机械设计课程设计-单级齿轮减速器课程设计.doc

机械设计课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书设计题目：一级圆柱齿轮减速器 汽车与交通学 院 汽车服务工程 专业 班 设计者： 指导老师： 年 月 日机械设计课程设计 目 录1、 传动方案分析-2二、电动机的选择-3三、减速器外传动零件的设计计算-41）窄v带传动设计计算-42）联轴器的选择-63）修正计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算)-6四、减速器内传动零件的设计计算-61）斜齿轮设计- -6 2）确定各传动零件的主要尺寸-8五、传动零件的设计计算-8（-) 轴i的设计- -8 轴ii的设计-14六、机座箱体结构尺寸及其附件-15七、减速器的润滑及密封形式选择-17八、心得体会-17九、参考文献-181.设计任务设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器（如图所示），用于码头运型沙，单班制，连续单向旋转，载荷平稳，使用寿命为10年（其中带、轴的寿命为3年以上），其原始数据如下：运送带工作拉力f/n5500运输带速度/(m/s)1.25卷筒直径d/mm210 一、传动方案分析机械设计课程设计题目：设计一级斜柱齿轮减速器已知工作条件：滚筒直径210mm，传送带运行速度1.25m/s 。为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算滚筒的转速，即 n滚筒=rmin一般常选用同步转速为1000rmin或1500rmin的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为1280。二、选择电动机1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的y（ip44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量（1）卷筒轴的输出功率（2）电动机输出功率 传动装置的总效率： 式中，、为从点冻结至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。v带传动=0.95；齿轮传动=0.97；滚动轴承=0.98；联轴器=0.99；则 故 选择同步转速为1500电动机,型号为各尺寸及主要性能如下:电动机 型号额定功率/kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比外伸直径/mm外伸轴长/mm中心高/mm111500146012.83642110160 3）.计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比（2）分配各级传动比取v带传动的传动比则齿轮传动比 4）.计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算) 1.各轴转速电动机轴 i轴 ii轴 iii轴 2.各轴输入功率 i轴 ii轴 iii轴 3.各轴输入转矩 i轴 ii轴 iii轴 轴转速输入功率输入扭矩i轴470.9687.6071154.250ii轴113.7407.231607.139iii轴113.7407.015589.003第三节 减速器外传动零件的设计计算一. v带传动设计计算（1）确定计算功率 查机械设计基础表138得 工作情况系数。 (2) 选取普通v带带型 根据，由图1315查出此坐标点位于b型中，对其进行计算。（3）确定带轮的基准直径 由机械设计基础表13-9，应不小于125，选取主动轮的直径 根据机械设计基础式从动轮基准直径 根据机械设计基础表13-9取 按式（8-13）验算带的速度 ，带速在525范围内，合适。（4）确定v带的基准长度和传动中心距 根据 初步确定 根据式（13-2）计算带所需基准长度 按机械设计基础式（13-16)计算实际中心距a （5）验算小带轮上的包角由机械设计基础式得 所以主动轮上的包角合适。（6）计算v带的根数z由式（13-15）知由 计算得：z=2.937，取z=3根。（7）计算预紧力 由机械设计基础式（13-17）知 查机械设计基础表13-1得q=0.17kg/m,故由上式计算得：（8）计算作用在轴上的压轴力 由机械设计基础式（13-18）得 （9）带型根数轮毂长型式孔径b3130400137407635070实心43二联轴器的选择由于是低速轴,采用弹性柱销联轴器选用公称转矩为1000n型号为tl9弹性柱销联轴器。三.修正计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算) 轴号转速r/min功率/kw扭矩n/mi轴470.9687.607153.093ii轴113.7407.231607.123iii轴113.7407.015589.030第四节 减速器内传动零件的设计计算 一. 斜齿轮设计 1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1 大小齿轮都选用软齿面,由机械设计基础表11-1选小齿轮为45钢调质,齿面硬度197-286hbs,大齿轮为45钢表面正火，齿轮硬度为156-217hbs, 。查表11-5得 则： 2 运输机为一般工作机器，选用8级精度等级 2. 按轮齿接触强度设计计算 1 齿轮按8级精度制造。取载荷系数k=1.2（表11-3），齿宽系数（表11-6）小齿轮上的转矩初选螺旋角齿数取,实际传动比为。 模数取中心距圆整后取实际中心距，螺旋角此时： 齿宽则（3） 验算轮齿的弯曲强度 查图（11-9）、（11-8）的齿形系数则有： 安全 4. 计算圆周速 ，对照机械设计基础表11-2，选用8级精度制造时合宜的。二、 确定各传动零件的主要尺寸名称符号公式数值端面模数5.2螺旋角15.37分度圆直径110458.920齿顶高5齿根高6.25全齿高11.5顶隙1.25齿顶圆直径120468.920齿根圆直径97.5446.420中心距295五）、传动零件的设计与计算 轴i的设计 轴i的功率 , 转速 , 转矩 , , 求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径 则 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为钢,调质处理 . 