机械设计课程设计二级圆柱斜齿轮减速器说明书.doc
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1、 题目名称: 机械设计课程设计姓 名: 目 录一、 机械设计课程设计任务书1.1机械设计课程设计的目的 31.2机械设计课程设计的题目 31.3机械设计课程设计的内容及要求 41.4机械设计课程设计的时间安排 4二、 设计步骤2.1传动装置总体设计方案 42.2 电动机的选择 52.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 62.4 计算传动装置的运动和动力参数 62.5齿轮的设计 72.6传动轴的设计及校核 142.7滚动轴承的设计及校核 232.8键联接设计 252.9箱体结构的设计 262.10润滑密封设计 282.11联轴器设计 28三设计小结 29四参考资料 29 一、机械课程设计任务
2、书1.1 机械设计课程设计的目的机械设计课程设计是一次全面设计训练,是重要的综合性、实践性教育环节。其目的是:1. 综合运用机械设计和其他先修课程的知识,分析和解决机械设计问题。 2. 掌握机械设计的一般方法和步骤,培养学生具备简单机械和零部件的设计能力、培养学生正确设计思想、分析问题和解决工程实际问题的能力。 3. 提高学生设计计算、绘图能力和运用技术标准,规范,图表、手册及相关资料的能力。1.2机械设计课程设计的题目设计一用于用于胶带传输机卷筒(图1-2)的传动装置。图 1-1胶带输送机工作装置原始条件:胶带传输机两班制连续单向运转,载荷平稳,空载起动,室内工作,有粉尘;使用期限10年,大
3、修3年。该厂动力来源为三相交流电,在中等规模机械厂小批量生产。输送带速度允许误差为5%。原始数据:送带工作拉力 N;输送带速度 m/s;卷筒直径 mm。1.3机械设计课程设计内容及要求机械设计课程设计内容包括:传动装置的总体设计;传动件(齿轮、轴等)的设计计算和标准件(轴承、链、联轴器等)的选择及校核;装配图和零件图设计;编写设计计算说明书。在机械设计课程设计中应完成的任务:工作分成两部分,一部分是方案分析和设计计算,另一部分是绘制图纸。1. 减速器装配工作图1张(A0或A1);2. 零件工作图2张(齿轮、轴各1张,A2);3. 设计计算说明书一份(A4) 图纸先手工绘制草图,再用AutoCA
4、D软件绘制计算机图纸。设计计算说明书按规范用计算机打印。1.4机械设计课程设计的时间安排机械设计课程设计的时间为3周。具体安排如下:1传动装置总体设计(2天)2. 装配草图设计(4天、包含上机)3. 零件工作图设计(4天、包含上机)4. 编写设计计算说明书(3天、包含图纸和说明书打印) 5. 答辩(2天)以上天数不包含双休日。二、设计步骤2.1 传动装置总体设计方案根据工作工作条件、制造的经济性,选择齿轮减速器作为传动装置。同时考虑原动机转速较高,而工作要求转速又较低,因此传动比较大,故采用二级展开式圆柱齿轮减速器(图2-1)。此类减速器齿轮相对轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。图 2-1传动
5、装置简图2.2 选择电动机(1) 选择电动机类型 按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇鼠笼型三相异步电动机。(2) 确定电动机功率 工作装置所需功率按式(2-2)计算 KW式中,=2500 N, =1.6 m/s, 工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取=1(不考虑这里的误差)。代入上式得: KW 电动机的输出功率按式(2-1)计算: KW式中,为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。由式(2-4),;由表2-4,取滚动轴承效率,8级精度齿轮传动(稀油润滑)效率,滑块联轴器效率,则 故 KW因载荷平稳,电动机额定功率只需略大于即可,按表8-169中Y系列电动机技术数据,选电动机的
6、额定功率为5.5KW。(3) 确定电动机转速 卷筒轴作为工作轴,其转速为: r/min按表2-1推荐的各传动机构传动比范围:单级圆柱齿轮传动比范围,则总传动比范围为,可见电动机转速的可选范围为: r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种,为减少电动机的重量和价格,由表8-169选常用的同步转速为1440r/min的Y系列电动机Y132S-4,其满载转速r/min。电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可由表8-170、表8-172中查得,这里略。2.3 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比(4) 传动装置总传动比 (2) 分配传动装置各级
7、传动比由1式2-5得,取高速级与低速级的传动比之比为1.3:1。 所以有 故得:; 。2.4 计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速由1式2-6得: 轴: r/min 轴: r/min 轴: r/min(2)各轴输入功率由1式2-7得: 轴: kw 轴: kw轴: kw工作轴: kw(3)各轴输入转矩由1式2-8得:轴:轴:轴:工作轴:电动机输出转矩:根据以上计算得有关参数如下表1.表2 减速器各轴有关参数 轴名参数电动机轴轴轴轴工作轴转速1440144014.2767.8967.89功率4.1854.1644.1434.0814.02转矩27.7527.59142.7568.3559.8
8、6传动比15.254.041效率0.9950.9850.9850.992.5 齿轮的设计计算齿轮实用期限为10年(每年工作300天),两班制。(一)高速级齿轮传动的设计计算1、选齿轮材料,热处理及精度等级及齿数1)考虑此减速器的功率及现场安装的限制,选用渐开线斜齿轮2)根据表2有关数据,按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。3)材料选择。根据2表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度为280HBS,大齿轮材料为45号钢(正火),齿面硬度为200HBS4)取小齿轮齿数,故大齿轮齿数,取。5)选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触强度设计由2设计计算公式10-9a进行计算
9、,即 (1) 确定公式内的各个计算数值 1) 试选载荷系数。2) 计算小齿轮传递的转矩。由表2可知:3) 由表10-7选取尺宽系数=1。4) 由表10-6查得材料的弹性影响系数。5) 由图10-30选取区域系数6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限 。7) 由图10-26查得;则:8)由式10-13计算应力循环次数。 9)由图10-19取接触疲劳寿命系数;。10)计算接触疲劳许用应力,取安全系数S=1,由式10-12得 (2) 计算1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值。2)计算圆周速度。 3)计算齿宽b及模数。 4)计算纵向重合度 5)计算载
