机械课程设计(共28页)

1、目 录Content课程设计任务书 21传动装置的总体设计 32齿轮(chln)规格的设计 63轴的设计(shj) 154滚动轴承(gndngzhuchng)的校核计算 205平键联接的选用和计算 216联轴器的选择计算 227润滑方式 238减速器附件 239总结 25参考资料目录 26设计(shj)任务书设计(shj)题目 设计(shj)带式运输机传动装置的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计参数 运输带牵引力：F=1600N运输带速度：V=1.4m/s滚筒直径：D=300mm输送带滚轮效率：0.97工作条件：用于锅炉房送煤，三班制工作，每班8小时，常温下连续、单向运转，载荷平稳使用期限：12

2、年检修间隔：3年生产批量及条件：小批量生产5台，无铸钢设备减速器总体 交流异步电机一台；斜、直齿轮各一对；角接触球轴承2对；深沟球轴承1对；联轴器两个；壳体。传动装置布置简图设计要求 1.二级减速器传动设计及计算；2.二级减速器结构设计；3.绘制减速器装配图；4.编写设计计算说明书；5.减速器仿真模拟。设计时间 2013年12月20日至2013年12月30日指导教师：学生姓名：计算项目及内容主要结果1传动装置的总体设计1.1分析和确定运动方案根据传动装置的工作特性和对它的工作要求，并查阅相关资料，可选择二级展开式减速器传动方案，如图所示。1.2选择电动机选择电动机类型按工作要求和工作条件选用Y

3、系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V选择电动机的功率工作机的有效功率为从电动机到工作机输送带的总效率（分别为联轴器、滚动轴承、齿轮传动及卷筒效率）电动机所需输出的功率kW（由于运输机载荷稳定，长期连续工作，因此实际所选电机额定功率略大于此值即可）确定电动机的转速V带的合理传送比为二级圆柱斜齿轮减速器的合理传送比为则总的传送比合理范围是 电动机的可选转速范围是兼顾电机成本和减速器体积及其成本，初步选用同步转速为1000r/min交流异步电机1.3确定电动机型号查资料1表（14.5）选用Y132M1-6电动机，其主要参数如下:电动机额定功率P4kW电动机满载转速960r/min

4、电动机轴伸出端直径38mm电动机伸出端安装长度80mm1.4传动比的分配及转速校核1.4.1总传动比运输机驱动卷筒转速nw=89r/min总传动比1.4.2传动比分配与齿数比考虑两级齿轮润滑问题，两级齿轮应有相近的浸油深度，为使两级大齿轮尺寸直径相近，取。低速传动比高速传动比因此闭式传动取高速级小齿轮齿数大齿轮齿数，取大齿轮齿数为90，齿数比低速级小齿轮齿数大齿轮齿数齿数比实际总传动比i=u1u2=10.731.4.3核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速转速误差1.5减速器各轴转速，功率，转矩的计算1.5.1各轴功率计算带式运输机为通用工作机，取电动机额定功率为设计功率。高速轴输入功率：

5、中间轴输入功率：低速轴输入功率：1.5.2各轴转速计算高速轴的转速：中间轴的转速：低速轴的转速：1.5.3各轴转矩的计算高速轴转矩：中间轴转矩：低速轴转矩：各轴运动动力参数列入下表:轴名称功率转速转矩高速轴3.9696039.4中间轴3.76248145低速轴3.5889384.15满足要求2齿轮规格的设计注：本部分所设计图表、公式均来自资料22.1低速级齿轮传动设计计算2.1.1选定齿轮类型、精度等级齿轮类型：按传动方案，选择直齿圆柱齿轮传动；精度等级：运输机为一般工作机器，速度不高、载荷平稳、工作周期长，故选用8级精度；（P130）材料：锻钢，软齿面齿轮，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度

6、为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（表7-1）2.1.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（7-15）进行计算，即a.确定公式内的各计算数值试选载荷系数低速轴传递转矩由表7-5选取齿宽系数由表7-6查得材料的弹性影响系数由图7-12查取节点区域系数ZH=2.5由图7-18按齿面接触疲劳强度查得小齿轮的接触疲劳强度极限主要结果；大齿轮的接触疲劳强度极限由式10-13计算应力循环次数小齿轮大齿轮由图7-19取接触疲劳寿命系数（允许局部点蚀）计算解除疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（7-18）得b.确定传动尺寸1）试算小齿

7、轮分度圆直径，代入中较小的值计算载荷系数由圆周速度，查图7-7得动载系数，由表7-2查得使用系数，由表7-3,假设取得，由图7-8查取齿向载荷分布系数（设轴刚性大）故载荷系数3）按K值对d3t修正，即计算项目及内容主要结果c.确定模数取m=2.5，中心距，圆整中心距为5的倍数，取，此时传动比为，传动比误差=，传动比误差在允许的范围内。分度圆直径则中心距由 得，大齿轮齿宽b3=120mm，小齿轮齿宽b4=125mm2.2.3校核齿根弯曲疲劳强度a.确定各参数由表7-4查得齿形系数YF3=2.55，YF4=2.22，应力校正系数YS3=1.61，YS4=1.77由图7-17查得YN3=0.90，Y

