2022年郑州大学现代远程教育《机械设计基础》课程考核要 .pdf

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1、（四）课程设计题（30 分）1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图；2、书写设计计算说明书。 带式运输机传动装置中的同 轴式1 级圆柱齿轮减 速器目 录设计任务书,1 传动方案的 拟定及说明,4 电动机的选择,4 计算传动装置 的运动和动力参数,5 传动件的设计计 算,5 轴的设计计算,8 滚动轴 承的选择及计算,14 键联接的选择及校核计算,16 连轴器的选择,16 减速器附件的 选择,17 润滑与密封 ,18 设计小结,18 参考资料目录,18 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

2、 - - - - - 第 1 页，共 20 页 - - - - - - - - - 机械设计课程设计任务书题目: 设计一用于 带式运输机传动装置 中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一:总体布置简图1 电动机; 2 联轴器; 3 齿轮减速器; 4 带式运输机; 5鼓轮; 6 联轴器二: 工作情况 ,载荷平稳、单向旋转三: 原始数据鼓轮的扭矩T: N •m, 850 鼓轮的直径D: mm , 350 运输带 速度V m/s, 0.7 带速允许偏差 , 5 使用年限年, 5 工作制度班/ 日, 2 四: 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算2. 斜齿轮传动设计计 算3. 轴的设计4. 滚动

3、轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 20 页 - - - - - - - - - 6. 装配图、零件 图的绘制7. 设计计算说明书的编写五: 设计任务1:减速器总装配图一张2:齿轮、轴零件图各一张3:设计说明书一份六: 设计进度1、 第一阶段:总体计算和传动件参数 计算2、 第二阶段:轴与轴系零件的 设计3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草 图绘制4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟

4、定及说明由题目所知 传动机构类 型为:同轴式二级圆柱齿轮减速 器。故只要对本传动机构进 行分析论证。本传动机构 的特点是 : 减速器横向尺寸 较小两大齿轮浸油深度可以大致相同。 结构较复杂 ,轴向尺寸大中间轴较长 、刚度差中间轴承润滑较困难。电动机的选择1: 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是 : 载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y: IP44, 系列的电动机。2: 电动机容量的 选择名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 20 页 - - -

5、- - - - - - 1,工作机所需功率 Pw Pw : 3.4kW 2,电动机的输出功率Pd: Pw/ : 0.904 Pd: 3.76kW 3: 电动机转速的选择Nd: i1 •i2 ,in , nw 初选为同步转速为1000r/min 的电动机4: 电动机型号的 确定由表20: 1 查出电动机型号 为Y132M1-6,其额定功率 为4kW : 满载转速960r/min 。基本符合 题目所需的要求计算传动装置的运 动和动力参数传动装置的 总传动 比及其分配 : 3, 计算齿宽b 及模数mnt b=dd1t=167.85mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.2

6、5mnt=2.25 3.39mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 4,计算纵向重合度 = =0.318 1tan14 =1.59 5,计算载荷系数 K 已知载荷平稳:所以取 KA=1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 20 页 - - - - - - - - - 根据v=0.68m/s,7 级精度: 由图10 8 查得动载系数KV=1.11由表10 4 查的KH 的计算公式和直 齿轮的相同故 KH =1.12+0.18(1+0.61 )

7、1 1 +0.23 10 67.85=1.42 由表10 13 查得KF =1.36 由表10 3 查得KH =KH =1.4 。故载荷系数K=KAKVKHKH =11.031.41.42=2.05 6,按实际的载荷系数校正所得的分度 圆直径由式10 10a,得d1= = mm=73.6mm 7,计算模数 mn mn = mm=3.74 3: 按齿根弯曲 强度设计由式(10 17 mn1,确定计算参数1,计算载荷系数K=KAKVKFKF=11.031.41.36=1.96 2,根据纵向重合度 =0.318 dz1tan =1.59 : 从图10 - 28 查得螺旋角影响系数Y 0 。88 3,

8、计算当量 齿数z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89 z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47 4,查取齿型系数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 20 页 - - - - - - - - - 由表10-5 查得YFa1=2.724Yfa2=2.172 5,查取应力校正系数由表10-5 查得Ysa1=1.569Ysa2=1.798 6,计算 F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F

9、1=339.29Mpa F2=266MPa 7,计算大、小 齿轮的 并加以比 较= =0.0126 = =0.01468 大齿轮的数值大。2,设计计算mn =2.4 mn=2.5 4: 几何尺寸 计算1,计算中心距z1 =32.9 ; 取z1=33 z2=165 a =255.07mm 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 20 页 - - - - - - - - - a 圆整后取 255mm 2,按圆整后的中心距修正螺旋角 =arcos =13 5550”3,

