机械设计课程设计说明书正式版.doc

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1、 机械设计课程设计计算说明书题 目：带式运输机二级圆柱齿轮减速器设计学 院：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机电12姓 名： 学 号：201200163041指导教师： 2015年6月10日目 录一、设计任务书1二、机械传动装置总体设计1 (一）确定传动方案.1（二）电动机的选择.2（三）传动比的分配2 （四）各轴的转速、功率、转矩计算.3三、传动零件的设计计算.5 （一）V带传动设计计算5 (二）齿轮传动设计计算7 .高速级齿轮设计计算7 .低速级齿轮设计计算13 (三）轴的设计计算. 18（四）轴承的选择与计算28 (五）联轴器的选择31（六）键的选择与计算.32（七）减

2、速器润滑方式和密封方式的选择.32四、参考资料34一、 设计任务书类型三：铸工车间一造型用砂型运输机，系由电动机驱动传动装置带动，该减速器传动装置由两级齿轮减速器和其他传动组件组成，运输机每日两班制工作，工作期限7年。设计此传动装置。设计任务：1.完成运输机主要传动装置结构设计。2.完成装配图一张（用A0图纸），零件图两张。3.编写设计说明书一份。4.原始数据运输带主动鼓轮轴输入端转矩=650NM主动鼓轮直径D=500mm运输带速度=1.13m/s二、 机械传动装置总体设计（一） 确定传动方案 电动机通过皮带轮与减速器连接；减速器用二级展开式圆柱斜齿轮减速器；输出轴与链相连，由链带动鼓轮传动。

3、方案简图如下：（二） 电动机的选择按工作要求和条件,选用Y系列三相异步电动机。效率的选择：查表2-2V带传动： = 0.95圆柱齿轮传动8级精度圆柱： = 0.97滚动球轴承： = 0.99弹性套柱销联轴器：= 0.993开式滚子链效率： = 0.91传动装置总效率为：而 查表2-3， 取同步转速： 1500r/min 4级电动机选电机型号额定功率满载转速同步转速nY112M-44KW1440r/min1500r/min2.22.2(三） 传动比分配总传动比：各级传动比：取 解得： 高速级传动比：i高=3.464 低速级传动比：i低=2.887取 (四）计算各轴的转速、功率和转矩1. 各轴输入

4、功率 轴I： 轴II： 轴III： 轴IV： 轴V： 轴VI： 轴 ：2.各轴的转速轴I： 轴II： 轴III： 轴IV、轴V： 轴、轴：3.各轴的转矩轴I： 轴II： 轴III： 轴IV： 轴V： 轴VI： 轴： 列表：轴号参数IIIIIIIVV输入功率P(kW)3.823.633.523.423.362.962.94转速n(r/min)1440720207.8572.0072.0043.1843.18输入转矩T(Nm)25.33244.571161.734453.650445.697654.653650.235三、 传动零件设计计算(一） 带传动设计计算计算项目计算内容计算结果工作情况系数

5、计算功率选带型小带轮直径取滑动率大带轮直径大带轮转速带速v计算带长求求初取中心距带 长L基准长度实际中心距a小轮包角1确定带根数Z计算张紧力作用在轴上的载荷V带尺寸顶宽b节宽 高度 h带质量q带轮尺寸小带轮孔径d 宽度B带轮结构设计大带轮草图由表11.5由图11.15由表11.6得 带速在5-25m/s范围内，符合要求 0.55(D1+D2)a2(D1+D2) 0.55(100+200)a2(100+200)=600mm查表11.4故包角合理由表 11.8 Po=1.32 由表11.7 =0.98由表 11.2 KL = 0.96 由表11.16 Po=0.168由表11.4 根据带轮直径小带

