取m=3mm中心距a=0.5m(z1+z2)=132mmu=z1z2=31=3.02-33=0.6%d1=z1m=66mmd2=z2m=198mm齿宽b=dd1=66mm，取b2=70mm，b1=75mm校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数YF1=2.83，YF2=2.25，齿形系数与许用应力的比值为YF1F1=2.75220=0.0128YF2F2=2.25170=0.0132因为YF2F2较大，故只校核齿轮2F2=2kT1YF2bd1m=216.861042.2570663=22.27MPaF2故设计合理4） 齿轮参数

10、齿顶圆直径da1=72mm，da2=204mm 齿根圆直径df1=58.5mm，df2=190.5mm三、轴的设计计算及校核1、 确定基本轴径b=600MPa，取c=1001轴：dmmc3pn=11032.=13.46由于有键槽，故dmm13.461.03=13.86取d=25mm2轴：dmm=c3pn=11032.50360=20.99取d=30mm3轴：dmm=c3pn=11032.40119=29.94由于有键槽，故dmm29.941.03=30.84取d=32mm2、 各轴段直径及长度数据由于小齿轮1分度圆与选择的轴径相差较小，采用轴齿轮。1轴：位置轴径/mm长度/mm联轴器2560油

11、封处2860轴承3013轴肩3698齿轮处5255轴肩3620轴承30132轴：位置轴径/mm长度/mm轴承3027小齿轮23674轴肩3812大齿轮13549轴承30323轴：位置轴径/mm长度/mm轴承4032大齿轮24568轴肩4910空轴段4669轴承4015油封处3855联轴器32803、 校核输出轴（1） T3=9.55106P3n=9.551062.40119=2.01105NmmFt2=2Td2=22.01=2030.30NFr2=Ft2tann=738.97N(n=20) Fa2=0N（2） 确定轴的跨距:（3） 校核强度水平方向F1=Fr2121.557.5+121.5=5

12、01.6NF2=Fr2-F1=237.37NM=F157.5=28842N.mm弯矩图：竖直方向F1=Ft2121.557.5+121.5=1378.11NF2=Fr2-F1=652.19NM=F157.5=79241.33N.mm弯矩图M=Mx2+My2=84327.03N.mm合成弯矩图：做转矩T图：计算当量弯矩MeMe=M2+(T)2=0.6则齿轮处Me=84327.032+(0.6)2=.77N.mm轴承2处Me=(T)2=0.6=N.mm则Me图：可知，危险截面为齿轮处或者最右端，45钢材料，-1=55MPa齿轮处：eB=MeB0.1d3=.770.1453=16.15MPa-1最右

13、端：eB=MeB0.1d3=.1323=36.80MPa-1故轴的强度足够。四、 轴承的选择及寿命校核1、 选择轴承1轴和2轴的轴承内径为30mm选择6006深沟球轴承3轴的轴承内径为40mm选择6008深沟球轴承2、 校核轴承寿命计算当量动载荷因为 Fa=0，故P= FrFr1=F1x2+F1y2=501.62+1378.112=1466.56NFr2=F2x2+F2y2=273.372+652.192=707.17N故只校轴承1即可ft=1，=3，c=17KNL10h=10660n(ftcP)=10660119(.56)3=.90h五年二班制为525016=20000hL10h故寿命合格。

14、五、键的选择及强度校核齿轮键为普通平键，规格为1456，k=h/2=4.5mm，工作长度l=(56-14)=42mm。d=45mm，材料为45钢。p=125MPap=2Tdkl=22.01105454.542=47.27MPap故强度合格联轴器键为普通平键，规格为1070，k=h/2=4mm，工作长度l=(70-10)=60mm。d=32mm，材料为45钢。p=125MPap=2Tdkl=22.0110532460=52.34MPa2m/s,所以轴承采用油润滑，下机座凸缘铸油沟，润滑油型号为L-AN68。齿轮采用浸油润滑。机器在多尘环境下工作，输入轴和输出轴采用带有复唇的唇式密封圈的轴承端盖。

15、八、减速器箱体设计（单位均为mm）低速轴传动齿轮中心距a=132箱座壁厚=0.025a+3=6.3，取8箱盖壁厚1=0.02a+38，取8箱盖凸缘厚度b=1.51=12箱座凸缘厚度b1=1.51=12箱座底凸缘厚度b1=2.5=20地脚螺栓M16轴承旁连接螺栓M12上下箱体连接螺栓M10螺栓连接距离l 150200轴承端盖螺栓 M8检视孔螺钉直径 d=6轴承座凸缘厚度 C=50轴承旁凸台半径 R16,取20齿轮顶圆与内箱壁的距离 10齿轮端面与内箱壁间的距离10箱盖，箱座肋厚 8九、附件设计1、 通气器齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。选用通气器尺寸M181.52、 窥视孔和窥视孔盖 为便于观察齿轮啮合情况及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。尺寸为140120。连接螺钉4M620。3、 油标尺为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。 选用油标尺尺寸M6。4、 油塞为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，并用油塞和封油垫将其封住。选用油塞尺寸 M101.55、 定位销保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位