機械設(shè)計課程設(shè)計系列__蘭州交通大學__二級斜齒圓.doc

機械設(shè)計專業(yè)課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目： 二級展開式斜齒輪減速器 學生姓名： （本人簽名）學生學號： 20050601學院機構(gòu)： 機電工程學院 專業(yè)班級： 目 錄設(shè)計任務(wù)書1傳動裝置總圖 2設(shè)計要求 3已知條件 一、 電動機的選擇 二、 分配傳動比 三、 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 四、 傳動零件的設(shè)計計算 五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算 （一） 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算 （二） 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （三） 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 六、軸承壽命校核計算 七、平鍵的強度校核 八、箱體的基本參數(shù) 設(shè)計小結(jié) 參考資料 設(shè) 計 任 務(wù) 書1. 傳動裝置總圖 2.設(shè)計要求：1） 選擇電動機類型和規(guī)格；2） 設(shè)計減速器和開式齒輪傳動；3） 選擇聯(lián)軸類型和型號；4） 繪制減速器裝配圖和零件圖；5） 編寫設(shè)計說明書。3.已知條件1） 輸送機主軸功率P4 Kw，輸送機主軸轉(zhuǎn)速n110 r/min；2） 輸送機效率f0.96，齒輪攪油效率f0.98；3） 工作情況 單向轉(zhuǎn)速，連續(xù)工作，工作平穩(wěn)；4） 機械公用 輸送散裝物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；5） 運動要求 輸送機主軸轉(zhuǎn)速誤差不超過0.07；6） 使用壽命 5年，每年300天，每天8小時；7） 檢修周期 半年小修；兩年大修；8） 生產(chǎn)批量 中批生產(chǎn)；9） 生產(chǎn)廠型 中小型械制造廠。項目內(nèi)容及計算說明：計算結(jié)果：一、電動機的選擇：1）輸送機主軸效率功率：Kw2） 輸送機主軸轉(zhuǎn)速： r/min3）傳動裝置總效率： 選取 彈性柱銷聯(lián)軸器效率：剛性聯(lián)軸器效率： 圓柱齒輪效率： 軸承效率： 滾筒效率： 總效率： =0.8534） 電動機輸出功率： Kw取為11 Kw選擇電動機型號為:Y132M-4型三相異步電動機,同步轉(zhuǎn)速 r/min，異步轉(zhuǎn)速r/min。二、分配傳動比：1. 估算傳動裝置的總傳動比：2. 根據(jù)公式：試分配傳動比： 第一級齒輪傳動：第二級齒輪傳動：則：三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算：1.計算各軸轉(zhuǎn)速： r/min r/min r/min r/min2.計算各軸輸入功率： Kw Kw Kw 2. 計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩： Nm Nm Nm Nm將上述結(jié)果列于表中：軸號轉(zhuǎn) 速功 率轉(zhuǎn) 矩1 r/min Kw Nm2r/min Kw Nm3r/min Kw Nm4r/minKw Nm四、傳動零件的設(shè)計計算：（一）斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及強度計算：1.選擇齒輪的材料： 小齒輪選用40Cr表面淬火 大齒輪選用表面淬火許用接觸應(yīng)力由式=確定齒輪精度等級，按估計齒寬中點分度圓上的圓周速度m/s。查表?。?小輪大端分度圓由式： 計算： 齒寬系數(shù) 按齒輪相對軸承為非對稱布置： 小輪齒數(shù) 在推薦值 中選： 大輪齒數(shù) 齒數(shù)比 傳動比誤差 在范圍內(nèi)， 小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表得： 動載荷系數(shù) 查 得： 齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分布系數(shù) 由推薦值 載荷系數(shù)的初值 彈性系數(shù) 查表得： 節(jié)點影響系數(shù) 查表得： 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限接觸壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式： 則：查表 得，（不允許有點蝕） 硬化系數(shù) 查表得： 接觸安全系數(shù) 查表得： 則： 故：的值為：齒輪模數(shù) 圓整：小輪分度圓直徑為： 大輪分度圓直徑 標準中心矩： 齒寬 大輪齒寬 小輪齒寬 3.齒根彎曲疲勞強度校核計算： 由式 齒形系數(shù) 查表得：小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得:小輪 大輪 重合度系數(shù) 由式 許用彎曲應(yīng)力 彎曲疲勞極限應(yīng)力 查表得： 彎曲壽命系數(shù) 查表得： 尺寸系數(shù) 查表得： 安全系數(shù) 查表得：則： 所以： 4.齒輪的其他基本幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)圖 模數(shù) 齒數(shù) ， 壓力角 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 傳動比 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 cos 齒距 齒厚、槽寬 頂隙 中心距 齒寬 （二） 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及強度計算：1.選擇齒輪的材料：查表： 小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì) 小齒輪選用調(diào)質(zhì)2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算：確定齒輪精度等級，按， 估取圓周速度m/s。