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：

　　　　专业：

　　　　班级：

　　　　姓名：

　　　　学号：

　　　　指导老师：

　　时间：

　　　　　　　　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?

按扭转强度估算轴的直径?

确定轴各段直径和长度?

求齿轮上作用力的大小、方向?

轴承支承反力?

弯矩图?

转矩图?

当量弯矩图?

判断危险截面并验算强度?

输出轴的设计计算………………………………………………………………………　　确定轴上零件的定位和固定方式?

按扭转强度估算轴的直径?

确定轴各段直径和长度?

求齿轮上作用力的大小、方向?

轴承支承反力?

弯矩图?

转矩图?

当量弯矩图?

判断危险截面并验算强度?

第5章滚动轴承的选择及校核计算?

6输入轴的轴承设计计算…………………………………………………………………初步计算当量动载荷P?

求轴承应有的径向基本额定载荷值?

选择轴承型号?

输出轴的轴承设计计算?

　　《机械设计基础》课程设计计算书　　初步计算当量动载荷P?

求轴承应有的径向基本额定载荷值?

选择轴承型号?

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?

　　类型选择?

载荷计算?

型号选择?

电动机与减速器联接联轴器选择?

　　类型选择?

载荷计算?

型号选择?

第8章密封与润滑的设计?

9　　密封?

润滑?

第9章箱体及各附件的设计…………………………………………………………10　　箱体?

视孔盖和窥视孔?

油螺塞?

油标?

通气孔?

启盖螺钉?

定位销?

吊钩?

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?

式中参数：

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?

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:

104?

σF1?

F1?

20?

z1?

σF2?

σF1F2?

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?

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?

103?

23?

F3?

z3?

232?

33σYF4F4?

σF3Y?

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?

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?

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?

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：

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

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