机械课程设计

1、精品文档机械设计课程设计报告40设计名称带式运输机减速器的设计指导教师 教学单位2015年1月5日说明书主要结果计算项目及内容、传动方案的确定（如下图）F=2700NV=1.1m/sHit-Hit I X I XI Iill-D=400mm二、原始数据:a)带拉力:F=2700Nb)带速度:v=1.1m/sC）滚筒直径:D=400mm三、确定电动机的型号:1 .选择电动机类型：选用丫系列三相异步电动机。2 .选择电动机功率:运输机主轴上所需要的功率:fv 2700X1.1J = 15丽=1000X0.96 =乙阳 kHf传动装置的总效率:电动机型号为H険P，闭式圆柱齿轮的效率（精度等级8）恤黑

2、=09?Y112M-4口窘理，滚子轴承的效率g总0.93T1貌專，弹性联轴器的效率 忖=0.99%，工作机的效率 叽= 0.96所以:Pm=4KWT|屈 M T| 聲护7：施“芳甘禅Hl詞吉變=0| 9 9 K 0193 X (1.97 3( 096)c 0*96 X 0J 7 = 0丄792电动机所需功率：巴=7 = 2用%屈=3花W查机械设计课程设计P178的表17-7，取电动机的额定功率为弘即。3 .选择电动机的转速:选择电动机同步转ISOOr/rnfTi,满载转速隔=14407血11。四、确定传动装置的总传动比及各级分配:工作机的转速:其中，查机械设计课程设计P13表3-1 “E，V带

3、传动的效率q口誉=0月6u X60 XlOOO%=irDL1 X60X 10003.14X 4D0二 52,S5r/7ni7i传动装置得总传动比：i=尹= 1血%津根据机械设计课程设计P14表3-2V带传动比范围q = 24,圆柱齿轮传动比i, = 5-S,q=2& =4.22取V带传动比：$1= U;一级圆柱齿轮减速器传动比:io = 4.22UJ右= 25（高速轴）（中间轴）二级圆柱齿轮减速器传动比:1.计算各轴的输入功率:电动机轴臨=kW鸟=TI注/人=0.96 X * = 3 J4frtV马=“上老1裂申=0.97 X D93x 3.S4 = 3轴川（低速轴）马=1歯整 1*1=0.9

4、7 X 0.98X 3.65=玉47fclV2 .计算各轴的转速电动机轴高速轴I !=孑=丄彰书2 = HOr/nm中间轴n Ha =7Z%2Z= 17062r/:mm低速轴川阳=严=170吟3 2E = 52.Sr/mt?i3 .计算各轴的转矩电动机轴 r, = 9SS = 95fi0 X V144E)=血5却低 应Tn.高速轴I中间轴n7： =9SS0= 9 S 5 OX7 g 2 = 204.3JV in低速轴川7i =北50寻=隔0承3切525=汕2圳x参数输入功率转速输入转矩传动比效率轴名、P (阿n (时min)T (Mm)in电动机轴4144026.5320.96轴I（高速轴）3

5、.84720514.220.96轴n （中间轴）3.65170.62204.3轴川（低速轴）3.4752.5631.213.250.964 .上述数据制表如下如=Wuim五、传动零件的设计计算：1 .普通V带传动的设计计算：确定计算功率Pr巴=必7= 1.2x4 = 4酰评兀根据机械设计P156表8-8，此处为带式运输机，载荷变动小，每Iq = 1228.9625rn?r天两班制工作每天工作8小时，选择工作情况系数 氐=1,2选择V带型号根据机械设计P151图8-11表8-7 8-9，此处功率巳=4肌呼与小带轮的转速= 14-40r/inin，选择A型V带，圧=死朗刚。确定带轮的基准直径dff

6、i 7 *垃根据公式D止=iD曲（巨=2）小带轮直径D也=9旳71宜大带轮的直径B世=ISOmm验证带速口1% r5J二五五而二氏砂钿仍在5执/占之间。故带的速度合适。 确定V带的基准长度和传动中心距初选传动中心距范围为：0.7（必1 + D比） 叫 2fD山丄+ DrfJ,即 13 do 540，初定耳n = 400mrnV带的基准长度:(90)h -妞4卞 + %)4 (气严=2其400+苧X270 4斗料4彳=1223.9625mjji4cro根据机械设计P145表8-2，选取带的基准直径长度 5 = 12勺Om。实际中心距:验算主动轮的包角叫二ISO- 先鳶】X 6肝二166&(1 =

