机械课程设计双级直齿圆柱齿轮减速器.docx
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机械课程设计双级直齿圆柱齿轮减速器
机械课程设计(双级直齿圆柱齿轮减速器)
《机械设计基础》课程设计计算书 机械设计基础课程设计 COURSEPROJECT 题目:
双级直齿圆柱齿轮减速器系别:
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i 目录 第1章机械设计课程设计任务书.........................................4 设计题目.......................................................................................................4设计要求.......................................................................................................5设计说明书的主要内容.................................................................................5课程设计日程安排.........................................................................................5 第2章传动装置的总体设计.............................................6 传动方案拟定................................................................................................6电动机的选择................................................................................................6确定传动装置的传动比...................................................................................传动装置的运动和动力设计..........................................................................7 第3章传动零件的设计计算............................................10选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级………………………………初选主要参数…………………………………………………………………………按齿面接触疲劳强度计算……………………………………………………………确定模数………………………………………………………………………………按齿根弯曲疲劳强度校核计算………………………………………………………几何尺寸计算…………………………………………………………………………验算初选精度等级是否合适…………………………………………………………第4章轴的设计计算..................................................14齿轮轴的设计…………………………………………………………………………… 确定轴上零件的定位和固定方式?
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按扭转强度估算轴的直径?
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确定轴各段直径和长度?
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求齿轮上作用力的大小、方向?
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轴承支承反力?
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弯矩图?
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转矩图?
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当量弯矩图?
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判断危险截面并验算强度?
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输出轴的设计计算……………………………………………………………………… 确定轴上零件的定位和固定方式?
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按扭转强度估算轴的直径?
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确定轴各段直径和长度?
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求齿轮上作用力的大小、方向?
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轴承支承反力?
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弯矩图?
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转矩图?
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当量弯矩图?
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判断危险截面并验算强度?
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第5章滚动轴承的选择及校核计算?
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6输入轴的轴承设计计算…………………………………………………………………初步计算当量动载荷P?
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求轴承应有的径向基本额定载荷值?
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选择轴承型号?
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输出轴的轴承设计计算?
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《机械设计基础》课程设计计算书 初步计算当量动载荷P?
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求轴承应有的径向基本额定载荷值?
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选择轴承型号?
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第6章键联接的选择及计算............................................21输入轴与联轴器联接键的选择及计算……………………………………………输出轴与联轴器联接键的选择及计算……………………………………………输出轴与齿轮联接键的选择及计算………………………………………………第7章连轴器的选择与计算............................................23减速器与输送带联接联轴器选择?
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类型选择?
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载荷计算?
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型号选择?
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电动机与减速器联接联轴器选择?
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类型选择?
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载荷计算?
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型号选择?
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第8章密封与润滑的设计?
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9 密封?
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润滑?
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第9章箱体及各附件的设计…………………………………………………………10 箱体?
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视孔盖和窥视孔?
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油螺塞?
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油标?
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通气孔?
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启盖螺钉?
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定位销?
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吊钩?
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设计小结……………………………………………………………………………………10
第2章 传动装置的总体设计 传动方案拟定 原始数据:
带速V=/s; 滚筒直径D=300mm;运输带工作拉力:
F=2750N 电动机的选择 1)、电动机类型和结构的选择:
选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机 属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,价格低廉,维护方便,适用于无特殊要求的各种机械设备。
2)、电动机容量选择:
传动效率的确定:
42?
总?
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1?
2?
3?
4?
5?
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式中参数:
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1—弹性联轴器的传动效率 ?
2—一对滚动轴承的传动效率?
3—8级精度的齿轮传动效率?
4—弹性联轴器的传动效率?
5—卷筒的传动效率 电机转速:
960r/min 《机械设计基础》课程设计计算书 电动机所需工作功率为:
Pd=PW/η总(kw) PW=FV/1000(KW)所以:
电机所需的工作功率:
Pd=FV/1000η 总 =(2750×)/(1000×) =(kw) 选用电机型号为Y132s-6额定功率P= 确定传动装置的传动比 卷筒工作转速为:
n 卷筒 =60×1000·V/ =(60×1000×)/ =r/min 总传动比i总=n电机/n卷筒=960/= 按展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高级传动比i1=i2,取i1=,得 i1?
