机械设计课程设计_1701

1、目录1. 传动装配的总体设计1.1电机的选择11.2求传动比21.3计算各轴的转速、功率、转矩22. 齿轮的设计2.1原始数据32.2齿轮的主要参数32.3确定中心距42.4齿轮弯曲强度的校核52.5齿轮的结构设计63. 轴的设计计算3.1轴的材料的选择和最小直径的初定73.2轴的结构设计83.3轴的强度校核104. 滚动轴承的选择与计算4.1滚动轴承的选择144.2滚动轴承的校核145. 键连接的选择与计算5.1键连接的选择155.2键的校核156. 联轴器的选择6.1联轴器的选择166.2联轴器的校核167. 润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择7.1润滑方式的选择167.2密封方式的选择

2、168. 箱体及附件的结构设计和选择8.1箱体的结构尺寸178.2附件的选择189. 设计小结1910. 参考资料.19机械设计课程设计计算说明书已知条件：项目参数结构简图运输带拉力运输带速卷筒直径F（N）v（m/s）D(mm)7502.72801 传动装配的总体设计1.1 电机的选择类型： Y 系列三项异步电动机电动机功率的选择电源为交流电源；工作环境为铸工车间运型砂，要求连续工作，工作时有轻微的振动。选择 Y 型系列三相异步电动机。假设：pw 工作机所需功率， kW ;pe 电动机的额定功率， kW ；pd 电动机所需功率， kW ；FV800 2.7则：工作机所需要的有效功率： pw2.

3、16kW10001000电动机所需功率： pdpw /2 3联轴承齿轮滚筒查表可得：联0.99、轴承0.99、 齿轮0.97、 滚筒0.96所以：联2轴承3齿轮滚筒0.992 0.9930.97 0.960.886pdpw /2.025/0.886 2.438kW由表 16-1 选取，电动机的额定功率为3 kW 。电动机转速的选择以及型号的确定选择常用的电动机转速为1500r/min 和 1000r/min ；查表 16-1 ，确定以下三种方案：方案号电动机型额定功率同步转速满载转速总传动比号（kw）（r/min ）（ r/min ）1Y100L2-43150014207.7072Y132S-

4、6310009605.2103Y132M-837507103.853辅助计算：601000 v60 1000 2.7nwD224.314r / min3.14 230nm9604.28i224.314nw因为本设计为单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计，总传动比应在3-5 左右，为了能够合理的分配传动比，使传动装置结构紧凑，所以应按方案 3 选择电动机，即电动机的型号为 Y132s-6。查表 16-2 ，可得：中性高为 H=132mm，外伸轴长度 80 mm , 直径 38 mm ，额定功率和满载转速见上表。1.2求传动比60 1000v 601000 2.7nw224.314r / minD3.14

5、 230inm9604.28i3nw 224.3141.3计算各轴的转速n、功率 p、转矩 T各轴的转速n1nm960r / minn2nw224.314r / minn3n2224.314r / min1.3.2各轴的输入功率p1pd12.438 0.99 2.414kWp2p1齿轴承2.414 0.97 0.99 2.318kWp3p2轴承联轴器2.238 0.99 0.99 2.272kW1.3.3各轴的输入转矩T19550p195502.41424.0 N .mn1960T29550 p295502.31898.7N.mn2224.3T39550p395502.27296.734 N

6、.mn3224.3各轴运动及功率参数轴号转速（ r/min）功率 P（ kW）转矩（ N· m）传动比19602.41424.03.8532224.32.31898.73224.32.27296.72 齿轮的设计2.1 原始数据强度极限屈服极限硬 度材料牌号热处理方法B / MpaC / MpaHBS45调质65036021725540MB正火750500241286其中小齿轮 40MB钢调质，大齿轮 45 号钢调质。2.2 齿轮的主要参数由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动，软尺面硬度 <350HBS ， 所以齿轮的相关参数按接触强度设计，弯曲强度校核。HPH lim