10、计算大、小 齿轮的分度 圆直径d1 =85.00mm d2 =425mm 4,计算齿轮宽度b=dd1 b=85mm B1=90mm, B2=85mm 5,结构设计以大齿轮为例。因 齿轮齿顶圆 直径大于 160mm , 而又小于500mm , 故以选用腹板式 为宜。其他有 关尺寸参看大 齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为 右旋II 轴1: 初步确定轴的最小直径d, =34.2mm 2: 求作用在 齿轮上的受力Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttan =223N名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

11、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 20 页 - - - - - - - - - Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3: 轴的结构设计1,拟定轴上零件的装配方案i. I-II 段轴用于安装 轴承30307, 故取直径 为35mm 。ii. II-III 段轴肩用于固定 轴承, 查手册得到直径 为44mm 。iii. III-IV 段为小齿轮, 外径90mm 。iv. IV-V 段分隔两 齿轮 , 直径为55mm 。v. V-VI 段安装大 齿轮, 直径为40mm 。vi. VI-VIII 段安装套筒和 轴承, 直径为35mm 。2,根据轴

12、向定位的要求确定 轴的各段直径和 长度1. I-II 段轴承宽度为22.75mm , 所以长度为22.75mm 。2. II-III 段轴肩考虑到齿轮和箱体的 间隙12mm , 轴承和箱体的 间隙4mm , 所以长度为16mm 。3. III-IV 段为小齿轮,长度就等于小 齿轮宽度90mm 。4. IV-V 段用于隔 开两个齿轮, 长度为120mm 。5. V-VI 段用于安装大 齿轮,长度略小于 齿轮的宽度, 为83mm 。6. VI-VIII 长度为44mm 。4: 求轴上的载荷66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

13、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 20 页 - - - - - - - - - Fr2=603.5N 查得轴承30307 的Y 值为1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因为两个齿轮旋向都是左旋。故: Fa1=638N Fa2=189N 5: 精确校核轴的疲劳强度1,判断危险截面由于截面 IV 处受的载荷较大, 直径较小, 所以判断 为危险截面2,截面IV 右侧的截面上的 转切应力为由于轴选用40cr, 调质处理, 所以,2P355 表15-1,a) 综合系数的 计算由经直线插入, 知道因轴肩而形成的理 论应

14、力集中 为 2P38 附表3-2 经直线插入,轴的材料敏感系数 为: 2P37 附图3-1,故有效 应力集中系数 为查得尺寸系数 为 , 扭转尺寸系数 为 : 2P37 附图3-2, 2P39 附图3-3,轴采用磨削 加工, 表面质量系数 为 : 2P40 附图3-4,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 20 页 - - - - - - - - - 轴表面未 经强化处理, 即 : 则综合系数 值为b) 碳钢系数的确定碳钢的特性系数取 为c) 安全系数的 计算轴

15、的疲劳安全系数 为故轴的选用安全。I 轴1: 作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2: 初步确定轴的最小直径3: 轴的结构设计1,确定轴上零件的装配方案2, 根据轴向定位的要求确定 轴的各段直径和 长度d) 由于联轴器一端连接电动机, 另一端连接输入轴所以该段直径尺寸受到 电动机外伸轴直径尺寸的限制 : 选为25mm 。e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠定位轴肩高度应达2.5mm所以该段直径 选为30。f) 该段轴要安装 轴承 , 考虑到轴肩要有 2mm 的圆角, 则轴承选用30207 型, 即该段直径定 为35mm 。g) 该段轴要安

16、装 齿轮, 考虑到轴肩要有2mm 的圆角, 经标准化,定为40mm 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 20 页 - - - - - - - - - h) 为了齿轮轴向定位可靠 , 定位轴肩高度 应达5mm , 所以该段直径选为46mm 。i) 轴肩固定 轴承, 直径为42mm 。j) 该段轴要安装 轴承, 直径定为35mm 。2,各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下:a) 该段轴安装轴承和挡油盘, 轴承宽18.25mm , 该段长度定为18.25

17、mm 。b) 该段为轴环, 宽度不小于 7mm , 定为11mm 。c) 该段安装 齿轮, 要求长度要比 轮毂短2mm , 齿轮宽为 90mm ,定为88mm 。d) 该段综合考虑齿轮 与箱体内壁的距离取 13.5mm 、轴承与箱体内壁距离取 4mm , 采用油 润滑, 轴承宽18.25mm , 定为41.25mm 。e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度 、端盖厚度及 联轴器安装尺寸 :定为57mm 。f) 该段由联轴器孔长决定为42mm 4: 按弯扭合成 应力校核 轴的强度W=62748N.mm T=39400N.mm 45 钢的强度极限 为 : 又由于轴受的载荷为脉动的; 所以 。

