机械设计课程设计减速器设计计算说明书.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共32页机械设计课程设计计算说明书一 传动方案拟定.2二 电动机的选择.2三 计算总传动比及分配各级的传动比.4四 运动参数及动力参数计算.5五 传动零件的设计计算.6六 轴的设计计算.12七 滚动轴承的选择及校核计算.19八 键连接的选择及计算.22设计题目：V带双级圆柱减速器机电工程学院08机工A 班设计者：学号：指导老师：2010年9月15日一设计数据和要求传动方案拟定第七组：设计单机圆柱齿轮减速器和一级带传动I.原始数据：输送带工作拉力F=4kN 输送带速度v=2.0 m/s 卷筒直径D=450 mmII.工作条件：1. 工作情况：两班制工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷变化不大，空载启动；输送带速度允许误差5%；滚筒效率=0.96。 2. 工作环境：室内，灰尘较大，环境温度30C左右。 3. 使用期限：折旧期8年，4年一次大修。 4制造条件及批量：普通中、小制造厂，小批量。III 参考传动方案（如下图）IV设计工作量1. 设计说明书一张。2. 减速器装配图一张（1号图）。3. 减速器主要零件的工作图（3号图纸34张）。二电动机的选择电动机（1）Y系列（转动惯量，启动力矩小）（2） 输出（3）(4) 查14页表16-1可选电动机参数中心距方案型号P额转速满载转速传动比轴径额外伸长度1601Y160L-611100097011.41421101602Y160M-4111500146017.1842110由上表数据，初选Y160M-4电动机，即总传动比i=17.18三计算总传动比及各轴的运动及动力参数传动比分配：取带传动比则减速器总传动比双级圆柱齿轮高速级：低速级：3动力装置的运动和动力参数计算（1） 各轴转速计算： = 符合所以（2） 各轴的输入功率计算： （3） 各轴的输入转矩: 各轴的运动及动力参数轴号转速（r/min）功率（kw）转矩（NM）传动比i17309.700126.89712218.439.221403.152384.999.765984.889484.998.504955.5622.57四V带的选择及参数计算V带（1） 由表8-7查得工作情况系数=1.1=P=1.1*11=12.1 kw（2） 选择V带类型据 由图8-11选 B型确定带轮的基准直径由表8-6和8-8取小带轮的基准直径=200mm（75）验算带速V。V=m/s=15.28m/s5m/s<V<30m/s 合格（3） 计算大带轮基准直径=i=2*200=400mm由表8-8圆整dd2=400mm （4） 确定V带中心距和基准长度0.7=4201200取=600mm（5） 带所需基准长度=1200=942+16.67=2158.67mm由表8-2选带基准长度=2240mm（6） 计算实际中心局640.665mm中心距变化范围4201200mm（7） 验算小带轮上的包角（8） 计算带的根数由=200mm =1460r/min 查表得8-4a 得=5.13kw（差值法求出）据=1460r/min i=2 和 B型带查表8-46的=1 于是（5.13+0.46）*0.954*1kw=5.333kw计算V带根数=2.2689 五齿轮的设计计算1.减速器高速级齿轮设计：已知轴输入功率 小齿轮转速730r/min 齿数由电动机工作寿命8年（设每年工作300天）两班制，传动机连续单向运转载荷变化不大（1） 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数a 选用直齿圆柱传动b 运输机为一般工作机器，速度不高 故选择8级精度（GB10095-88）c 材料选择由表10-1（机械设计P191）选择小齿轮材料为40（调制）硬度为280HBS大齿轮45钢（调制）硬度240HBS二者材料硬度差为40HBSd 选小齿轮齿数=24，则大齿数=80.208 取80（2） 按齿面接触强度设计：由设计计算公式（10-9a；P203机械设计）a 试选择载荷系数b 计算小齿轮传递转矩c 由表10-7（机械设计P205）选取齿宽系数（两支承相对小齿轮不对称布置）d 由表10-6查得材料的弹性影响系数（机械设计P201）e 由图10-21d（机械设计P209）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限由图10-21d（机械设计P209）按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限 f 由式N=60nj（机械设计P206）计算应力循环次数=60*730*1*（2*8*300*8）=1.682x=0.503 xg 由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.91 0.95（机械设计P207）h 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：（机械设计P205）=0.9X600=540=0.95X500=522.5计算：(1) 试计算小齿轮分度圆直径，代人中较小的值。=2.23(2) 计算圆周速度VV=（3） 计算齿宽b。