10、荷系数K使用系数=1,根据,7级精度, 由1图10-8得:动载系数K=1.05,由2表10-4得K=1.404 查2表10-13得: K=1.26查2表10-3 得: K=1.1.故载荷系数:6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a得: d=d=37.189=37.3567)计算模数 (3) 按齿根弯曲强度设计 由2式10-17 1)确定计算参数计算载荷参数。 根据纵向重合度,从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数计算当量齿数。 查取齿形系数。由2表10-5查得: 计算大小齿轮的,并加以比较。由图10-20c得,小齿轮的弯曲疲劳强度极限,由图10-18得,取,;取安全系数
11、S=1.4.,计算弯曲疲劳许用应力。 大齿轮的数值大。2)设计计算对此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.0mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=37.189来计算应有的齿数.于是由:取,则,取。(4)几何尺寸计算1)计算中心距。a=122.643,将中心距圆整为123mm 。2)按圆整后的中心距修正螺旋角= 因值改变不多,故参数,等不必修正。3)计算大、小齿轮的分度圆直径 4)计算齿轮宽度。 圆整后取;。5)结构设计。小齿轮采用齿轮轴式结构,大齿轮采用孔板式结构
12、。(二)低速级齿轮传动的设计计算1、选齿轮材料,热处理及精度等级及齿数1)考虑此减速器的功率及现场安装的限制,选用渐开线斜齿轮2)根据表2有关数据,按GB/T100951998,选择6级,齿根喷丸强化。3)材料选择。根据2表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度为280HBS,大齿轮材料为45号钢(正火),齿面硬度为200HBS4)取小齿轮齿数,故大齿轮齿数,取。5)选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触强度设计由2设计计算公式10-9a进行计算,即 (2) 确定公式内的各个计算数值 8) 试选载荷系数。9) 计算小齿轮传递的转矩。由表2可知:10) 由表10-7选取尺宽系数=1。1
13、1) 由表10-6查得材料的弹性影响系数。12) 由图10-30选取区域系数13) 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 。14) 由图10-26差得;则:8)由式10-13计算应力循环次数。 9)由图10-19取接触疲劳寿命系数;。10)计算接触疲劳许用应力,取安全系数S=1,由式10-12得 (2) 计算1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值。2)计算圆周速度。 3)计算齿宽b及模数。 4)计算纵向重合度 5)计算载荷系数K使用系数=1,根据,7级精度, 由机械设计图10-8得:动载系数K=1.05,由2表10-4得K=1.40 查2表10
14、-13得: K=1.34查2表10-3 得: K=1.1.故载荷系数:6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a得: d=d=64.927=64.6427)计算模数 (3) 按齿根弯曲强度设计 由2式10-17 1)确定计算参数计算载荷参数。 根据纵向重合度,从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数计算当量齿数。 查取齿形系数。由2表10-5查得: 计算大小齿轮的,并加以比较。由图10-20c得,小齿轮的弯曲疲劳强度极限,由图10-18得,取,;取安全系数S=1.4.,计算弯曲疲劳许用应力。 大齿轮的数值大。2)设计计算对此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿
15、根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=64.927来计算应有的齿数.于是由:取,则,取106。(4)几何尺寸计算1)计算中心距。a=170.05,将中心距圆整为171mm 。2)按圆整后的中心距修正螺旋角= 因值改变不多,故参数,等不必修正。3)计算大、小齿轮的分度圆直径 4)计算齿轮宽度。 圆整后取;。5)结构设计。小齿轮采用齿轮轴式结构,大齿轮采用孔板式结构。有关数据如表2:表2 齿轮的有关数据 参数名称高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数1910026106尺宽(mm
16、)50457065分度圆直径39.277206.72367.364274.636齿顶圆直径43.207210.65372.220279.492齿根圆直径34.561202.00761.537268.809模数(mm)2.02.5螺旋角()14.65215.2232.6 轴的设计及校核1)低速轴的设计(1) 求输出轴上的功率,转速和转矩 ,Nmm(2) 求作用在齿轮上的力 (3) 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理,根据 表15-3,取,于是得 联轴器的计算转矩,取 Nm选用TL9型的弹性套柱销联轴器,其公称转矩为1000Nm,半联轴器的孔径为50mm,半联轴器长度为112mm
17、,半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。 (4)轴的结构设计 1)拟定轴的装配方案(如上图所示) 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 根据联轴器的直径要求,取,为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段右端制作出一轴肩,故取2-3段的直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2段的长度应比毂孔长度略短一些,先取。初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0组游隙组、标准精度级的单列角接触球轴承7212,其尺寸为dDT=6011022mm,故。取安
18、装齿轮处的轴段6-7的直径,齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为78mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取。取。齿轮的右端采用轴肩定位,故取,。根据轴承端盖的宽度取。根据右端轴承的轴向定位,取。对照与中间轴的齿轮啮合位置,取。3) 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接,按由表6-1查得平键为201256mm,同时为了保证在工作条件下键的强度,经过计算得,应取双键,对称布置,为使齿轮和轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为,同样,半联轴器与轴的连接,选用平键为161056mm,半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向
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