机械设计课程设计系列兰州交通大学二级斜齿圆.doc

机械设计专业课程设计说 明 书设计题目： 二级展开式斜齿轮减速器 学生姓名： （本人署名）学生学号： 20230601学院机构： 机电工程学院 专业班级： 目 录设计任务书1传动装置总图 2设计规定 3已知条件 一、 电动机的选择 二、 分派传动比 三、 传动装置的运动和动力参数计算 四、 传动零件的设计计算 五、轴的结构设计及强度计算 （一） 输入轴结构设计和强度计算 （二） 中间轴的结构设计 （三） 输出轴的结构设计 六、轴承寿命校核计算 七、平键的强度校核 八、箱体的基本参数 设计小结 参考资料 设 计 任 务 书1. 传动装置总图 2.设计规定：1） 选择电动机类型和规格；2） 设计减速器和开式齿轮传动；3） 选择联轴类型和型号；4） 绘制减速器装配图和零件图；5） 编写设计说明书。3.已知条件1） 输送机主轴功率P4 Kw，输送机主轴转速n110 r/min；2） 输送机效率f0.96，齿轮搅油效率f0.98；3） 工作情况 单向转速，连续工作，工作平稳；4） 机械公用 输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；5） 运动规定 输送机主轴转速误差不超过0.07；6） 使用寿命 5年，每年300天，天天8小时；7） 检修周期 半年小修；两年大修；8） 生产批量 中批生产；9） 生产厂型 中小型械制造厂。项目内容及计算说明：计算结果：一、电动机的选择：1）输送机主轴效率功率：Kw2） 输送机主轴转速： r/min3）传动装置总效率： 选取 弹性柱销联轴器效率：刚性联轴器效率： 圆柱齿轮效率： 轴承效率： 滚筒效率： 总效率： =0.8534） 电动机输出功率： Kw取为11 Kw选择电动机型号为:Y132M-4型三相异步电动机,同步转速 r/min，异步转速r/min。二、分派传动比：1. 估算传动装置的总传动比：2. 根据公式：试分派传动比： 第一级齿轮传动：第二级齿轮传动：则：三、传动装置的运动和动力参数计算：1.计算各轴转速： r/min r/min r/min r/min2.计算各轴输入功率： Kw Kw Kw 2. 计算各轴输入转矩： Nm Nm Nm Nm将上述结果列于表中：轴号转 速功 率转 矩1 r/min Kw Nm2r/min Kw Nm3r/min Kw Nm4r/minKw Nm四、传动零件的设计计算：（一）斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用40Cr表面淬火 大齿轮选用表面淬火许用接触应力由式=拟定齿轮精度等级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查 得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 由推荐值 载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数 查表得： 许用接触应力 接触疲劳极限接触寿命系数 应力循环次数由式： 则：查表 得，（不允许有点蚀） 硬化系数 查表得： 接触安全系数 查表得： 则： 故：的值为：齿轮模数 圆整：小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 标准中心矩： 齿宽 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 由式 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得： 安全系数 查表得：则： 所以： 4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 cos 齿距 齿厚、槽宽 顶隙 中心距 齿宽 （二） 直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料：查表： 小齿轮选用40Cr调质 小齿轮选用调质2.按齿面接触疲劳强度设计计算：拟定齿轮精度等级，按， 估取圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆直径由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承非对称布置，取： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在范围内： 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数值 查 得： 齿向载荷分布系数 查 表： 齿向载荷分布系数 由及式 取：载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数（ 查表得： 重合度系数 （） 查表得： 许用接触应力 接触疲劳极限应力 应力循环次数 则：查表 得接触寿命系数（不允许有点蚀）: 硬化系数 查表得： 接触强度安全系数按一般可靠度查 取： 故：的值为：齿轮模数 圆整：小轮分度圆直径的值为： 大轮分度圆直径 中心距 齿宽mm 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得： 安全系数 查表得： 则： 所以： 4.齿轮的其他基本几何参数与结构图1） 基本几何尺寸计算： 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 cos 齿距 齿厚、槽宽 基圆齿距 cos法向齿距 顶隙 中心距 齿宽 五、轴的结构设计及强度计算：（一） 输入轴的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力： 径向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质解决 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=112则： mm 3.轴的结构设计： （1）拟定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位。 轴段重要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为，根据工作情况选取，则： Nm。根据工作规定选用弹性柱销联轴器，型号为HL3,许用转矩 Nm。 与输入轴联接的半联轴器孔径mm，因此选取轴段的直径为mm。半联轴器轮毂总长度mm，（J型轴孔），与轴配合的轮毂孔长度为mm。 （2）拟定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为mm。为保证定位规定，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；半联轴器右端用套筒轴向定位，其长度为扳手的有效活动距离和输入轴轴承盖长度之和。此处取为 45mm。所以，轴段总长为。