锥齿轮和斜齿轮-机械设计说明书(共33页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录一 总体设计1.1 课程设计的目的 机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解

2、和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。1.2 原始数据及设计方案机器的工作条件:双班制工作，有轻微振动，示意图如下图所示。1.2.1 原始数据为：运输带拉力为F=1155N运输带速度为：v=2.43m/s转筒直径为：D=350mm使用年限:10年,大修期三年1.2.2 传动方案1.3 电动机的选择及功率的计算1选择电动机的类型按工作要求选用系列三相异步电动机，卧式封闭结构。电源的电压为380V。2选择电动机功率根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：其中 F: 运输带工作拉力V:

3、运输带工作速度电动机所需要的功率为: 式中为传动系统的总功率: 由1表2-2确定各部分效率为: 轴承传动效率，圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为8级) ,运输滚筒传动效率,联轴器效率,代入上式得：电动机所需要的功率为:因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可.查机械零件设计手册得电动机功率为4kw。3确定电动机转速 卷筒轴工作转速： 同步转速（）额定功率（）满载转速（）1500414402.22.2 二级减速器传动比i范围8-40倍，所以转速n取值范围为：至所以，电动机选用Y112M-4。1.4 传动比的分配及参数的计算 1.总传动比 2分配传动装置各级传动比 因为 所以 高速级传动比： 低速级传动比

4、: 3传动装置的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速,功率和转矩计算如下:1） 转速n 轴（高速轴电动机轴） 轴(中间轴) 轴(低速轴)2） 功率P 3）转矩T 4）列表 参数轴(高速轴)轴（中间轴）轴（低速轴）转速 nr/min1440384132.66功率 P(kw)3.163 2.9742.857转矩 T(N.m)20.9673.96205.67传动比i3.752.88 二 传动件的计算2.1 斜齿轮传动设计1选精度等级,材料及齿数.运输机一般工作机器速度不高,故选用8级精度,按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。 (1)选择材料及热处理方法：由参考文献教材（2）表10-1得 选中碳钢: 45

5、钢热处理方法:小齿轮调制处理(235HBS)、大齿轮正火(190HBS) 硬度差HBS=235-190=45HBS (2)选小齿轮齿数大齿轮齿数(3)选取螺旋角初选螺旋角= 2按齿面接触强度设计 根据4按式(10-21)试算即 (1)确定公式内的各计算值. 试选载荷系数 ， 由4图10-30 选取区域系数 =2.433由4图10-26查得 则有 小齿轮传递的转矩： 查4表10-7选取齿宽系数 查4表10-6查得材料的弹性影响系数由4图10-21 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 由5式10-13 计算应力循环次数 由4图10-19 查得接触疲劳系数 , 对接触疲

6、劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 . 按(10-12)计算接触疲劳许用应力: 许用接触应力: (2)计算 试计算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数K.由4表10-2查得使用系数又根据 v=2.42,8级精度，由4图10-8查得系数由表10-4查得 由图10-13查得 由4表10-3查得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.由5式(10-10a)得 计算模数 3按齿根弯曲强度设计由4式(10-17) (1)确定计算参数 计算载荷系数根据纵向重合度 从4图10-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 查取齿型系数

7、和应力校正系数由4表10-5查得 计算大小齿轮的并加以比较. 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4图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 ， 3)计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数 由4式10-12得: 故 比较得大齿轮值大.(2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,而,已经可以满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆圆直径来计算应有的齿数.于是由 取 则 4几何尺寸计算 (1)计算中心距 将中心距圆整为100mm. (2)按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不

8、多,故参数、等不必修正. (3)计算大小齿轮的分度圆直径 (4)计算齿轮宽度 圆整后得 ,2.2 锥齿轮传动 1.选精度等级,材料及齿数 运输机一般工作机器速度不高,故选用8级精度(1)选择材料及热处理方法 选中碳钢:45钢 热处理方法:小齿轮调制处理(280HBS)大齿轮调制处理(240HBS)硬度差HBS=280-240=40HBS (2)选小齿轮齿数Z1=23大齿轮齿数 2.按齿面接触强度设计 按4式(10-21)试算,即 (1)确定公式内的各计算值 试选 u=3.75查4表10-7选取齿宽系数 查4表10-6查得材料的弹性影响系数由4图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度

9、极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 = 对接触疲劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 . 按(10-12)计算接触疲劳许用应力: 许用接触应力: (2)计算 试计算小齿轮分度圆直径. 计算圆周速度. 计算齿宽b 计算载荷系数k.由4表10-2查得使用系数根据 v=3.88,8级精度由4图10-8查得系数=1.12由表10-4查得 由表10-13查得 由4表10-3查得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.由5式(10-10a)得 计算模数 (3)计算各部分尺寸 3按齿根弯曲强度设计由4式(10-17) (1).确定计算参数 计算载荷系数 计算当量齿数 查取齿