7、Z N ZWSH lim式中：H lim 试验齿轮的接触疲劳强度极限应力；SH lim 接触强度的最小安全系数，取SH lim1.0 1.2,取1；ZN 接触疲劳强度计算的寿命系数，取Z N 1；ZN21ZW 工作硬化系数，取ZW1。由教材图 5 29 查得：小齿轮大齿轮所以：H lim1H lim2580Mpa ；540MpaHP1H lim1ZN ZW5801 1580MpaSH lim1HP 2H lim2ZNZW5401 1540MpaSH lim12KT1u 1d1754 3zuHPd式中： z 重合度系数，对于斜齿轮传动，z =0.75 0.88 ，取 z =0.8 ；K 载荷系数

8、，一般近视取 k=1.31.7,因是斜齿轮传动，取 K =1.5 ；d 齿宽系数，对于软尺面（ <350HBS ），齿轮相对于轴承对称布置时，d 0.8 : 1.4 , 取 d 1u 齿数比，对于斜齿轮 u6 7，取 u=4.27 。z2KT1u1所以：d 75431HP1du275430.801.5244.27154014.2734.7mm2.3 确定中心距a= d1d2mv Z1 Z2mn Z1 Z222cos2式中： Z1 小齿轮的齿数；Z2 大齿轮的齿数；齿轮的螺旋角；mn 斜齿轮的模数。对于软尺面的闭式传动，在满足齿轮弯曲强度下，一般选择Z1 =2440之间，选取 Z1=22，

9、则 Z2Z14.27 2294；螺旋角，一般情况下在 8 15，当制造精度较高或对振动、噪音有要求的齿轮，可取10 20，或者更大值。本设计为一般要求，所以初选10斜齿轮的模数 mnd1 cos34.7cos101.553，由渐开线圆柱齿轮第Z122一系列，取 mn =1.5所以： a= mnZ1Z21.5229491.45mm2cos2cos10取中心距 a=90 mm,mnZ1 Z20.967cos2a所以144536”，符合其条件8 20。齿数比 Z2/ Z194/224.27， 与 i=4.28相比，相对误差为 0.2%<5%。符合条件。2.4 齿轮弯曲疲劳强度的校核FPF li

10、m YST Y YSF minNX式中：YST 试验齿轮的应力修正系数，取YST =2；F lim试验齿轮的齿根的弯曲强度极限应力，由教材图5-28 可得F lim1235Mpa、 F lim2220Mpa ；SF min 弯曲强度的最小安全系数，取SF min =1.4 ；YN 弯曲疲劳强度寿命系数，取 YN=1；YX 弯曲疲劳强度的计算尺寸系数，取YX =1.由 F2000 KT1YFSY Y ，bmn2 Z1式中：YFS 外齿轮的符合齿形系数；Y 螺旋角系数。（其他字符的意义同前。 ）Zv1Z 12224.10.9672cos2Zv1Z 294104.2cos20.9672由教材图 5-

11、40 可得： YFS14.3、 YFS2 4F 12000KT1 cosYFS1Y 1bmn2 Z12000 1.5240.967 4.30.62107.14FP154(1.5)222F 2F 1 YFS2107.14499.67 MPaFP 2YFS14.3因此，弯曲强度足够。小齿轮： 45号钢调质， Z121,d143.254mm;大齿轮： 45正火， Z281,d 2166.838mm;m 1.5,14 45'36"2.5 齿轮结构设计计算齿轮分度圆直径小齿轮： d1mn Z11.522cos34.126mm0.967大齿轮： d 2mn Z 21.594cos145.

12、812mm0.967齿轮宽度按强度计算要求，取齿宽系数d =1，则齿轮的宽度为b2d d1134.126mm34.126mm;取 b235mmb1b2(5 10) mm40mm圆整后小齿轮的宽度为b140mm ，大齿轮的宽度为b235mm 。齿轮的圆周速度v1d1n13.14 34.126 9601000601.714m / s （满足精度要求）601000齿轮的相关参数如下表名 称代 号单 位小齿轮大齿轮中心距amm90传动比i4.27模 数mnmm1.5螺旋角( )'''14 4536齿 数Z2294分度圆直径dmm34.126145.812齿顶圆直径damm37.

