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类型机械设计课程设计二级减速器(详细版).doc

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:11100583
  • 上传时间:2020-02-07
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    1、机械设计课程设计1机械设计课程设计计算说明书题 目 设计带式运输机传动装置两级圆锥-圆柱齿轮减速器 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 xxxxx 学生姓名 xxx 指导教师 xxxxxxxxx xxxxx机械设计课程设计2x 年 x 月 x 日西 安 文 理 学 院机械设计课程设计任务书学生姓名 xx 专业班级 机械设计制造及其自动化专业 xx 级 x 班 学 号 08102080124 指导教师 xxxxxxxxx 职 称 教 研 室 机电系机电教研室 题目 设计带式运输机传动装置 编号 Z-1传动系统图: 图一原始数据:运输带工作拉力 NF/运输带工作速度 )/(1smv卷筒直径

    2、mD/2500 1.4 250工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,小批量生产,单班制工作,使用期限 8 年,运输带速度允许误差为5%要求完成:1.减速器装配图 1 张(A2)。2.零件工作图 2 张(齿轮和轴)。3.设计说明书 1 份,6000-8000 字。机械设计课程设计3开始日期 2010 年 12 月 06 日 完成日期 20010 年 12 月 31 日目录1 选择电动机 11.1 电动机类型和结构型式 11.2 电动机容量 11.3 电动机的转速 21.4 电动机的技术数据和外形,安装尺寸 22 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 32.1 传动装置总传动比 32.2 分配

    3、各级传动比 33 计算传动装置的运动和动力参数 43.1 各轴转速 43.2 各轴输入功率 43.3 各轴转矩 44 传动件的设计计算 64.1 圆锥直齿轮设计 64.1.1 选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数 64.1.2 按齿面接触强度设计 64.1.3 校核齿根弯曲疲劳强度 84.1.4 几何尺寸计算 94.2 圆柱直齿齿轮设计 104.2.1 选定齿轮精度等级、材料及齿数 104.2.2 按齿面接触强度设计由设计 104.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 105 轴的设计计算 155.1 输入轴设计 155.2 中间轴设计 215.3 输出轴设计 266 滚动轴承的选择及校核计算 3

    4、26.1 输入轴滚动轴承计算 32机械设计课程设计47 键联接的选择及校核计算 337.1 输入轴键计算 337.2 中间轴键计算 337.3 输出轴键计算 338.联轴器的选择及校核计算 348.1 各种联轴器的比较 348.1.1 刚性联轴器 348.1.2 弹性元件的挠性联轴器 348.2 联轴器的选择 348.3 联轴器的校核计算 359.减速器附件的选择 369.1 视孔盖和窥视孔 369.2 放油孔与螺塞 369.3 油标 369.4 通气孔 369.5 起盖螺钉 369.6 定位销 369.7 吊环 3710.润滑与密封 3811.铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸的确定 3912

    5、.设计小结 4013.参考文献 41机械设计课程设计5设计计算及说明 结果1 选择电动机计算驱动卷筒的转速 min/r01.7253.14.06Dv106n 选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机,可拟定以下传动方案:1.1 电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件,选用一般用途的 Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。1.2 电动机容量(1)工作机的输出功率 wPkW96.014250Fv(2)电动机输出功率 dPawd传动装置的总效率 4321a依次确定式中各效率:2 个联轴器 =0.99、4 个滚动轴承 min/r01.7n=0.99

    6、1=0.982=0.973=0.9648.0a机械设计课程设计6=0.98、圆柱齿轮传动 =0.97、圆锥齿轮传动 =0.96。234则8.096.7.098042a 故 W3.48.096125Pawd k(3)电动机额定功率 de由文献【】中选取电动机额定功率 。ek5.Pd1.3 电动机的转速推算电动机转速可选范围,由文献【】表 1 中查得圆锥-圆柱齿轮传动比范围 ,则电动机转速可选范围为:158aimirnid /.60.5a1.4 电动机的技术数据和外形,安装尺寸根据容量和转速,查文献【】Y 系列三相异步电动机,选定电机 ,额定功率 ,满载转速6-132MWek5.Pd,同步转速 。

