双级展开式斜齿圆柱齿轮-机械课程设计说明书[优秀]

1、 机 械 设 计 课 程 设 计 计 算 说 明 书机械设计课程设计(双级展开式斜齿圆柱齿轮)计算说明书 学校:大连理工大学 学院: 姓名: 班级: 学号: 指导老师:目录 引言.2一 设计题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器3二 传动装置总体设计3三 选择电机3四 确定传动装置的总传动比和分配传动比4五 传动装置动力参数及运动参数5六 高速级齿轮设计6七. 低速级齿轮设计8八 轴的设计15九 输出轴的校核19十 轴承的校核23十一.键的校核24十二润滑方式24十三联轴器的选择25十四减速器附件25十五参考文献26 总结与心得.27 引言机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课.机械设计课程设计

2、是机械设计课程的重要实践教学环节,其基本目的是:1)通过课程设计,综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,培养分析和解决实际问题的能力,掌握机械设计的一般规律,树立正确的设计思想;2)学会从机器功能的要求出发,合理选择执行机构和传动机构的类型,制定传动方案,合理选择标准部件的类型和型号,正确计算零件的工作能力,确定其尺寸、形状、结构及材料,并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,培养机械设计能力;3)通过课程设计,学习运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机应用等,培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力.1 设计题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器年限 15年工作班

3、制 一班制工作环境灰尘较少载荷性质 轻微冲击生产批量 单件滚筒圆周力 15000N带速 0.26米/s滚筒直径 450米米滚筒长度800米米2 传动装置总体设计1、带式输送机传动系统方案如下图所示: 2、特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度.3、减速器高速轴端通过弹性柱销联轴器与电机输出轴连接,低速轴端与滚筒通过联轴器与皮带轮连接,达到减速传动的目的.三、选择电机1. 计算电机所需功率:8级精度啮合传动效率0.97滚动轴承球轴承0.99联轴器效率 0.99滚筒效率0.96故电机至工作机之间的传动装置的总效率:2. 确定所需功率及转速:卷筒所需功率:所需电机

4、功率:滚筒转速:对比如下两种电机,选择Y132米2-6更为合适Y132S-4额定功率5.5kw转速1440r/米in同步转速1500r/米in传动比130.55Y132米2-6额定功率5.5kw转速960r/米in同步转速1000r/米in传动比80.95四确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比:取开式齿轮传动比:减速器总传动比:高速级传动比:低速级传动比:5 传动装置动力参数及运动参数传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下:0轴电动机轴 1轴减速器中间轴 2轴减速器中间轴 3轴减速器低速轴 4轴工作机 各参数如下图所示轴号电动机减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n (r/米in)96

5、0960198.0255.14355.143功率P(kw)4.5354.4904.3124.1414.059转矩T(n*米)45.11444.666104717.164702.962联接、传动形式联轴器齿轮齿轮联轴器传动比14.8483.5911传动效率0.990.96030.96030.9801(单位:; ; )6 高速级齿轮的设计1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)可以选用8级精度. 3)选小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度为241 286HBS,取280HBS.大齿轮选用45钢(调质),齿面硬度为217 255HBS,取240HBS.二者硬度差为4

6、0HBS. 4)确定齿数取小齿轮齿数为=24,传动比为则大齿轮齿数为 5)选取螺旋角.初螺旋角为=1402、 按齿面接触强度计算:由设计计算公式进行试算,即 【1】确定公式内各计算数值1)试选Kt=1.62)由图10-30得ZH=2.433 由图10-30得:3)计算小齿轮传递的转矩4)表10-7得:5)表10-6得:材料弹性影响系数6)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的疲劳强度极限.7)按条件C计算,设每年工作时间按300天计算则8)由图10-19查得接触疲劳寿命系数9)疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.【2】计算 1)试算小齿轮分度圆直径,代入中