（4） 计算齿宽与齿高之比模数： =10.67齿高：h=2.25=2.252.945=6.626（5） 计算载荷系数根据V=2.7m/s 8级精度，由图10-8查得动载系数（机械设计P197）直齿轮；由表10-3（机械设计P195）由表10-2查得使用系数（机械设计P193）由表10-4用插值法查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，（机械设计P197）由=10.67 查图10-13得故载荷系数K=（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由式（10-10a）得：（机械设计P204）（7） 计算模数m。按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为：（1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限（2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数；（3） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得（机械设计P205）（4） 计算载荷系数（5） 查取出齿形系数。由表10-5查得：=2.65；=2.22（机械设计P200）（6） 查取应力校正系数由表10-5查得：=1.58；=1.77（7） 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（2）设计计算： 圆整为标准值m=2.5 =76.788小齿轮齿数大齿轮齿数参考P2134集合尺寸计算（1） 计算分度圆直径：（2） 计算中心距 （3） 计算齿轮宽度 2.减速器低速级齿轮设计：已知轴输入功率， 小齿轮转速218.43r/min，齿数。由电动机工作寿命8年（设每年工作300天）两班制，传动机连续单向运转载荷变化不大（1） 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：a 选用直齿圆柱传动。b 运输机为一般工作机器，速度不高，故选择8级精度（GB10095-88）c 材料选择由表10-1（机械设计P191）选择小齿轮材料为40Cr（调制）硬度为280HBS。大齿轮45钢（调制），硬度240HBS，二者材料硬度差为40HBS。d 选小齿轮齿数=24，则大齿数=242.57=61.68 取62。（2） 按齿面接触强度设计：由设计计算公式（10-9a；P203机械设计）a 试选择载荷系数b 计算小齿轮传递转矩c 由表10-7（机械设计P205）选取齿宽系数（两支承相对小齿轮不对称布置）。d 由表10-6查得材料的弹性影响系数（机械设计P201）e 由图10-21d（机械设计P209）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限。由图10-21d（机械设计P209）按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限 。 f 由式N=60nj（机械设计P206）计算应力循环次数=60218.431（283008）=5.033=g 由图10-19取接触疲劳寿命系数=1.14 =1.19（机械设计P207）h 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：（机械设计P205）=1.4600=684=1.19500=595计算：(1) 试计算小齿轮分度圆直径，代人中较小的值。=2.23(2) 计算圆周速度VV=（3） 计算齿宽b。（4） 计算齿宽与齿高之比：模数： ； =齿高：h=2.25=2.253.985=8.966（5） 计算载荷系数根据V=1.1m/s ，8级精度，由图10-8查得动载系数（机械设计P197）直齿轮；由表10-3（机械设计P195）由表10-2查得使用系数（机械设计P193）；由表10-4用插值法查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，（机械设计P197）由=10.67 查图10-13得故载荷系数K=（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由式（10-10a）得：（机械设计P204）（7） 计算模数m。按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为：（1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限（2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数；（3） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得（机械设计P205）（4） 计算载荷系数（5） 查取出齿形系数。由表10-5查得：=2.65；=2.212（机械设计P200）（6） 查取应力校正系数由表10-5查得：=1.58；=1.734（7） 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（2）设计计算： 圆整为标准值m=4 =103.43小齿轮齿数大齿轮齿数参考P2134集合尺寸计算（1） 计算分度圆直径：（2） 计算中心距 =186mm（3） 计算齿轮宽度 六轴的设计计算1.输入轴的设计计算1 按扭矩初算轴径选用45号调质，硬度根据课本P13公式， 取c=115 d考虑有键槽，疆直径增大5%则：d=28.5630mm2 轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右边用套筒轴向固定，联接以平键作为过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。