机械设计课程设计_二级展开式圆柱斜齿轮减速器说明书.doc
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1、 机械设计课程设计设计题目: 展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器 机械学院 机械专业班级 机械二班 学号 。设计人 段。 指导教师 完成日期 2009年 月 日一、设计任务书(一)课程目的:1、通过机械设计课程设计,综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题,并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。进行机械设计基本技能的训练,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范。(二)题目:题目4. 设计一用于带式运输机传动装置中的三轴线双级斜齿圆柱齿轮减速器。设计基础数据如下:
2、工作情况载荷平稳鼓轮的扭矩T(Nm)360鼓轮的直径(mm)300运输带速度V(m/s)0.85 带速允许偏差(%)5使用期限(年)5工作制度(班/日)2总体布置:设计任务(三)设计内容:1.电动机的选择与运动参数设计计算;2.斜齿轮传动设计计算;3.轴的设计;4. 装配草图的绘制5.键和联轴器的选择与校核;6.滚动轴承的选择;7.装配图、零件图的绘制;8.设计计算说明书的编写。(四)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 二 传动
3、方案的拟订及说明设计计算:设计计算及说明结果一:传动方案的总体设计(一)对给定传动方案分析论证总体布置见任务书工作情况:工作有轻震,经常满载,空载启动,单向运动。(二)选择电动机,电动机类型选择根据电源及工作及工作条件,选用卧式封闭型Y(IP44)系列三相交流异步电动机。,选择电动机容量1) 工作机所需功率2) 传动装置总效率式中,为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表24查得:滚动轴承;圆柱齿轮传动;弹性联轴器;滑动轴承,则 3) 所需电动机功率4) 确定电动机额定功率根据,由第二十章表201选取电动机额定功率,计算电动机转速可选范围并选择电动机型号为了便于选择电动机转速,先推
4、算电动机转速可选范围。由表21查得二级圆柱齿轮传动比范围,则电动机可选转速可见同步转速为750,1000和1500的电动机均符合。进行比较选择,如下表:方案电动机型号额定功率(kw)电动机转速(r/min)电动机质量(kg)总传动比同步满载1Y160M2-85.5750720119152Y132M2-65.5100096084203Y132S-45.5150014406830由表中数据可知三个方案均可行,但方案2传动比比较小,传动装置结构尺寸较小,而且质量合理。因此,可采用方案2,选定电动机型号为Y132M2-6。, 电动机的技术数据和外形,安装尺寸。由表201、表202查出Y132M2-6型
5、电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸。尺寸D=38mm,中心高度H=132mm,轴伸长E=80mm。(三)计算传动装置总传动比和各级传动比,传动装置的总传动比,分配各级传动比因为是展开式二级齿轮传动,故,现取1.1,则则低速级齿轮传动比为(四)计算传动装置的运动参数,各轴的转速n(r/min)减速器高速轴为I轴,中速轴为II轴,低速轴为III轴, ,各轴的输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率,即; ; ; l 各轴的输入转矩T(N)和输出转矩T(kW)汇总如下表:项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III转速(r/min)96096019945功率(kW)4.444.404.2254.06
6、转矩(N)44.1743.77203.01856.29传动比14.834.39效率0.9920.960.96 电动机型号为Y132M1-6三:齿轮设计计算(一) 高速级齿轮的设计设计计算及说明结果选定齿轮类型、精度、材料及齿数按图所示传动方案,选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)材料:由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。初选小齿轮齿数:大齿轮齿数初选取螺旋角 按齿面接触强度设计确定公式内各计算数值a) 试选。b) 由资料1图10-30选取区
7、域系数c) 由资料1图10-26查得 ;d) 由表10-7选取齿宽系数e) 由表10-6查得材料弹性影响系数f) 由图10-21d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g) 应力循环次数:h) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数i) 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)许用接触应力为计算a) 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数d)e) 计算纵向重合度f) 计算载荷系数K已知使用系数,根据,7级精度,由图10-8得动载系数;由表10-4查得;由图10-13查得由表10-3查得故载荷系数g) 按实际的载
8、荷系数校正所得分度圆直径,由式(1010a)得h) 计算模数按齿根弯曲强度设计确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数:由表10-5查得查取应力校核系数:由表10-5查得e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数f) 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g) 计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(1012)得h) 计算大、小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大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由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取模数,已可满足弯
9、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直径来计算应有的齿数。于是由取,则,取。,几何尺寸计算计算中心距,圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮齿宽圆整后取大小齿轮的齿顶圆,齿根圆计算结构设计大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用实心式,做成齿轮轴。(二)低速级齿轮设计计算选定齿轮类型、精度、材料及齿数按图所示传动方案,选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)材料:由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质
