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1、精品学习资源机械设计课程 - 二级圆柱齿轮减速器机械设计课程 -带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器目录密封18结18设计任务书1 传动方案的拟定及说明4 电动机的选择4 计算传 动装 置的 运动和 动力 参数5 传动件 的 设 计 计 算 5 轴 的 设 计 计 算 8 滚 动 轴 承 的 选 择 及 计 算 14 键 联 接 的 选 择 及 校 核 计 算 16 连 轴 器 的 选 择 16 减 速 器 附 件 的 选 择 17 润 滑 与设计小参考资料目录18 机械设计课程设计任务书题 目 ： 设 计 一 用 于 带 式 运 输 机 传 动 装 置 中 的 同 轴 式 二 级
2、圆 柱 齿 轮 减 速 器一总体布置简图1 电动 机 ； 2 联 轴 器 ； 3 齿 轮 减 速 器 ； 4 带式 运输机 ； 5 鼓 轮 ； 6 联 轴 器二工作情况：载荷平稳、单向旋转三原始数据鼓轮的扭矩T（N.m）：850鼓轮的直径D（mm）：350运输带速度V（m/s）：0.7带速允许偏差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2四设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写1减速器总装2齿轮、轴零件3六设计设说明计1、第一阶段：总体计算和传五设计
3、任务配图一张图各一张书一份进度动件参数计算欢迎下载精品学习资源的设计及草图绘制明书说的编写明2 、第二阶段：轴与轴系零件3 、第 三 阶 段 ： 轴 、 轴 承 、 联 轴 器 、 键 的 校 核4 、第 四 阶 段 ： 装 配 图 、 零 件 图 的 绘 制 及 计 算 说传动方案的拟定及由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器；故只要对本传动机构进行分析论证；本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同；结构较复杂 ， 轴 向 尺 寸 大 ， 中 间 轴 较 长 、 刚 度 差 ， 中 间 轴 承 润 滑 较 困 难 ；电动机的选择1 电动机类型和结构的选
4、择由于本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转；所以选用常用的封闭式Y （ IP44）系列的电动机；2 电动机容量的选择1）工作机所需功率PwPw2）电动机的输出功3.4kW率Pd Pd 3电动机转速的选Pw/ 0.9043.76kW择nd（i1 .i2 in ）nw初选为同步转速为1000r/min的电动机4电动机型号的确定由表 201 查出电动机型号为Y132M1-6, 其额定功率为4kW ，满载转速 960r/min ；基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传 动 装 置 的 总 传 动 比 及 其 分 配1 计算总传动比由电动机的满载转速nm 和工作机主动轴转速nw 可确定传
5、动装置应有的总传动比为：inm/nw nw38.4i25.142 合理分配各级传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1i2；因为i25.14，取i25，i1=i2=5速度偏差为0.5%5%，所以可行；各轴转速、输入功率、输入转矩项目电 动机 轴高速 轴I中 间 轴II低 速 轴III鼓轮转速（r/min）96096019238.438.4功率（kW）43.963.843.723.57转矩（N.m）39.839.4191925.2888.4传动比11551效率10.990.970.970.97欢迎下载精品学习资源传动件设计计算1选精度等级、材料及齿数1 ）材料及热处理； 挑选小齿轮材料为40Cr
6、（调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS；2 ）精度等级选用7级精度；3 ）试 选 小 齿 轮 齿 数z1 20 ， 大 齿 轮 齿 数z2 100的 ；4 ）选取螺旋角；初选螺旋角 142 按 齿 面 接 触 强 度 设 计因 为 低 速 级 的 载 荷 大 于 高 速 级 的 载 荷 ， 所 以 通 过 低 速 级 的 数 据 进 行 计 算按 式 （ 10 21） 试 算 ， 即dt 1 ）确定公式内的各计算数值（1）试选Kt1.6（2）由图1030选取区域系数ZH 2.433（3）由表107选取尺宽系数d 1（ 4