6、轮采用实心轮，大带轮采用四孔板轮。带轮用HT200铸造。大带轮草图如下：=1.2普通A型V带取D1=100mm=2%取D2=200mm=705.6r/minV=7.54m/s=150mm=50mm取a=500mmL=1476mm=1400mma =462mm1 =168取Z=4根b=13mm=11mmh=8mmq=0.1lg/me =15mm f =10mmd =28mmB=65mm（二） 齿轮传动设计计算:高速级齿轮设计计算: i=3.464计算项目计算内容计算结果选材大齿轮小齿轮齿面接触疲劳强度计算齿面转矩T齿宽系数接触疲劳极限初步计算许用接触应力值初步计算小轮直径初步计算齿宽 b校核计算

7、圆周速度v齿数Z模数m螺旋角使用系数KA使用系数KV齿间载荷分系数齿向载荷分布系数载荷系数弹性系数节点区域系数重合度系数螺旋角系数接触最小安全系数工作时间应力循环次数接触寿命系数许用接触应力验算确定传动主要尺寸中心距a两齿轮实际分度圆直径d齿宽b螺旋角齿根疲劳强度计算齿形系数应力修正系重合度系数螺旋角系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数载荷系数K弯曲疲劳极限弯曲最小安全系数应力循环系数弯曲寿命系数尺寸系数许用弯曲应力验算45钢 调质 硬度240HB40Cr 调质 硬度260HB 查表12.13，非对称支承，由图12.17C，小齿轮为合金钢，大齿轮为碳钢由表12.16估计 取取Z1=26，Z2=

8、iZ1=90由表12.3 由表12.9由图12.9由表12.10先求由此得 由表12.11 非对称分布由表12.12由图12.16由式12.31因取故由表12.14，一般可靠度，取假定工作时间七年 ,每年工作300天，双班制,则有由图12.18计算表明,实际接触疲劳强度合适，无需调整齿轮齿寸。由图12.21由图12.22由表12.11注前已求得 由图12.14由图12.23c由表12.14由图12.24由图12.25此对齿轮弯曲疲劳强度足够.b =53mmZ1=26 Z2=90mt=2.04KA=1.0KV=1.15K=2.96圆整中心距a=118mmK=2.63.低速级齿轮设计计算: i=2

9、.887计算项目计算内容计算结果选材大齿轮小齿轮齿面接触疲劳强度计算齿面转矩T齿宽系数接触疲劳极限初步计算许用接触应力Ad值初步计算小轮直径初步计算齿宽 b校核计算圆周速度v齿数Z模数m螺旋角使用系数KA动载系数KV齿间载荷分系数齿向载荷分布系数载荷系数K弹性系数节点区域系数重合度系数螺旋角系数工作时间应力循环次数接触寿命系数许用接触应力验算确定传动主要尺寸中心距螺旋角两齿轮实际分度圆直径齿宽b齿根疲劳强度计算齿形系数应力修正系数重合度系数螺旋角系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数载荷系数K弯曲最小安全系数弯曲疲劳极限应力循环次数弯曲寿命系数尺寸系数许用弯曲应力验算45钢 调质 硬度240HB

10、40Cr 调质 硬度260HB查表12.13由图12.17c估计 取取Z1=32 , Z2=iZ1=92由表12.3 由表12.9由图12.9由表12.10先求由此得 由表12.11,非对称支承由表12.12由图12.16由式12.31因取故假定工作时间七年 ,每年工作300天，双班制,则有由图12.18计算表明,接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。将中心距圆整到128mm, 则+5 由图12.21由图12.22由表12.11注前已求得 故 由图12.14查表12.14查图12.23c由前计算得由图12.24由图12.25此对齿轮弯曲疲劳强度足够。d1=66mmb=79mmZ1=32 ,

11、Z2=92mt=2.0625KA=1KV=1.10K=3.47a=128mm齿轮参数整理如下：附表：齿轮总结材料齿数螺旋角分度圆直径（mm)齿顶圆直径（mm)齿宽（mm)中心距（mm)法向模数(mm）高速级小齿轮40Cr调质2652.8756.87581182高速级大齿轮45钢调质90183.13187.1353低速级小齿轮40Cr调质3265.8669.86841282低速级大齿轮45钢调质92190.14194.1379(三）轴的设计计算只对减速器三根轴，即轴、轴、轴 进行设计计算。.对轴II进行设计计算项目计算内容计算结果初定轴长小齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力计算支承反力水平面反力垂直