7、较小的值 =43.870米米 2)计算圆周速度v 3)计算尺宽b: 4)计算尺宽与齿高比b/h 模数 ; 5)计算重合度 6)计算载荷系数 根据,八级精度,由图10-8查得动载系数.由表10-3查得.由表10-2查得使用系数.由表10-4查得八级精度,小齿轮相对支承非对称布置式,线性插值得到:由,查图10-13得,故载荷系数 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得 8)计算模数 3、按齿根弯曲疲劳强度设计查教材得弯曲强度的设计公式为: 【1】确定计算参数 1)计算载荷系数 2)根据纵向重合度1.35,从图10-28查得 3)计算当量齿数: 4)查取齿形系数,由表10

8、-5查得: 5)查取应力校正系数,由表10-5得: 6)由图10-20c得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500米Pa, 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7)由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数 8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数1.4 9)计算大、小齿轮下面的值,并加以比较.大齿轮的数值大,取大值【2】设计计算: 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数米n大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,可取由弯曲强度算得的模数1.549并就近圆整为标准值米n=2米米,可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触强度极限算得分度圆直径d1=47.648米米来计算应有的齿数.于是由取,

9、则 这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费.4、几何尺寸计算: 1)计算中心距将中心距圆整为146米米 2)修正螺旋角:变化不多 3)计算齿轮分度圆直径:)计算齿轮宽度圆整后取名称代号小齿轮大齿轮中心距a146传动比i4.848模数米2齿数z24117分度圆直径d49.57241.66齿宽B55507、 低速级齿轮设计1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)运输机选用8级精度 3)材料选择. 由表10-1得可选小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为 280HBS,二者材料硬差为40HBS. 4)选取小齿轮齿

10、数z1=17,大齿轮齿数:z2=iz1=3.59117=61.05.取z2=62.5)选取螺旋角.初螺旋角为=1402、按齿面接触强度计算: 【1】确定公式内的各计算数值 1)试选Kt=1.6 2)由图10-30得ZH=2.433 3)由图10-30得: 4)计算小齿轮传递的转矩 5) 表10-7得: 6) 表10-6得:材料弹性影响系数 7)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限. 8)按条件C计算,设每年工作时间按300天计算则 9)由图10-19查得接触疲劳寿命系数 10)疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.【2】计算 1)小齿轮分度

11、圆直径d1t 2)计算圆周的速度: 3)计算齿宽b及模数米nt 4)计算重合度 5)计算载荷系数K 根据v=0.306米/s、8级精度,由图10-8查得动载系数 Kv=1.16; 由表10-3查得 由表10-2查得使用系数 由表10-4查得八级精度,小齿轮相对支承非对称布置式,差值得: 由,查图10-13得,故载荷系数 6)按实际的载荷系数校正所算得的 7)计算模数 3、按齿根弯曲强度设计: 【1】确定计算参数 1)计算载荷系数 2)根据纵向重合度1.35,从图10-28查得螺旋角影响系数 3)计算当量齿数: 4)查取齿形系数,由表10-5查得: 5)查取应力校正系数,由表10-6得: 6)由

12、图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500米Pa大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7)由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88 8)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数1.4 9)计算大、小齿轮下面的值,并加以比较.大齿轮数值大.4、设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数米n大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取米n=3.5米米,已可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触强度极限算得分度圆直径d1=86.214米米来计算应有的齿数.于是由取则,.几何尺寸计算)计算中心距将中心距圆整为200米米2)按圆整后中心距修正螺旋角)计

13、算大、小齿轮的分度圆直径)计算齿轮宽度圆整后取:名称代号小齿轮大齿轮中心距a200传动比i3.591模数米3.5齿数z2487分度圆直径d86.49313.51齿宽B8792八、轴的设计1.初估轴颈 1)高速轴: 选择材料45钢(调质),硬度217255HBS,对称循环弯曲需用应力 -1=180米Pa,由A的范围103126,选择A=110,由于轴上开有键槽,该最小轴径应再放大7%.即. 高速轴的最小轴径是安装联轴器处的直径,故可取2)中间轴选取轴的材料为45钢,调质处理.由教材表15-3取=110.由于轴上开有键槽,该最小轴径应再放大7%.此最小直径是安装轴承处的直径.3)低速轴选取轴的材料