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 易知，为满足v带轮的轴向定位要求,i-ii轴段右断需制出一定位轴肩,故取;根据v带轮的选择且轴端应内缩，故取. 初步选择角接触球轴承 参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初选角接触球轴承7211ac,其尺寸为，a=28.6,考虑到挡油板取. 齿轮处,轴i应做成齿轮轴，,对齿轮内端面与箱体内壁距离为,且轴承至箱体内壁距离为,所以. 由于可求得箱体内壁宽度为,则 根据轴承外径,取螺钉直径,则轴承端盖的各尺寸可计算如下: 由,取,可算得. 初选 . 轴上零件的周向定位 大v带轮与轴的周向定位采用a型平键联接,可选用平键为,大v带轮与轴的配合为. . 确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表15-2取轴端倒角,各轴肩处的圆角半径见附图一. （1） 求垂直面的支承反力。 （2）求水平面的支承反力（图c）(3)f力在支点产生的反力（图d）(4)会垂直面的弯矩图（图b(5)绘水平面得弯矩图（图c）(6)f力产生的弯矩图（图d）a- a截面f力产生的弯矩为：(7)求合成弯矩图（图e）考虑到最不利的情况，把与直接相加(8)求轴传递的转矩（图f）(9)求危险截面的当量弯矩（图g）从图（g）可见，a-a截面最危险，其当量弯矩为如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式可得(10)计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢调制处理，由机械设计基础表14-3查得,则考虑到键槽对轴的削弱，将d增大5%，故 . 校核轴承寿命 计算派生轴向力 轴向力为： 由于,所以轴有向左运动的趋势，所以轴承1被压紧，,轴承2被放松, 根据,查机械设计基础表16-11得,载荷较平稳,查机械设计基础表16-9，取,则有 计算载荷寿命 由于,角接触球轴承,动载荷,由机械设计基础表16-8查得温度系数则寿命 . 键联接强度的校核 根据所选平键查机械设计基础表10-10得键的许用挤压应力, 所以键合格 轴ii的设计 求轴ii的功率 , 转速 , 转矩 , , 求作用在齿轮上的力 已知齿轮的分度圆直径 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为钢,调质处理 此轴的最小直径显然是安装轴承处的最小直径,由此可选角接触的轴承7212ac,其尺寸为,a=30.8mm 2) 根据装配方案确定轴的各段直径和长度 取安联轴器的轴径, 轴应内缩一些,取 可选7212ac型角接触球轴承,其尺寸, 故 ,。考虑轴承内端至箱体内壁距离,则可得 取，齿轮左制一定位轴肩,则轴环直径,由箱体内壁间距可求得 根据轴承外径,取螺钉直径,则轴承端盖的各尺寸可计算如下: 由,取,可算得.初选3) 轴向零件的周向定位 联轴器与轴的周向定位采用a型平键联接,选用平键为,齿轮轮毂与轴的配合为。4) 确定轴上的圆角和倒角尺寸查课程设计书表11-5得轴端倒角,各轴肩圆角半径见图5）根据所选a平键查表6-1得键的许用挤压应力均为 因为 均合格.第六节、机座箱体结构尺寸及其附件1.箱体材料的选择与毛坯种类的确定根据减速器的工作环境,可选箱体材料为灰铸铁ht200.由于铸造箱体刚性好,得到的外形美观,灰铸铁铸造的箱体还易于切削、吸收振动和消除噪音等优点,可采用铸造工艺获得毛坯.2.箱体主要结构尺寸计算名称符号圆柱齿轮减速器结构尺寸箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度箱座上的肋厚箱盖上的肋厚m1轴承旁凸台高度轴承旁凸台半径，取22轴承盖（即轴承座）外径，地脚螺栓数目n单级：6地脚螺栓螺栓直径m24螺栓通孔直径30螺栓沉头座直径60地脚凸缘尺寸3530轴承旁连接螺栓直径轴承旁连接螺栓直径通孔直径22沉头座直径40剖分面凸缘尺寸2824箱座、箱盖连接螺栓直径，螺栓间距：连接螺栓通孔直径15.5沉头座直径30凸缘尺寸2218定位销孔直径，取9.9轴承盖螺钉直径视孔盖螺钉直径.4吊环螺钉直径20箱体外壁至轴承座端面距离，取46大齿轮齿顶圆与箱底内壁的距离，取12齿轮端面与箱体内壁的距离 ，取10 3.箱座高度的确定： 3.减速器的附件 1）检查孔与检查孔盖 为检查传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔2）通气器减速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器3）油塞为了换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住4）定位销为了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需在箱体长度方向两侧各安装一个圆锥定位销第七节、减速器的润滑及密封形式选择 由于齿轮圆周速度均小于12m/s;故采用脂润滑。 轴承端盖与轴之间密封采用毛毡圈。第八节、心得体会通过此次为时三周的机械设计课程设计，学到了不少的知识，主要心得体会有以下几点 1）此次课程设计将一学期来学习的机械设计课程内容融合在了一起，不仅是对所学知识的巩固也是知识的一种实践。 2）设计的内容较以前的实验更正规，更系统，也更庞大，锻炼了我们处理复杂问题的能力。3）此次设计经过反复计算 设计 绘制，是对耐心和毅力的磨练 4）设计的过程中涉及到许多国家标准，这不得不要求我们熟悉国家标准，同时也必须学会如何根据要求合理的选择国家的标准零件，也是对日后工作的一种实习的认识。 5）设计的过程中难免遇到困难和挫折，主要是和同学讨论和向老师请教，在这三周内，韦丹柯老师给了不少指导，解决了我们不少的困惑，同时对我们的所学的知识起了一定的升华作用，在此表示感谢！第九节、参考文献1 王昆、何小柏、汪信远主编，机械设计(基础）课程设计（第二版），北京：高等教育出版社，20092 杨可桢、程光蕴、李仲生主编，机械设计基础（第五版）.北京：高