    7、min/90rnmin/10rn由文献【】表 19-1 查得主要数据,并记录备用,如表 1-1所示:表 1-1 电机技术数据电机型号 额定功率 电流 满载转速 电机质量 轴径 mmY132M2-6 5.5Kw 12.6A 960 轻 38W3.4Pdke5.dmin/960rn机械设计课程设计72 计算传动装置总传动比和分配各级传动比2.1 传动装置总传动比 97.801.6awmni2.2 分配各级传动比所以减速器传动比 97.8ai圆锥齿轮传动比( ) 314.21圆柱齿轮传动比 7.12i 97.8ai97.8i4.217.32i机械设计课程设计83 计算传动装置的运动和动力参数3.1

    8、各轴转速 min/1.087.34ini/.296iin/0in21mrr 3.2 各轴输入功率按电动机所需功率 计算各轴输入功率,即dP98.0p70.39.13P817.4.46290310输 入输 出 工 作 机 轴 kWk(式中: )123422341201 ;; 3.3 各轴转矩min/1.08n4i/96r kW70.3P81.426工 作 机 轴机械设计课程设计9mNd .3842960.5nP90T.7.1md则 mN.873261.095nP950T183.74.532 工 作 机 轴工 作 机 轴工 作 机 轴表 3-1 运动和动力参数功率 P/kw转矩T/(n.m )轴号

    9、输入输出 输入 输出 转速传动比 i效率电动机轴 4.3 42.78 960 1 0.99轴 4.26 4.17 42.38 41.53 960 2.4 0.94轴 4.01 3.93 95.74 93.83 400 3.7 0.95轴 3.81 3.73 336.59 329.86108.1 1 0.97工作机轴 3.70 3.63 326.87 320.33108.1mNd.3842T7 mN.87326T59.4工 作 机 轴机械设计课程设计104 传动件的设计计算4.1 圆锥直齿轮设计已知输入功率 4.26kw,小齿轮转速 960r/min,齿数比 u=2.4,由电动机驱动,工作寿命

    10、8 年(设每年工作 300 天) ,单班制,工作时有轻微振动。4.1.1 选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案选用直齿锥齿轮传动。(2)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选用7 级精度(GB10095-88)(3)材料选择 由文献【】表 10-1 选择小齿轮材料为(调质),硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调Cr40质) ,硬度为 240HBS。(4) 选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 ,231z 2.54.23z取整 。则562z4.561u4.1.2 按齿面接触强度设计由文献【】式 10-9a 由设计计算公式进行试算,即 3 2121 5.09.2uKTZ

    11、dRRHEt (1) 确定公式内的各计算数值 试选载荷系数 .t 计算小齿轮的转矩为输 m.N104.23810962.45T44.2u31z562机械设计课程设计11 选齿宽系数 31R 3.1tKm.N0428T4 3R机械设计课程设计12由文献【】图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 lim160HMPa,大齿轮的接触疲劳强度极限 li25由文献【】表 10-6 查得材料的弹性影响系数 218.9ZE计算应力循环次数 892 91106.4.0106.)3(6NjLnh由文献【】图 10-19 取接触疲劳寿命系数。.,95.21HNHNK 计算接触疲劳许用应力式 10

    12、-12 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,得 MPaSKHNH50.1 769.0lim12li1 (2)计算试算小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值td1muKTHZdRREt 49.6.2)315.0(48)508.19(2. .3.32321 平均分度圆直径 41dRtm)( 计算圆周速度 v smn/78.21069.5106计算载荷系数根据 ,7 级精度,由文献【】图 10-8 查得smv/8.2动载系数 K表 10-3 直齿轮 1HF218.9MPaZE829106.4N0.1952HNKMPaH50721mdt49.61sv/78.2机械设计课程设计13机械设计课程设计14由

