(二級直齒圓柱齒輪減速器)機械設計課程設計

1、機械設計課程設計題目:二級圓柱齒輪減速器姓名:XX專業(yè)：機械設計及其自動化學號:0000000班級：09機械三班指導教師：XX成績：XX學院：XXXXXX2018年3月1/25目錄2.12.22.32.433.13.244.14.24.34.455.15.25.36.16.26.377.17.27.37.482/258.18.293/25二級圓柱齒輪減速器序言機械設計課程設計是學生第一次較全面的在機械設計方面的訓練，也是機械設計課程的一個重要教學設計環(huán)節(jié)，其目的是：第一、經過機械設計課程設計，綜合運用機械設計課程和其余相關先修課程的理論和知識，聯(lián)合生產實質知識，培育剖析和解決一般工程實質問題的

2、能力，并使學生知識獲得穩(wěn)固，深入和擴展。第二、學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件零件、機械傳動裝置和簡單機械的設計原理和過程，第三、進行機械設計基本技術的訓練，如計算、畫圖、熟習和運用設計資料(手冊、圖冊、標準和規(guī)范等以及使用經驗數(shù)據(jù)，進行經驗估量和數(shù)據(jù)辦理等。機械設計課程設計的題目是帶式運輸機的傳動裝置的設計，設計內容包含：確立傳動裝置整體設計方案，選擇電動機；計算傳動裝置運動和動力的參數(shù)；傳動零件，軸的設計計算；軸承，聯(lián)軸器，潤滑，密封和聯(lián)接件的選擇與校核計算；箱體構造及其附件的設計；繪制裝置工作圖及零件工作圖；編寫設計說明書；畢業(yè)設計總結；最后達成辯論。傳動裝置的整體設計2.1比較

3、和選擇傳動方案2.2、選擇電動機種類及功率選擇電動機種類:用Y系列電動機確立電動機功率:計算及說明結果4/25工作機的效率傳動裝置中各部分的效率,查手冊中表1-7級精度的一般齒輪傳動效率彈性聯(lián)軸器傳動效率齒式聯(lián)軸器傳動效率滾子軸承傳動效率電動機至工作機之間傳動裝置的總效率工作機所需功率所需電動機功率確立電動機轉速由所需電動機功率查手冊中表12-1，可選Y160M-4型電機，額定功率11kW，滿載轉速1460r/min,電機級數(shù)：4級。由,得。2.3計算總傳動比和分派各級傳動比傳動裝置的總傳動比要求為式中：nm電動機滿載轉速,r/min.一般介紹睜開式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比,取.2.4計

4、算傳動裝置運動和動力參數(shù)該傳動裝置從電動機到工作機有三軸,挨次為、軸,則:各軸轉速5/25式中:nm為電動機滿載轉速,r/min。n1、n2、n3分別為、軸轉速,r/min。為高速軸,為低速軸.2.各軸功率式中:Pd為電動機輸出功率,KW。P、P、P分別為、軸輸入功率,KW；挨次為電動機與軸軸軸的傳動效率。各軸轉矩傳動零件的設計計算用機械設計課程設計手冊所附光盤工具配合AutoCAD2006設計各級嚙合齒輪過程及結果以下：3.1第一級齒輪傳動設計計算輸入數(shù)據(jù)如圖：6/25工作模式設定如圖：校核如圖：7/25第一級齒輪設計最后結果以下：計算及說明結果設計傳達功率/kW:9.74523小輪最高轉速

5、/(r/min:1460.00小輪最大扭矩/(N.mm:63744.50預期工作壽命/h:38400第公差組精度(運動精度:7第公差組精度(運動安穩(wěn)性:7第公差組精度(接觸精度:7名義傳動比:5.00實質傳動比:5.00使用系數(shù):1.10動載系數(shù):1.12接觸強度齒間載荷分派系數(shù):1.29接觸強度齒向載荷散布系數(shù):1.49曲折強度齒間載荷分派系數(shù):1.43曲折強度齒向載荷散布系數(shù):1.418/25支承方式:非對稱支承傳動方式:閉式傳動齒面粗拙度Rz/m:3.20潤滑油運動粘度V40/(mm2/s:22.00小輪齒數(shù)z1:17z1=17小輪齒寬b1/mm:68.00b1=68小輪變位系數(shù)x1/m