7、） 由 图10 26查 得 1 0.75 ， 2 0.87 ， 就 1 2 1.62（ 5 ）由 表10 6查 得 材 料 的 弹 性 影 响 系 数ZE 189.8Mpa（6） 由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限Hlim1 600MPa ；大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa；（7）由式1013计算应力循环次数N160n1jLh60192 1（28300 5）3.32 10e8 N2N1/5 6.64 107（ 8 ）由 图 10 19查 得 接 触 疲 劳 寿 命 系 数 KHN1 0.95 ； KHN2 0.98（9）计算接触疲劳许用应力取 失 效 概
8、率 为1 ， 安 全 系 数S 1， 由 式 （ 10 12 ） 得 H10.95600MPa570MPa H20.98550MPa539MPa H H1 H2/2554.5MPa2 ）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1td1t=67.85（2）计算圆周速度v=（3）计算=齿宽b及模数=0.68m/smntb= dd1t=1 67.85mm=67.85mmmnt=3.39h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89（4）计算纵向重合度 =0.318 1tan14=1.59（5）计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取KA=1依据 v=0.68m/s,7
9、 级精度，由图 10 8 查得动载系数 KV=1.11 ；由表 10 4 查的 KH 的计欢迎下载精品学习资源算 公 式 和 直 齿 轮 的 相 同 ， 故KH=1.12+0.181+0.6 11 1+0.23 1067.85=1.42 由表10 13查得KF=1.36由表10 3查得KH=KH=1.4；故载荷系数K=KAKVKH KH =1 1.03 1.4 1.42=2.05（ 6 ）按 实 际 的 载 荷 系 数 校 正 所 得 的 分 度 圆 直 径 ， 由 式 （ 10 10a ） 得d1=mm=73.6mm模数mnmm=3.74强度设计mn（7）计算mn=3 按齿根弯曲由式1017
10、1）确定计算参数（1）计算载荷系数K=KAKVKF KF =1 1.03 1.4 1.36=1.96（2） 依据纵向重合度 =0.318 dz1tan =，1.从59图 10 28 查得螺旋角影响系数Y 0；88（3）计算当量齿数z1=z1/cos =20/cos14=21.89z2=z2/cos =100/cos14=109.47（4）查取齿型系数由表105查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172（5）查取应力校正系数由表105查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798（6）计算 F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98（7）计算大、小齿轮
11、的并加以比较=0.0126=0.01468大齿轮的数值大；2mn）设计计算=2.4mn=2.54几何尺寸计算1）计算中心距z1 z2=165=32.9，取z1=33a=255.07mma圆整后取255mm F1=339.29Mpa F2=266MPa欢迎下载精品学习资源2） =arcos3）旋角55 50”直径欢迎下载精品学习资源按圆整后的中心距修正螺计算大、小=13齿轮的分度圆d1=85.00mmd2=425mm4 ）计算齿轮宽度b= dd1b=85mmB1=90mm，B2=85mm5 ）结构设计以大齿轮为例；因齿轮齿顶圆直径大于160mm ，而又小于500mm ，故以选用腹板式为 宜；其他
12、有关尺寸参看大齿轮零件图；轴的设计计算拟定输入 轴 齿 轮 为 右 旋II轴：1 初步确定轴的最小直径d=34.2mm2 求作用在齿轮上的受力Ft1=899NFr1=Ft=337NFa1=Fttan =223N；Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N3 轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案i. I-II段 轴 用 于 安 装 轴 承30307 ， 故 取直 径 为35mm；ii. II-III段 轴 肩 用 于 固 定 轴 承 ， 查 手 册 得 到 直 径 为 44mm ；iii. III-IV段为小齿轮，外径90mm；分隔两齿轮，直径为55mm；安装大齿轮，直径为40
