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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流一、二、三、 机械设计课程设计锥齿轮.精品文档.四、 目的与要求1 机械设计课程设计是机械原理课程的最后一个教学环节，其目的是：11 通过课程设计，培养学生综合运用所学知识，结合生产实际分析解决机械工程问题的能力，并使所学知识进一步巩固、加深；12 学习机械设计的一般方法，了解和掌握简单机械传动装置的设计过程和进行方式，培养学生开发和创新机械产品的能力；13 通过课程设计，进一步提高学生的设计基本技能能力，如计算、绘图、查阅资料、熟悉标准和规范。2 机械设计课程设计要求：21 能够树立正确的设计思想，力求所做设计合理、实用、经济；22 提倡独
2、立思考，反对盲目抄袭和“闭门造车”两种错误倾向，反对知错不改，敷衍了事的作风。23 掌握边画、边计算、边修改的设计过程，正确使用参考资料和标准规范。24 要求图纸符合国家标准，计算说明书正确、书写工整。二、 设计内容及要求1 设计题目设计螺旋输送机用二级齿轮减速器 已知条件：1 螺旋筒轴上的功率2 螺旋筒轴上的转速（允许转速误差为5% ）3 工作情况 三班制连续单向运转，载荷较平稳4 使用折旧期 10年5 动力来源：电力，三相交流，电压380V6 制造条件及生产机量 一般机械厂制造，单件生产螺旋输送机用减速器方案如下图所示：2设计内容1）传动装置的总体方案设计；选择电动机；计算运动和动力参数；
3、传动零件的设计。2）绘制装配图和零件图。3）设计计算说明书一份，包括：确定传动装置的总体方案，选择电动机，计算运动和动力参数，传动零件的设计，轴、轴承、键的校核，联轴器的选择，箱体的设计等。三、 进度计划序号设计内容完成时间备注1传动装置的总体方案设计0.5周2装配草图和装配图的绘制1.5周3零件图的绘制、编写设计计算说明书4天：4提交设计、教师审图、评定成绩1天：四、 课程设计成果要求1）减速器装配图1张（0号）；2）大齿轮零件图1张（2号）、低速轴零件图1张（2号）。3）设计说明书一份。二 课程设计正文第一节 电动机的选择 一. 选择电动机,确定传动方案及计算传动参数选用Y系列三相异步电动
4、机 1.运输机所需功率2.电动机的容量由电动机到工作机的总传动效率为：式中各部分效率由设计资料查得：一对滚动轴承的效率为（初选球轴承），闭式齿轮传动效率（初定8级精度），开式锥齿轮传动效率（初选8级精度），十字滑块联轴器效率。由以上数据可以得出传动总效率为 ： 3.初估电动机额定功率 4.确定电动机转速 取锥齿轮的传动比为25，二级减速器的传动比为840，则总传动比合理范围为16200，所以电动机转速可选范围为5767200r/min，所以选择同步转速为1500电动机,型号为。电机各尺寸及主要性能如下:额定率同步转速满载转速堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量(kg)4.0150014402.