7、410.52nini故包角合适。计算V带的根数z由 = 1440r/ mini）旳=勺（hrw根据机械设计 P151/153 表8-4 8-5 ,= 1.07WZ AP=0.17Jtty根据机械设计表 8-6 ,氐=0.96根据机械设计表 8-2 ,血=9.934.3了 4 S 3ft一 fl.O? 4 0.17） X 0.96 X 0.95 一计算V带的合适初拉力Fd根据机械设计P149表8-3，cr = OIOSS00 x4J / IS ”r=阪昴（丽I）71唤6,7824 = 118盹韜计算作用在轴上的载荷（?=碌血y = 62山206删V带轮的结构设计（根据机械设计表 8-11）（单位

8、：mm）小带轮尺寸大带轮? = 6Z0.2064W巧=102槽型AA基准宽度%1111基准线上槽深血厘刑;，2.752.75基准线下槽深克8.78.7槽间距G150.3150.3槽边距爲599V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为曲任2 .齿轮传动设计计算高速齿轮系设计(1)选择齿轮类型，材料，精度，及参数选用直齿圆柱齿轮传动（外啮合）选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）根据机械设计P191表10-1机械课程设计P87图11-10取小齿轮材料取为40Cr，调质处理，=大齿轮材料取为45钢，调质处理，畀= 24。初选取齿轮为7级的精度2001）初选小齿轮的齿数 巧=24 ；大齿轮

9、的齿数Zo =4.22x 24 = 10128取商=102考虑到闭式软齿面齿轮传动最主要的失效为点蚀，故按接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度计算由式（10-11 ）试算小齿轮分度圆直径，即d1tTZ)2V du H 确定计算参数 传递扭矩耳“5吧=5哄诃的汹初 试选A就=1-3 齿宽系数1 由图10-20查得区域系数 岛=2.5叫=78125mm由表10-6查得材料的弹性影响系数Ze 189.8MPa1/2由式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数Z= rnroM二工 ECuyOj+2 毎) =29.841a 边=arwa幻 cosff 现幻=22.849 Z1

10、(tan a1 tan ) Z2(tan a2 tan )/2=1.73n。872计算许用接触应力0 J聲由图10-26（ c）查得tWi = 670A/?c计算应力循环次数：N1= 1.66 109, N2= 0.39 109由图10-23查取接触疲劳寿命系数 h；左1=0.98，用血巳=1.1安全系数由表10-5取片=1,失效概率为1 %则勿二旦阵二砧6就跑Jl肉=冋皿*0 = 671jV Pa召J 务因此应取较小值P L二代入 确定齿轮参数及主要尺寸，试算出小齿轮分度圆直径dit3誓卩晋2 =46.820mm圆周速度V 60疇0=1.77 m/s齿宽 b= dd1t =46.82mm计算

11、实际载荷系数tfT由表查得閒=1 ,V= 1.66 m/s ,7 级精度 工=1.05齿轮的圆周力Ft132T1/d1t =2.174 10 NKAFt1/b 46.43N/mm100N /mm查表得齿间载荷分配系数Kh =1.2用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布 系数Kh =1.419，由此得到实际载荷系数KhKaKvKh Kh =1.79I k按实际载荷系数算得分度圆直径d1 Bt3=52.088mm，其相应的齿V KHt轮模数 m d1/z1=2.17mm 按齿根弯曲疲劳强度设计 由式10-7试算模数，即确定计算参数试选K Ft =1.3，计算弯曲疲劳强度用

12、重合度系数丫 =0.684查得齿形系数 YFa1=2.65，YFa2=2.23查得应力修正系数 Ysa1 =1.58，Ysa2=1.76查得小、大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为:查得弯曲疲劳寿命系数KFn1 =0.86，Kfn2=0.90d1 =52mmd2 =220mm弯曲疲劳安全系数S=1.4f1=319代F 2=308.57MPa普=0.0131倚O,0127因为大齿轮大于小齿轮，所以取h131试算模数mt2符.272 mm2 dZ1调整齿轮模数1、圆周速度d1ditnimtz1=30.531mm ,V =1.15m/s60 10002、齿宽bb= dd1t =30.531 mm3、宽高比

