机械设计分析说明

1、PAGE- 25 - / NUMPAGES27题目： 单级圆柱减速器 课程设计 姓 名： 学 号： 专业： 交流生 班级： 交流 指导教师： 完成时间： Time yyyy年M月d日2020年12月5日 目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4870 一、 设计任务书 PAGEREF _Toc4870 1 HYPERLINK l _Toc17558 二、 机械传动装置的总体设计 PAGEREF _Toc17558 1 HYPERLINK l _Toc3277 三、 计算V带传动4 HYPERLINK l _Toc13729 四、 齿轮的计算7 HYPERLINK

2、 l _Toc11823 五、 轴的初步计算 PAGEREF _Toc11823 11 HYPERLINK l _Toc9817 六、 轴承的计算与选择 PAGEREF _Toc9817 18 HYPERLINK l _Toc25012 七、 键的选择与验算 PAGEREF _Toc25012 21 HYPERLINK l _Toc15527 八、 联轴器的选择 PAGEREF _Toc15527 23 HYPERLINK l _Toc27379 九、 润滑与密封设计 PAGEREF _Toc27379 23 HYPERLINK l _Toc12306 十、 相关参数的验证与误差分析 PAGE

3、REF _Toc12306 24 HYPERLINK l _Toc2144 十一、 箱体的机构设计 PAGEREF _Toc2144 25 HYPERLINK l _Toc361 十二、 参考资料 PAGEREF _Toc361 2 HYPERLINK l _Toc3294 设计任务书原料车间一运送饮料的带式输运机，由电动机经一级减速传动装置带动，该减速传动装置系由单机齿轮减速器配合其他传动件组成。该带式运输机折合每日两班制工作，工作期限5年。设计参数如下:运输带主动鼓轮轴输入端转矩 Tw=500 Nm 主动鼓轮直径 D=350 mm运输带工作速度 Vw=1.5 m/s HYPERLINK l

4、 _Toc26481 机械传动装置的总体设计确定传动方案Pw=4.285Kw选择电动机工作机的转速nW=60Vw1000/D=601.51000/（350）=81.851r/min工作机的输入功率Pw=TWnW/9550 kw=50081.851/9550=4.285 kw电动机所需的输出功率P0Po=Pw/(kw)Nw=86.398 r/min =0.811(7级精度)Po=5.44Kwnm=1440 r/min =0.95 0.980.910.9930.994=0.802查课设表2-2 =0.97（选7级精度（稀油润滑）圆柱齿轮传动）=0.95 （V带传动）=0.91（开式滚子链） =0.

5、993（ 2个弹性联轴器（运送饮料的带式运输机，每日两班工作，5年，而非金属寿命短）=0.99 （ 4个滚子轴承转速较高，旋转精度高） 选择电动机 查课设表2-3选电动机主要参数：电动机型号额定功率(kW)设计功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm(r/min)堵载转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132-45.50 5.10 1500 14402.2 2.2总传动比的确定与分配总传动比i总=17.593i带=2.000i齿=4.000i链=2.199传动比的分配查课设表取i链=2.199，得i齿=4.000，则i带= i/（i齿i链）=17.593/（2.199*4.000）=2.000

6、确定各轴的功率、转矩和转速各轴输入功率Po=5.297KwPI=5.032KwPII=4.882KwNo=1440 r/minNI=720r/minNII=180r/minT0=35.129 NmT1=66.744 NmT2=259.017 Nm电动机轴 轴(减速器高速轴)轴(减速器低速轴) 各轴转速电动机轴轴轴各轴转矩电动机轴 轴轴把上述计算结果列于下表:输入功率kw转速n (r/min)输入转矩T Nm电动机轴5.297144035.129轴5.03272066.744轴4.882180259.017 HYPERLINK l _Toc10790 计算V带传动确定计算功率根据V带工作条件,由

7、表13-6选工作情况系数 所以选择带的型号根据Pc与小带轮转速n,由图13-12,选用A型普通V带。确定带轮的基准直径d1和d2选择小带轮基准直径d1dd1=112mmdd2=220mm EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT 根据图13-12与表13-7，在A型V带的带轮基准直径围112140mm中选取小带轮基准直径选择大带轮基准直径d2查表13-7取标准值验证带速 带速在525 m/s围,故带轮的基准直径选取合适。确定中心距和带长初步确定中心距故初定中心距初定V带基准长度根据初定的带长,查表13-2选取相近的基准长度:Ld=1400mma=435.603mm=

8、165.807.近似计算实际所需中心距 2验算小带轮包角故主动轮上包角合适2。确定V带的根数查表13-5得A型普通V带查表13-8得A型普通V带根据表13-9选取传动比系数则功率增量为查表13-10得查表13-2得因为 所以带的根数为Z=4计算紧力Fo由表13-1查得 q=0.1kg/mo=158.060N计算作用在轴上的压轴力 NZ=4B=65mm确定大带轮的结构参数结果参数结果Pc6.3564KW112mm220mm8.445 m/s436mmZ4根 158.06N1198.378N HYPERLINK l _Toc26283 齿轮的计算选择齿轮类型、材料和精度结构：选用闭式斜齿圆柱齿轮材