    13、文献【】表 10-2 查得使用系数 1.25AK根据小齿轮一端悬臂布置,查文献【】表 10-9 得轴承系数 ,则25.1beHK8beHFH接触强度载荷系数 59.2.1.VA按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得 mKdtt 83.6.15924.6331计算模数 zdm.41取标准值,文献【】表 10-6 模数圆整为 m75.3计算齿轮相关参数marcrc 51.3256.821ud2dR740690431925tnzt175.3dm.86311“2 “2121 )()()( 。 。计算齿宽 bR84.3751.文献【】表 10-7 圆整为 ( 取整)mb23RB4.1.3 校核齿根弯

    14、曲疲劳强度(1)确定计算参数载荷系数 2.59FKVA计算当量齿数59.2Km75.3m25.86d10“2174639。5.Rb37212.59K机械设计课程设计15147.067cos5md2.93“2v2 “11 。zZ由文献【】表 10-5 查得齿形系数3.1aFY2.2aFY应力校正系数 1.589aS82.1aSY安全系数 1.4S由文献【】图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数9.01FNK95.02FNK由文献【】图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,1EMPa大齿轮的弯曲疲劳强度极限 238F许用应力 PaSKFENF 86.2574.1309 2211 (2)校核强

    15、度由式 10-23 F22SaFSaFtF R5.01bmYKTR5.01bY )()(计算得 F22F968.可知弯曲强度满足,参数合理。4.1.4 几何尺寸计算(1)锥齿轮大端分度圆直径 86.25mm, =210mm1d2d(2)计算锥距 R 113.51mm(3)节圆锥角: “14392。“27406。(4)大端齿顶圆直径:147.29vZ9.01FNK521FEMPa2380MPaF86.25743186.25mm1d=210mm2113.51mmR“1439。机械设计课程设计16“217406。mm19.3cos2cos211 mdhdaa mm19.3ad机械设计课程设计17md

    16、a 85.21cos2(5)计算齿宽 bR4.37.文献【】表 10-7 圆整为 ( 取整)b21RB4.2 圆柱直齿齿轮设计(软齿面)已知输入功率 4.01 kw,小齿轮转速 400r/min,齿数比u=3.7,由电动机驱动,工作寿命 8 年(设每年工作 300天) ,单班制,工作有轻微震动。4.2.1 选定齿轮精度等级、材料及齿数(1)圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器,速度不高,故选用7 级精度(GB10095-88)(2)材料选择 由文献【】表 10-1 选择大小齿轮材料均为45 钢(调质) ,小齿轮齿面硬度为 250HBS,大齿轮齿面硬度为 220HBS。(3)选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数

    17、241z89.7.24z4.2.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算,即 3211 )(2.HEdt zuKTd(1) 确定公式内的各计算数值试选载荷系数 .t计算小齿轮的转矩 mN41 1057.940.95T选齿宽系数 d 由文献【】表 10-6 查得材料的弹性影响系数mda85.21b3721u=3.7241z893.1KtmN41057.9Td218.9MPaZE机械设计课程设计18218.9MPaZE由文献【】图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ,pa50Hlim1大齿轮的接触疲劳强度极限 li2计算应力循环次数由文献【】式 10-13 hnjLN608

    18、82 811245.7.304 10.4)3(6 NjLnh由文献【】图 10-19 取接触疲劳寿命系数 0.,9.21HNHNK计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数 S=1,由式 10-12 得MPaSKHNH510. .29.02lim21li1 (2) 计算试算小齿轮分度圆直径 ,由计算公式得1tdmzuKTdHEdt 906.4)518.(7.31054.932. )(. 2211 计算圆周速度 v sndt /.064.061计算齿宽 b 及模数 mMpa50Hlim1li2821045.N0.192HNKMPaH510.2mdt90641sv/3.67.1084.29h

