《机械设计基础课程设计》

《机械设计基础课程设计（汽车）》计算说明书二级直齿圆柱齿轮减速器《机械设计基础课程设计（汽车）》计算说明书题目：二级直齿圆柱齿轮减速器设计班级：学号：姓名：专业：指导教师：年月日

目录TOC\o"1-3"\h\u30120第一章传动方案的选择及拟定 页设计计算及说明结果第一章传动方案的选择及拟定1.1传动装置的组成常见的传动有齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等，其各自特点如下：带传动带传动的承载能力较小，传递相同转矩时结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲减振，因此宜布置在高速级。2、链传动链传动运转不均匀、有冲击，不适于高速转动，应布置在低速级。3、蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传速比，结构紧凑，传动平稳，还可以实现反向自锁，但承载能力较齿轮传动低，且效率较低。4、齿轮传动锥齿轮传动与斜齿轮传动常用于高速级，开式齿轮传动应布置在低速级。1.2确定传动方案根据题目要求选择传动装置由带传动和齿轮传动组成，电动机和减速器之间用带传动连接，减速器中齿轮采用标准直齿圆柱齿轮。图1.1带式输送机传动方案第二章电动机的选择及计算2.1传动装置的总效率由[1]表8-20查得：V带效率=0.96，滚动轴承（一对）效率=0.99，齿轮效率=0.97，联轴器效率=0.99，滚筒效率=0.962.2电动机的选择和参数计算2.2.1电动机类型选择按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.2.2工作机所需功率PW由已知条件得工作机（滚筒）输出功率：2.2.3电动机所需输出功率Pd2.2.3电动机额定功率及电机型号确定电动机额定功率:由[1]附表17-1选取电动机额定功率为7.5kW的电动机，型号Y160M-6，满载转速。2.3传动比分配滚筒的工作转速总传动比为使V带传动外廓尺寸不至过大，根据[1]表2-1选取带传动比，则直齿圆柱齿轮传动比;取高速级传动比，则；。2.4计算各轴功率、转速、转矩2.4.1各轴转速2.4.2各轴输入功率 2.4.3各轴输入转矩电动机输出转矩：各轴输入转矩：表2-1机械传动系统运动和动力参数的计算数值汇总项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速（r/min）970359.26145.4576.5576.55功率（kW）7.57.26.916.576.18转矩（N·mm）73.84X10^3191.393X10^3453.7X10^3819.64X10^3770.986X10^3传动比2.72.471.91效率带传动效率齿轮x轴承齿轮x轴承联轴器x卷筒第三章传动零件的设计及计算3.1V带传动的设计及计算3.1.1确定V带传动计算功率Pc由[2]表5-8查得工况系数，则计算功率PC为：3.1.2确定带型主动轮转速，查[2]表5-4、图5-18选取A型普通V带。3.1.3带轮的基准直径由[2]表5-4知，小带轮最小基准直径，取小带轮直径，取滑动率ε=0.02，则大带轮基准直径,由[2]表5-4取。带传动实际传动比，则大带轮转速，则大带轮转速误差率为，在±5%以内，为允许值。3.1.4确定V带参数（1）验算带速V，带速在5~25m/s，合适。（2）初定中心距(3-1)336960按结构设计要求初步确定中心距为（3）带的基准长度根据[2]式5-4得初定得V带基准长度为：(3-2)带入数值计算得：，查[2]表5-2，对B型普通V带选用（1）实际中心距a中心距变动范围：（2）校验小带轮包角由于α1>120°，满足要求。3.1.5确定V带根数z(3-3)已知A型普通V带，n1=970r/min,d1=125mm,查[2]表5-5得，查[2]表5-6得,查[2]表5-7得,查[2]表5-2得，代入计算，则，取z=5根。3.1.6单根V带得初拉力和压轴力查[2]表5-1查得B型普通V带得每米质量q=0.17kg/m，则（3-3)带入数值计算：,作用在轴上得压力为.3.2高速级齿轮传动设计3.2.1选择齿轮材料，确定齿数选用闭式直齿圆柱齿轮软齿面啮合传动，输送机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度，根据[2]表6-5，选择小齿轮材料40Cr，调质处理，硬度280HBS，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限；大齿轮材料选45号钢，调质处理，硬240HBS，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限，取，，取，则实际齿轮传动比，误差率，在±5%以内，允许。