机械课程设计说明书1016195159.docx
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机械课程设计说明书1016195159
机械设计课程设计
（双级展开式斜齿圆柱齿轮）
计算说明书
学校：
大连理工大学
学院：
姓名：
班级：
学号：
指导老师：
引言2
1.设计题目：
二级斜齿圆柱齿轮减速器3
2.传动装置总体设计3.
3.选择电机3.
4.确定传动装置的总传动比和分配传动比4
5.传动装置动力参数及运动参数5
6.高速级齿轮设计6.
7.低速级齿轮设计8.
8.轴的设计15
9.输出轴的校核1.9
十.轴承的校核23
十^一.键的校核24
十二.润滑方式24
十三.联轴器的选择25
十四.减速器附件25
十五.参考文献26
总结与心得27
引言
机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课。
机械设计课程设计是机械设计课程的重要实践教学环节，其基本目的是：
1）通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，培养分析和解决实际问题的能力，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想；
2）学会从机器功能的要求出发，合理选择执行机构和传动机构的类型，制定传动方案，合理选择标准部件的类型和型号，正确计算零件的工作能力，确定其尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；
3）通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机应用等，培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力。
•设计题目：
二级斜齿圆柱齿轮减速器
年限
15年
工作班制
一班制
工作环境
灰尘较少
载荷性质
轻微冲击
生产批量
单件
滚筒圆周力
15000N
带速
0.26m/s
滚筒直径
450mm
滚筒长度
800mm
二•传动装置总体设计
1、带式输送机传动系统方案如下图所示:
2、特点：
齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
3、减速器高速轴端通过弹性柱销联轴器与电机输出轴连接，低速轴端与滚筒通过联轴器与皮带轮连接，达到减速传动的目的。
三、选择电机
1.计算电机所需功率:
8级精度啮合传动效率
0.97
滚动轴承球轴承
0.99
联轴器效率
0.99
滚筒效率
0.96
联齿轴齿筒0.9920.9940.9720.960.86
故电机至工作机之间的传动装置的总效率：
对比如下两种电机，选择Y132M2-6更为合适
Y132S-4
额定功率
5.5kw
转速
1440r/min
同步转速
1500r/min
传动比
130.55
Y132M2-6
额定功率
5.5kw
转速
960r/min
同步转速
1000r/min
传动比
80.95
四•确定传动装置的总传动比和分配传动比
总传动比：
i总%96%1.0387.°4
取开式齿轮传动比：
i开5
减速器总传动比：
i减i.87.04仁17.408
/i开z5
高速级传动比：
i121.35i减4.848
低速级传动比：
i23人乳0%8483.591
五.传动装置动力参数及运动参数
传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：
0轴——电动机轴
n0960r/minp04.535kw
p4535
To9550w9550•45.114N?
m
n0960
1轴减速器中间轴
n0「
ni；—960r/min
i01
p1p0联齿4.5350.994.490kw
p14.490
£9550m955044.666N?
m
n1960
2轴减速器中间轴
n1960198.02r.min
i124.848
p2p-i124.4900.990.974.312kw
T29550^95504.312207.957N?
m
n2198.02
3轴一一减速器低速轴
门2198.02ll-
门355.143rjmin
i233.591
P3P2234.3120.990.974.141kw
p4141
T39550也9550——717.164N?
m
n355.143
4轴一一工作机
n4n355.143r/min
P4p3344.1410.990.994.059kw
p4059
T49550p4955055.1437°2962N?
m
各参数如下图所示
轴号
电动机
减速器
工作机
0轴
1轴
2轴
3轴
4轴
转速n
（r/min）
960
960
198.02
55.143
55.143
功率P
（kw）
4.535
4.490
4.312
4.141
4.059
转矩
T（n*m）
45.114
44.666
104
717.164
702.962
联接、传动形式
联轴器
齿轮
齿轮
联轴器
传动比
1
4.848
3.591
1
传动效率
0.99
0.9603
0.9603
0.9801
（单位：
nrmin；Pkw;TNm）
六•高速级齿轮的设计
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）选用斜齿圆柱齿轮传动
2）可以选用8级精度。
3）选小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为241~286HBS,取280HBS。
大齿轮选用45钢（调质），齿面硬度为217~255HBS，取240HBS。
二者硬度差为40HBS。
4）确定齿数
取小齿轮齿数为召=24，传动比为i124.848
则大齿轮齿数为z2i12z14.84824117
5）选取螺旋角。
初螺旋角为B=140
2、按齿面接触强度计算：
由设计计算公式进行试算，
即d1tJ2ktTl?
u1（ZhZe）2
\daUH
【1】确定公式内各计算数值
1）试选Kt=1.6
2）由图10-30得Zh=2.433
./口a10.725;a20.87
由图10-30得：
aala21.595
3）计算小齿轮传递的转矩Ti44.666N?