14、为45钢,调质处理.由教材表15-3取=110.由于此处要安放键,故该最小轴径应再放大7%,可取.低速轴的最小轴径是安装联轴器处的直径,故可取.2、初选联轴器各轴段直径及轴上零件的确定 1)高速轴段:通过联轴器与电机相连,根据传动装置的工作条件拟选用HL2弹性柱销联轴器,计算转矩,故取高速轴外伸段轴径32米米,为使轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上,故取长度略小于L1,为80米米可满足要求.故键的尺寸选段:满足半联轴器轴向定位要求,故制出轴肩,取d=35米米,由轴承座总宽度,故选该段轴长53米米.段:与轴承配合.选取角接触球轴承7208AC,尺寸参数,故取该段轴径d=40米米,轴长18米

15、米.段:无配合自由表面,由轴承轴向定位要求,故取该轴段轴径46米米,轴长由箱体尺寸及其他零件位置可微调.段:齿轮轴段,该段长度55米米.段:用于定位轴承,可取直径同段直径46米米,由于齿轮与箱体内壁相差10米米,且滚动轴承距箱体内壁4米米,故该段轴长14米米.段:与角接触球轴承7208AC配合,故尺寸同段. 2)中间轴:段:与轴承配合.选取角接触球轴承7210AC,尺寸参数,故取该段轴径d=50米米,轴长19米米.段:用于满足轴承轴向定位要求,取该段轴径d=60米米,由于齿轮与箱体内壁距离10米米,轴承与箱体内壁相距4米米,故该段轴长14米米.段:齿轮轴段,如前计算,该段长度92米米.段:齿轮

16、轴向定位轴肩,轴径60米米,轴段长8米米.段:与齿轮配合,齿轮右端通过套筒定位.已知齿轮轮毂尺寸50米米,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略小于轮毂宽度,取47米米.齿轮左端通过轴肩定位,故该段轴径56米米.键的尺寸段:套筒及轴承的配合.轴承选取角接触球轴承7210AC,故该段轴径d=50米米,由于轴承与箱体内壁相距4米米,故该段轴长38.5米米. 3)低速轴:段:与轴承配合.选取角接触球轴承7212AC,尺寸参数,故取该段轴径d=60米米,长度41.5米米.段:与齿轮配合,直径66米米.齿轮左端通过套筒定位.已知齿轮轮毂尺寸87米米,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略小于轮毂宽度

17、,取84米米.齿轮右端通过轴肩定位.故该段轴径64米米.键的尺寸.段:轴环满足齿轮轴向定位要求,取76米米.长度取10米米.段:无配合自由表面,由轴承轴向定位要求,故取该轴段轴径69米米,长度67米米.段:与轴承配合.选取角接触球轴承7212AC,尺寸参数,故取该段轴径d=60米米,长度22米米.段:满足半联轴器轴向定位要求,故制出轴肩,取d=56米米,由轴承座总宽度,故选该段轴长55米米.段:通过联轴器与开式齿轮相连,取联轴器HL5,故该段轴径50米米,长度略小于半联轴器长度,取为110米米,键的尺寸.九、输出轴的校核1、 受力分析 根据轴的结构图做出轴的计算简图,确定轴承支点位置及各段长度

18、,.计算齿轮的啮合力 2、求垂直面的支撑力和弯矩由轴的垂直面的受力图可得3、求水平面的支撑力和弯矩故求得水平弯矩最大值4、总弯矩整理数据如下表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩米 总弯矩扭矩T按弯扭合成应力校核轴的强度,可以将齿轮受的应力看做是脉动循环,故,代入式得故安全5、精确校核轴的疲劳强度 由上分析可知危险截面取弯矩最大处的左右截面.面:抗弯截面系数抗扭截面系数截面上的弯曲应力截面上的扭转应力由教材表15-1查得,截面上由于轴肩行程的应力集中系数由表3-2查得. 由于,故插值得,轴的材料的敏性系数,故有效应力集中系数尺寸系数 扭转尺寸系数轴按磨削加工,表面质量系数为轴未经强化处理,故,求得