10、型系数和应力校正系数由4表10-5查得 , , , 故 比较得大齿轮的数值大.(2)校核计算 三 轴的设计及校核3.1轴的设计选取轴的材料为45钢,正火调制处理. 1、低速轴的结构设计1）初步确定轴的最小直径 查4表（153） =115 2）拟定轴上零件装配方案轴上装配有:斜齿轮,单列圆锥滚子轴承,套筒,联轴器,轴承端盖,螺栓. 3）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足要求,轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查表（141），考虑转矩变化很小，故取 则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（

11、GB/T43231984）选用HL3型弹性套柱销联轴器。其最大转矩为,联轴器的孔径，故选，联轴器长度L=70mm，联轴器与轴配合的毂孔长度，为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故第二段长度应比略短一些，现选。根据B4=72mm，按照高速轴方法计算得：，4）轴向零件的周向定位齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接，根据，键，为了 保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合，选键，。（3)其他轴段设计轴段4设计因圆柱斜齿轮， ， =54mm 非定位轴肩高度h 取28mm轴段5设计:轴环部分 定位轴肩高度 轴环宽度取20mm，。 轴段6设计： 1）先算轴段7： 2）定位轴肩高度

12、: h取2mm. ,L6按中间轴决定。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸： 倒角 ，圆角。2、轴的结构设计及校核 已知：轴的功率， 1）求作用在齿轮上的力 已知：斜齿大齿轮分度圆直径 斜齿小齿轮分度圆直径 大斜齿轮上的作用力有： 小斜齿轮上的作用力有： 2）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。 初步估算轴的最小直径 查表（153） 取=120 ， 3）轴的结构设计及校核（1） 拟定轴上零件装配方案 中间轴上的零件主要是两个齿轮，其次为轴承，套筒等，结构如下图。（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度为了满足轴向定位的要求，左端轴承用轴承端盖和挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。初步

13、选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6207型，其尺寸为： 故取，计算方法同上 ，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位。已知斜齿轮的轮毂宽度，,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，小斜齿轮右端和大斜齿轮左端均采用轴肩定位，轴肩高度，取。则轴环处的直径，取轴环的长度，, 轴的总长度 =30+42+48+10+70+42+30=272mm 由此可知高速轴93mm,总长320mm。（3）轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按查手册，查得平键截面（GB/T 10951979）。同时

14、为了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，同样，联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考4II表（152），取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为2mm.（5）求轴上的载荷 1）在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值，对于6207型深沟球轴承查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距： 2）作水平弯矩图 求支反力 ， 求弯矩 画弯矩图（b）3）作垂直平面的弯矩图 求支反力 ， 求弯矩 画弯矩图（c）4）合成弯矩 画弯矩图（d）5）作扭矩图（e） 6）按弯扭组合成的应力校核轴的强度对称循环变应力时 根据4式（154） 按4表

15、（151）查得 由表（151）查得 3、初步确定轴的最小直径 按4式15-2初步估算轴的最小直径.根据表15-3 取，于是得: 输出轴的最小直径显然是安装联轴器的,为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器型号.联轴器的转矩,查表14-1,取 则有 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准选用HL2型弹性套柱销联轴器,其公称转矩为 。联轴器的孔径.故取,联轴器长度L=50mm.联轴器与轴配合的毂孔长度.2）拟定轴上零件的装配方案.轴上装配有弹性套柱销联轴器,滚动轴承、封油圈、圆柱斜齿轮、键、轴承端盖.3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.（1）为了满足弹性联轴器的轴

16、向定位要求，取第一段右端需制出一轴肩。定位轴肩高度：，h取2mm,故取二段的直径，左端用轴承端盖定位，联轴器与轴配合的轮毂孔长度，为了保证轴承端盖只压在联轴器上，而不压在轴的端面上，故二段的长度应比略短一些，现取。（2）初步选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用，参照工作要求根据，由机械设计手册，选取6204型深沟球轴承，非定位轴肩高度：，h取3mm，L3=轴承宽度+套筒宽度=20+20=40mm.(3)轴的弯扭据图四 滚动轴承的计算根据要求对所选的在低速轴3上的两滚动轴承进行校核 ，在前面进行轴的计算时所选轴3上的两滚动轴承型号均为61809，其基本额定动载荷，基本额定静载荷。现对它们进

17、行校核。由前面求得的两个轴承所受的载荷分别为FNH1=758N FNV1=330.267NFNH2=1600.2 FNV2=697.23N 由上可知轴承2所受的载荷远大于轴承2，所以只需对轴承2进行校核，如果轴承2满足要求，轴承1必满足要求。1）求比值轴承所受径向力 所受的轴向力 它们的比值为 根据1表13-5，深沟球轴承的最小e值为0.19，故此时。2）计算当量动载荷P，根据1式（13-8a）按照1表13-5，X=1，Y=0,按照1表13-6，取。则3）验算轴承的寿命按要求轴承的最短寿命为 （工作时间）,根据1式（13-5）（ 对于球轴承取3） 所以所选的轴承61909满足要求。五 连接件的

