机械设计基础课程设计-传动装置轴系零件装配设计.doc

广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文） 课程名称 机械设计基础 题目名称 传动装置轴系零件装配设计 学生学部（系） 机械设计制造及其自动化 专业班级 10机械三班 学号 学生姓名 xxxxxxxx xxxxxxxxxxxx 指导教师 xxxxxxxxxx 2013年 1月13日 广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称传动装置轴系零件装配设计学生学部（系）机械设计制造及其自动化专业班级xxxxxxxxx姓 名xxxxxxxxx xxxxxxxxxxx学 号xxxxxxxxx xxxxxxxxxxx一、课程设计（论文）的内容带式运输机传动装置设计的内容包括：单级减速器传动零件设计，包括齿轮、轴、轴承、联轴器的设计计算和选择；画出减速器装配图；编写设计计算说明书。二、课程设计（论文）的要求与数据（1）运输带工作拉力F=3500N；（2）运输带工作速度v= 1.4 m/s；（3）卷筒直径D= 300 mm；（4）使用寿命：8年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；（7）工作环境：室内，轻度污染环境；三、课程设计（论文）应完成的工作（1）减速器装配图1张；（2）设计说明书1份。四、课程设计（论文）进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备：明确设计任务；准备设计资料和绘图工具传动装置的总体设计；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数；传动零件设计计算；齿轮传动主要参数的设计计算1号楼4092012.12.112012.12.122减速器装配草图设计；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算1号楼4092012.12.132012.12.163减速器装配图设计1号楼4092012.12.172012.12.1204整理和编写设计计算说明书1号楼4092012.12.212012.12.22 五、应收集的资料1 郑文伟，吴克坚. 机械原理. 第7版. 北京：高等教育出版社, 19972 孙恒，陈作模. 机械原理. 第6版. 北京：高等教育出版社，2001发出任务书日期： 2012年12月 11日 指导教师签名：计划完成日期： 2013年1月 13 日 教学单位责任人签章：摘要改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。 我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。本减速器说明书是本人按照课本题目要求，根据自身所学和一些参考资料设计编制而成。其中各个参数全部严格按照手册相关规定进行选择，真实而有效。本说明书系统地阐述了一级减速器的设计步骤和设计原理，以及设计参数的选取方法。由于参考资料的版本改变个别参数可能有所变化。 目录一、传动方案拟定1二、电动机的选择1三、计算总传动比及分配各级的传动比2四、运动参数及动力参数计算2五、传动零件的设计计算3 六、轴的设计计算8七、滚动轴承的选择及校核计算13八、键联接的选择及计算14九、联轴器的选择及计算15十、减速器的润滑15十二、参考文献16十三、心得体会17一、传动方案拟定由于本设计的要求较低，并已知输出功率，为增大效率，故建立如图所示的传动方案及减速器构造。 二、电动机选择1、电动机类型的选择：选择Y系列的三相异步电动机，此系列电动机是属于一般用途的全封闭式自扇冷电动机，结构简单，工作可靠，并且价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率： 总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.950.9920.970.990.94 =0.840（2） 运输机主轴上所需要的功率： 电机所需的工作功率：11 P工作 =3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： 按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 I1=36。取V带传动比I2=24，则总传动比理时范围为=624。电动机的转速范围可选为 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1500r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比： 2、分配各级传动比 据指导书，取齿轮i齿轮=5.2（单级减速器i=36合理） 所以四、运动参数及动力参数计算 (1)计算各轴得输入功率 电动机轴： 轴（减速器高速轴） 轴（减速器低速轴） (2)计算各轴得转速 电动机轴 轴 轴 （3）计算各轴得转矩 电动机轴轴 轴 参数输入功率（kw）转速（r/min）扭矩 (Nm)传动比电动机5.83144038.66带齿轮高速轴5.54463114.273.115.2低速轴5.1189.04548.07 五、传动零件的设计计算 1.普通V带传动得设计计算 确定计算功率 则： ，式中，工作情况系数取1.2 根据计算功率与小带轮的转速，查机械设计基础图10-10普通V带型 号选择线图，选择A型V带。 确定带轮的基准直径因为取小带轮直径 ，大带轮的直径 验证带速 在之间。故带的速度合适。确定V带的基准直径和传动中心距初选传动中心距范围为：，即取 V带的基准长度： 查机械设计基础表10-2，选取带的基准直径长度 实际中心距：有48mm的调整量 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 计算V带的根数z 由，查机械设计基础表10-5，得，由，查表10-6，得，查表10-7，得，查表10-2，得， 圆整取根。 计算V带的合适初拉力 查机械设计基础表10-1，取得 计算作用在轴上的载荷 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.带轮的结构设计 （单位）mm 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距150.3150.3槽边距99轮缘厚66外径内径40 40带轮宽度带轮结构 实心式 腹板式2.齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质，HBS=220230；大齿轮材料取为：45号钢,正火处理，HBS=180190 选取齿轮为8级的精度（GB 100951998）齿面精糙度Ra1.63.2m 初选螺旋角 选小齿轮的齿数；大齿轮的齿数 （2）按齿面接触疲劳强度设计 中心距 式中： 查机械设计基础图7-26 式中：；查表7-5 ：查表7-4 ：；齿宽系数取：计算模数 查表7-1取模数标准值 计算中心距， 圆整中心距，取修正螺旋角： 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 计算齿宽 取小齿轮齿宽 （齿轮轴）；大齿轮齿宽（大齿轮） （3）校核弯曲疲劳强度校核 其中查机械设计基础表7-4：；查图7-23：；查图7-24：；查表7-5：。