13、126148.812齿根圆直径d fmm30.376142.062齿 宽bmm40353 轴的设计计算3.1 轴的材料选择和最小直径估算轴的材料选用45 号钢，调质处理。高速轴和低速轴直径初算直径时，若最小直径段开于键槽，应考虑键槽对轴强度的影响，当该段截面上有一个键槽时， d 增加 5%7%，两个键槽时， d 增加 10%15%，由教材表 12-2 ，高速轴 C1 115，低速轴 C2 110 。同时要考虑电动机的外伸直径 d=38mm。所以dC 3P1 1.05115 32.333 1.0517.626mm11n7501d2C2 3P21.0511032.21826.356mmn21.05

14、184.258结合电动机的外伸直径 d38mm ，初选弹性套柱销联轴器LT6 ZC 3882GB /T4323 ,ZC 3582转矩： TKAT1.5 23.208 34.812N ? m所以初确定d138mm;d 2d1(5 10)mm 43mm;d 3d 745mm;d 4d 652mm;3.2 轴的结构设计高速轴的结构设计各轴段径向尺寸的初定dC 3P1.05 115 32.33311.05 17.626mm11n7501结合电动机的外伸直径d38mm，初选弹性柱销联轴器TL6 ZC 3882 GB432384ZC 3582所以 取 d138mm; ；d2d1(5 10)mm43mm；d

15、3d2（ 1 :5） 45mm ；d 4d3（ 2 :5） 52mm;d 5d 4 （10 : 12） 63mm;d 6d 452 mm;d 7d 345mm;由此直径确定轴承，选择深沟球轴承6209GB / T 2761994, 其具体尺寸如下表：基本尺寸 /mm安装尺寸 /mm基本额定负极限转速荷/knr/mindDBrsminda minDa maxrasmaxCrC0r脂油4585191.15278124.517.570009000d4小齿轮 ；d563mm ；d6d452mmd7d345mm；。3.2.1.2 各轴端轴向尺寸的初定l1823 79mm ；（联轴器的轴孔长度为 82mm

16、）l 260mm ; （由于轴承盖外面需要留1015mm 的轴段长度）l3192mm17mm ;( 轴承孔的宽度 L= 1C1 C2 (58) 8 2016(5 8) 50mm )l 424mm14mm （小齿轮的宽度为45mm）；l572mm ；l 610mm ；l 735mm 。低速轴的结构设计3452671各轴段的径向尺寸的初定d1C1 3P11.051153 2.3331.0517.626mmn7501结合电动机的外伸直径d=38mm，初选凸缘联轴器YLD8YC3882 GB / T 5823 86YC3582所以 取 d1d高15 43mm；d2d1 （ 5 : 10） 51mm ；

17、d3d2（ 1 :5） 55mm ；由此直径确定轴承，选择深沟球轴承 6211GB / T 2761994, 其具体尺寸如下表：基本尺寸 /mm安装尺寸 /mm基本额定负极限转速荷/knr/mindDBrsminda minDa maxrasmaxCrC0r脂油55100211.564911.533.525.060007500d4d 3(2 :5)60mm ；d5d 4(10 : 12)72 mm ；d6d6mm；ad7d355mm。各轴段的轴向尺寸的确定l84 3 81mm ；（联轴器的轴孔长度为）184mml 260mm ; （使轴段长度露在轴承盖外1015mm ）l324 mm ;l 4

18、66 3mm 63mm ；l59mm ；l 610mm ；l 718mm 。3.3 轴的强度校核因低速轴所受转矩大， 且两轴的直径相差很小， 故只校核低速轴 .3.3.1求齿轮上的作用力的大小和方向3.3.1.1齿轮上作用力的大小转矩： T2P295502.218114.958N ? m ；9550n2184.258圆周力： Ft2T2/ ( d2 )114.958 / ( 230.769)996.304 N ；22径向力： Fr2Ft2tanntan 20376.949 N ;cos996.3040.962轴向力： Fa2Ft2tan996.3040.284282.950 N ;求轴承的支反