5、22.243机座号中心高安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸外形尺寸112M112ABDEFGLHDAC/2AD19014028601024400265115190第二节 分配各级传动比由 ，开式锥齿轮传动 初选 ，第三节 传动装置运动和动力参数的计算1.各轴转速取高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴。电动机轴 I轴 II轴 III轴 2.各轴输入功率 I轴 II轴 III轴 3.各轴输入转矩 I轴 II轴 . III轴 第四节 减速器外传动零件的设计一. 开式锥齿轮传动的设计 1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1) 由表10-1选小齿轮为45调质钢,硬度为240HBS,大齿轮为45钢（
6、常化），硬度210HBS， 两者硬度相差30HBS。 2) 初选8级精度 3) 开式齿轮传动，故选用小齿轮齿数 ， 大齿轮齿数 2. 按齿根弯曲疲劳强度设计 确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 2) 计算小齿轮传递的转矩 3) 选取齿宽系数 4) 当量齿数 5) 由表10-5查得齿形系数和应力校正系数 6) 计算应力循环次数(每年按300天计算) 7) 计算大小齿轮的 由齿面硬度查图10-20c查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳强度的安全系数，由式10-12得 则 8） 所以小齿轮的数据大。3. 验算 1) 2) 由查图10-8得动载系数 （
7、取8级精度） 3) 已知传动平稳,原动机为电动机，查表10-2取使用系数 4) 由于是锥齿轮,教材给出齿间载荷分配系数 5) 齿向载荷分布系数 ,且小齿轮和大齿轮均是工业用悬臂,查表10-9取轴承系数 则 所以载荷系数 6) 模数 对比计算结果，齿面接触强度计算的模数大于齿根设计的模数，取已可满足弯曲强度。 4.几何尺寸计算校核传动比：i=3没有改变，第五节 减速器内传动零件的设计计算 一. 高速级斜齿轮设计 1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1由表10-1选小齿轮为45调质钢,硬度为240HBS,大齿轮为45钢（常化），硬度210HBS， 两者硬度相差30HBS。 2 取8级精度等级
8、 3 闭式传动，取小齿轮齿数 , 大齿轮齿数， 取Z2为95 4 选取螺旋角,初选 2. 按齿面接触强度设计 按式10-21计算 , 即 1) 确定公式内的各计算数值 1 试选 2 由图10-30选取区域系数 3 由图10-26查得 , , 则 4 由表10-7选取齿宽系数 , 小齿轮传动转矩 5 由表10-6查得材料的弹性影响系数 6 由图10-21d查得大小齿轮的接触疲劳强度 7 大小齿轮应力循环 8由图10-19查得接触疲劳寿命系数 9 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1% , 安全系数 , 由式10-12得 则许用接触应力 2) 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 , 由计算公式得 2
9、计算圆周速度 3 计算齿宽b及模数 4 计算纵向重合度 5 计算载荷系数K 载荷平稳取使用系数,8级精度,由图10-8查得动载系 由表10-4查得由图10-13查得 假设 由表10-3查得 故载荷系数 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得 7 计算模数3. 按齿根弯曲强度设计 按式10-17计算 , 即 1)确定计算参数 1 计算载荷参数, 2 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数 3 计算当量齿数 4 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 5 由图10-20c查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 6 计算弯曲疲劳许用应力 取弯