10、),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。初选小齿轮齿数:大齿轮齿数初选取螺旋角按齿面接触强度设计确定公式内各计算数值a) 试选。b) 由资料1图10-30选取区域系数c) 由资料1图10-26查得 ;d) 由表10-7选取齿宽系数e) 由表10-6查得材料弹性影响系数f) 由图10-21d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g) 应力循环次数:h) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数i) 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)许用接触应力为计算a) 试算小齿轮分度圆直径,由计算
11、公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数d)e) 计算纵向重合度f) 计算载荷系数K已知使用系数,根据,7级精度,由图10-8得动载系数;由表10-4查得;由图10-13查得由表10-3查得故载荷系数g) 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径,由式(1010a)得h) 计算模数按齿根弯曲强度设计确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数:由表10-5查得查取应力校核系数:由表10-5查得e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数f) 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g) 计算弯曲疲
12、劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(1012)得h) 计算大、小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大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由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取模数,已可满足弯曲强度。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直径来计算应有的齿数。于是由取,则。,几何尺寸计算计算中心距,圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮齿宽圆整后取大小齿轮的齿顶圆,齿根圆计算五 轴的结构设计计算为使中间轴所受的轴向力小,则中间轴的两个齿轮的旋向和各轴的受力如图:高速轴中间轴 低速轴 (一)
13、高速轴的结构设计1、求输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T12、求作用在齿轮上的力因已知高速级小齿轮的分度圆直径为则圆周力,径向力及轴向力的方向如图所示。3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr调质处理。根据资料1表15-3,取,于是得轴上有单个键槽,轴径应增加5 所以 , 圆整取.输入轴的最小直径显然是安装联轴器直径dVII-VIII。为了使所选的轴直径dVII-VIII与联轴器孔径相适应,故同时确定联轴器型号。 联轴器的计算转矩,查表14-1,取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB5272-85,选用选取ML4型的梅花弹性联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,半联轴器
14、长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度。根据要求,进行结构设计,如图。用滚动轴承7206C,再加上套筒的长度,取。为轴到齿轮轴的过渡段,且起轴肩的作用,齿轮轴的,故取,。VII-VIII段为最细段,和联轴器配合,所以取。为了轴承端盖的装拆方便的要求,故取,又因为VI-VII段还起轴肩的作用,故取。根据整体设计要求,由三根轴的两对齿轮配合,取,考虑到右端轴承处的,取。图中未标圆角处取。这样,以初步确定了轴的各段直径和长度。(3)键的选择 根据机械设计课程设计表14-1查得VII-VII处的键的代号为 键C832GB1096-79(8732)。 (二)中间轴的设计 1已知该轴的功率,转速,转矩 =4.2
15、25KW, =198.75r/min , =2.0301Nmm ,2. 求作用在齿轮上的力 已知该轴上大齿轮的分度圆直径为 该轴上小齿轮的分度圆直径为3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40cr调质处理。根据表15-3,取,于是得 中间轴的最小直径是与轴承配合处的直径,根据轴承内径系列,选择轴承代号为7307AC取d=35mm,尺寸外形为 35mm80mm21mm,其余尺寸见图。 4轴的结构设计 安装大齿轮处的键型号为 键1036GB1096-79 安装小齿轮处的键型号为 键1070GB1096-79 轴上零件装配方案和尺寸如图根据要求,进行结构设计,如图。轴最细处为I-II段,装滚动轴承,
16、选取,轴承型号7207C BG292-83。轴承。为了使套筒断面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取,。齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度,故取。右端装轴承处V-VI段同I-II段结构相似,取。初步估计齿轮到箱体内壁距离,和箱体厚度,滚动轴承宽度,油沟宽度等距离,取。图中未标圆角处取,与滚动轴承配合处圆角。这样,以初步确定了轴的各段直径和长度。(三)低速轴的设计1已知该轴的功率,转速,转矩 =4.06KW, =45.28/ r/min , =Nmm ,2. 求作用在齿轮上的力 已知该轴上齿轮的分度圆直径为 3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢调质处理。根据表15-3,取,于是得。安
17、装两个键槽增大直径7,得取 此轴的最小直径是与联轴器配合处的直径,选取联轴器(同前面的方法一样)的型号为HL5的弹性柱销联轴器(HL5联轴器55142GB5014-85),主动端d=55mm,长L=142mm,与联轴器配合处轴长L1=107mm。查机械设计课程设计表15-6,选择轴承代号为7211C的深沟球轴承,尺寸外形为 4轴的结构设计 安装大齿轮的键型号为 键1865GB1096-97 安装联轴器处的键为 键16125GB1096-97 轴上零件装配方案和尺寸如图如图。由之前联轴器选择所知,轴最细处为I-II段,装半联轴器,选取,半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上
18、而不压在轴的端面上,故I-II段的长度应比略短一些,现取。初步选定滚动轴承,选取7212C,故,又因为轴承,为了使轴承端盖更可靠地压紧轴承,此轴段应略短于,故取。为了轴承端盖的装拆方便,故取,又因为VII-VIII段还起轴肩的作用,故取。IV-V段起左端轴承的轴肩作用,顾取。VI-VII段为低速组齿轮,由之前齿轮设计所得,齿宽为,为了使套筒断面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取,。齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度,故取,则轴环处的直径,轴环宽度,取。初步估计齿轮到箱体内壁距离,和箱体厚度,滚动轴承宽度,油沟宽度等距离,取。因为要和低速级小齿轮相精确啮合,由中速轴的结构设计可确定,。图中
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