查表?。?小輪大端分度圓直徑由式： 計算： 齒寬系數(shù) 按齒輪相對軸承非對稱布置，?。?小輪齒數(shù) 在推薦值 中選： 大輪齒數(shù) 齒數(shù)比 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)： 小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表得： 動載荷系數(shù)值 查 得： 齒向載荷分布系數(shù) 查 表： 齒向載荷分布系數(shù) 由及式 ?。狠d荷系數(shù)的初值 彈性系數(shù) 查表得： 節(jié)點影響系數(shù)（ 查表得： 重合度系數(shù) （） 查表得： 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 則：查表 得接觸壽命系數(shù)（不允許有點蝕）: 硬化系數(shù) 查表得： 接觸強度安全系數(shù)按一般可靠度查 ?。?故：的值為：齒輪模數(shù) 圓整：小輪分度圓直徑的值為： 大輪分度圓直徑 中心距 齒寬mm 大輪齒寬 小輪齒寬 3.齒根彎曲疲勞強度校核計算： 由式 齒形系數(shù) 查表得：小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得:小輪 大輪 許用彎曲應(yīng)力 彎曲疲勞極限應(yīng)力 查表得： 彎曲壽命系數(shù) 查表得： 尺寸系數(shù) 查表得： 安全系數(shù) 查表得： 則： 所以： 4.齒輪的其他基本幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)圖1） 基本幾何尺寸計算： 模數(shù) 齒數(shù) ， 壓力角 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 傳動比 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 cos 齒距 齒厚、槽寬 基圓齒距 cos法向齒距 頂隙 中心距 齒寬 五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算：（一） 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算： 1.計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩：圓周力： 徑向力： 2.初步估算軸的直徑： 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)公式計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 查表取A=112則： mm 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： （1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案：該軸（輸入軸）的軸承分別從兩端裝入，由擋油盤定位。 軸段主要用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)于聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選擇聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為，根據(jù)工作情況選取，則： Nm。根據(jù)工作要求選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL3,許用轉(zhuǎn)矩 Nm。 與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑mm，因此選取軸段的直徑為mm。半聯(lián)軸器輪轂總長度mm，（J型軸孔），與軸配合的輪轂孔長度為mm。 （2）確定各軸段的直徑和長度： 軸段:為配合軸頸，按半聯(lián)軸器孔徑，選取軸段直徑為mm。為保證定位要求，軸段的長度應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段輪轂孔長度（mm）略短mm；半聯(lián)軸器右端用套筒軸向定位，其長度為扳手的有效活動距離和輸入軸軸承蓋長度之和。此處取為 45mm。所以，軸段總長為。軸段:為支撐軸頸，用來安裝軸承。預(yù)選軸承型號為6208深溝球軸承。寬度mm。所以軸段直徑應(yīng)為軸承內(nèi)圈直徑mm；為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長度為mm，軸段長度應(yīng)比軸承寬度短mm，確定其長度為mm。軸段：此軸段為連接軸身，為了保證定位軸肩有一定的高度和軸承有足夠的支撐跨距其直徑和長度確定為：mm，mm軸段：為齒輪軸的齒輪部分，其分度圓的直徑為d=63mm,因此其尺寸L=75mm。軸段：也是支撐軸頸，其直徑應(yīng)為mm，為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長度為mm， 即長度為mm。 4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齒寬中點出的彎矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成彎矩M扭矩T Nmm當量彎矩彎矩圖和扭矩圖：5.校核軸的強度：查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm,軸的計算應(yīng)力為：（二） 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1.計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩： 大齒輪上受到的力與小齒輪上的力護衛(wèi)相反力，則： 軸向力： N 徑向力： N2.初步估算軸的直徑： 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)公式計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 查表取A=115則： mm 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 確定軸的結(jié)構(gòu)方案： 該軸（中間軸）左端齒輪軸，大圓柱齒輪從右端裝入，然后分別自兩端裝入擋油板和軸承。