19、力水平面上支力FRAFRBFt2 / 2996.304/ 2 498.152N垂直面上支力FRA'(Fa2d2Fr2 48) / (48 2)2(282.950230.769996.304 53) / (53 2)2190.152NF'(Fa2d2Fr2 52) /(52 2)RB2=(282.950230.769996.304 53) / (53 2)2806.152NFt2Fa2Fr25353Ft2FRBFRA114.958 N ?mFa2Fr2FRBF RA42.726Nm10.078Nm画弯矩图水平面上的弯矩MC53F10 353498.15210 326.402 Nm

20、RA3.3.3.2 垂直面上的弯矩MC'153FRA'10 353190.15210 37.958 NmM C'2 (53FRA' 10 3Fa2d2 )2(53190.152 10 3282.950230.76910 3 ) 40.606 Nm2合成弯矩M C 12' 2(26.402)2(7.958)227.575 NmM CM C 1M C 2M C2M C '22(26.402) 2(40.606) 248.435 Nm画转矩图T2114.958N ?m画当量弯矩图因单向回转，视转矩为脉动转矩，1b/0 b, 已知B650Mpa，查表12

21、-1可得1 b59 Mpa，0 b98M pa，1 b /0 b59/980.602剖面 c 的当量弯矩：M C'2M C22(T2 )2(48.435)2(0.602 114.958)284.470NmM C'1M C12(T2) 293.218Nm判断危险剖面并验算强度3.3.6.1剖面 C 当量弯矩最大，而且直径与相邻段相差不大，故剖面C 为危险面。已知 M eM C '284.470 Nm、 1 b 59Mpa则eM eM e84.4703.91Mpa p 1 b59 MpaW0.1d330.1 （60）3.3.6.2剖面 D 虽仅受弯矩，但其直径最小，则该剖面

22、为危险面。M D( T2)2T2 0.602 114.958 69.205NmeM DM D69.20559MpaW0.1d33 3.21Mpa p 1b0.1 （60）所以轴的强度足够。4 滚动轴承的选择与计算4.1 滚动轴承的选择高速轴的轴承段的直径d=45mm，初选深沟球轴承6209GB /T 276 1994 , 相关参数如下表：基本尺寸 /mm安装尺寸 /mm基本额定负极限转速荷/knr/mindDBrsmindaminD amaxrasmaxCrC0 r脂油4585191.15278131.520.570009000低速轴的轴承段的直径d=55mm, 选择深沟球轴承 6211GB

23、/ T 2761994 , 其具体尺寸如下表：基本尺寸 /mm安装尺寸 /mm基本额定负极限转速荷/knr/mindDBrsminda minDa maxrasmaxCrC0 r脂油55100211.564911.533.525.0600075004.2 滚动轴承的校核由于低速轴的转矩大于高速轴，同时低速轴和高速轴的直径相差很小，所以只需校核高速轴的深沟球轴承。FAFR1FR2由前面的计算可得FR1FRA2FRA'2(498.152) 2(190.152)2533.210NFR2FRB2FRB'2(498.152) 2(806.152)2947.650N轴向力： FAFa228

24、0.950N转速： n184.258r / min求当量动载荷由上图可知轴2 未受轴向载荷，轴1 受轴向载荷FA1FA，则p1f p ( XFR1YFR2)，由教材表14-12可得，f p1.2 ，查有关轴承手册可得6311轴承 C0r25.0103 N 。轴 1：FA1/ C0r280.950 / 25.01030.0112 ， 查表可得e0.31，可计算出FA1/ FR10.527 f e，由教材表14-11可得X0.56,Y1.4P1f p( XFR1YFR2)1.2(0.56533.2101.4947.650)1950 N轴 2：P2f p FR 21.21137.18 N因 P1fP