18、III 轴1: 作用在齿轮上的力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 20 页 - - - - - - - - - FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2: 初步确定轴的最小直径3: 轴的结构设计1,轴上零件的装配方案2,据轴向定位的要求确定 轴的各段直径和 长度I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 直径 60 70 75 87 79 70 长度 105 113.75 83

19、9 9.5 33.25 5: 求轴上的载荷Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 弯扭校合滚动轴 承的选择及计算I 轴1: 求两轴承受到的径向 载荷5、 轴承30206 的校核1,径向力2,派生力3,轴向力由于 :所以轴向力为 :名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 20 页 - - - - - - - - - 4,当量载荷由于所以。由于为一般载荷: 所以载荷系数 为故当量载荷为5,轴承寿命的校核II 轴6、 轴承30307 的校核1,径向

20、力2,派生力3,轴向力由于所以轴向力为4,当量载荷由于所以由于为一般载荷, 所以载荷系数 为 , 故当量 载荷为5,轴承寿命的校核III 轴,7、 轴承32214 的校核1,径向力2,派生力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 20 页 - - - - - - - - - 3,轴向力由于, 所以轴向力为 ,4,当量载荷由于所以。由于为一般载荷, 所以载荷系数 为, 故当量 载荷为5,轴承寿命的校核键连接的选择及校核计算代号 直径mm , 工作长度mm , 工作

21、高度mm , 转矩N•m ,极限应力MPa ,高速轴 8760 单头, 25 35 3.5 39.8 26.0 12880 单头,40 68 4 39.8 7.32 中间轴 12870 单头,40 58 4 191 41.2 低速轴 201280 单头,75 60 6 925.2 68.5 1811110 单头, 60 107 5.5 925.2 52.4 由于键采用静 联接 , 冲击轻微, 所以许用挤压应 力为 , 所以上述键皆安全。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

22、- - 第 14 页，共 20 页 - - - - - - - - - 连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点,所以考 虑选用它。二、高速 轴用联轴器的设计计算由于装置用于运 输机, 原动机为电动 机, 所以工作情况系数 为 ,计算转矩为所以考 虑选用弹性柱销联轴 器TL4, GB4323-84 , 但由于联轴器一端与 电动机相连,其孔径受 电动机外伸 轴径限制, 所以选用TL5 , GB4323-84 ,其主要参数如下 :材料HT200 公称转矩轴孔直径轴孔长装配尺寸半联轴器厚1P163 表17-3, GB4323-84 三、第二个 联轴器的设计计算由于装置用于运 输机, 原动机为电动 机,

23、所以工作情况系数 为, 计算转矩为所以选用弹性柱销联轴器TL10, GB4323-84 ,其主要参数如下 ,材料HT200 公称转矩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 20 页 - - - - - - - - - 轴孔直径轴孔长装配尺寸半联轴器厚 1P163 表17-3, GB4323-84 减速器附件的 选择通气器由于在室内使用 , 选通气器 , 一次过滤, 采用M18 1.5 油面指示器选用游标尺M16 起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油

24、塞及 垫片M16 1.5 润滑与密封一、齿轮的润滑采用浸油 润滑,由于低速 级周向速度 为, 所以浸油高度 约为六分之一大 齿轮半径, 取为35mm 。二、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度 为, 所以宜开设油沟、 飞溅润 滑。三、润滑油的 选择齿轮与轴承用同 种润滑油较为便利, 考虑到该装置用于小型 设名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 20 页 - - - - - - - - - 备, 选用L-AN15 润滑油。四、密封方法的 选取选用凸缘式端盖易于 调整,

25、 采用闷盖安装骨架式旋 转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配 轴的直径确定 为 F, B25-42-7-ACMF,B70-90-10-ACM 。轴承盖结构尺寸按用其定位的 轴承的外径决定。设计小结由于时间紧迫,所以这次的设计存在许多缺点, 比如说箱体结构庞大, 重量也很大。 齿轮的计算不够精确等等缺陷 , 我相信通 过这次的实践, 能使我在以后的 设计中避免很多不必要的工作, 有能力设计出结构更紧凑,传动更稳定精确的 设备_名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17

26、页，共 20 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 20 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 20 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 20 页 - - - - - - - - -