13、 b/h=10.67计算实际载荷系数 Kf1、由表查得 兀=1 ，V= 1.66 m/s ,7级精度，瓦-=1.042、齿轮的圆周力3Ft1 2T1/d1t =3.334 10 N ， KAFt1 /b109N /mm 100N /mm3、查表得齿间载荷分配系数Kf =1.04、用插值法查得 Kh =1.417，Kf =1.34由此得到实际载荷系数Kf KaKvKf Kf =1.39I k按实际载荷系数算得齿轮模数m=叫3|21匚=1.3，取标准值m=2,按接触疲q KFt劳强度算得分度圆直径di =52.088mm,算出小齿轮模数 z,di / m=26.044取 z,=26，则 z2=u

14、z, =109.9，取 Z2=110这样设计的齿轮传动， 度，并做到了结构紧凑, 几何尺寸计算1、既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强避免了浪费。计算分度圆直径dimz =52mm ， d1 mz, =220mm2、计算中心距a=(d1d2) / 2 =136mm3、计算齿轮宽度b=dd1 =52 mm考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，取b1 56mm， b2 b 52mm圆整中心距后的强度校核取中心距就近圆整至 a138mm ,其他参数不变。 计算变位系数和1、计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系 数arccos(acos )/a22.17

15、Z1z226+110=136X1X21.054(aa)/ m 1y 0.054分配变位系数 x、X2，为=0.51， X2 =0.53齿面接触疲劳强度校核取 Kh =1.79 =5.09 109N.mm, d 1,d1 52mm, u 4.22,ZH 2.251Ze 189.8 MP a 2,Z 0.91将他们带入式中得到I21 ? _ ?ZHZEZ469.5MPa H =656.6MPa dd1u齿面接触疲劳强度满足要求,并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。齿根弯曲疲劳强度校核取Kf1.764,Ti 5.094104N?mm,YFa1 2.149,YFa2 2.065Ysa11.84,Ysa

16、21.93，丫0.68, d 1,m 2mm, Z126，将他们带入式中，得到F12 K FYFaMa =131.3 MP a319.43 MPadm3 乙2F22KFT2YFa2Ysa2Y =132.34 mp a308.57MPa3_ 2dm乙齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。主要设计结论齿数乙26,Z2 110，压力角20，x1 =0.51，x2=0.53，a=138mm，b1 56mm，b2 52mm，小齿轮选用40Cr （调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。低速齿轮系设计选择齿轮类型，材料，精度，及参数(1)选用直齿圆柱齿轮传动（

17、外啮合）选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）根据机械设计P191表10-1机械课程设计P87图11-10取小齿轮材料取为40Cr，调质处理，=大齿轮材料取为45钢，调质处理，=初选取齿轮为7级的精度2001） 初选小齿轮的齿数 冒= 25;大齿轮的齿数Zo = 3.2S325 = 32取=S2考虑到闭式软齿面齿轮传动最主要的失效为点蚀，故按接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2)按齿面接触疲劳强度计算由式(10-11 )试算小齿轮分度圆直径，即ditVZhZeZZ确定计算参数传递扭矩吧。诃CiV mm)试选亡=1.3由图10-20查得区域系数 务=2.433由表10-6查得材料的弹

18、性影响系数Ze1/2189.8 MP a由式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数a = arecos 2, eos a. z. + 2A +fli人丄h皿笫=29.675住 a = arecosL- cos a. !豆+ 2臣 冀 0Sfi =23.844z-i (tan a1 tan ) z2(tan a2 tan )/2=1.647)=0.658计算许用接触应力OL1：由图10-26 (c)查得25inu=吕呦 MN计算应力循环次数：N1= 3. 93 108, N2=1. 198 108由图10-23查取接触疲劳寿命系数隔jPi=0.95，隔昂3=0.92安全系数由表10-5取s= 1,