18、选择和计算按要求对低速轴3上的两个键进行选择及校核。1）对连接齿轮4与轴3的键的计算（1）选择键联接的类型和尺寸一般8以上的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故可选用圆头普通平键（A型）。根据d=52mm从1表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=16mm，高度h=10mm。由轮毂宽度并参照键的长度系列，取键长L=63mm。（2）校核键联接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由1表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度l=L-b=63mm-16mm=47mm。，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.510=5mm。根据1式（6-1）可得所以所选的键满足强度要求。键的标

19、记为：键161063 GB/T 1069-1979。2）对连接联轴器与轴3的键的计算（1）选择键联接的类型和尺寸类似以上键的选择，也可用A型普通平键连接。根据d=35mm从1表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=10mm，高度h=8mm。由半联轴器的轮毂宽度并参照键的长度系列，取键长L=70mm。（2）校核键联接的强度键、轴和联轴器的材料也都是钢，由1表6-2查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度l=L-b=70mm-10mm=60mm。，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.58=4mm。根据1式（6-1）可得所以所选的键满足强度要求。键的标记为：键10870 GB/T 1069-1

20、979。六 传动零件及轴承的润滑、密封的选择6.1 齿轮润滑的选择齿轮的圆周速度，可选用浸油润滑，浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，油池中的油被甩到箱壁上可以散热，箱体内应有足够的润滑油以保证润滑及散热需要。润滑油选全损耗系统用油（GB4431989）代号：LAN22，在40时，运动粘度为。凝点（倾点）不低于-5，闪点（开口）不低于150。主要用途用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机风动工具等。6.2 滚动轴承的润滑对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度时，滚动轴承宜采用脂润滑。当齿轮的圆周速度时，滚动轴承多采用油润滑。滚动轴承选钙

21、钠基润滑脂（ZBE360011988）ZGN2。滴点不低于135.主要用途用于工作温度在80100，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑。多用于铁路、机车、列车等滚动轴承（温度较高者）润滑，不适合低温工作。6.3 减速器的密封减速器需要密封的部位一般有伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖、检查孔和排油孔接合面等处。1）轴伸出处的密封为了防止润滑油漏出和外界杂质、灰尘等侵入轴承室的密封效果。毡圈式密封简单、价廉，但对轴颈接触面的摩擦较严重。主要用于脂润滑及密封处轴颈圆周速度较低（一般不超过）的油润滑。2）箱体结合面的密封为了保证箱座、箱盖联接处的密封联接，凸缘应有足够的宽度，结合面要经过精刨或刮

22、研。联接螺栓间距不应过大以保证压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片，只允许右剖面间涂以密封胶。为提高密封性，左箱座凸缘上铣出回油沟,使渗入凸缘联接缝隙面上的油重新流回箱体内。铸造箱体材料一般多用铸铁HT150或HT200，铸造箱体较易获得合理和复杂的结构形状，刚度好易进行切削加工。七 减速器箱体结构尺寸 机座壁厚 ，二级 取 机盖壁厚 ，二级 取 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机底凸缘厚度 地脚螺栓直径 取 地脚螺栓数目 轴承旁连接螺栓直径 取 盖与座连接螺栓直径 取 联接螺栓的间距 轴承端盖螺钉直径 取 窥视孔盖螺栓直径 取 定位销直径 至外机壁距离 至凸缘边缘距离 轴承外径： 轴

23、承旁连接螺栓距离： 轴承旁凸台半径 箱外壁至轴承座端面距离： 机盖,机座筋厚： 大齿轮顶圆与箱内壁间距离： 八 参考文献1王之栎.机械设计课程设计.机械工业出版社2银金光.机械设计课程设计.中国林业出版社3濮良贵.机械设计基础.高等教育出版社4徐锦康.机械设计零件手册.高等教育出版社 5卢颂蜂.机械零件课程设计.清华大学6殷玉枫.机械设计.高等教育出版社 7朱家诚.机械设计课程设计.合肥工业大学出版社8黄义俊.机械设计基础课程设计.浙江大学出版社9陈秀宁、施高义.机械设计课程设计.浙江大学出版社 10林昌华、张海兵.机械设计课程设计.重庆大学出版社 11孔凌嘉.机械基础综合课程设计.北京理工大

24、学出版社 12 骆素君，朱诗顺主编. 机械设计课程设计简明手册，化学工业出版社第九部分 总结机械设计课程设计是机械课程中一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。 课程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。 通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。 在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中海培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。专心-专注-专业