25、2，故仅计算轴承1的寿命即可求轴承寿命已知球轴承=3、 C r25.0103N则106C310625.0 1033Lh1（1）（1950） 150599h60nP60184.2581按单班制计算每天工作8 小时，一年工作360 天，则L YLh115059952年 f 10年83608360轴承的年限满足使用要求。5 键连接的选择与计算5.1 键连接的选择选择普通平键，轴代号公称直径公称尺寸长度深度（ mm）d（mm）b h(mm mm)L(mm)1108GB/T1096-2003 30 3810×8725.02128GB/T1096-2003 38 4412×8725.0

26、21811/T1096-2003586518× 11547.05.2 键连接的校核由教材表6-2 可得键连接时的挤压应力p100Mpa ，由于低速轴的转矩大于高速轴，而两者的直径相差很小，且对同一个轴来说，只需校核短键，所以只需校核键 18 11/T1096-2003齿轮轴段的直径 d60mm；键的长度 l Lb63(5 : 10)54 mm ；键的接触高度 k0.5h0.5 115.5mm ；键转动的转矩 T2114.958 N ? m则： p2T21032114.958103p 100Mpakld5.5 546012.902Mpa p所以键连接符合强度要求6 联轴器的选择6.1

27、联轴器的选择结合电动机的外伸直径d=38mm，为高速轴最小直径，初选弹性套柱销联轴器。型号为LT6 联轴器 YC3882 GB / T 4323；YC35 82低速轴的最小直径为43mm,初选凸缘联轴器，型号为YLD8联轴器J 4381.J 1B38GB5843 86806.2 联轴器的校核因为低速轴所受的转矩较大，只校核低速轴T211.958N ? m ，考虑到转矩变化很小取 KA1.3 。所以 TacK AT2 1.3 114.958 149.445p Tn 250N ?m ；所以，联轴器符合其强度要求。7 润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择7.1 润滑方式的选择润滑方式有两种：当 f

28、2 : 3m/s时，采用油润滑；当 p 2m/s时，采用脂润滑 .低速轴的转速为 2.7 m / s , 高速轴的转速为电动机的转速 , 故大齿轮和小齿轮均采用油润滑。7.2 密封方式的选择一般选用接触式密封，半粗羊毛毡垫圈。8 箱体及附件的结构设计和选择8.1 箱体的结构尺寸减速器铸造箱体的结构尺寸表名称符 号结构尺寸（ mm）齿轮减速器箱座（体）壁厚8箱盖壁厚18箱座、箱盖、箱底座b,b1, b2b 1.512, b11.5 1 12, b2 2.5 =20凸缘的厚度箱座、箱盖的肋厚m, m1m10, m1 =10轴承旁凸台的高度h,R1H 由结构要求来确定和半径轴承座的外径D2d f直径

29、与数目n地通孔直径脚d f螺沉头座直径D0钉C1min,底座凸缘直径C 2 min,轴承旁连接螺d1栓直径箱座、箱盖连接d2螺栓直径连连接螺栓直径d接通孔直径螺d '栓沉头座直径DC1min,凸缘尺寸C 2 min,定位销直径d轴承盖螺钉直径d3视空盖螺钉直径d4吊环螺钉直径d5箱体外壁至轴承座l1断面的距离大齿轮顶圆与箱体1壁的距离齿轮断面与箱体壁2的距离8.2 箱体附件的选择凸缘式： D 2 =D+5d3a 200单击减速器d f1620452523d10.75、 d f 12d2 (0.5 : 0.6) d f8 , 螺栓的间距 l 150 : 2001213.5262016d3

30、(0.7 : 0.8)d26d3(0.4 :0.5)d f8d4 （0.3 :0.4） d f6根据减速器的重量来确定l1C1C2 （ 5 : 8） 201674310.00010.000窥视孔及窥视盖的选择查表 14-4 ，因为是单级 a150 , 则窥视孔及窥视盖的相关尺寸如下表(mm)l1l2l3l 4b1b2b3dR直径孔数907560-70554074458.2.2油标指示装置的选择根据表 14-8 ，选择游标尺 M 12(12) , 其具体尺寸如下表 (mm)d (d H 9 )d1d2d3habcDD1h9M 12(12)412628106420168.2.3通气器的选择根据表