19、失效概率为1 %则0再!】=巴回= 62% J A 04,因此应取较小值0 孔代入确定齿轮参数及主要尺寸，试算出小齿轮分度圆直径dit3呼 _（晋）2 =58.818mmdim圆周速度 V M00o=0.525 m/s齿宽 b= dd1t =58.818mm计算实际载荷系数tn由表查得爲=1 ，V=0.525 m/s ,7 级精度，尺卩=1.02齿轮的圆周力Ft12Ti/dit =6.937 1O3NKaF1 / b117. 9N / mm 100N / mm查表得齿间载荷分配系数Kh =1.2用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数Kh =1.420，由此得到实际

20、载荷系数KhKaKvKh Kh =1.73808按实际载荷系数算得分度圆直径d1 d1让=64.797mm ,其相应的齿轮模数 m d1 /z1 =2.515mm按齿根弯曲疲劳强度设计由式10-7试算模数，即确定计算参数|2心丫 Y COS m 32dZ1试选K Ft =1.3，计算弯曲疲劳强度用重合度系数查得齿形系数 YFa1=2.60，YFa2 =2.22查得应力修正系数 Ysa1=1.61 ，Ysa2=1.79查得小、大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为:01血nr = 4 眺YFaYsa?占丫 =0.682查得弯曲疲劳寿命系数KfN1 =0.9，KfN2=0.88弯曲疲劳安全系数 S=1.4

21、f1KfN1 Flim1 =334.3M PaSf2K fN2 Flim2=301.7M PaYFa1Ysa1=0.0125f1YFa2Ysa2=0.0095F 2因为大齿轮大于小齿轮，所以取Y Fa1Y;a1=0.0125f1试算模数mi2KFtT1Y Y CO V2dZ1c / 丫Fa丫sa、.? ( ) =1.737mmF 调整齿轮模数4、圆周速度d1mtz1=44.754mm ,am =0.4m/s60 10005、齿宽bb= dd1t=44.754mm6、宽高比 b/h=11.45计算实际载荷系数 Kf1、由表查得 兀=1 ，V=0.4 m/s ,7级精度，人；=1.012、齿轮的圆

22、周力Ft1 2T1/d1t =9.117 103N ,KAFt 1 / b 203. 7N / mm 100N / mm3、查表得齿间载荷分配系数Kf =1.24、用插值法查得 Kh =1.418 , Kf =1.39由此得到实际载荷系数KfKAKvKf Kf =1.658jK按实际载荷系数算得齿轮模数F忙十37,取标准值m=2,按接触疲劳强度算得分度圆直径 d1 =64.797mm,算出小齿轮模数乙d1/m=31.43取 z,=32，贝U z2=u =102.16，取 Z2=103这样设计的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强 度，并做到了结构紧凑，避免了浪费。几何尺寸计算

23、4几何尺寸计算(1)计算分度圆直径d1 mz =63.837mm , d1 mz? =212.104mm(2) 计算中心距 a=(d1 d2)/2=139mm(3)计算齿轮宽度b= dd1 =64mm考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，取b1 69mm, b2 b 64mm(3)螺旋角牛晋13.779圆整中心距后的强度校核取中心距就近圆整至 a139mm ,其他参数不变。齿面接触疲劳强度校核 取KfKh =1.723,T1=2.04105N.mm,d 1,d163.837mmu3. 25, ZhZe189. 8MPa2,Z将他们带入式中得到旳1 ? u 1 百 丁齿面接触疲劳

24、强度满足要求,齿根弯曲疲劳强度校核1.5332. 04105N2.440. 326, Z0. 9855?ZhZeZ Z525.77MP a h =525MPa并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。? mmYFa12. 549, YFa22. 14YSa11. 63,Ysa21. 84, Y 0.672, d 1, m2mmz132，将他们带入式中，得到ZKyTYFaYsaY Y COSF1dmZ2=192.98M Pa334.3MPaF2齿轮。3- 2dm乙=106.11M Pa 4NJ207,位置时,轴2-3段装的是第一组齿轮对的从动齿轮，该宽度B为52mm该段直径输入轴的最小直径显然是安装轴

25、承处轴的直径d1 2，为了使所选的轴直径d1 2与轴承的内孔径相适应，故需同时选取轴承型号。选择圆柱滚子轴承，型号为 dxDxB=35x72x17。故 d1-2=35mm =d56取箱体内壁与齿轮的距离为Ld =18mm考虑箱体铸造等误差，在确定轴承应距离箱体内壁一段距离取s=5mm已知轴承宽度B=17mm应大于d1-2，故取d2-3=41mm，为了使套筒端面压紧齿轮，此轴段应短于轮毂宽度，取L2,-3 =50mm. L1-2=18+17+5+(52-50)=42mm= L5-6 ，查表机械设计P360,15-2该两处倒角为 C1.2采用平键连接：选处键的尺寸为： bx hx L=1m xlu