12、面反力许用应力许用应力值应力校正系数当量转矩当量弯矩校核轴颈轴的结构简化图轴受力图水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图根据指导书5-1图所给出的参数初定主动轴的长度1、 大带轮中心到左轴承中心的距离：2. 左轴承中心到高速级小齿轮中心的距离:3.高速级小齿轮中心到右轴承中心的距离：T1=TII轴材料为40Cr调质插入法查表16.3得右轴颈中间截面=104508小齿轮中间截面N取L1=103mm取L2=156mm取L3=63mmT1=44571Nmm.对轴III进行设计计算计算项目计算内容计算结果初定轴长小齿轮3受力转矩圆周力径向力轴向力大齿轮2受力转矩圆周力径向

13、力轴向力计算支承反力水平面反力垂直面反力许用应力许用应力值应力校正系数当量转矩当量弯矩校核轴颈轴的结构图轴受力图水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图根据指导书5-1图所给出的参数初定主动轴的长度1、 左轴承中心到低速级小齿轮中心的距离：2、 低速级小齿轮中心到高速级大齿轮中心的距离：3、 高速级大齿轮中心到右轴承中心的距离：T3=TIIIT2=TIII轴材料为45钢调质插入法查表16.3得右轴颈中间截面小齿轮中间截面最小轴颈估算取L1=77mm取L2=84mm取L3=62mmT3=161734NmmT2=161734Nmm.对轴IV进行设计计算项目计算内容计算结

14、果初定轴长低速级小齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力计算支承反力水平面反力垂直面反力许用应力许用应力值应力校正系数当量转矩当量弯矩校核轴颈轴的结构图轴受力图水平面受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图根据指导书5-1图所给出的参数初定主动轴的长度如后图所示：1、 左轴承中心到低速级大齿轮中心的距离：2、 低速级大齿轮中心到右轴承中心的距离：T4=TIV轴材料为45钢 调质插入法查表16.3得小齿轮中间截面最小轴颈估算取L1=77mm取L2=146mmT4=453650Nmm（四） 轴承的选择与计算.轴II上滚动轴承的设计由齿轮受力情况可求出轴承受力和轴向力 预期寿命取120

15、00h按承载较大的滚动轴承选择其型号。应支承跨距不大，故采用两端单向固定式轴承组合方式，轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC。计算项目计算内容计算结果外载荷轴向力e径向载荷附加轴向力轴承轴向力由Fa/Fr，确定X、Y值冲击载荷系数当量动载荷计算额定动载荷选轴承表18.7因 由表18.7表18.8因为P1Cr 可得，应选用7207AC轴承Cr=27000NCre=0.68X1=1 Y1=0X2=0.41 Y2=0.87选用7207AC轴承.轴III上滚动轴承的设计按承载较大的滚动轴承选择其型号。应支承跨距不大，故采用两端单向固定式轴承组合方式，轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC。计

16、算项目计算内容计算结果外载荷轴向力e径向载荷附加轴向力轴承轴向力由Fa/Fr，确定X、Y值冲击载荷系数当量动载荷计算额定动载荷选轴承 指向轴承4表18.7因 由表18.7表18.8因为P3Cr 可得，应选用7208AC轴承Cr=36800NCre=0.68X3=1 Y3=0X4=0.41 Y4=0.87选用7208AC轴承.轴IV上滚动轴承的设计按承载较大的滚动轴承选择其型号。应支承跨距不大，故采用两端单向固定式轴承组合方式，轴承类型选为角接触球轴承，型号7000AC.计算项目计算内容计算结果外载荷轴向力e径向载荷附加轴向力轴承轴向力由Fa/Fr，确定X、Y值冲击载荷系数当量动载荷计算额定动载