結(jié)構(gòu)如圖：（2）確定各軸段的直徑和長度：軸段：為支撐軸頸，預(yù)選軸承型號為207深溝球軸承。其內(nèi)圈直徑mm，寬度mm。擋油板寬度為32mm，所以，確定軸段直徑為mm，長度為mm。軸段：為齒輪軸部分，長度為mm。軸段的直徑為mm。軸段：為聯(lián)接軸身。用于保證軸承的支撐跨距和軸上零件的軸向定位。所以，確定軸段直徑為mm，長度為mm。軸段：用于安裝大圓柱齒輪，已知輪轂孔直徑為mm，長度為mm。同樣為了保證定位精度，取軸段長度為mm。軸段：為支撐軸頸，結(jié)構(gòu)尺寸與軸段完全相同。4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 NN （2）求齒寬中點出的彎矩H水平面 NmmNmm V垂直面NmmNmm合成彎矩M扭矩T Nmm當量彎矩彎矩圖和扭矩圖 5.校核軸的強度：查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm,軸的計算應(yīng)力為：（三） 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 1.計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩：圓周力：N 徑向力： N2 .初步估算軸的直徑： 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)公式計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 查表取A=112則： mm 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： （1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案： 該軸（輸出軸）左端先后裝入大圓柱齒輪、擋油板、軸承、軸承套，右端先裝入擋油板、軸承。聯(lián)軸器將在傳動系統(tǒng)裝配時安裝，減速器裝配過程中不應(yīng)裝配。結(jié)構(gòu)如圖：軸段：用于安裝聯(lián)軸器，與聯(lián)軸器配合的長度為82mm,直徑為mm，軸套長度為45mm。因此，確定軸段直徑為mm，長度為mm軸段：為支撐軸頸，預(yù)選軸承型號為6208深溝球軸承。其內(nèi)圈直徑mm，寬度mm。擋油板長度為34mm，所以，確定軸段直徑為mm，長度為mm。 軸段：用于安裝大圓柱齒輪，其輪轂孔直徑為mm,長度為mm。軸段：為聯(lián)接軸身。綜合考慮軸承的支撐跨距和軸身的力學性能,確定其直徑mm,長度mm。軸段：用于安裝右軸承，型號同樣是6208深溝球軸承，擋油板長度為24mm。所以確定軸段直徑為mm，長度為mm。4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齒寬中點出的彎矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成彎矩M扭矩T Nmm當量彎矩彎矩圖和扭矩圖：5.校核軸的強度：查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm,軸的計算應(yīng)力為：七、1.輸入軸軸承型號6208的壽命校核計算： 1）.支反力： 2）.軸承壽命： 按公式，求得，查表取，已知軸承的額定動載荷 N h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！ h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！ 2.中間軸軸承型號6208的壽命校核計算： 1）.支反力： 2）.軸承壽命： 按公式，求得，查表取，已知軸承的額定動載荷 N h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！ h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！3.輸出軸軸承型號6208的壽命校核計算： 1）.支反力： 2）.軸承壽命： 按公式，求得，查表取，已知軸承的額定動載荷 N h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！ h 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！八、平鍵的強度校核：已知：N/mm, 1. 輸入軸： mm mm Nm鍵 GB 1096-1979: N/mm2.中間軸： mm mm Nm鍵 GB 1096-1979: N/mm3.輸出軸： mm ，mm， mm，mm Nmm鍵 GB 1096-1979: N/mm鍵 GB 1096-1979: N/mm九、確定箱體的基本參數(shù)： (取低速軸中心距mm) 機座壁厚 機蓋壁厚 機座凸緣厚度 機蓋凸緣厚度 機座底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 地腳螺栓數(shù)目 軸承旁螺栓直徑 機蓋與機座連接螺栓直徑 軸承蓋螺釘直徑 窺視孔螺釘直徑 定位銷直徑 軸承旁凸臺半徑 查表： 外機壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 機蓋、機座肋板厚 通氣器：簡易通氣器 七、裝配圖設(shè)計（一）、裝配圖的作用作用：裝配圖表明減速器各零件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，表明減速器整體結(jié)構(gòu)，所有零件的形狀和尺寸，相關(guān)零件間的聯(lián)接性質(zhì)及減速器的工作原理，是減速器裝配、調(diào)試、維護等的技術(shù)依據(jù)，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調(diào)整和使用方法。（二）、減速器裝配圖的繪制1、裝備圖的總體規(guī)劃：（1）、視圖布局：、選擇3個基本視圖，結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補充。、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系集中反映在一個基本視圖上。