轴段:为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为6208深沟球轴承。宽度mm。所以轴段直径应为轴承内圈直径mm；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm，轴段长度应比轴承宽度短mm，拟定其长度为mm。轴段：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度和轴承有足够的支撑跨距其直径和长度拟定为：mm，mm轴段：为齿轮轴的齿轮部分，其分度圆的直径为d=63mm,因此其尺寸L=75mm。轴段：也是支撑轴颈，其直径应为mm，为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为mm， 即长度为mm。 4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图：5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为：（二） 中间轴的结构设计：1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 大齿轮上受到的力与小齿轮上的力护卫相反力，则： 轴向力： N 径向力： N2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质解决 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=115则： mm 3.轴的结构设计： 拟定轴的结构方案： 该轴（中间轴）左端齿轮轴，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。结构如图：（2）拟定各轴段的直径和长度：轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为207深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油板宽度为32mm，所以，拟定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：为齿轮轴部分，长度为mm。轴段的直径为mm。轴段：为联接轴身。用于保证轴承的支撑跨距和轴上零件的轴向定位。所以，拟定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮毂孔直径为mm，长度为mm。同样为了保证定位精度，取轴段长度为mm。轴段：为支撑轴颈，结构尺寸与轴段完全相同。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 NN （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmNmm V垂直面NmmNmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图 5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为：（三） 输出轴的结构设计： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力：N 径向力： N2 .初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质解决 根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=112则： mm 2.轴的结构设计： （1）拟定轴的结构方案： 该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油板、轴承、轴承套，右端先装入挡油板、轴承。联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配。结构如图：轴段：用于安装联轴器，与联轴器配合的长度为82mm,直径为mm，轴套长度为45mm。因此，拟定轴段直径为mm，长度为mm轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6208深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油板长度为34mm，所以，拟定轴段直径为mm，长度为mm。 轴段：用于安装大圆柱齿轮，其轮毂孔直径为mm,长度为mm。轴段：为联接轴身。综合考虑轴承的支撑跨距和轴身的力学性能,拟定其直径mm,长度mm。轴段：用于安装右轴承，型号同样是6208深沟球轴承，挡油板长度为24mm。所以拟定轴段直径为mm，长度为mm。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成弯矩M扭矩T Nmm当量弯矩弯矩图和扭矩图：5.校核轴的强度：查表得 N/mm,材料的许用应力即 N/mm,轴的计算应力为：七、1.输入轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的规定，寿命足够！ h 满足设备中修的规定，寿命足够！ 2.中间轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的规定，寿命足够！ h 满足设备中修的规定，寿命足够！3.输出轴轴承型号6208的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 按公式，求得，查表取，已知轴承的额定动载荷 N h 满足设备中修的规定，寿命足够！ h 满足设备中修的规定，寿命足够！八、平键的强度校核：已知：N/mm, 1. 输入轴： mm mm Nm键 GB 1096-1979: N/mm2.中间轴： mm mm Nm键 GB 1096-1979: N/mm3.输出轴： mm ，mm， mm，mm Nmm键 GB 1096-1979: N/mm键 GB 1096-1979: N/mm九、拟定箱体的基本参数： (取低速轴中心距mm) 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 轴承盖螺钉直径 窥视孔螺钉直径 定位销直径 轴承旁凸台半径 查表： 外机壁至轴承座端面距离 大齿轮顶圆与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖、机座肋板厚 通气器：简易通气器 七、装配图设计（一）、装配图的作用作用：装配图表白减速器各零件的结构及其装配关系，表白减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表白减速器各零件的装配和拆卸的也许性、顺序及减速器的调整和使用方法。（二）、减速器装配图的绘制1、装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和重要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术规定、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表白减速器的性能、规格和特性。