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二级展开式圆柱斜齿轮减速器说明书-机械设计课程设计说明书.docx
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1、 机械设计课程设计说明书设计题目: 展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器 一、 设计任务书(一) 课程目的:1、通过机械设计课程设计,综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题,并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。进行机械设计基本技能的训练,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范。(二) 题目:题目4. 设计一用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱齿轮减速器。设计基础数据如下: 工作情况载荷平稳鼓轮的扭矩T(Nm)750鼓轮的直径(mm)350运输带速度V(m
2、/s)0.8带速允许偏差(%)5使用期限(年)5工作制度(班/日)2总体布置:设计任务(三)设计内容:1.电动机的选择与运动参数设计计算;2.斜齿轮传动设计计算;3.轴的设计;4. 装配草图的绘制5.键和联轴器的选择与校核;6.滚动轴承的选择;7.装配图、零件图的绘制;8.设计计算说明书的编写。(四)设计进度:1、 第一阶段: 总体计算和传动件参数计算 2、 第二阶段: 轴与轴系零件的设计3、 第三阶段: 轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段: 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 二、 传动方案的拟订及说明设计计算及说明结果传动方案的总体设计(一) 对给定传动方案分析论证总
3、体布置见任务书(二) 电动机的选择1. 电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相交流异步电动机,它为卧式封闭结构。2. 电动机容量的选择1) 确定工作机所需功率2) 确定传动系统总效率式中,为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表24查得:滚动轴承;圆柱齿轮传动;弹性联轴器;滑动轴承,则 3) 所需电动机功率4) 确定电动机额定功率根据,由第二十章表201选取电动机额定功率3. 电动机转速的选择1) 工作机的转速2) 电动机转速的可选范围取查表20-1,选电动机型号Y132M1-6列表记录电动机技术数据和安装尺寸电动机型号额定功率(kw)同步转
4、速(r/min)满载转速(r/min)轴身尺寸ED平键尺寸FGDY132M1-6410009608038108(三) 计算传动装置总传动比和分配1. 传动装置的总传动比2. 分配各级传动比因为是展开式二级齿轮传动,故,现取1.3,则则低速级齿轮传动比为3. 计算传动装置的运动和动力参数l 各轴转速l 各轴输出功率l 各轴转矩4. 将以上计算结果整理后列于下表,供设计计算时使用项目电动机轴高速轴中间轴低速轴转速(r/min)960960179.4443.66功率(kw)3.993.953.793.64转矩(Nm)39.6939.29201.71796.20传动比效率 kw电动机型号为Y132M1
5、-6三、 齿轮设计计算设计计算及说明结果(一) 高速级齿轮的设计1. 选定齿轮类型、等级精度、材料及齿数按图所示传动方案,选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)材料及热处理:由课本表10-1选得大、小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为4855HRC。初选小齿轮齿数:大齿轮齿数初选取螺旋角2. 按齿面接触强度设计确定公式内各计算数值a) 试选。b) 由图10-30选取区域系数c) 由图10-26查得 ;d) 因大、小齿轮均为硬齿面,故宜选取稍小的齿宽系数,取e) 由表10-6查得材料弹性影响系数f) 由图10-21e查得 ;g)
6、 应力循环次数:h) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数i) 接触疲劳许用应力:取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)许用接触应力为计算a) 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数d)e) 计算纵向重合度f) 计算载荷系数K已知使用系数,根据,7级精度,由图10-8得动载系数;由表10-4中的硬齿面齿轮栏查得小齿轮相对支承非对称布置、6级精度、,考虑齿轮为7级,取;由图10-13查得由表10-3查得故载荷系数g) 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径,由式(1010a)得h) 计算模数3. 按齿根弯曲强度设计确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵
7、向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数:由表10-5查得查取应力校核系数:由表10-5查得e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数f) 由图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳强度极限g) 计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(1012)得h) 计算大、小齿轮的,并加以比较小齿轮的数值大设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数,取分度圆直径mm。于是由取,则,取。4. 几何尺寸计算计算中心距,圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。计算大、小齿轮的分度
8、圆直径计算齿轮齿宽圆整后取大小齿轮的齿顶圆,齿根圆计算结构设计大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用实心式,做成齿轮轴。(二) 低速级齿轮设计计算1. 选定齿轮类型、等级精度、材料及齿数按图所示传动方案,选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)材料及热处理:由课本表10-1选得大、小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为4855HRC。初选小齿轮齿数:大齿轮齿数初选取螺旋角2. 按齿面接触强度设计确定公式内各计算数值a) 试选。b) 由图10-30选取区域系数c) 由图10-2
9、6查得 ;d) 因大、小齿轮均为硬齿面,故宜选取稍小的齿宽系数,取e) 由表10-6查得材料弹性影响系数f) 由图10-21e查得 g) 应力循环次数:h) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数i) 接触疲劳许用应力:取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)许用接触应力为计算a) 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数d) 计算纵向重合度e) 计算载荷系数K已知使用系数,根据,7级精度,由图10-8得动载系数;由表10-4中的硬齿面齿轮栏查得小齿轮相对支承平面非对称布置、6级精度、,考虑齿轮为7级,取;由图10-13查得由表10-3查得故载荷系数f)
10、按实际的载荷系数校正所得分度圆直径,由式(1010a)得g) 计算模数3. 按齿根弯曲强度设计确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数:由表10-5查得查取应力校核系数:由表10-5查得e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数f) 由图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳强度极限g) 计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(1012)得h) 计算大、小齿轮的,并加以比较小齿轮的数值大设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数。分度圆直径。取,
11、则。4. 几何尺寸计算计算中心距,圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮齿宽圆整后取大小齿轮的齿顶圆,齿根圆计算五 轴的结构设计计算(一) 高速轴的结构设计1、求输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T12、求作用在齿轮上的力因已知高速级小齿轮的分度圆直径为则圆周力,径向力及轴向力的方向如图所示。3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr调质处理。根据资料1表15-3,取,于是得轴上有一个键槽,轴径应增加5 所以 , 圆整取.输入轴的最小直径显然是安装联轴器直径dVII-VIII。为了使所选的轴直径dVII-VIII与联轴器孔径相适
12、应,故同时确定联轴器型号。 联轴器的计算转矩,查表14-1,取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB5272-85,选用选取ML3型的梅花形弹性联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度。根据要求,进行结构设计,如图。用滚动轴承7305AC,B=17mm,再加上封油盘的长度,取,。-为轴到齿轮轴的过渡段,且起轴肩的作用,齿轮轴的,故取,。-段为齿轮轴,-根据整体设计要求,由三根轴的两对齿轮配合,取L=69mm,考虑到右端轴承处的,取。-段用滚动轴承7305AC,B=17mm,再加上封油盘的长度,取,。-段为了轴承端盖的装拆方便的要求,故取,又因