17、荷选轴承表18.7因由表18.7表18.8因为P6Cr 可得，应选用7210AC轴承Cr=36800NCre=0.68X5=1 Y5=0X6=0.41 Y6=0.87选用7210AC轴承(五） 联轴器的选择初步分析，选用GB4323-84 弹性套柱销联轴器T=445690Nmm由表19.3，动力机为电动机，工作机载荷平稳，取 K=1.4Tc=KT=1.4445690=623966根据：TnTc 取GY6型联轴器,参数如下： Tn=900000N.mm d=40mm L=112mmD=140mmD1=80mmb =40mmb 1=56mmS=8(六） 键的选择与计算根据轴径选择键，选用普通平键圆

18、头A型 。取=100MPa设计参数：轴径d 键槽宽 b 轮毂长L1 键长L(比轮毂小510mm,标准值) 有效长度L=L-b 连接传递的转矩T = p挤压应力 p许用挤压应力标号位置d (mm)bhL1(mm)L(mm)L(mm)T(N.mm)pMPapMPa深度轴t(mm)毂(mm)1大带轮288x76556484457121.22504.03.32高速级小齿轮4412x85850384457113.33505.03.33高速级大齿轮4412x853453316173461.261005.03.34低速级小齿轮4412x884566816173429.731005.03.35低速级大齿轮54

19、16x1079705445365060.011006.04.36联轴器4514x970634945365064.441005.53.8(七） 减速器润滑方式和密封方式的选择齿轮的润滑方式及润滑剂的选择高速级小齿轮圆周速度高速级大齿轮圆周速度低速级小齿轮圆周速度低速级大齿轮圆周速度滚动轴承的润滑方式和润滑剂的选择高速级大齿轮齿顶圆线速度低速级大齿轮齿顶圆线速度滚动轴承内径和转速的乘积为：高速轴（II轴）：中间轴（III轴）：低速轴（IV轴）：滚动轴承润滑剂的选择VVVV（1）齿轮润滑方式的选择V=MaxV, V, V, V=1.99m/sV12 m/s，齿轮采用浸油润滑。即将齿轮浸于减速器油池内

20、，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩直箱壁上用以散热。（2）齿轮润滑剂的选择由表6-29查得，齿轮润滑油选用工业闭式齿轮油，代号是：L-CKC220,GB44384运动粘度为：28.835.2（单位为：，40）。VVdn=35720=25200mmr/mindn=40207.85=7274.75mmr/mindn=5072.00=3600mmr/min 可见，dn均未超过2105mm r/min。由于脂润滑易于密封，结构简单，维护方便，在较长的时间内无须补充及更换润滑剂，所以滚动轴承的润滑选用脂润滑。脂的种类为通用锂基润滑脂（GB7342-87）,代号为ZL-2，滴点不低于175，

21、工作锥入度,25每150g 265295（1/10mm）。V1.99m/sV1.99m/sV0.72m/sV0.72m/s齿轮采用油润滑齿轮采用浸油润滑工业闭式齿轮油代号是：L-CKC32V1.99m/sV0.72m/s滚动轴承采用脂润滑代号为ZL-2密封方式的选择滚动轴承在透盖处的密封选择滚动轴承靠近箱体内壁的密封箱体密封选择放油螺塞凸缘式轴承端盖检查孔盖滚动轴承采用毡圈密封使用挡油环箱体剖分面上应该用水玻璃密封或者密封胶密封采用材质为石棉橡胶板的油封垫使用调整垫片组进行密封采用软钢纸板进行密封四、 参考资料 1 邱宣怀主编机械设计（第四版）北京：高等教育出版社，1997 2 黄珊秋主编机械设计课程设计 北京：机械工业出版社，2010 3 山东大学机械工程学院机械设计常用标准，2010 4 廖希亮、吴凤芳主编机械制图 济南：山东科学技术出版社，2002 5 成大先主编机械设计手册 北京：化学工业出版社，2008 6 李爱群、孙康宁主编工程材料成形与机械制造基础 北京：机械工业出版社，2012