（2）确定轴各段直径和长度I段： 长度取因为h=2c c=1.5II段：所以初选用6208深沟球轴承，其内径为40，宽为18考虑齿轮断面和箱体内壁，轴承断面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为22，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应该有一定距离而定，为此，取该段长为83，宽装齿轮段长度应比轮毂宽度小2故II段长：III段直径IV段直径由手册得：c=1.5 h=2c=3mm长度与右面的套筒相同，即：但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应该便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3 该段直径应取：（40+3*2）=46mm因此，将IV段设计成阶梯型，左段直径为36mm，V段直径 长度由上述轴各段长度可得轴支承跨距L=204mm高速级轴强度校核1. 按弯矩复合强度计算已知：（1）分度圆直径. （2）转矩则：（3)圆周力(参照P198)（4） 径向力（5） 因为该轴两轴承不对称，且跨距L=2+120+6+76=204mm所以 2.绘制轴受力简图（如图a） 3. 绘制垂直面弯矩图（图b）截面C弯矩 4. 绘制水平弯矩图（图c） 截面C弯矩 5. 绘制合弯矩图（图d） 截面C弯矩 6. 绘制扭矩图（图e） 转矩7. 绘制当量弯矩图（图f）转矩产生的扭剪合力按脉动循环变化，取截面C处的当量弯矩为8.校核危险截面C的强度（表15-1机械设计）所以该轴强度足够2.中间轴的设计1. 材料钢，调质处理 取C=115 d1段要装配轴承，由上式取d1=40.0mm 查手册（课程设计P117）选用6208轴承，d2段装配低速级小齿轮，且，取d2=45mm，L2=76mm因为要比小齿轮孔长23mmd3段主要是定位高速级大齿轮，所以取d3=50mm L3=10mmd4装配高速级大齿轮L4=110-2=108mmd5段要装配轴承，取d5=40mm,选用6208轴承，L5=18+20+2=40mm校核该轴和轴承分度圆直径d2=104mm,d3=260mm,转矩T2=403152N.m则圆周力 Ft2=NFt3=NFr2=Ft2*tan=7752.923*tan20=2821.883Fr3=Ft2*tan=3101.169*tan20=1128.733因为该轴两轴承不对称，且跨距L=86.5mm所以LA=78mm LB=L=86.5mmLc=104mm2). 2.绘制轴受力简图（如图a） 3. 绘制垂直面弯矩图（图b）截面B弯矩 截面C弯矩 4. 绘制水平弯矩图（图c）截面B弯矩 截面C弯矩 5. 绘制合弯矩图（图d）截面B弯矩 截面C弯矩 6. 绘制扭矩图（图e） 转矩7. 绘制当量弯矩图（图f）绘制当量弯矩图（图f）转矩产生的扭剪合力按脉冲循环变化，取，截面B.C的当量弯矩为：（）=462.21N*M=432.92N*M校核危险截面B的强度.搅和危险截面C的强度.所以该轴强度足够.3.输出轴的设计一. 确定各轴段直径.1 计算最小直径 d1 圆整成标准值d1=63mm2 设计d2，采用挡油环给轴承定位，选轴承6215：D=130mm,B=25mm,d=75mm3 设计轴段d3。考虑到挡油环轴向定位，取d3=80mm。4 设计另一端轴颈d6，取d6=d2=75mm，轴承由挡油环定位。挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。5 设计轴头d5取d5>d6，查手册取d5=80mm6 设计轴环d2及宽度b。为使齿轮轴向定位，故取d2=d5+2h=80+(0.07*80+3)=97.2mm，取d4=100mm,b=1.4h=12mm二确定各轴段长度1. 取L1=100mm，由各齿轮宽度和轴承宽度取L2=35mm,L3=85mm,L4=12mm,L5=101mm,L6=50mm三按弯扭复合强度计算 已知：1.分度圆直径d3=268mm2. 转矩T3=983889N.M则：3.圆周力Ft3=2T3/d3=2*984889/268=7349.92N4.径向力Fr3=Ft3*tan=2675.15N5.固为该轴两轴承不对称且跨距L=240.5mm所以： 3.绘制轴向受力简图（图a） 1).绘制垂直面弯矩图（图b）截面C弯矩2）.绘制水平弯矩图（图c）截面C弯矩 3）.绘制合弯矩图（图d）截面C弯矩 4）.绘制扭矩图（图e）转矩5）.绘制当量弯矩图（图f）转矩产生的扭剪合力按脉动循环变化，取截面C处的当量弯矩为6）.校核危险截面C的强度所以该轴强度足够七滚动轴承的选择及校核计算1. 轴承预计寿命：2. 计算输入轴承：（1） 已知两轴承经相反力： 查课程设计,机械设计得到，故符合寿命要求。3. 对中间轴滚动轴承. 取6208轴承；轴向力较小，轴承主要承受径向载荷. 查机械设计 表13-4.所以符合。4. 从动轴轴承，6215. 同上，所以符合。八键连接的选择及计算1， 轴齿轮处键轴颈d=46mm，由机械设计P106查得键的b*h=14*9由机械设计P106表格6-2得，【ð1】=100120MPa初选长度L=80mm校核ð= 【ð】2轴d2所以b*h=14*9,取L=63ð=处 。3轴 所以符合条件润滑方式的确定因为力传动的方式属于轻型，转速较低，速度远小于，宜采用脂润滑。F=4000NV=2.0m/sD=450mm第 32 页 共 32 页