13、为VI-VII段还起轴肩的作用,故取。VII-VIII段为最细段,和联轴器配合,所以取。图中未标圆角处取。这样,即初步确定了轴的各段直径和长度。(3)键的选择 根据机械设计课程设计表14-1查得-处的键的代号为 键625GB1096-79(6625)。 (二) 中间轴的设计 1已知该轴的功率,转速,转矩 =3.79KW, =179.44r/min , =201.71Nmm ,2. 求作用在齿轮上的力 已知该轴上大齿轮的分度圆直径为 该轴上小齿轮的分度圆直径为3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr调质处理。根据表15-3,取,于是得加装三个键最小轴径增加7%,为33.13mm。 中间轴的
14、最小直径是与轴承配合处的直径,根据轴承内径系列,选择轴承代号为7307C取d=35mm,尺寸外形为 35mm80mm21mm,其余尺寸见图。 4轴的结构设计 安装大齿轮处的键型号为 键C1222GB1096-79 安装小齿轮处的键型号为 键1240GB1096-79 轴上零件装配方案和尺寸如图根据要求,进行结构设计,如图。-轴最细处为I-II段,装滚动轴承,选取,轴承型号7307C GB292-83。轴承。加上封油盘的长度,并使齿轮定位准确,取-为了使套筒断面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取,。-齿轮右端采用轴环定位,故取。-为使小齿轮定位准确,取-右端装轴承处V-VI段同I-II
15、段结构相似,取。初步估计齿轮到箱体内壁距离和箱体厚度,滚动轴承宽度等距离,取。这样,以初步确定了轴的各段直径和长度。(三) 低速轴的设计1已知该轴的功率,转速,转矩 =3.64KW, =43.66 r/min , =Nmm ,2. 求作用在齿轮上的力 已知该轴上齿轮的分度圆直径为 3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢调质处理。根据表15-3,取,于是得。安装三个键槽增大直径7,得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩,查 1 表14-1,考虑到转矩变化小,故取 =1.3,则按照计算转矩应小于联轴器
16、公称转矩的条件,采用HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为,半联轴器孔径,故,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度=84mm。查机械设计课程设计表15-6,选择轴承代号为7212C的角接触球轴承,尺寸外形为 4轴的结构设计 安装大齿轮的键型号为 键C2036GB1096-97 安装联轴器处的键为 键1670GB1096-97 轴上零件装配方案和尺寸如图如图。由联轴器选择所知,轴最细处为I-II段,装半联轴器,选取,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I-II段的长度应比略短一些,现取。为了轴承端盖的装拆方便,故取,又因为II-III段还起轴肩的作用,故取。初步
17、选定滚动轴承,选取7212C,故,又因为轴承,加上封油盘的长度,故取。IV-V段起左端轴承的轴肩作用,取。因为要和低速级小齿轮相精确啮合,由中速轴的结构设计可确定,齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度,故取,则轴环处的直径,轴环宽度,取。VI-VII段为低速组齿轮,由之前齿轮设计所得,齿宽为,为了使套筒断面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取,。初步估计齿轮到箱体内壁距离,和箱体厚度,滚动轴承宽度等距离,取。图中未标圆角处取。这样,以初步确定了轴的各段直径和长度。五.轴、轴承、键的校核 (一)各轴上的载荷 1.高速轴的校核 1),高速轴的弯扭组合强度的校核分析高速轴所受的力及弯扭矩受力如图:
18、 水平面上受力分析 L= 134.8mm将危险截面的水平弯矩、垂直弯矩、总弯矩及扭矩列表:载荷水平面H垂直面V支反力F=676.18N=1862.75N弯矩M总弯矩扭矩T2).弯扭合成校核轴的强度 根据轴的弯扭合成条件,取,轴的计算应力为轴的材料为40cr,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。 3)精确校核轴的疲劳强度 确定危险截面由图可知截面弯矩较大,仅次于III,且截面受扭,III截面不受扭,故确定截面为危险截面。 截面左侧轴的材料为40Cr调质由机械设计(下同)表15-1查得:圆角r=1,有轴肩形成的理论应力集中系数按附表3-2查得:又由附图3-1查得:由附图3-2,3-3得:轴按
19、磨削加工,由附图3-4查得:轴未经表面处理,即:因此该截面的强度是足够的。 截面右侧轴的材料为40Cr调质由机械设计(下同)表15-1查得:有轴肩形成的理论应力集中系数按附表3-2查得:又由附图3-1查得:由附图3-2,3-3得:轴按磨削加工,由附图3-4查得:轴未经表面处理,即:因此该截面的强度是足够的。2.中间轴的校核1),中间轴的弯扭组合强度的校核分析高速轴所受的力及弯扭矩受力如图: L=138.8载荷水平面H垂直面V支反力F=5733.38N=4535.13N弯矩M总弯矩扭矩T将危险截面的水平弯矩、垂直弯矩、总弯矩及扭矩列表:2).弯扭合成校核轴的强度 根据轴的弯扭合成条件,取,轴的计
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