6、m:0.0000小輪分度圓直徑/mm:68.00d1=68齒輪法向模數(shù)mn/mm:4.00m=4n小輪計算接觸應力/MPa:448.47小輪接觸疲憊許用應力/MPa:605.36小輪接觸疲憊極限應力/MPa:730.00小輪計算曲折應力/MPa:50.57小輪曲折疲憊許用應力/MPa:295.18小輪曲折疲憊極限應力/MPa:275.00小輪資料及熱辦理方式:合金鋼調質小輪齒面硬度/HV10:280.0040Cr大輪齒數(shù)z2:85z2=85中心距/mm:204.000大輪齒寬b2/mm:68.00b2=68大輪變位系數(shù)x2/mm:0.0000大輪分度圓直徑/mm:340.00d2=340大輪計

7、算接觸應力/MPa:448.47大輪接觸疲憊許用應力/MPa:473.78大輪接觸疲憊極限應力/MPa:485.00大輪計算曲折應力/MPa:46.71大輪曲折疲憊許用應力/MPa:210.44大輪曲折疲憊極限應力/MPa:195.00大輪齒面硬度/HBW:210.009/25大輪資料及熱辦理方式:構造鋼正火極限傳達功率(kW:10.8761345鋼3.2第二級齒輪傳動設計計算:輸入數(shù)據(jù)如圖：工作模式設定如圖：校核如圖：10/25第二級齒輪設計最后結果以下：計算及說明結果設計傳達功率/kW:9.17119小輪最高轉速/(r/min:292.00小輪最大扭矩/(N.mm:299948.18預期工

8、作壽命/h:38400第公差組精度(運動精度:7第公差組精度(運動安穩(wěn)性:7第公差組精度(接觸精度:7名義傳動比:4.00實質傳動比:4.00使用系數(shù):1.10動載系數(shù):1.07接觸強度齒間載荷分派系數(shù):1.28接觸強度齒向載荷散布系數(shù):1.51曲折強度齒間載荷分派系數(shù):1.42曲折強度齒向載荷散布系數(shù):1.4311/25支承方式:非對稱支承傳動方式:閉式傳動齒面粗拙度Rz/m:3.20潤滑油運動粘度V40/(mm2/s:22.00小輪齒數(shù)z1:17z1=17小輪齒寬b1/mm:110.00b1=110小輪變位系數(shù)x1/mm:0.0000小輪分度圓直徑/mm:110.50d3=110.50齒輪

9、法向模數(shù)mn/mm:6.50m=6.5n小輪計算接觸應力/MPa:471.33小輪接觸疲憊許用應力/MPa:595.63小輪接觸疲憊極限應力/MPa:730.00小輪計算曲折應力/MPa:53.70小輪曲折疲憊許用應力/MPa:258.79小輪曲折疲憊極限應力/MPa:275.00小輪資料及熱辦理方式:合金鋼調質40Cr小輪齒面硬度/HV10:280.00大輪齒數(shù)z2:68z2=68中心距/mm:276.250大輪齒寬b2/mm:110.00b2=110大輪變位系數(shù)x2/mm:0.0000大輪分度圓直徑/mm:442.00d4=442大輪計算接觸應力/MPa:471.33大輪接觸疲憊許用應力/

10、MPa:490.75大輪接觸疲憊極限應力/MPa:485.00大輪計算曲折應力/MPa:49.26大輪曲折疲憊許用應力/MPa:183.62大輪曲折疲憊極限應力/MPa:195.00大輪齒面硬度/HBW:210.0012/25大輪資料及熱辦理方式:構造鋼正火45鋼極限傳達功率(kW:9.94242畫裝置草圖4.1初估軸徑在畫裝置草圖前需初估軸徑,進而提升設計效率,減少重復設計的工作量,并盡可能的降低生產成本。由式16.2,得各軸的最小直徑分別為:式中:C為軸強度計算系數(shù),40Cr和45鋼所對應的系數(shù)分別為102和112?？紤]到實質狀況,可將這三軸的最小軸徑定為22mm,35mm和52mm。4.