13、mm；iv. IV-V段v. V-VI段轴的各段直所以长度为据轴向定位的段轴承宽度为vi. VI-VIII段 安 装 套筒 和 轴 承 ， 直 径 为35mm；欢迎下载精品学习资源2）根1. I-II要 求确定22.75mm，径 和长度22.75mm；欢迎下载精品学习资源2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm ，所以长度为16mm；3. III-IV段为 小齿 轮，长 度就 等于小 齿轮 宽度90mm；4. IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为120mm；5.V-VI段 用 于 安 装 大 齿 轮 ， 长 度 略 小 于 齿 轮 的宽度 ， 为83mm；6
14、.VI-VIII长度为44mm；466求轴上207.5的载荷63.5Fr1=1418.5N Fr2=603.5N欢迎下载精品学习资源查得轴承30307的Y值为1.6Fd1=443N Fd2=189N因为两个齿轮旋向都是左旋；故：Fa1=638N Fa2=189N5精确校核轴的1）判断危由于截面IV处受的载 荷较大， 直径较 小，所2）截面IV疲 劳 强 度险 截 面以 判 断 为 危 险 截 面右 侧 的截面上的转切应力为由于轴选用40cr，调质处理，所以（2P355表15-1）a综合系数的计算由，经 直 线 插 入 ， 知 道 因 轴 肩 而 形 成 的 理 论 应 力 集 中 为，敏感系数
15、为，附图3-1）（2P38附表3-2经直线插入） 轴的材料（2P37系数为寸系数为，故有效应力集中查得尺寸系数为，扭转尺（2P37附图3-2）（2P39附图3-3） 轴采用磨削加工，表面质量系数为，（2P40附图3-4） 轴表面未经强化处理，即，就综合系数值为b碳钢碳c钢安的特全系数的确定性系数取为， 系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全；I轴：1 作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.52 初步确定轴的最小直径3 轴的结构设计1 ）确定轴上零件的装配方案2 ） 根 据 轴 向 定 位 的 要 求 确 定 轴 的 各 段 直 径 和
16、长 度d) 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为25mm；e) 考虑到联轴器的轴向定位牢靠，定位轴肩高度应达2.5mm ，所以该段直径选为30；f) 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，就轴承选用30207 型，即该段直径定为35mm；欢迎下载精品学习资源g) 该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm 的圆角，经标准化，定为40mm ；h) 为了齿轮轴向定位牢靠，定位轴肩高度应达5mm ，所以该段直径选为46mm ；i) 轴肩固定轴承，直径为42mm；j) 该段轴要安装轴承，直径定为35mm；2）各段长度的确定各段长度的确定
17、从左到右分述如下：a) 该 段 轴 安 装 轴 承 和 挡 油 盘 ， 轴 承 宽18.25mm ， 该 段 长 度 定 为 18.25mm ；b) 该 段为轴 环， 宽度 不小于7mm， 定为11mm；c) 该 段 安 装 齿 轮 ， 要 求 长 度 要 比 轮 毂 短 2mm ， 齿 轮 宽 为 90mm ， 定为 88mm ；d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm 、轴承与箱体内壁距离取4mm（采纳油润滑），轴承宽18.25mm，定为41.25mm；e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为57mm；f) 该段由联轴器孔长决定为42mm4按
18、弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mm T=39400N.mm45钢 的 强 度 极 限 为， 又 由 于 轴 受 的 载 荷 为 脉 动 的 ， 所 以；III轴1 作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N直径设方计案径和长度2 初步确定轴的最小3 轴的结构1 ）轴上零件的装配2 ）据 轴 向 定 位 的 要 求 确 定 轴 的 各 段 直707587113.75839I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII欢迎下载精品学习资源直径60长度10579709.533.25欢迎下载精品学习资源5求轴上的载荷