?
取i1= i2= 取i2= 传动装置的运动和动力设计 计算各轴的转数:
Ⅰ轴:
nⅠ=n 电动机 =960 Ⅱ轴:
nⅡ=nⅠ/i1 =960/=r/min Ⅲ轴:
nⅢ=nⅡ/i2=/=r/min 卷筒轴:
nⅣ=nⅢ=r/min 计算各轴的输入功率:
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1 7 =×=(kw) Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3 =×× =(kw) Ⅲ轴:
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η3 =××= 卷筒轴:
PⅣ=PⅢ·η34=PⅢ·η2·η4 =×× = 计算各轴的输出功率:
于Ⅰ~Ⅳ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:
故:
P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=×=KW P’Ⅱ=PⅡ×η轴承=×=P’Ⅲ=PⅢ×η轴承=×=P’Ⅱ=PⅣ×η轴承=×=计算各轴的输入转矩:
电动机轴输出转矩为:
Td=9550·Pd/nm=9550×/960 =·m Ⅰ轴:
TⅠ=9550·PⅠ/nⅠ=9550×/960 =·m Ⅱ轴:
TⅡ=9550·PⅡ/nⅡ=9550×/ =·m Ⅲ轴:
TⅢ=9550·PⅢ/nⅢ=9550×/ 《机械设计基础》课程设计计算书 =·m 卷筒轴输入轴转矩:
TⅣ=9550·PⅣ/nⅣ=9550×/ =·m 计算各轴的输出转矩:
于Ⅰ~Ⅳ轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率:
则:
T’Ⅰ=TⅠ×η 轴承 =×=·mT’Ⅱ=TⅡ×η 轴承 =×=·mT’Ⅲ=TⅢ×η 轴承 =×=·mT’Ⅳ=TⅣ×η 轴承 =×=·m 综合以上数据,得表如下:
轴名电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴效率P输入输出 转矩T输入输出 转速nr/min960960 9 第3章 传动零件的设计计算 第一对齿轮传动的设计 选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级 选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为220HBW,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为200HBW。
齿轮精度初选8级 初选主要参数 Z1=20,u=Z2=Z1·u=20×=98 查教材表得齿宽系数ψd= 按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 6702KT1(u?
1)d1≥32Ψd?
[σH]?
u确定各参数值 1载荷系数查教材表7-6取K=○ 2小齿轮名义转矩○ T1=×103N·mm ③齿数比u=④许用应力 小轮的齿面硬度为220HBW,查7-21得σHlim=550MPa,图7-23得σFlim=260MPa,取安全系数SHlim=1,SFlim=,许用应力为:
σ [σH1]?
Hlim?
550MPa SHlimσ [σF1]?
Flim?
208MPa SFlim大轮的齿面硬度为220HBW,查7-21得σHlim=400MPa,图7-23得σFlim=170MPa, 取安全系数SHlim=1,SFlim=,许用应力为:
σ [σH2]?
Hlim?
400MPa SHlim
《机械设计基础》课程设计计算书 σFlim?
136MPaSFlim取两式计算中的较小值,即[σH]=400MPa [σF2]?
6702KT1(u?
1)于是d1≥32Ψd?
[σH]?
u6702?
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104?
(?
1) =3= ?
4002?
确定模数 m=d1/Z1=/20mm=表7-1选取第一系列标准模数 m=2 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 齿根数Z1=20,Z2=98,查表7-8得齿形系数YF1=,YF2=代入校核公式:
2?
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104?
σF1?
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a?
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F1?
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20?
2?
d?
z1?
σF2?
σF1F2?
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[?