11、2初選聯(lián)軸器聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳達轉矩外,有些還擁有賠償兩軸因制造和安裝偏差而造成的軸線偏移的功能,以及擁有緩沖、吸振、安全保護等功能。電動機軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器,因為軸的轉速較高,為減小啟動載荷,和緩沖擊,應采納擁有較小轉動慣量和擁有彈性的聯(lián)軸器,該設計采納彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機聯(lián)接用的聯(lián)軸器,因為軸的轉速較低,不用要求擁有較小的轉動慣量,但傳達轉矩較大,又因減速器與工作機不在同一底座上,要求擁有較大的軸線偏移賠償,所以采納鼓型齒式聯(lián)軸器。依據(jù)上述剖析并考慮到實質狀況,聯(lián)軸器選擇以下:電動機軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器采納LT6聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機聯(lián)接用的聯(lián)

12、軸器采納GY7聯(lián)軸器58432003。4.3初選軸承軸承是支承軸頸的零件。因為該傳動裝置采納兩對直齒輪傳動，經比較選擇，采納兩對深溝球軸承。從高速軸到低速軸，采納的軸承分別為6305,6308,6312。13/254.4箱體尺寸計算查手冊中表11-10.025，可計算出箱體各部分尺寸，詳細以下：名稱符號詳細數(shù)值箱座壁厚10mm箱蓋壁厚110mm箱蓋凸緣厚度b115mm箱座凸緣厚度b15mm箱座底凸緣厚度b25mm2地腳螺釘直徑df24mm地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)接螺釘直徑d118mm蓋與座聯(lián)接螺釘直徑d212mm聯(lián)接螺栓d的間距l(xiāng)150mm2軸承端蓋螺釘直徑d312mm視孔蓋螺釘直徑d10mm

13、4定位銷直徑d10mm軸承旁凸臺半徑R124mmd、d、d至外箱壁距離C342618f121df、d2至凸緣邊沿距離C22816箱座肋厚m9mm大齒輪齒頂圓與內箱壁距離114mm齒輪端面與內箱壁距離210mm聯(lián)合以上參數(shù),可設計出傳動裝置的裝置草圖,其構造形式以下列圖所示:14/2519470ABC921007294176減速器布局草圖軸的校核計算5.3低速軸校核計算低速軸構造和受力剖析圖以下:15/25a軸構造圖b軸受力爭c水平面受力爭212270.8d水平面彎矩圖e垂直面受力爭541552f垂直面彎矩581667.8g合成彎矩圖N.mmT3=1123236Nh轉矩圖.mm581667.8i

14、當量彎矩圖16/25低速軸資料采納45鋼調質,.軸的曲折應力校核步驟以下:計算及說明結果計算齒輪受力齒輪所受的力:圓周力徑向力T3=1123236N.mm轉矩T3=1123236N.mm計算支承反力水平面反力垂直面反力水平面受力爭,如c圖所示垂直面受力爭,如e圖所示畫軸彎矩圖水平面彎矩圖,如d圖所示垂直面彎矩圖,如f圖所示合成彎矩圖,如g圖所示合成彎矩畫軸轉矩圖軸受轉矩T=T3轉矩圖,見圖h許用應力17/25用插入法由表16.3,查得應力校訂系數(shù)畫當量彎矩圖合格。當量轉矩當量彎矩:在齒輪中間處當量彎矩圖,見圖i校核軸徑軸徑經查驗軸所用尺寸合格。低速軸安全系數(shù)校核計算以下：計算及說明結果經過初步