这里使用当量齿数。 ，故满足。 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称 代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距 240传动比5.2法面模数设计和校核得出3端面模数 3.07法面压力角螺旋角一般为 齿数Z 25130分度圆直径 查表7-679.77400.22齿顶圆直径85.77406.22齿根圆直径 df查表7-672.27392.72齿轮宽b查表7-67472螺旋角方向 查表7-6左旋右旋3、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计。 查设计基础表3-1经验公式，及结果列于下表。名称结果（mm）名称结果(mm)底座壁厚8轴承盖固定螺钉直径8箱盖壁厚8轴承盖螺钉分布圆直径130底座上部凸圆厚度12轴承座凸缘端面直径150箱盖凸圆厚度12螺栓孔凸缘的配置尺寸22，20，30底座下部凸圆厚度20地脚螺栓孔凸缘尺寸25，23，45底座加强筋厚度8箱体内壁与齿轮距离12底盖加强筋厚度7箱体内壁与齿轮端面距离12地脚螺栓直径16底座深度230地脚螺栓数目6外箱壁至轴承端面距离47轴承座联接螺栓直径12视孔盖固定螺钉直径6箱座与箱盖联接螺栓直径10 六：轴的设计1. 高速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS230 240 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取6308型深沟球轴承，查表13-3，得到 B=23mm得到：带轮对称线到轴承支点的距离 式中：轴承盖的凸缘厚度， （） 螺栓头端面至带轮端面的距离， 轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得带轮宽度，得到：2.按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面： 垂直面：得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。 由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为： (安全)D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：（安全）轴的结构图见零件图所示3.低速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS230 240 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取6312型深沟球轴承，查表13-3，得到 B=33mm得到：4.按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面： 垂直面： 得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。 有弯矩图可知，C处弯矩最大，假设C处为最小直径，若 ，则轴其他地方都必符合要求。 (安全) 轴的结构图见零件图所示 七.滚动轴承的选择和计算 1.高速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6308深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表13-3和查机械基础表18-11， 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计表13-3,6309深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。2.低速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6312深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表13-3和查机械基础表18-11， 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计表13-3,6312深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。八.键联接得选择和强度校核 1.高速轴与V带轮用键联接 选用圆头普通平键（C型）按轴径d=30mm，及带轮宽，查表10-1选择C856（GB/T 1096-1979）强度校核键得材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力键得工作长度，挤压应力 （安全） 2.低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=70mm,及齿轮宽，查表10-1选键2063（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全） 3.联轴器键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=50mm,及轮毂，查表10-1选键1680（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全） 九联轴器得选择和计算 联轴器得计算转矩，因在前面已经考虑功率备用系数1.2，故 式中：查表取工作系数 根据工作条件，选用十字滑块联轴器，许用转矩许用转速；配合轴径，配合长度。十减速器的润滑 齿轮传动的圆周速度因为：，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用LAN32全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，单不应少于10mm。对轴承的润滑,因为：，采用脂润滑，由表14-2选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB491-1987) 只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环 十一、参考文献 1 吴宗泽. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2001 2 中国机械设计大典编委会. 中国机械设计大典. 南昌：江西科技出版社，2002 3 机械工程手册编委员会. 机械工程师手册.