F2] 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 几何尺寸计算 d1=m·Z1=2×20=40mmd2=m·Z2=2×98=196mm a=m×(Z1+Z2)/2=2×(20+98)/2=118mm 大齿轮宽度b2=ψd×d1=×40=32mm圆整b2=35mm取小齿轮宽度b1=b2+10mm=45mm 验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度:
v=π·d1·n1/ =×40×960/ =m/s 对照教材表7-4可知选择8级精度合适。
第二对齿轮传动的设计 选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级 选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为220HBW,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为200HBW。
齿轮精度初选8级 11 初选主要参数 Z3=23,u=Z4=Z3·u=23×=87查教材表得齿宽系数ψd= 按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 6702KT2(u?
1)D3≥3 Ψd?
[σH]2?
u确定各参数值 1载荷系数查教材表7-6取K=○ 2小齿轮名义转矩○ T2=×103N·mm ③齿数比u=④许用应力 小轮的齿面硬度为220HBW,查7-21得σHlim=550MPa,图7-23得σFlim=260MPa,取安全系数SHlim=1,SFlim=,许用应力为:
σ [σH3]?
Hlim?
550MPa SHlimσ [σF3]?
Flim?
208MPa SFlim大轮的齿面硬度为220HBW,查7-21得σHlim=400MPa,图7-23得σFlim=170MPa, 取安全系数SHlim=1,SFlim=,许用应力为:
σ [σH4]?
Hlim?
400MPa SHlimσ [σF4]?
Flim?
136MPa SFlim取两式计算中的较小值,即[σH]=400MPa 6702KT2(u?
1)于是d3≥3 Ψd?
[σH]2?
u6702?
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?
104?
(?
1) =3=82mm ?
4002?
确定模数 m=d3/Z3=82/23mm= 表7-1选取第二系列标准模数m=3 《机械设计基础》课程设计计算书 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 齿根数Z3=23,Z4=87,查表7-8得齿形系数YF3=,YF4=代入校核公式:
σ2KT2YF12?
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103?
?
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23?
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?
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F3?
d?
z3?
?
232?
33σYF4F4?
σF3Y?
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[?
F4] 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 几何尺寸计算 d3=m·Z3=3×23=69mmd4=m·Z4=3×87=261mm a=m×(Z3+Z4)/2=3×(23+87)/2=165mm 大齿轮宽度b4=ψd×d3=×69=圆整b4=60mm取小齿轮宽度b3=b4+10mm=70mm 验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度:
v=π·d3·n2/ =×69×/ =m/s 对照教材表7-4可知选择8级精度合适 13 第4章 轴的设计计算 齿轮轴的设计 齿轮轴Ⅰ的设计按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质,硬度217~255HBW,轴的输入功率为PⅠ=,转速为nⅠ=960r/min根据教材P230式,并查表13-2,取A=118 ?
118?
3?
确定轴各段直径和长度 3d≥A·从联轴器开始右起第一段,于联轴器与轴通过键联接,则轴应该增加5%,圆整后取D1=22mm,又联轴器长度L=60mm则第一段长度L1=58mm 右起第二段直径取D2=25mm,根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm,则取第二段的长度L2=70mm 右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6206型轴承,其尺寸为d×D×B=30×62×16,那么该段的直径为D3=Φ30mm,长度为L3=20mm 右起第四段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取D4=35mm,长度取L4=10mm 右起第五段,该段为齿轮轴段,于齿轮的齿顶圆直径为Φ44mm,分度圆直径为Φ40mm,齿轮的宽度为45mm,则此段的直径为D5=44mm,长度为L5=45mm 右起第六段,应为轴Ⅱ两齿轮的安装留出充足空间,留出130mm的长度,D6=30mm 右起第七段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径, 《机械设计基础》课程设计计算书 取D7=40mm,长度取L7=10mm 右起第八段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D8=35mm,长度L8=18mm 求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径:
d1=40mm 作用在齿轮上的转矩为:
T1=×104N·mm求圆周力:
Ft Ft=2T1/d1=2××104/40= 求径向力Fr Fr=Ft·tanα=1330×tan20°=500N 齿轮轴Ⅱ的设计计算按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质,硬度217~255HBS,轴的输入功率为PⅡ=,转速为nⅡ =/min 根据教材P230式,并查表13-2,取A=118 3d≥A·?