9、料：小齿轮选用45钢，调质处理230HBS大齿轮选用45钢，正火处理200HBSZ1=26Z2=104精度：7级精度 齿数：小齿轮齿数Z1=26 大齿轮齿数Z2=*Z1104螺旋角：12 （假定）按接触疲劳强度计算小齿轮转矩确定载荷系数由于载荷平稳 查表11-4 取齿轮7级精度，调质处理，查表11-5取（初设） 对称布置，轴刚性大，软齿面查表11-8取查表11-9取查图11-7取K=1.69则该斜齿圆柱齿轮传动的载荷系数K为确定弹性系数Ze 、节点区域系数Zh、重合度系数Z和螺旋角系数 Z钢对铸钢的弹性系数查表11-6的；查图11-9得节点区域系数ZH=2.45；重合度系数其中，对斜齿轮可取X

10、=0.9, 由此可得;螺旋角系数计算许用接触应力H 因大齿轮接触疲劳强度较差，所以接触疲劳强度只要按大齿轮计算。 大齿轮45钢，由图11-10取Hlim2=530MPa 查表11-7，定失效概率为1%得SH=1。 所以大齿轮许用接触应力为H2=530/1=530MPa计算小齿轮分度圆直径mn=2.0mm验证速度 与初设v3m/s相符。确定传动尺寸确定模数 按标准取确定中心距 中心距应圆整成整数，取确定螺旋角d1=53.200mmd2=212.800mmb2=55mmb1=60mm确定分度圆直径d1、d2确定齿宽b1、b2 取, 弯曲疲劳强度计算确定齿形系数YFa、应力修正系数Ysa 、重合度系

11、数Y 与螺旋角系数Y齿轮当量齿数： 大齿轮当量齿数：查图11-12、图11-13得 重合度为： X=0.9 重合度系数为 螺旋角系数2)确定许用弯曲应力F小齿轮为45钢调制230HBS，查图11-14得Flim1=420MPa;大齿轮为45钢正火200HBS，查图11-14得Flim2=400Mpa因查图11-15，可取尺寸系数YX=1.0；设失效概率为1%,查表11-7得安全系数SF=1。计算许用弯曲应力 F1= Flim1YX/SF=(4201/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(4001/1)MPa=400MPa3)验算弯曲疲劳强度 所以对齿轮传动弯曲疲劳强度已足够

12、。 综上所述 齿轮参数为材料模数齿数齿面硬度齿轮45钢2mm26230HBS齿轮45钢2mm104200HBS分度螺旋角齿旋向齿宽分度圆直径齿轮右旋60mm53.200mm齿轮左旋55mm212.800mm齿顶圆直径中心距精度等级齿根圆直径齿轮57.200mm133mm748.200齿轮216.800207.800 HYPERLINK l _Toc28508 轴的初步计算高速轴的设计选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1 HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95Mpa初定轴向尺寸和轴上载荷的作用位置箱体轴承座凸缘宽度F=52mm箱齿宽端面至箱壁距离a=

13、12mm轴承端面到箱壁的距离D=14mm大带轮端面至轴承端面螺钉的距离K=20mm轴承端盖螺钉头厚度H=6mm轴承端盖凸缘厚度G=10mm轴承宽度E=20mm大带轮宽度M=65mmL总=271mmL=130mmX=98.5mm轴长=20+13+2*12+53+10+6+20+65+60=271mm轴支撑跨距：带轮宽度中心到临近轴承宽度中心的距离：=（52-14-20/2+10+5+65/2+20）mm=94.5mm轴的受力分析Ft1=2509NFa1=542.098NFr1=934.273N做水平面的受力简图(a)= 求支座反力对A点有：对B点有：因此： 做平面弯矩图(b)MHB左=118.0

14、20NmMHC左=82.164NmMHC右=96.584Nm截面左处的弯矩为: 截面C处左侧弯矩为： 截面C处右侧弯矩为：做垂直面受力图(c)做垂直面弯矩图(d)截面处的弯矩：MVC=-81.5425N.mMC左= 116.465N.mMC左= 126.403N.m做合成弯矩图(e)截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩：做转矩图(f)做当量弯矩图(g) 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数则危险面处的当量弯矩为 危险截面C左处的当量弯矩为：危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为：计算危险截面处的轴径截面D处直径 截面处直径 截面C处直径因D、C处各有一个键槽，故

15、应直径放大5%，即dD20.111mmdC29.877mmdB29.672mm 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 低速轴的设计选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95MpaFt2=2434.370NFa2=525.973NFr2=906.484N轴的受力分析做水平面的受力简图1=求支座反力 对A点有：对B点有：MHC右=-1.479NmMHC左=-57.443Nm因此： 做平面弯矩图2 截面C右处的弯矩为: 截面C左处的弯矩为:MVC=79.117NmMC左=97.771NmMC右=79.131Nm做垂