19、Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.弯扭校合滚动轴承的选择及计算I轴：1求两轴承受到的径向载荷5、轴承30206的校核1）径向力2）派生力3由）于轴向力，所以轴向力为，欢迎下载精品学习资源4）当量载荷由于，所以，；由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5）轴承寿命的校核II轴：6、轴承30307的校核1）径向力2）派生力，3）轴向力由于，所以轴向力为，4由）于当，量载荷，所以，；由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5）轴承寿命的校核III轴：7、轴承32214的校核1）径向力2）派生力3）轴向力由于，所以轴向力为，4）当量载荷由于，所以，；由于为一般 载荷，所以
20、载荷系数为，故当量载荷 为键连接的选择及校核计算（mm代）号工作直长径度（mm）工作高度（mm）转矩（N.m）极限应力（MPa）高353.539.826.012880（单头）4068439.87.325）轴承寿命的校核速轴8760（单头）25中间轴12870（单头）低速轴201280（单头）419141.26925.268.5405875601811110（单头）601075.5925.2 52.4由 于 键 采 用 静 联 接 ， 冲 击 轻 微 ， 所 以 许 用 挤 压 应 力 为， 所 以 上 述 键 皆 安 全 ；欢迎下载精品学习资源连轴器的选择由 于 弹 性 联 轴 器 的 诸 多
21、 优 点 ， 所 以 考 虑 选 用 它 ；二 、 高 速 轴 用 联 轴 器 的 设 计 计 算由 于 装 置 用 于 运 输 机 ， 原 动 机 为 电 动 机 ， 所 以 工 作 情 况 系 数 为 ， 计算转矩为所以考虑选用弹性柱销联轴器 TL4 （ GB4323-84 ），但由于联轴器一端与电动机相连，其TL5（GB4323-84）下：孔 径 受 电 动 机 外 伸 轴 径 限 制 ， 所 以 选 用其 主 要 参数 如材料HT200公称转矩轴孔直径，轴孔长，装配尺寸半（1P163联表轴17-3）器厚（GB4323-84三、第二个联轴器的设计计算动 机，所以工 作矩情况系数 为，为轴
22、器TL10（GB4323-84）数如下：由 于 装 置 用 于 运 输 机 ， 原 动 机 为 电计算转所以选用弹性柱销联其主要参材料HT200公称转矩轴孔直径轴装孔配长尺，寸半联轴器厚（1P163表17-3）（GB4323-84减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤） ，采用M18 1.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱箱座吊耳放选用外六油角油塞及螺垫片塞M16 1.5润滑与密封一、齿轮的润滑盖吊耳、采纳浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm；二 、 滚 动 轴 承 的 润 滑由 于 轴 承 周 向 速 度 为 ， 所 以
23、宜 开 设 油 沟 、 飞 溅 润 滑 ；三 、 润 滑油 的 选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN15 润滑油；欢迎下载精品学习资源四 、 密 封 方 法 的 选 取选 用 凸 缘 式 端 盖 易 于 调 整 ， 采 用 闷 盖 安 装 骨 架 式 旋 转 轴 唇 型 密 封 圈 实 现 密 封 ；密封 圈型号按所 装配轴的直 径确定为（ F ） B25-42-7-ACM ，（ F ） B70-90-10-ACM ；轴 承 盖 结 构 尺 寸 按 用 其 定 位 的 轴 承 的 外 径 决 定 ；设计小结由于时间紧迫，所以这次的设计存在很多缺点，比如说
24、箱体结构巨大，重量也很大；齿轮的运算不够精确等等缺陷，我信任，通过这次的实践，能使我在以后的设计中防止很多不必 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 ；参考资料目录1 机械设计课程设计，高等训练出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995 年 12 月第一版；2 机械设计（第七版），高等训练出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001 年 7 月第七版；3 简明机械设计手册，同济高校出版社，洪钟德主编，2002 年 5 月第一版；4 减 速 器 选 用 手 册 ， 化 学 工 业 出 版 社 ， 周 明 衡 主 编 ， 2002年 6 月 第 一 版 ；5 工 程 机 械 构 造 图 册 ， 机 械 工 业 出 版 社 ， 刘 希 平 主 编6 机械制图（第四版），高等训练出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001 年 8 月第四版；7 互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编， 2001 年 1 月第四版欢迎下载