8、N4=0.93由图7-16按齿根弯曲疲劳强度查得小齿轮的齿根弯曲强度极限；大齿轮的齿根弯曲强度极限取S=1.25，由式（7-16）得同理b.验算齿根弯曲疲劳强度小于许用值450MPa,则弯曲强度足够c.验算所以弯曲强度满足条件。2.2.4低速级齿轮传动的几何尺寸低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表齿轮齿轮4结构草图计算：2.3高速级齿轮传动设计计算2.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料齿轮类型：按传动方案，为减小噪音，选用斜齿圆柱齿轮传动；精度等级和材料和低速级相同2.3.2按齿面接触强度设计由设计计算公式（7-15）进行计算，即a.确定公式内的各计算数值试选载荷系数由图7-15查得，则高速轴传递

9、转矩由表7-5选取齿宽系数由表7-6查得材料的弹性影响系数由图7-12查取节点区域系数ZH=2.5由图7-18按齿面接触疲劳强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由式10-13计算应力循环次数小齿轮大齿轮斜齿圆柱齿轮传动8级精度小齿轮调质处理大齿轮45钢调质处理由图7-19取接触疲劳寿命系数（允许局部点蚀）计算解除疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（7-18）得b.确定传动尺寸初选螺旋角=14o试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值计算载荷系数由圆周速度，查图7-7得动载系数，由表7-2查得使用系数，由表7-3，假设取得，由图7-8查取齿向载荷分布系数（设轴刚

10、性大）故载荷系数按K值对d1t修正，即c.确定模数取确定螺旋角计算项目及内容主要结果由，取b1=50mm，b2=55mm2.1.3校核齿根弯曲疲劳强度a.确定各参数由表7-4按查得YF1=2.69，YF2=2.20，YS1=1.575，YS2=1.78由纵向重合度查图7-14得螺旋角系数0.87由图7-17查得YN1=0.88，YN2=0.90由图7-16按齿根弯曲疲劳强度查得小齿轮的齿根弯曲强度极限；大齿轮的齿根弯曲强度极限取S=1，由式（7-16）得b.验算齿根弯曲疲劳强度弯曲强度足够c.验算，合适。名称计算公式结果法面模数2.0法面压力角螺旋角 15分度圆直径48186齿顶圆直径5219

11、0齿根圆直径47185中心距117齿宽 5055a.高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表：b.轴的结构设计小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构大齿轮2的结构尺寸计算如下表：代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径70轮毂轴向长L55倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径173（取150）板孔分度圆直径110板孔直径20（取10）腹板厚15c.齿轮2结构草图计算项目及内容主要结果3轴的设计在二级展开式减速器中，三根轴跨距应该相近，而中间轴跨距确定的自由度较小，齿轮数量多，故一般先进行中间轴的设计，以确定跨距。轴和齿轮的初步设计要保证两齿轮间或齿轮与内壁间距离至少10mm。注：本部分所设计图表、公式均来自资

12、料23.1中间轴设计3.1.1选择轴的材料中间轴受力适中，因此选择材料为45#钢调质，由表9-1查出，3.1.2轴的初步估算，由式（9-2） 由表9-2查出C=118因此当轴上有两个键槽时，最小直径应增加10%，即3.1.3轴的结构设计a.各轴段直径的确定由于此轴受轴向载荷，优选7207C角接触球轴承，轴颈直径，D=72mm，B=17mm齿轮2处轴头直径齿轮2定位轴肩高度该处直径齿轮2的直径：，齿轮3的直径：，轴承的安装尺寸b.轴的细部结构设计选用普通平键连接，由表4-1查得键槽尺寸键长L1=70mm，L2=40mm砂轮越程槽尺寸倒角C=1mmc.根据轴上零件的定位、转配及轴的公艺性要求，参考

13、图9-16，初步确定出中间轴的结构如图：计算项目及内容主要结果确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=151mm轴承内端面与内壁面之距取=10mmB为轴承宽B=17mm轴伸段长度由联轴器轴向长决定，根据下文设计，此段长度65mm轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成端盖外尺寸：，k为端盖螺钉（M8）厚度，h取15mm，端盖内尺寸：根据，其中，为壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸端盖凸缘厚度轴承内端面与内壁的距离B轴承

14、宽度，7207C轴承 B=17mm轴段长度3.2.4轴的结构草图计算项目及内容主要结果3.3低速轴的设计3.3.1轴的材料该轴材料与中间轴材料相同，均为45#钢调质3.3.2按切应力估算轴径由表9-2查出系数C=106，取最小值38mm3.3.3轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮定位轴肩；齿轮轴段2）确定各轴段的直径轴伸段直径选择角接触球轴承6209，轴径直径根据轴承的安装尺寸齿轮定位轴肩确定各轴段的轴向长度轴伸段长度由联轴器轴向长决定，根据下文的设计，此段长65mm轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮啮合位置确定