M
4）表10-7得：
d1
5）表10-6得：
材料弹性影响系数Ze189.6MPa»2
6）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
Hlimi600MPa;大齿轮的疲劳强度极限Hlim2550MPa。
7）按条件C计算，设每年工作时间按300天计算
Ni60nijLh609601（1830015）2.074109
贝UN2Ni/2.074109/4.8480.428109
8）由图10-19查得接触疲劳寿命系数
Khni0.92；Khn20.95
9）疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数为s=i。
K?
[H]iHNi?
Hlimi0.92600MPa552MPa
s
[H]2Khn2?
Hlim20.95550MPa522.5MPa
s
[H][h]i[h]2537.25MPa
2
【2】计算
i）试算小齿轮分度圆直径dit，代入H中较小的值
dit
3.
2KJ?
u1
d'u
2
ZeZh
d1t43.870mm
3
1.644.66610
11.595
4.8481
4.848
2.
2.433189.8
522.5
=43.870mm
2）计算圆周速度v
d1t厲
601000
43.870960
60000
ms
2.456%
2.456%
3）计算尺宽b:
b
d?
d1t143.87043.870mm
4）计算尺宽与齿高比b/h
模数mnt
d1tcos
乙
43.870cos140
24
1.774mm
h2.25mnt3.992mm;
b/h43.870/3.99210.992
5）计算重合度
0.318dZ1tan0.318124tan1401.903
6）计算载荷系数
根据v2.456m/s，八级精度，由图10-8查得动载系数
Kv1.13。
由表10-3查得KhKf1.4。
由表10-2查得
使用系数Ka1.25。
由表10-4查得八级精度，小齿轮相对支承非对称布置式，线性插值得到：
Kh1.45（1.4631.45）（43.87040）/（8040）1.451
由b/h10.992，Kh1.451查图10-13得KF1.410，故
载荷系数KKaKvKhKh1.251.1311.4512.050
7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式
（10-10a）得
d1d1t43.870护.°5%647.648mm
b43.870mm
mnt1.774mm
h3.992mm
b/h10.992
K2.050
8）计算模数mn
mndiCOS/Z47.648cosl%1.926
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
查教材得弯曲强度的设计公式为：
m3|25丫曲?
YFaYSa
n3dZi2-[F]
【1】确定计算参数
1）计算载荷系数
KKaKvKfKf1.251.131.41.410
2.788
2）根据纵向重合度1.35从图10-28查得丫0.89
3）计算当量齿数：
Zv1—孑。
26.272
coscos14
7Z2117"ccrc
Zv233“o128.078
coscos14
4）查取齿形系数，由表10-5查得：
丫Fa12.65，丫Fa22.17
5）查取应力校正系数，由表10-5得：
Ysa11.58,Ysa21.80
6）由图10-20c得小齿轮的弯曲疲劳强度极限CFE1=500MPa,
大齿轮的弯曲疲劳强度极限fe2380MPa.
7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数
Kfn10.85,Kfn20.88
8）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
[F]1Kfn1FE10.85500MPa303.57MPa
s1.4
[F]2Kfn2FE20.88380MPa238.86MPa
s1.4
K2.788
Zv126.272
Zv2128.078
9）计算大、小齿轮下面的值，并加以比较
大齿轮的数值大,取大值
【2】设计计算：
146mm
取z124,则z2z,i12244.848117
这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度，又满
足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
4、几何尺寸计算：
1）计算中心距a（NZ2）mn（24117）02145.317
2cos2cos140
将中心距圆整为146mm
2）修正螺旋角：
arccosmn（jZ2）1428'14"变化不多
2a
bdd1149.469mm49.469mm
圆整后取B250mm;B155mm
名称
代号
小齿轮
大齿轮
中心距
a
146
传动比
i
4.848
模数
m
2
齿数
z
24
117
分度圆直径
d
49.57
241.66
齿宽
B
55
50
七、低速级齿轮设计
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）选用斜齿圆柱齿轮传动
2）运输机选用8级精度
3）材料选择。
由表10-1得可选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为
280HBS,二者材料硬差为40HBS。
4）选取小齿轮齿数z1=17，大齿轮齿数：
Z2=iz1=3.591X
17=61.05。
取Z2=62。
5）选取螺旋角。
初螺旋角为B=140
2、按齿面接触强度计算：
d1t
32ktT1?