3.2.2确定许用应力取失效率为1%，查[2]表6-11得安全系数为,，则有：；；3.2.3按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度计算：（3-4)查[2]表6-8，取载荷系数K=1.1，查[2]表6-9，取齿宽系数；标准齿轮，取节点区域系数;查表6-10，取材料弹性系数,重合度系数ε=1.2，则，齿数比,则；则；则计算模数，查[2]表6-2，取标准模数。则两齿轮标准中心距。确定两齿轮分度圆直径分别为：确定有效齿宽，取b2=70mm，b1=76mm。3.2.4按齿根弯曲疲劳强度进行校核（3-5)查[2]表6-12，取；，，则由使3-5计算得结果：满足要求。3.2.5验算齿轮的圆周速度vV=（3-6)由[2]表6-7可知，选7级精度是合适的。3.3低速级齿轮传动设计3.3.1选择齿轮材料，确定齿数选用闭式直齿圆柱齿轮软齿面啮合传动，输送机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度，根据[2]表6-5，选择小齿轮材料40Cr，调质处理，硬度280HBS，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限；大齿轮材料选45号钢，调质处理，硬240HBS，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限，取，，取，则实际齿轮传动比，误差率，在±5%以内，允许。3.3.2确定许用应力取失效率为1%，查[2]表6-11得安全系数为,，则有：；；3.3.3按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度计算：（3-4)查[2]表6-8，取载荷系数K=1.1，查[2]表6-9，取齿宽系数；标准齿轮，取节点区域系数;查表6-10，取材料弹性系数,重合度系数ε=1.2，则，齿数比,则；则；则计算模数，查[2]表6-2，取标准模数。则两齿轮标准中心距。确定两齿轮分度圆直径分别为：确定有效齿宽，取b4=104mm，b3=110mm。3.3.4按齿根弯曲疲劳强度进行校核（3-5)查[2]表6-12，取；，，则由使3-5计算得结果：X【【满足要求。3.3.5验算齿轮的圆周速度vV=（3-6)由[2]表6-7可知，选7级精度是合适的。传动齿轮主要参数表高速级低速级齿轮小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数z35962651中心距a(mm)131154传动比i2.741.93模数m(mm)24压力角α20°20°齿宽b(mm)7670110104分度圆直径d(mm)70192104204齿根圆直径df(mm)6518794194齿顶圆直径da(mm)74196112212材料40Cr45#40Cr45#热处理状态调质调质调质调质齿面硬度280HBS240HBS280HBS240HBS总效率型号Y160M-6=7.5KWi总=12.7i带=2.7i齿轮=4.7nI=359.26n=2\*ROMANII=145.45n=3\*ROMANIII=76.55P=1\*ROMANI=7.2KWP=2\*ROMANII=6.91KWP=3\*ROMANIII=6.57KWT=1\*ROMANI=T=2\*ROMANII=T=3\*ROMANIII=带速？m/s带基准长度？mm实际中心距？mm包角合格根数？根Z1=30Z2=77模数m=2中心距=107mm齿轮的圆周速度=1.0048m/sZ3=33Z4=45标准模数m=4标准中心距a=134mmD3=88mmD4=180mmb3=93mmb4=88mm满足强度要求齿轮的圆周速度=0.69m/s设计计算及说明结果第四章轴的设计与强度校核由前面计算可知：项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒970359.26145.4576.5576.557.57.26.916.576.1873.84191.393453.7819.64770.986初步确定各轴的最小直径:=29.88低速轴（输出轴）端联轴器选取:EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