15、判斷，截面的應力較大，而且較集中。所以，下邊將對截面進行安全系數(shù)校核。資料采納45鋼，。對稱循環(huán)疲憊極限脈動循環(huán)疲憊極限等效系數(shù)截面上的應力水平面彎矩：垂直面彎矩：18/25合成彎矩：曲折應力幅：曲折均勻應力：扭轉切應力：扭轉切應力幅和均勻切應力：應力集中系數(shù)有效應力集中系數(shù)因在此截面處，有軸徑變化，過渡圓角半徑r=3mm，由和，從附錄表1中查出。表面狀態(tài)系數(shù)由附錄5查出尺寸系數(shù)由附錄6查出安全系數(shù)曲折安全系數(shù)設為無窮壽命，由式16.5得=64.85S=6.261.5S合格扭轉安全系數(shù)復合安全系數(shù)經查驗軸所用尺寸合格。軸承驗算6.1高速軸軸承驗算計算及說明結果19/25軸承壽命計算經計算：水平

16、受力剖析:對C點取矩,則有對A點取矩,則有垂直面受力剖析:對C點取矩,則有:左側軸承徑向力右側軸承徑向力沖擊載荷系數(shù)，查表18.8得取，當量動載荷基本額定壽命因為,所以只要要對該軸右側的軸承進行壽命校核：故高速級軸承知足壽命要求。軸承載荷計算當量靜載荷20/25安全系數(shù)S0正常使用圓柱滾子軸承，查表18.14，得計算額定靜載荷許用轉速驗算載荷系數(shù)f1由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得許用轉速N均大于工作轉速1460r/min。查驗結果該軸承合格。6.2中速軸軸承驗算計算及說明軸承壽命計算左側軸承徑向力右側軸承徑向力沖擊載荷系數(shù)，查表18.8得，當量動載荷基本額定壽命查?機械設計手冊?

17、第67頁表6-2，得，。因，只計算左側軸承：合格結果21/25故中速級軸承知足壽命要求。軸承載荷計算當量靜載荷安全系數(shù)S0正常使用圓柱滾子軸承，查表18.14，得計算額定靜載荷許用轉速驗算載荷系數(shù)f1由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得許用轉速N均大于工作轉速194r/min。經查驗該軸承合格。6.3低速軸軸承驗算計算及說明軸承壽命計算左側軸承徑向力右側軸承徑向力沖擊載荷系數(shù)，查表18.8得取，當量動載荷基本額定壽命合格。結果22/25因為,所以只要要對該軸左側的軸承進行壽命校核：查?機械設計手冊?第66頁表6-1，得。故高速級軸承知足壽命要求。軸承載荷計算當量靜載荷安全系數(shù)S0正常使

18、用圓柱滾子軸承，查表18.14，得基本額定靜載荷C0r=51.8kN計算額定靜載荷許用轉速驗算載荷系數(shù)f1由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得合格許用轉速N均遠遠大于工作轉速73r/min。校驗結果該軸承合格。鍵聯(lián)接的選擇和計算7.1高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計算高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的軸的直徑為22mm,查表4-1，可知時可采納鍵，即鍵寬8mm、高7mm，鍵長。鍵的接觸長度。聯(lián)軸器采納35鍛鋼制造，。23/25校核鍵的聯(lián)接強度：，切合要求。鍵標志：鍵。資料采納45鋼。7.2中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為48mm，查表4-1，可知當時可采納鍵，即鍵寬14mm、高9mm，鍵長80mm。齒輪采納45鋼制造，則此聯(lián)接所能傳達的轉矩為：，知足使用要求。7.3鍵標志：鍵。資料采納45中碳鋼。低速軸與齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算低速軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為68mm，查表4-1，可知當時可采納鍵，即鍵寬20mm、高12mm，鍵長90mm。齒輪采納45鋼制造，則此聯(lián)接所能傳達的轉矩為：，知足使用要求。鍵標志：鍵。資料采納45中碳鋼。7.4低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計算52mm，查表4-1，可知當?shù)退佥S與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的軸的直徑為時可采納鍵即鍵寬16mm、高10mm，鍵長90mm，鍵的接觸長度。聯(lián)軸器采納45鍛鋼制造，則此聯(lián)