u1（ZHZE）2\dauH
【1】确定公式内的各计算数值
1）试选Kt=1.6
2）由图10-30得Zh=2.433
3）由图10-30得：
a10.725,a20.89
aa1a21.615
4）计算小齿轮传递的转矩T2207.957NM
5）表10-7得：
d1
1<
6）表10-6得：
材料弹性影响系数ZE189.8MPa2
7）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
Him1600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限
Him2550MPa.
8）按条件C计算，设每年工作时间按300天计算
N360n3jLh6055.1431（1830015）0.119109
则N4N3/i340.119109/3.5910.332108
9）由图10-19查得接触疲劳寿命系数
KHN30.95；KHN40.96
10）疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数为S=1。
KHN1?
Hlim1
[h]1s
KHN2?
Hlim2
[h]2s
0.95
0.96
600MPa570MPa
550MPa528MPa
a10.725;a20.89;a10.725;a20.89;
度圆直径d1t
aa1
a
a21.615【2】计算
a1a21.6151）小齿轮分
和21.6207.9571033.5911,2.433189.8、2
d1t3（）
\11.6153.591570
70.2mm
2）计算圆周的速度：
d1"
v
601000
70.255.143
601000
0.728呎
3）计算齿宽b及模数mntb
mint
d1tcos
乙
70.2cos140
17
dd1t170.2mm70.2mm
4.007mm
d1t70.2mm
v0.728%
b70.2mm
mnt4.007mm
h9.015mmb/h7.787
h2.25mnt9.015mm;b/h70.2/9.0157.787
4）计算重合度
0.318dZ1tan0.318117tan1401.35
5）计算载荷系数K
根据v=0.306m/s、8级精度，由图10-8查得动载系数
Kv=1.16;
由表10-3查得KhKf1.4
由表10-2查得使用系数Ka「25
由表10-4查得八级精度，小齿轮相对支承非对称布置式，差值得：
Kh1.45（1.4631.45）（70.240）/（8040）1.46
由b/h7.787，Kh1.471查图10-13得KF1.410，故
载荷系数
KKaKvKhKh1.251.161.41.462.964
6）按实际的载荷系数校正所算得的
d1d1tj：
%70.23296%‘6mm86.214mm
7）计算模数mn
d1cos86.214cos140“
mnmm4.92mm
Z117
3、按齿根弯曲强度设计：
mnJ2"2丫严
\dZ1[f]
【1】确定计算参数
1）计算载荷系数
KKAKVKFaKF1.251.61.41.4103.948
2）根据纵向重合度1.35,从图10-28查得螺旋角影响系数
Y0.87
3）计算当量齿数：
Zv1—137018.61
coscos14
Z262
Zv2―3~^767.87
coscos14
4）查取齿形系数，由表10-5查得：
YFa12.97;YFa22.27
d186.214mm
mn4.92mm
5）查取应力校正系数，由表10-6得：
Ysai1.52;Ysa21.734
6）由图10-20C得小齿轮的弯曲疲劳强度极限cFEi=500MPa
大齿轮的弯曲疲劳强度极限fe2380MPa.