(),a)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(),a)BT选用GY7型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4.1高速轴（输入轴）结构设计4.1.1轴的选取及计算4.2中间轴结构设计4.2.1轴的选取及计算4.3低速轴(输出轴）结构设计4.3.1轴的选取及计算DminI≥30.4mmDminII≥40.56mmDminIII≥49.4mm第五章轴的强度校核4.4高速轴的强度校核4.4.1画轴的受力简图，如下图所示4.4.2计算轴的受力圆周力：径向力：4.4.3计算轴上总弯矩（1)垂直面得，;（3)水平面解得，;4.4.4按弯扭合成校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度.由［1］P199表（9-3），得：由[1]P199式（9-5），取，轴的计算应力为：，符合强度要求。Mv=87554.4N.mmMh=245626N.mmM1=245782N.mm5.2中间轴的强度校核5.2.1画轴的受力简图，如下图所示5.2.2计算轴的受力圆周力：径向力：5.2.3计算轴上总弯矩（1)垂直面解得，;（3)水平面解得，;5.2.4按弯扭合成校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度.由［1］P199表（9-3），得：由[1]P199式（9-5），取，轴的计算应力为：，符合强度要求。5.3低速轴的强度校核5.3.1画轴的受力简图，如下图所示5.3.2计算轴的受力圆周力：径向力：5.3.3计算轴上总弯矩（1)垂直面解得，;（3)水平面解得，;5.3.4按弯扭合成校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度.由［1］P199表（9-3），得：由[1]P199式（9-5），取，轴的计算应力为：(选用45号钢)，符合强度要求。Mv=163399.527N.mmMh=448980.2N.mmM3=477789N.mm第六章轴承的校核轴承是支承轴的零件，其功用有两个：支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；减轻转轴与支承之间的摩擦和磨损。与滑动轴承相比，滚动轴承具有启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易于互换等优点，所以应用广泛。它的缺点是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿命也不及液体摩擦滑动轴承。由于转速较高，轴向力又比较小，故选用深沟球轴承。具体结构图如下：FNH1=2516NFNH2=5073NFNH1=2516NFNH2=5073NFNV1=915.66NFNV2=1846.34NFNH1=2516NFNV1=915.66NFNH2=5073NFNV2=1846.34N由上可知轴承2所受的载荷远大于轴承1，所以只需对轴承2进行校核，如果轴承2满足要求，轴承1必满足要求。（1）求比值轴承所受径向力所受的轴向力它们的比值为根据[1]表10-8，深沟球轴承的最小e值为0.19，故此时。（2）计算当量动载荷P，由于深沟球轴承仅受径向载荷，则根据[1]式（10-6）其当量动载荷=5662.6N。(3）验算轴承的寿命按要求轴承的最短寿命为则根据[1]式（10-3），对于球轴承取g，所以选的轴承6213满足要求。所选轴承6所选轴承6213满足要求第七章键联接强度校核按要求对低速轴3上的两个键进行选择及校核。7.1对连接齿轮4与轴3的键的计算7.1.1选择键联接的类型和尺寸7.1.2校核键联接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由[1]中P272表13-2查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度l=L-b=100mm-20mm=80mm。根据[1]中P271式（13-1）可得所以所选的键满足强度要求。键的标记为：键20×12×100GB/T1069-1979。7.2对连接联轴器与轴3的键的计算7.2.1选择键联接的类型和尺寸类似以上键的选择，也可用A型普通平键连接。