10、曲疲劳安全系数s=1.4 , 由式10-12得 7 计算大小齿轮的 , 并加以比较 大齿轮数值大2) 设计计算 按接触疲劳设计得 ，按弯曲疲劳设计得 ，故取均能满足弯曲和接触疲劳。4. 几何尺寸计算1)计算中心距圆整取后 2)按圆整后的中心距修正螺旋角 因为值改变很小，故参数、等不必修正。 3)计算大小齿轮的分度圆直径 4)计算齿轮宽度圆整后，5. 验算故设计合理。修正传动比，则二. 低速级斜齿轮设计1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1表10-1选小齿轮为45钢,调质处理，硬度为240HBS,大齿轮为45钢，常化处理，硬度210HBS， 两者硬度相差30HBS。 2 取为精度等级8级。
11、 3 选小齿轮齿数 , 大齿轮齿数， 4 选取螺旋角,初选 2. 按齿面接触强度设计 按式10-21计算 , 即 1) 确定公式内的各计算数值 1 试选 2 由图10-30选取区域系数 3 由图10-26查得 , , 则 4 由表10-7选取齿宽系数 , 小齿轮传动转矩 5 由表10-6查得材料的弹性影响系数 6 由图10-21d查得大小齿轮的接触疲劳强度 7 大小齿轮应力循环次数为 8 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 9 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为, 安全系数 , 由式10-12得 则许用接触应力 2) 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 , 由计算公式得 2 计算圆周速度 3 计算
12、齿宽b及模数 4 计算纵向重合度 5 计算载荷系数K 载荷平稳，取使用系数,8级精度,由图10-8查得动载系 由表10-4查得由图10-13查得 假设 由表10-3查得 故载荷系数 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得 7 计算模数3.按齿根弯曲强度设计 按式10-17计算 , 即 1） 确定计算参数 1 计算载荷参数, 2 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数 3 计算当量齿数 4 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 5 由图10-20c查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 6 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数, 由
13、式10-12得 7 计算大小齿轮的 , 并加以比较 大齿轮数值大2) 设计计算 按弯曲疲劳设计得 ，故取均能满足弯曲和接触疲劳。4. 几何尺寸计算1)计算中心距圆整取 2)按圆整后的中心距修正螺旋角因为值改变很小，故参数、等不必修正。 3)计算大小齿轮的分度圆直径 4)计算齿轮宽度圆整取，5. 验算故设计合理。6. 验算总传动比 故设计符合要求 第六节 绘图准备与轴的设计 一. 绘制装配草图的准备工作 1. 按已知选定的电动机查得其轴伸直径D=38mm , 轴伸长度E=80mm , 中心高H=132mm , 2. 确定各传动零件的主要尺寸 1)高速级斜齿轮 齿顶高 齿根高 齿全高 2)低速级斜
14、齿轮 齿顶高 齿根高 齿全高 3)初选滚动轴承类型及润滑密封方式轴I、轴均选角接触球轴承,轴选圆锥滚轴承,由于,故采用稀油润滑。 二. 装配草图的初步绘制 1. 传动零件中心线、轮廓线及箱体内壁线的确定 1 估算减速器的外轮廓尺寸 二级圆柱齿轮减速器 A=4a , B=2a , C=2a 即 ， ， 2 画传动零件中心线和外部轮廓 3 确定箱体内壁线 取箱体壁厚为，为避免齿轮与箱体内壁干涉,齿轮与箱体的内壁应留有一定的距离,大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离取，小齿轮端面与箱体内壁取两级齿轮端应留有间隙,取,小齿轮齿顶圆与箱体内壁的距离暂不能确定,待完成主视图中箱体结构的设计后才能确定。另外,输入轴的
15、齿距最好布置在远离输入端的位置。 2. 箱体轴承座及轴承的位置确定 对于剖分式齿轮减速器:箱体轴承座内端面为箱体内壁,轴承座的宽度B为其中为箱体壁厚,为轴承旁螺栓所需扳手的空间。地脚螺栓直径，取地脚螺栓为；，取轴承旁连接螺栓为,所以取,取轴承内端面至箱体内壁的距离为 。 三. 轴的设计 装配总体方案如图：各轴转向已知，锥齿轮所受轴向力Fa5始终由小端指向大端，为使轴所受轴向力较小，则齿轮4所受轴向力应与之相反。轴同理，故由此可知各齿轮所受轴向力，结合主动轮转向，可以得出齿轮旋向。受力图及转旋向标示如图。)轴I的设计 求轴I的功率 , 转速 , 转矩 2 求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的