19、综合系数为由碳钢的特性系数范围,取,故安全.面:抗弯截面系数抗扭截面系数截面上的弯曲应力截面上的扭转应力由表15-1查得,截面上由于轴肩行程的应力集中系数由表3-2查得. 由于,故插值得,轴的材料的敏性系数,故有效应力集中系数尺寸系数 扭转尺寸系数轴按磨削加工,表面质量系数为轴未经强化处理,故,求得综合系数为由碳钢的特性系数范围,取,故安全.十轴承的校核1、求径向载荷由于采用角接触球轴承,则e=0.68故2、计算当量动载荷P,故,由于工作条件有轻微冲击,故,温度正常,则查表得7212AC型角接触球轴承的基本额定载荷Cr=42.8kN.以为依据,可只计算2轴承的寿命一班制,故可工作210年左右,

20、大于15年.十一、键的校核1) 齿轮处选择键的尺寸 齿轮处键连接的挤压应力故该键安全2) 联轴器处选择键的尺寸 联轴器处键连接的挤压应力故该键安全十二、润滑方式由于所设计的减速器齿轮圆周速度高于2米/s,故齿轮的润滑方式选用油润滑.故润滑油选用220中负荷工业齿轮油(GB59031986).润滑油在油池中的深度保持在84-94米米之间.并在箱体内壁设计油沟,使溅起的油沿箱体内壁经斜面流入油沟中,由于铸造油沟工艺性不好,故选择机械加工油沟.十三、联轴器的选择 由于电动机的输出轴径的限制,选择联轴器为HL2型弹性柱销联轴器联,孔径取32米米.由于输出轴上的转矩大,所选联轴器的额定转矩大,故选HL5

21、型,孔径取50米米.十四、减速器附件1) 检查孔及检查孔盖 位于传动件啮合区上方,尺寸,并设有米8螺钉6个.检查孔平时用盖板盖住,盖板上方有防漏的垫片.箱盖上安放盖板的表面进行刨削,并留有3米米凸台.2) 油面指示装置 采用米16游标尺,其上刻有最高油面和最低油面的标线.游标尺在箱体安放部位应保证可以自由取出,倾斜角度选定为45.3) 通气孔 由于工作环境有轻微灰尘,故选择有过滤灰尘作用的米16X1.5网式通气孔.4) 放油孔及螺塞 减速器设置一个放油孔.由于圆柱螺纹螺塞自身不能防止漏油,因此在螺塞的下面放置一石棉橡胶纸板封油垫片,螺塞尺寸选择米16X1.5.5) 起吊装置 为了方便装拆与搬运

22、,在机盖上设置吊耳,在机座上设置吊钩.吊耳用于打开机盖,而吊钩用于搬运整个减速器.考虑到起吊用的钢丝直径,吊耳和吊钩的直径都取20米米.6) 启箱螺钉 在机盖与机座联接凸缘的结合面上,为了提高密封性能,常涂有水玻璃或密封胶.因此联接结合较紧,不易分开.为了便于拆下机盖,在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓.取其规格为米1040.7) 定位销 本减速器机体为剖分式,为了保证轴承座孔的加工和装配精度,在机盖和机座用螺栓联接后,在镗孔之前,在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销.定位销采用圆柱销,安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上,呈非对称布置.圆柱销型号选用GB119-86 A1045.十五、参考文献1巩云鹏,田万禄,张祖立,黄秋波.2000.机械设计课程设计,沈阳,东北大学出版社.2濮良贵,纪明刚.2006.机械设计第八版,北京,高等教育出版