16、直面受力图3做垂直面弯矩图4 截面处的弯矩：做合成弯矩图5 截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩：做转矩图6做当量弯矩图7 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数则危险面处的当量弯矩为 危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面C左处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为：计算危险截面处的轴径 截面D处直径 截面B处直径 截面C处直径dD31.079mmdC32.705mmdB31.079mm因C、D处各有一个键槽，故应直径放大5%，即 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 HYPERLINK l _Toc30200 轴承的计算与选择高速轴轴承的设计轴的受力分析轴向力：=5

17、42.098N 径向力： 2.确定轴承型号 选7000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。轴承受力图如下：计算当量动负荷部轴向力为： 故： 计算径向当量动负荷 由于,所以应以轴承2的径向当量动负荷作为计算依据。计算所需的径向基本额定动负荷上式中： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 机器每

18、天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT =720r/min故有C/r1=23.5KN选择轴承型号由机械设计手册表5-4查得7208AC型轴承的径向基本额定动负荷因，故所选7208AC型轴承符合设计要求基本尺寸：=35.2kN， 轴承的径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm， 低速轴轴承的设计轴的受力分析轴向力：=525.973N 径向力： 2.确定轴承型号 选70000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。轴承受力图如下：计算当量动负荷部轴向力为：

19、故： 计算径向当量动负荷由于,所以应以轴承1的径向当量动负荷作为计算依据。计算所需的径向基本额定动负荷上式中： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT =720r/min故有C/r1=19.6KN选择轴承型号由机械设计手册表5-4查得7208AC型

20、轴承的径向基本额定动负荷因，故所选7208AC型轴承符合设计要求基本尺寸：=kN， 轴承的径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm，计算结果汇总：结果高速轴7208AC低速轴7208AC HYPERLINK l _Toc11717 键的选择与验算高速轴与大带轮的键连接 选择类型、材料、尺寸选择 A型普通平键，材料用45钢L=50mmGB1096-90 由第三章V带的设计与带轮的结构设计可知， 带轮宽B=65mm，轮毂长l=(1.5-2)d,取l=56mm 故键长为 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力

21、 故选符合实际情况。轴 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I齿轮键的选择和计算齿根圆直径为48.200mm，轴的直径为43mm， 查表10-10得：， 对应t1=3.2 齿根圆至键槽顶面的径向距离故该处设计成齿轮轴，不用键连接。轴 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II齿轮键的选择和计算 选择类型、材料、尺寸选择 A型普通平键，材料用45钢L=54mmGB1096-90 大齿轮宽b=55mm 轮毂宽L=61mm 故键长为L=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章轴的设计可知，该处轴的直径定为d=48mm,根据以上数据选择键型。 由机械设计课程设计查

22、表5-1 选择A型普通平材料为45钢强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得 故选符合实际情况。低速轴与联轴器的键连接 选择类型、材料、尺寸 因使用联轴器，所以选择 C型键，材料用45钢L=50mmb=10mm h=8mmGB1096-79 由于带轮处轴径d在3048mm之间,查机械设计基础表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm因为B=60mm 键长=毂长-（5-10）mm=50mm实际工作长度l=L-b=40mm强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力 故选符合实际情况。 HYPERLINK l _Toc23148 联轴器的选择）选类型考虑到转速较低，

23、传递功率不大，安装时不易保证完全同轴线，故选用弹性柱销式联轴器。）计算转矩对于转矩变化小的运输机，原动机为电动机，查机械设计基础表18-1取工作情况系数 则选型号 参考机械设计常用标准表6-4按GB5014-2003，选择联轴器型号为LX3，选择J型孔，A型键，轴的直径为d=35mm,孔长60mm HYPERLINK l _Toc29568 润滑与密封设计 润滑 1）齿轮传动的润滑 齿轮圆周速度小于12m/s，故采用浸油润滑。油润滑具有冷却、散热、吸收振动和降低噪音的作用。润滑油牌号：按GB5903-86选择150号润滑油。 用量：最低浸润大齿轮10mm，最高比最低液面高7mm。2）角接触球轴

24、承的润滑油润滑的效果比脂润滑要好，但考虑轴承转速较低，工作温度为正常温度，温度不高，该减速器设计中采用脂润滑。脂润滑具有易于密封，结构简单，维护方便，较长时间无需补充润滑剂的优点。润滑脂牌号：按GB7324-87，选择ZL-3型润滑。用量：填充轴承空隙的1/3-1/2.密封 ）轴承密封轴伸出端采用毡圈密封形式和尺寸参考机械设计课程设计表6-31轴承靠箱体侧用封油环密封 ）箱体接合面密封 EQ oac(,)箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃。 EQ oac(,)轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封。相关参数的验证与误差分析 确定精确传动比与误差分析精确传动比 齿轮设计传动比 i齿 =4.000 齿轮传动比 带传动传动比 实际传动比 传动比的误差.%符合要求误差分析传动比误差为符合设计误差的要求。 轴长的误差分析 根据最终装配图测量计算的轴I总长为轴长的误差0.783%符合要求 轴长的误差符合设计误差的要求。 HYPERLINK l _Toc14746 箱体的机构设计由机械设计课程设计（P34P3）得减速器铸铁箱体的结