根据d=55mm7.2.2校核键联接的强度键、轴和联轴器的材料也都是钢，由[1]表6-2查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度l=L-b=70mm-10mm=60mm。根据[1]式（6-1）可得，所以所选的键满足强度要求。键的标记为：键16×10×70GB/T1069-1979。连接齿轮4与轴3的键符合强度要求连接联轴器与轴3的键符合强度要求第八章减速器箱体及附件设计8.1箱体的结构设计减速器铸造箱体的结构尺寸名称及符号公式数值(mm)箱座壁厚δδ=0.025a+3≥88箱盖壁厚δ1δ1=（0.8~0.85）δ≥88箱体凸缘厚度箱座bb=1.5δ12箱盖b1b1=1.5δ112箱座底b2b2=2.5δ20箱盖和箱座肋厚箱盖m1m1≈0.85δ16.8箱座mm≈0.85δ6.8地脚螺栓直径dfdf=0.036a+1218地脚螺栓数目n（1）a≤250时，n=4;（2）250＜a≤500时，n=6;（3）a＞500时，n=84轴承旁连接螺栓直径d1d1=0.75df14箱盖和箱座连接螺栓直径d2d2=（0.5~0.6）df8连接螺栓d2的间距LL取100-150mm100轴承盖螺钉直径d3和数目高速轴d3=（0.4～0.5）df86中间轴8低速轴10检查孔盖螺钉直径d4d4=（0.3~0.4）df6定位销直径dd=（0.7~0.8）d212轴承盖外径D2高速轴D2=D+5d3(参见图14-1)130中间轴130低速轴170轴承外径D高速轴与轴承型号、规格有关，具体查阅表11-1~表11-385中间轴85低速轴120轴承端盖螺钉分布D0高速轴具体数值可查阅图14-1110中间轴110低速轴145轴承旁连接螺栓距离S尽量靠近，以d1和d3互不干涉为准，一般取S≈D2170df、d1、d2至箱外壁距离dfC1(见表5-7)24d124d214df、d1、d2至凸缘边缘的距离dfC2(见表5-7)22d122d212沉头座直径D0’D0’(见表5-7)36轴承旁凸台半径R1C218凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准151外壁至轴承座端面的距离l1=C2+C1+(5～8)46轴承座孔边缘至轴承螺栓轴线的距离L8=(1～1.2)d114大齿轮齿顶圆与内壁距离Δ1>1.2δ10齿轮端面与内壁距离Δ2>δ10斜凸缘底座厚b3b3=1.5δ12b4b4=(2.25~2.75)δ18吊环螺钉孔直径d5具体数值可查阅表10-9108.2附件的结构设计1、轴承端盖设计说明高速轴端盖：中间轴端盖：低速轴端盖：2、检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。3、放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。4、油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。5、通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。6、起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就组成了起吊装置。7、起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。8、定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。第九章减速器润滑和密封设计9.1传动零件的润滑1、齿轮传动润滑低速级大齿轮的圆周速度为V=0.85m/s<12m/s所以采用浸油润滑，应没过中间大齿轮齿顶，满足使大齿轮浸没超过一个齿高h=9mm的要求。2、滚动轴承的润滑采用油脂润滑，为了防止油液进入轴承，在箱体内设置封油环。对于中间的轴承座，由于结构要求紧凑，油脂不容易添加，采用了刮油润滑。因此，在内箱壁上用螺栓固定一刮油润滑采用刮油板，从齿轮上刮下的油可以通过刮油板下方的导油槽流到中间轴承座上的注油孔，然后流入轴润滑承座。2.2减速器密封高速轴：密封处轴径的圆周速度低速轴：密封处轴径的圆周速度由于圆周速度较小所以都采用毡圈式密封。设计小结(不少于500字)本次设计将近尾声，回首的设计过程，感觉受益匪浅！时间过的很快，汽车专业与机械是息息相关的。这学期学机械设计，第一次使用CAD第一次感受到了机械的美，从初步选择到计算数据这个过程教会我干什么事情需要耐心，基础一定要打好还要有耐心不然可能会从头再来。在绘图的过程中遇到了很多困难，因为在此之前从来没有使用过CAD，所以需要从零基础开始。一开始感觉机械设计十分的枯燥繁琐，