16、分度圆直径 则 圆周力、径向力和轴向力的方向如图二所示 3 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为钢,调质处理 根据表15-3,取,于是得 此轴的最小直径显然是安装联轴器处的最小直径,为使所选轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 转矩变化很小，查表14-1，取 应小于联轴器公称转矩，故选用TL4型弹性套柱销联轴器，公称转矩为,半联轴器的直径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4 轴的结构设计 . 拟定轴上零件的装配方案如上图一 . 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a.高速轴的各端长度的确定(1)半联轴器与轴配合的毂
17、孔长度，I-II段长度应比略短一些，故取。 初步选择角接触球轴承 参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初选角接触球轴承7207AC,期尺寸为。 挡油板需轴向定位，故取,考虑到需安装挡油板,以及安装齿轮1需离箱体内壁轴承安装离箱体内壁及轴承宽度，因此取。 由于齿轮1分度圆直径，轴段，故只能将齿轮设计为齿轮轴，。轴与齿轮的材料均为45钢，二者不矛盾，设计可行。(5) 根据轴承外径,取螺钉直径,则轴承端盖的各尺寸可计算如下:（6）根据轴的装配可求得箱体内壁宽度为,则为使轴承端盖螺钉能顺利旋出，取。故取 b.高速轴各段直径的确定符号（mm）确定方法及说明按相配合的半联轴器的孔径要求及轴颈的初估值综合考
18、虑确定，还应满足键联接强度要求，并按标准选取尺寸。应该大于齿根圆直径36.537mm 综合数据：I-IIII-IIIIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIIId（)28323541444135L()4055359551823 . 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位采用平键联接,可选用平键为,半联轴器与轴的配合为。 . 确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表15-2取轴端倒角,各轴肩处的圆角半径见大图. . 求轴上的载荷 根据结构图可作出轴的计算简图如下:L3=42.8L1=90.7L2=150.8DCBA载荷水平面H垂直面V支反力F=229.87=809.91=53.46=337
19、.40弯矩M=20849.21=8061.77= 14440.72总弯矩=扭矩T计算弯矩 . 按弯扭合成应力校核轴的强度 1由以上分析可知C截面弯矩最大,是危险截面。C处为齿轮轴，最小直径为齿轮齿根圆。由式15-5及上表中的数值可得 根据轴所选定的材料45Cr,由表15-1查得由于,故轴安全。 . 校核轴承寿命12Fd1Fd2Fr1Fr2Fae (1) 派生轴向力计算 对于7006AC型轴承,按表13-7查得派生轴向力,则有 由于,所以轴承1被压紧,轴承2被放松, 根据,查表13-5得,载荷平稳,取,则有 计算载荷寿命 由于,角接触球轴承,7207AC轴承基本动载荷,则寿命所以轴承满足寿命要求
20、。. 键联接强度的校核 根据所选平键查表6-2得键的许用挤压应力,因为 所以键合格。2） 轴II的设计 1 求轴II的功率 , 转速 , 转矩 2 求作用在齿轮上的力 已知2、3齿轮的分度圆直径分别 则 圆周力、径向力和轴向力的方向如图四所示3 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为钢,调质处理 根据表15-3,取,于是得 轴选用7207AC，轴承。4轴的结构设计 . 拟定轴上零件的装配方案如下图 123456. 根据轴向定位要求确定各段直径和长度 齿轮2、3的齿宽 轴承宽度， 箱体内壁距离为 轴承座宽度(5) 根据轴承外径,取螺钉直径,则轴承端盖的各尺寸可计算
21、如下: 由以上数据，设计各段轴径和长度如下表：I-IIII-IIIIII-IVIV-VV-VId（)3540464035L()4173154841. 轴周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键联接,齿轮2处可以选用平键,齿轮3处可以选,齿轮轮毂与轴的配合为 . 确定轴上的圆角和倒角尺寸 表15-2查得取轴端倒角,各轴肩圆周半径见大图。 . 求轴上载荷 根据结构图,可作出轴的受力分析图如下页: L3=38.7mmL2=77.5mmL1=51.2mmABCD载荷水平面H垂直面V支反力F=-438.48=-368.24弯矩M=-123183.62=-56638.35=-22450.176,=13203