118?
3?
确定轴各段直径和长度 轴应该增加5%,圆整后取D=35mm,右起第一段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6207型轴承,其尺寸为d×D×B=35×75×17,那么该段的直径为D1=35mm,长度为L1=20mm
(2)右起第二段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取 D2=40mm,长度取L2=15mm (3)右起第三段,该段为齿轮轴段,于齿轮的分度圆直径为Φ196mm,齿轮的宽度为35mm,则此段的直径为D3=45mm,长度为L3=35mm (4)右起第四段,此处应留出60mm的距离以免齿轮打齿,则此段的直径为D4= 15
50mm,长度为L4=60mm (5)右起第五段,该段为齿轮轴段,于齿轮Ⅲ的分度圆直径为Φ75mm,齿轮的宽度为69mm,则此段的直径为D5=75mm,长度为L5=70mm; (6)右起第六段,留出直径为60mm,宽为6mm的一段距离. (7)右起第七段,该段为滚动轴承的定位肩位置,则此段的直径为D7=40mm,长度为L7=10mm; (8)右起第八段,该段为滚动轴承的安装位置,则此段的直径为D8=35mm,长度为L8=17mm; 齿轮轴Ⅲ的设计计算按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质,硬度217~255HBS,轴的输入功率为PⅡ=,转速为nⅡ=/min根据教材P230式,并查表13-2,取A=118 3d≥A·?
118?
3?
确定轴各段直径和长度 从联轴器开始右起第一段,于联轴器与轴通过键联接,则轴应该增加5%,圆整后取D1=50mm,则第一段长度L1=112mm右起第二段直径取D2=65mm 根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为55mm,则取第二段的长度L2=74mm 右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6212型轴承,其尺寸为d×D×B=60×110×22,则该段的直径为D3=Φ60mm,长度为L3=22mm 右起第四段,此处留出D4=65mm,长度取L4=113mm 《机械设计基础》课程设计计算书 右起第五段,该段为齿轮轴段,于齿轮的分度圆直径为Φ261mm,齿轮的宽度为60mm,则此段的直径为D5=75mm,长度为L5=60mm 右起第六段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取D6=80mm,长度取L6=16mm 右起第七段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D7=60mm,长度L7=22mm 求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径:
d4=261mm 作用在齿轮上的转矩为:
T4=?
105N·mm求圆周力:
Ft Ft=2T4/d4=2×?
105/261=3204N 求径向力Fr Fr=Ft·tanα=4341×tan20°=1166N 轴承支承反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置,建立力学模型。
L1为齿轮到A轴承距离L1=154mm,L2为齿轮到B轴承的距离L2=57mm水平面的支反力:
RAH= FrL2= L1?
L2RBH==Fr—RAH=垂直面的支反力:
于选用深沟球轴承则Fa=0,那么RAV=RBV=Ft/2=轴承A总的支反力:
RA=RAH?
RAV=轴承B总的支反力:
RB=RBH?
RBV= 弯矩图 水平面上弯矩:
M=·m垂直面上弯矩:
Mv=N·m 17 2?
?
3342572?
?
mm合成弯矩:
M?
M2?
转矩图 T=?
105N·mm 当量弯矩图 因为是单向回转,转矩为脉动循环,α=可得右起第四段剖面C处的当量弯矩:
Mca?
M2?
(αT)2?
?
mm 判断危险截面并验算强度 右起第四段剖面C处当量弯矩最大,而其直径与相邻段相差不大,所以剖面C为危险截面。
已知Mca=,[σ-1]=275MPa则:
σe=Mca/W=Mca/(·D43) =×1000/(×603)= 以上计算所需的图如下:
《机械设计基础》课程设计计算书 19 第5章 滚动轴承的选择及校核计算 输入轴的轴承设计计算初步计算当量动载荷P 因该