    19、bmnt机械设计课程设计1967.1084.984.252.4906611hbmmzdbnttnt齿 高 比齿 高模 数齿 宽 计算载荷系数根据 ,7 级精度,由文献【】图 10-8 查得sv/36.1动载系数 0.vK由文献【】表 10-3 查得 1FHK由文献【】表 10-2 查得使用系数 .25A由文献【】表 10-4 查得 43.由文献【】图 10-13 查得 1F接触强度载荷系数 921.43.08.25HVAK按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,式 10-10a得 mdtt 92.73.1906.4331 计算模数 mz8.214.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计由式 10-5

    20、得弯曲疲劳强度的设计公式 3FSa2d1YKT)( m(1)确定公式内的个计算数值由文献【】图 20-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,MPa401FE大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,352由文献【】图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数921.Kmd.73108.MPa401FE3529.1FNK02机械设计课程设计209.01FNK95.02FNK计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 ,由式 10-12 得.4SMPaSKFENF 50.2374.1950 2211 计算载荷系数 823.1.8.FVA由文献【】表 10-5 查得齿形系数 20.Y651F应力校正系数 79.821S计算大

    21、、小齿轮的 并加以比较,取较小值计算。FaY01649.5.2370 28.4.621FSaFY大齿轮的数值大(2) 设计计算 3FSa2d1KT)( m3240169.17.98.5.齿面接触疲劳强度计算的模数 大于由齿根弯曲疲劳强m度计算的模数,齿轮模数 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲疲劳强度算得的模数 2.15文献【】表 10-1 就近圆整为标准值 m5.2按接触疲劳强度算得分度圆直径 d9.731MPaF50.23714823.1Km5.21302z机械设计课程设计211307.30,8.5.

    22、292 11zzmd大 齿 轮 齿 数 取小 齿 轮 齿 数这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。 分度圆直径 mmzd5.27.13021中心距 .16.5a1齿宽 mdb751则 B80B2按 计算后再作适当圆整,而常将小齿轮的齿宽在db圆整值的基础上人为的加宽 5-10 ,以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿单位齿宽的工作载荷。md5.271.6amb75B8012机械设计课程设计225 轴的设计计算5.1 输入轴设计(1) 求输入轴上的功率 、转速 和转矩1p1n1Tkwp26.51 min/960r

    23、nmNT438041(2)求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为 mdRm 875.1)35.01(2.6)5.1( 而NFNdTtarmt 163492sin0ta179sin 7coco85.342“1 圆周力 、径向力 及轴向力 的方向如图 5-1 所示trF(3)初步确定轴的最小直径kwp26.51in/90rmNT38.41NFart16397机械设计课程设计23先按式 15-2 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为(调质)根据文献【】表 15-3,取, 得40rC10AmnPAd.89602.41330min取高速轴的输入轴的最小直径为安装联轴器的直径 ,为12d了使

    24、所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联12轴器型号。联轴器的计算转矩 ,查文献【】表 14-1,由于1TKAca转矩变化很小,故取, 则5.mNTAca 6370428.1m4.18inmNTca63570图 5-1 轴的载荷分析由于该轴与连轴器相连的一端直径要与电机相同,应小于caT联轴器的公称转矩,所以查标准 GB/T5014-2003 或文献【】 ,选机械设计课程设计24HL3 弹性套柱销联轴器,其公称转矩为 mN630,半联轴器的孔径 md301,故取 d21,半联轴器长度 L82,半联轴器与轴配合的毂孔长度为 L41。(4) 轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案(见图 5-

    25、2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联轴器的轴向定位,1-2 轴段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 md352,为了满端盖密封,2-3 轴段右端需制出一轴肩,故取 3-4 段的直径 md403,m58L214322)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,由文献【】表 15-7 中初步选取 0 基本游隙d403组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30308,其尺寸为mTD25.90md3021543d506图 5-2 轴的结构与装配md406543Lmd5.60L3544, 48L76轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,按 由文献【】76d表 6-1 查得平键截面 ,键槽用键槽铣刀hb8机械设计课程设计25加工,长为 36mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ;滚动轴承与轴67kH的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为 r6。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 451(5)求轴上的载荷,确定截面表 5-1 轴上载荷载荷 水平面 H 垂直面

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