22、.94= -42236.48,=-14250.89总弯矩=扭矩T. 按弯扭合成应力校核轴的强度 由于齿轮2与齿轮3的安装尺寸一样，故B为危险截面，只需校核该处。由式15-5及上表中的数值可得 根据所选定的材料,由表15-1查得因此,故安全. . 校核轴承寿命12Fd1Fd2Fr1Fr2Fae=Fa3-Fa2 1 对7210AC轴承, 按表13-7查得派生轴向力,则有 2 1被放松,；2被压紧, 3 根据,查表13-5得,载荷平稳,取,则有4 计算载荷寿命 由于,角接触球轴承,轴承7207基本动载荷,则寿命 所以合格. 键联接强度校核 根据所选平键和查表6-2得键的许用挤压应力均为 因为 故键合
23、格.3) 轴的设计 1 求轴上的功率 , 转速 和转矩2 求作用在齿轮上的力 已知齿轮4、5的分度圆直径分别为 , 则圆周力,径向力及轴向力的方向如图所示3轴的结构设计 . 拟定轴上零件的装配方案如下图五所示24567138. 根据装配方案确定轴的各段直径和长度 初选轴承为30211圆锥滚子轴承， 齿轮4的齿宽 轴承内圈宽度， 箱体内壁距离为 轴承座宽度(5) 根据轴承外径,取螺钉直径,则轴承端盖的各尺寸可计算如下: 由以上数据，设计各段轴径和长度如下表：I-IIII-IIIIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIIId（)40465560666055L()487254681052
24、36. 轴向零件的周向定位 锥齿轮与轴的周向定位采用平键联接,选用平键为,斜齿轮与轴选 用平键,齿轮与轴的配合为. 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表15-2取轴端倒角,各轴肩圆角半径见低速轴零件图。. 求轴上的载荷 根据结构图可得出轴的受力分析图如下 ：Mv2Mv1Ma5L2=53L3=117L1=119Mv3TABCD载荷水平面H垂直面V支反力F=弯矩M=，=,=总弯矩=扭矩T. 按弯矩合成应力校核轴的强度 由以上分析可知B点外侵弯矩最大,是危险截面,由式15-3及上表中的数值可得根据所选定的材料,由表15-1查得因此,故安全. . 校核轴承寿命12 a) 对30211圆锥滚子轴承,，,则
25、b) 1被放松,;2被压紧 c)根据,d) 计算载荷寿命 由于,圆锥滚子轴承,30211轴承基本动载荷,则寿命所以合格 . 根据所选平键和查表6-1得键的许用挤压应力均为 因为 均合格. 最后由草图可得，轴承安装后 所以不会干涉，符合要求。并且轴的安装及齿轮的配合也符合要求。第七节 箱体及附件设计（一）.铸铁减速器箱体的结构尺寸箱盖壁厚 =8 mm地脚螺栓数目n=4联接螺栓的间距l=165 mm定位销直径d=6.955 mm沉头座直径D0=32 mm箱体壁厚=8 mm 轴承旁联接螺栓直径d1=12.645mm 轴承端盖螺钉直径d3=7.587mmC1=22 mm轴承端盖外径地脚螺栓直径 df=
26、16.86 mm箱盖与箱体螺栓直径d2=9.273 mm检查孔盖螺钉直径d4=5.9 mmC2=20 mm轴承端盖凸缘厚度 t=8.436mm（二）.箱体及附件设计1 减速器的箱体设计（1） 应使箱体具有足够的刚度，采用较大的壁厚或设支撑筋。（2） 轴承座孔附近应作成凸台，凸台附近应保证有足够的扳手空间。（3） 保证箱盖和箱体的联接刚度，联接凸缘厚度b1和b2应取大些，箱体底凸缘的厚度B应超过箱体内壁。（4） 应考虑良好的润滑、密封及散热。齿顶到油池底面的距离不应小于3050 mm，圆柱齿轮浸油深度等于一个齿高，低速极最多不超过分度圆半径的1/3。（5） 箱体结构应有良好的结构工艺。（6） 视孔盖 a=254mm,L1=180mm,L2=165mm,b1=140 mm,b2=125 mm,d=7 mm,n=8,R=5 mm, =4 mm2油标尺(mm)dd1d2d3hM16416635abcDD112852622箱体吊耳B=34mm,H=26mm,h=13mm,r2=8mm,b=16mm3通气器(mm)dDD1SLlad1M 16 *1.52219.6172312254油塞(mm)dD0eLlasd1HM16*1.52619.623123171725箱盖吊耳 d20mm R20mm e20mm b20mm