15、直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得直径为轴段长与高速轴一样由端盖外与端盖内两部分尺寸组成5）轴的细部结构设计选用普通平键连接，由表4-1查得键槽尺寸键长L3=63mm，砂轮越程槽尺寸，倒角C=1mm3.3.4轴的结构草图3.3.5校核低速轴由于低速轴承受转矩和弯矩较大，其最小直径接近理论计算值，因此有必要对该轴进行强度校核。由于运输机速度恒定，载荷平稳，故校核轴在弯扭组合变形下的应力值小于许用应力即可。a.简化模型并做出弯矩图和转矩图（假设运输机只承受转矩作用）b.根据第三强度理论校核危险(wixin)截面强度(qingd)条件为其中(qzhng)，为折合系数，考虑与的循环特征

16、不同带来的影响，对于不变的转矩，=0.3经分析，危险截面为齿轮所在截面轴的强度足够4.2深沟球轴承寿命估算a.此对轴承主要受径向力，轴向力很小，因此只对其径向力校核b.减速器设计工作时间 QUOTE c.由资料2式（10-3）得基本额定寿命为查资料2附表5得C=31.5kN， QUOTE 因此， QUOTE 轴承具有足够的使用寿命5平键联接的选用和计算5.1键类型的选择选择45#钢，其许用挤压应力5.1.1高速轴右端联接弹性联轴器，键槽部分轴径为32mm，轴段长65mm，所以选择双圆头普通平键（A型）b=10mm,h=8mm,L=45mm5.1.2低速轴,轴径为52mm，轴段长73mm，所以选

17、择双圆头普通平键（A型）b=16mm,h=10mm,L=63mm键槽部分轴径为38mm，轴段长65mm，所以选择双圆头普通平键（A型）b=10mm,h=8mm,L=45mm5.1.3中间轴,轴径为42mm，轴段长78mm和45mm，所以选择双圆头普通平键（A型）键, b=12mm,h=8mm,L1=70mm, L2=40mm5.2键类型的校核5.2.1高速轴键的接触长度 接触高度 由资料2式（4-2）得则强度足够，合格5.2.2中间轴键的接触长度 ，接触高度 则强度足够，合格5.2.3低速轴键的接触长度 接触高度 则强度足够，合格6联轴器的选择计算6.1高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高

18、，转矩较低，选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器由前面分析，选择载荷系数K=1.5，则计算转矩 工作转速 轴径，电动机查资料1表12-7选用联轴器为：与原设计键槽匹配，合乎上述工作要求。6.2低速轴输出端联轴器的选择低速级由于转速不高，转矩较大，工作平稳，为降低成本，选用刚性凸缘联轴器计算转矩 工作转速 轴径，查资料1表12-4选用联轴器为：与原设计键槽匹配，合乎上述工作要求。7润滑方式由于所设计的减速器齿轮圆周速度适中，最大值约为2.07m/s2m/s，故齿轮和轴承的润滑方式均选用油润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在

19、油池中的深度保持在6880mm之间。由于轴承选用了油润滑，故要在端盖和箱体内壁上设置油槽和油沟，当齿轮搅油使油飞溅到箱体内壁时，轴承可得到充分润滑。由于减速器工作在煤粉烟尘环境中，而且箱体内壁油液很多，为保证减速器内清洁，在端盖处设有挡油环。8减速器附件8.1窥视孔及窥视孔盖由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长99mm，宽55mm。盖板尺寸选择为长115mm，宽90mm。盖板周围分布4个M8的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。8.2

20、通气器为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为M271.5。8.3放油孔及放油螺塞：为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为M201.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。8.4油面指示器为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标

21、尺型号选择为M20。8.5吊耳和吊钩为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取17.4mm。8.6定位销本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用GB117-86 A835。8.7起盖螺钉在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设

22、置一个起盖螺栓。取其规格为M1022。其中螺纹长度为16mm，在端部有一个6mm长的圆柱。8.8减速器箱体主要结构尺寸（资料1表4-1）项目结构尺寸箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱底座凸缘厚度20mm箱盖、箱座筋厚7mm轴承旁凸台半径20mm凸缘轴承盖外径115mm，125mm（低速轴）地脚螺钉直径与数目16mm，6个通孔直径20mm沉头座直径38mm底座凸缘尺寸25mm连接螺栓轴承旁连接螺栓直径12mm箱座、箱盖连接螺栓直径及间距8mm，120mm连接螺栓直径12mm通孔直径13.5mm沉头座直径26mm凸缘尺寸20mm定位销直径6mm轴承盖螺钉直径8mm视孔盖螺钉直径6mm吊环螺钉直径16mm外箱壁至轴承座端面距离45mm大齿轮顶圆与内箱壁距离10mm大齿轮端面与内箱壁距离12.5mm机械设计(shj)设计心得这一学期，我参加了为期数周的机械设计课程，感慨很多。这是一门(y mn)要同时考察我们多种能力的课程，算术能力，分析能力，识图能力，画图能力。在设计得过程中，得同时查阅多种资料，对增长我们的知识起了很大的作用。但是，作为一名机电学院的学生，我真的感到很惭愧，因为我连最基本的画图的能力都还没有掌握，更不用说去设计，计算各种( zhn)复杂的机器。主要是大二的时候没有认真学，或者是根本没有学，直到挂科