如传动零件的中心距及其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合规定的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查3P106表7-2。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表白装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术规定：、技术特性表说明减速器的重要性能参数、精度等级、表的格式参考3P108表7-3，布置在装配图右下方空白处。、技术规定涉及减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、实验、包装运送规定。2、绘制过程：（1）、画三视图：、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽也许取不同。e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表达。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。、轴系的固定：a、轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。查3P258259得中速轴齿轮键为10x8x22GB1096-79(90)，低速轴齿轮键为GB1096-79（90），14x9x36。（2）、润滑与密封、润滑： 齿轮采用浸油润滑。参考1P245。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。参考1P310。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查4P383表10-37，高低速轴密封圈为：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。（3）、减速器的箱体和附件：、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 材料为：HT200。加工方式如下： 加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各重要加工孔精加工重要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检查、附件：涉及窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。3、完毕装配图：（1）、标注尺寸：参考3P105、P106表7-2，标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。（2）、零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。（3）、技术规定：参考3P107110（4）、审图（5）、加深Kwr/min Kw合适！ r/min r/min r/min r/min Kw Kw Kw Kw Nm Nm Nm NmHBS组公差8级=0.4合适！ Nm=1.1 N/mm N/mmN/mmN/mm mm mm mm mm mm mm N/mm N/mmN/mmN/mm齿根弯曲强度足够， mm mm mm mm mmmmmmmmmm mm mmmmmmmmmmmmHBSHBS组公差8级合适！Nmm2/8.189mmNZE= N/mm N/mm，N/mmN/mmmmmmmmmmmmmm N/mm N/mm齿根弯曲强度足够 mm mm mm mm mmmmmmmmm mm mm mmmmmmmmmmmmmmmmNmm NmmNmmmmm mm mm mm mmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm满足规定！ N NmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmNmm满足规定NmmN N mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm满足规定NN满足强度规定！满足强度规定！NN满足寿命规定！满足寿命规定！NN满足寿命规定！满足寿命规定！满足强度规定满足强度规定满足强度规定满足强度规定mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 课程 设 计 小 结学院为了保证对每一个学生的培养质量，增设了为期两周的“专业课程设计”。接到任务书之后，我搜集了多方面的相关资料，对从源动机开始至工作机为止的传动部分，通过设计、计算、选型、校验以及再设计、再计算、再选型、再校验的复杂、枯燥、反复的过程，终于在规定的时间内将所有的任务完毕。在设计过程中，我专心致力于其事。前期以设计，计算，选型为主，后期则将重点放在校核与画图上。两周时间，几乎天天埋头于公式、手册之中，可谓废寝忘食。为了加强锻炼，我采用了计算机绘图。动态的效果细化到了每一个零部件的倒角、圆角；图中的每一处重要的尺寸、结构都严格按照国家的相关标准设计绘制。说明书方面，也充足发挥了计算机的优势，结合我所掌握的所有知识，使其具有图文并貌的页面，并且尽量靠近毕业设计的编写格式。本次专业课程设计让我获益非浅。由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺陷，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。设计中，指导教师元老师为我提供了多方面的帮助，对于存在的问题及时做出了解答，使我避免了很多错误，少走了许多弯路。在此，我对老师表达衷心的感谢和真诚的祝福！ 2023年1月9日参 考 资 料1 陆玉,何在洲,佟延伟.机械设计课程设计.机械工业出版社；2 王昆,何小柏,汪信远.机械设计课程设计.高等教育出版社， 1995年12月第一版；3 濮良贵,纪名刚.机械设计（第七版）.高等教育出版社.2023年7月第七版；4 王洪欣,李木,刘秉忠.机械设计工程学.中国矿业大学出版社；5 唐大放,马晓宁,杨现卿.机械设计工程学.中国矿业大学出版社；6 洪钟德.简明机械设计手册.同济大学出版社, 2023年5月版；7 周明衡.减速器选用手册.化学工业出版社, 2023年6月版；8 刘希平.工程机械构造图册.机械工业出版社；9 刘朝儒,彭福荫,高治一.机械制图（第四版）.高等教育出版社，2023年8月第四版；10 韩莉,邓杰,王振甫.机械设计课程设计.重庆大学出版社；11 甘永立等.几何量公差与检测.重庆大学出版社；12 廖念钊,古莹庵,莫雨松,李硕根,杨兴骏编.互换性与技术测量（第四版）.中国计量出版社, 2023年1月第四版；13 软件. 机械设计手册(软件版)R2.0. 机械工业出版社。