布置視圖時應(yīng)注意：a、整個圖面應(yīng)勻稱美觀，并在右下方預(yù)留減速器技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標題欄和零件明細表的位置。b、各視圖之間應(yīng)留適當?shù)某叽鐦俗⒑土慵蛱枠俗⒌奈恢?。?）、尺寸的標注：、特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零件的中心距及其極限偏差等。、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應(yīng)標注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機座、軸與齒輪的配合、聯(lián)軸器與軸等應(yīng)標注公稱尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。查3P106表7-2。、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。（3）、標題欄、序號和明細表：、說明機器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標準規(guī)格、標準代號、圖號以及設(shè)計者姓名等內(nèi)容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989標題欄和明細表的格式。、裝備圖中每個零件都應(yīng)編寫序號，并在標題欄的上方用明細表來說明。（4）、技術(shù)特性表和技術(shù)要求：、技術(shù)特性表說明減速器的主要性能參數(shù)、精度等級、表的格式參考3P108表7-3，布置在裝配圖右下方空白處。、技術(shù)要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側(cè)隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運輸要求。2、繪制過程：（1）、畫三視圖：、繪制裝配圖時注意問題： a先畫中心線，然后由中心向外依次畫出軸、傳動零件、軸承、箱體及其附件。b、先畫輪廓，后畫細節(jié)，先用淡線最后加深。c、3個視圖中以俯視圖作基本視圖為主。d、剖視圖的剖面線間距應(yīng)與零件的大小相協(xié)調(diào)，相鄰零件剖面線盡可能取不同。e、對零件剖面寬度的剖視圖，剖面允許涂黑表示。f、同一零件在各視圖上的剖面線方向和間距要一致。、軸系的固定：a、軸向固定：滾動軸承采用軸肩和悶蓋或透蓋，軸套作軸向固定；齒輪同樣。b、周向固定：滾動軸承采用內(nèi)圈與軸的過渡配合，齒輪與軸除采用過盈配合還采用圓頭普通平鍵。查3P258259得中速軸齒輪鍵為10x8x22GB1096-79(90)，低速軸齒輪鍵為GB1096-79（90），14x9x36。（2）、潤滑與密封、潤滑： 齒輪采用浸油潤滑。參考1P245。當齒輪圓周速度時，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。參考1P310。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的，采用稠度較小潤滑脂。、密封：防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А２?P383表10-37，高低速軸密封圈為：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。（3）、減速器的箱體和附件：、箱體：用來支持旋轉(zhuǎn)軸和軸上零件，并為軸上傳動零件提供封閉工作空間，防止外界灰砂侵入和潤滑逸出，并起油箱作用，保證傳動零件嚙合過程良好的潤滑。 材料為：HT200。加工方式如下： 加工工藝路線：鑄造毛坯時效油漆劃線粗精加工基準面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各緊固孔、油孔等去毛刺清洗檢驗、附件：包括窺視孔及窺視孔蓋、通氣器、軸承蓋、定位銷、啟箱螺釘、油標、放油孔及放油螺塞、起吊裝置。3、完成裝配圖：（1）、標注尺寸：參考3P105、P106表7-2，標注尺寸反映其的特性、配合、外形、安裝尺寸。（2）、零件編號（序號）：由重要零件，按順時針方向依次編號，并對齊。（3）、技術(shù)要求：參考3P107110（4）、審圖（5）、加深Kwr/min Kw合適！ r/min r/min r/min r/min Kw Kw Kw Kw Nm Nm Nm NmHBS組公差8級=0.4合適！ Nm=1.1 N/mm N/mmN/mmN/mm mm mm mm mm mm mm N/mm N/mmN/mmN/mm齒根彎曲強度足夠， mm mm mm mm mmmmmmmmmm mm mmmmmmmmmmmmHBSHBS組公差8級合適！Nmm2/8.189mmNZE= N/mm N/mm，N/mmN/mmmmmmmmmmmmmm N/mm N/mm齒根彎曲強度足夠 mm mm mm mm mmmmmmmmm mm mm mmmmmmmmmmmmmmmmNmm NmmNmmmmm mm mm mm mmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm滿足要求！ N NmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmNmm滿足要求NmmN N mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm滿足要求NN滿足強度要求！滿足強度要求！NN滿足壽命要求！滿足壽命要求！NN滿足壽命要求！滿足壽命要求！滿足強度要求滿足強度要求滿足強度要求滿足強度要求mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 課程 設(shè) 計 小 結(jié)學院為了保證對每一個學生的培養(yǎng)質(zhì)量，增設(shè)了為期兩周的“專業(yè)課程設(shè)計”。接到任務(wù)書之后，我搜集了多方面的相關(guān)資料，對從源動機開始至工作機為止的傳動部分，經(jīng)過設(shè)計、計算、選型、校驗以及再設(shè)計、再計算、再選型、再校驗的復(fù)雜、枯燥、重復(fù)的過程，終于在規(guī)定的時間內(nèi)將全部的任務(wù)完成。在設(shè)計過程中，我專心致力于其事。前期以設(shè)計，計算，選型為主，后期則將重點放在校核與畫圖上。兩周時間，幾乎天天埋頭于