7）由图10-18查得弯曲疲劳强寿命系数Kfn1=0.85,Kfn2=0.88
8）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
KFN1FE10.85500
[F]1—FN1FE1MPa303.57MPa
s1.4
[F]2Kfn2FE20.88380MPa238.86MPa
s1.4
9）计算大、小齿轮下面的值，并加以比较。
YFa1ySa12.971.52
Fa1Sa10.01487
[F]1303.57
YFa2ySa2
[F]2
2.271.734
238.86
0.01648
大齿轮数值大。
4、设计计算
mn
2.221207.9571030.87cos214°
11721.615
0.01648mm
3.002mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数Mn大
于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取Mn=3.5mm,已可
满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触强度极限算得分度圆直径d1=86.214mm来计算应有的齿数。
于是由
d1cos
mn
86.214cos140
3.5
23.90
取Z124则Z2Z1i12243.591
4.几何尺寸计算
86.184，取Z287
1）计算中心距a（Z1Z2）mn
2cos
空35199.995
2cos140
将中心距圆整为200mm
2）按圆整后中心距修正螺旋角
arccos（乙
Z2）mn
2a
（2487）3.5
arccos
2286
130462
因值改变不多，故参数a1,K,ZH等不必修正
mnmn
z
Z2
a
d1
3.002mm
3.5mm
24
87
200mm
130462
86.49mm
3）计算大、小齿轮的分度圆直径
B287mm
B192mm
4）计算齿轮宽度
bddi186.49mm86.49mm
圆整后取：
B287mm;B192mm
名称
代号
小齿轮
大齿轮
中心距
a
200
传动比
i
3.591
模数
m
3.5
齿数
z
24
87
［分度圆直径
d
86.49
313.51
齿宽
B
87
92
八、轴的设计
1.初估轴颈
1）高速轴：
选择材料45钢（调质），硬度217~255HBS,对称循环弯
曲需用应力［（T-1］=180MPa，由A的范围103~126,选择
d132mm
开有键槽，该最小轴径应再放大7%。
即dmindmin（17%）18.3961.0719.683mm
高速轴的最小轴径是安装联轴器处的直径，故可取
减速器高速轴外端轴径d32mm
2）中间轴
选取轴的材料为45钢，调质处理。
由教材表15-3取A0=110o
槽，该最小轴径应再放大7%
d2mind2min（i7%）30.7171.0732.867mm
此最小直径是安装轴承处的直径。
3）低速轴
选取轴的材料为45钢，调质处理。
由教材表15-3取
Ip3I4.141
Ao=110od3minAo：
i匕11046.409mm
.n3.55.143
由于此处要安放键，故该最小轴径应再放大7%
d3mind3min（17%）46.4091.0749.657mm,可取dm.50mm。
低速轴的最小轴径是安装联轴器处的直径，故可取d350mm。
2、初选联轴器各轴段直径及轴上零件的确定
d电几阳P011034.53520mm
\n0\960
d（0.8~1.0）d电机（0.8~1.0）2020mm
根据传动装置的工作条件拟选用HL2弹性柱销联轴器，计算
转矩TcKT1.345.11458.648Nm「315Nm，
[n]5600r/minn。
960r/min，故取高速轴外伸段轴径
32mm为使轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上,
故取长度略小于L1,为80mn可满足要求。
故键的尺寸选
10mm70mm
U段：
满足半联轴器轴向定位要求，故制出轴肩，取d=35mm由轴承座总宽度
LCiC2（5~8）102024660mm，故选该段轴
长53mm
川段：
与轴承配合。
选取角接触球轴承7208AC尺寸参数
dDT40mm80mm18mm，故取该段轴径d=40mm轴长18mm
W段：
无配合自由表面，由轴承轴向定位要求，故取该轴段轴径46mm轴长由箱体尺寸及其他零件位置可微调。
V段：
齿轮轴段，该段长度55mm
切段：
用于定位轴承，可取直径同W段直径46mm由于齿轮与箱体内壁相差10mm且滚动轴承距箱体内壁4mm故该段轴长14mm
%段：
与角接触球轴承7208AC配合，故尺寸同川段。
2）中间轴：
M50
21
I段：
与轴承配合。
选取角接触球轴承7210AC尺寸参数dDT50mm90mm19mm，故取该段轴径d=50mm轴长19mm
U段：
用于满足轴承轴向定位要求，取该段轴径d=60mm由于齿轮与箱体内壁距离10mm轴承与箱体内壁相距4mm故该段轴长14mm
川段：
齿轮轴段，如前计算，该段长度92mm
W段：
齿轮轴向定位轴肩，轴径60mm轴段长8mm
V段：
与齿轮配合，齿轮右端通过套筒定位。
已知齿轮轮毂尺寸50mm为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，取47mm齿轮左端通过轴肩定位，故该段轴径56mm键的尺寸16mm40mm
切段：
套筒及轴承的配合。
轴承选取角接触球轴承7210AC故该段轴径d=50mm由于轴承与箱体内壁相距4mm故该段轴长38.5mm
3）
低速轴：
I段：
与轴承配合。
选取角接触球轴承7212AC尺寸参数dDT60mm110mm22mm，故取该段轴径d=60mm长度41.5mm
U段：
与齿轮配合，直径66mm齿轮左端通过套筒定位。
已知齿轮轮毂尺寸87mm为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，取84mm齿轮右端通过轴肩定位。
故该段轴径64mm键的尺寸20mm80mm。
川段：
轴环满足齿轮轴向定位要求，
d1d（3~4）G66（3~4）2.5（73.5~76）mm取76mm
长度取10
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