26、 X 45mm取第二组主动齿轮与第一组齿轮对的从动齿轮的距离为L3-4=12mm,取d3-4=49mm第二组主动齿轮该宽度 B为69mm为了使套筒端面压紧齿轮，此轴段应短于轮毂宽度，取L4-5 =67mm. d4-5=41mm 采用平键连接，选处键的尺寸为:bXhXL=12mm 滾8mmH56mm故中速轴总长度为：42+50+12+67+42=213mm可取壁厚为17+5+c,c取4,为26mm高速轴的设计:由前面已算得：P 1=3.84kw n1=720r/mi n T1=51000N.mm112x100 CGB/r 109( -1979)(1)选择轴的材料：选取45号钢，调质处理。(2 )

27、初步估算轴的最小直径根据机械设计 P366表15-3，取盘=112,=112 x= 19,57mm取连接v带的大带轮内孔 d大=22mm，与大带轮相连部分长度取L1-2=40mm,第二段端面距离箱体外壁 30mm,该轴承端盖取 20mm,故L2,-3=50mm,d2,-3=26mm安装轴承处轴的直径d3-4，为了使所选的轴d3-4直径与轴承的内孔径相N406,适应，故需同时选取轴承型号。选择圆柱滚子轴承，型号为dxDxB=30mmx72mmx19mr故 d3-4=30mm =d6-7,下一段距离箱体内壁 2mm,安装轴承位置时，应距离箱体内壁一段距离取s=3mm 故L3-4=19+2+3=24

28、mm根据中速轴齿轮的摆放及尺寸关系和5-6 段的高速轴主动轮 B是56mmA22X80 tGB/TlD9L4-5 =69+18-2+12- 0.5( 56-52 )=95mm d4-5=35 mm5-6段的高速轴主动轮 B是56mm为了使套筒端面压紧齿轮，此轴段应L6-7=18-0.5( 56-52 )T3=631210N.mm(2)初步估算轴的最小直径P366 表 15-3，取A = 112,Aiaxiit)GB/T1096-1979短于轮毂宽度 故L5-6可取54mn取 d5-6= 40mm采用平键连接：选处键的尺寸 为：bXhXL=12mm*8mm 冥45mm最后段直径为d3-4=30m

29、m =d6-7，根据数据得+19+3+(56-54)=40mm故咼速轴总长度为：40+50+24+95+54+40=303mm氐速轴的设计：由前面已算得：P 3=3.47kwn 3=52.5r/minB = 13.779分度圆直径 d4=212.104mm(1)选择轴的材料：选取45号钢，调质处理。输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 d1 2,为了使所选的轴直径d1 2与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KAT3査表，考虑到转矩的变化很小，故取Ka=1.3，则：Tca=KAT3=1.3x 631219 =睨 057 却伽巾按照计算转矩Tca应小于联轴器

30、公称转矩的条件，查机械设计手册，选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N- m m。半联轴器的孔径d=45mm，故轴d1-2=45mm半联轴器长度 L= 112mm 的半联轴器。与轴配合的毂孔长度 L1=84mm 半联轴器与轴配合的毂孔 长度Li=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li的长度应该比Li略短一点，现取Li-2=82mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：(1)为满足半联轴器的轴向定位要求，1轴段右端需制一轴肩，故取2 -3段的直径d2-3=53mm。2轴段右端需制一轴肩，3段的直径初选d3-4=58mm。故取初步选择滚动轴承。参照工作要求并根d3-4=58mm，选型 号NU1012其尺寸为dxDcB=60x95x18,轴段3-4和6-7的直 径取相同,d3-4=60mm =d6-7(3)取安装齿轮段d5-6=64mm.前面已算得齿轮轮毂宽度为64mm,齿轮左端为了使套筒端面紧压齿轮，故取L5-6=62mm.s=3mm 贝U(4)安装轴承位置时，应距离箱体内壁一段距离取L6-7= 18+3+0.5(