机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动.docx

资源描述

机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动.docx

《机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动.docx

机械设计课程设计两级展开式斜齿圆柱齿轮传动

　　课程名称：

学　　院：

姓　　名：

年　　级：

　　课程设计

　　带式运输机传动装置设计　　机械工程学院专　　业：

　　学　　号：

　　任课教师：

　　20XX年6月27日

　　第一章总论...................................................................................................................................1第二章机械传动装置总体设计...................................................................................................1

　　拟定传动方案...................................................................................................................1传动方案简图...................................................................................................................2第三章选择电动机类型、确定传动方案及计算参数.................................................................2

　　电动机的选择.....................................................................................................................3传动比的分配及转速校核.................................................................................................3第四章计算传动装置各轴的运动和动力参数.............................................................................3

　　传动装置的效率计算.........................................................................................................4各轴功率、转速、转矩计算.............................................................................................4第五章齿轮传动设计.....................................................................................................................5

　　高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计....................................................................................5　　低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计....................................................................................9第六章轴的设计...........................................................................................................................12　　中间轴的设计..................................................................................................................12　　高速轴的设计...................................................................................................................16　　低速轴的设计..................................................................................................................18第七章轴承的校核计算...............................................................................................................21

　　中间轴承的校核..............................................................................................................21高速轴承的校核..............................................................................................................22低速轴承的校核...............................................................................................................23第八章箱体结构及减速器附件设计...........................................................................................25

　　外形尺寸.........................................................................................................................25附件设计..........................................................................................................................26总结................................................................................................................................................31

　　1传动装置的效率计算

　　方案的选定有：

弹性联轴器1=，滑块联轴器4=，两个8级精度齿轮啮合传动32=，运输机驱动轴一对滚动轴承5=

　　所以η=，与上述估值很接近，故无误。

　　各轴功率、转速、转矩计算

　　功率

　　PⅠ轴　　P1=d1=

　　Ⅱ轴　　P2=P123=Ⅲ轴　　P3=P223=转速

　　Ⅰ轴　　n1nm1440r/minⅡ轴　　n2n11440r/min/min/min/minⅢ轴　　n3转矩

　　Ⅰ轴T1Tdn19550×1000×p/nNmm104Nmm

　　Ⅱ轴T2T1i123232566Nmm

　　Ⅲ轴TTi105Nmm32223

　　第五章齿轮传动设计

　　齿轮作为两级减速器的重要零件，有着很重要的重要，设计的齿轮结构、参数对其他的零件有着直接或是间接地影响，甚至是影响整个减速器的外形结构特征。

设计的内容有：

齿轮的材料、齿轮的齿数、模数、中心距、齿宽、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和结构尺寸。

　　按两种方式进行设计,即按弯曲疲劳和接触疲劳强度进行计算。

高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计

　　1、齿轮强度设计

　　选择材料，确定极限应力

　　运输机为一般工作机器，转速不高，故选用8级精度《机械设计》第八版表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，硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。

　　2、按接触疲劳强度设计

　　小齿轮分度圆直径d1t3确定各参数

　　选取螺旋角，初选螺旋角14，压力角α=20。

1）试选Kt

　　2）小齿轮传递的扭矩已知　　3）表10-7选取齿宽系数

　　2KtT11ZHZEdaH2d=

　　4）表10-6查得材料弹性影响系数ZE5）图10-30选区域系数ZH=。

　　6）查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。

7）arctan（tann/cos）

　　at1arccosz1cost/（z12cos）

　　at2arccosz2cost/（z22cos）8　　a

　　8）式10-13计算应力循环次数。

　　N160n1jLh=60×1440×24000109

　　N1108

　　9）图10-19取接触疲劳寿命系数=；KHN2=10）计算解除疲劳许用应力　　H1　　H2KHN1Hlim1=540MPa

　　SkHN2Hlim2=523MPa

　　11）计算小齿轮分度圆直径时代入H1小值　　d1t3kKHN1Hlim1、H2HN2Hlim2中较

　　SS2KtT11ZHZEdaH　　=212）计算圆周速度

　　vdn1440m/s/s

　　6010006010001t113）计算齿宽b及模数

　　bdd1t

　　3、调整小齿轮分度圆直径

　　1）计算载荷系数

　　工作条件，查表10-2得使用系数=。

根据v=/s,8级精度，图查得动载系数Kv=；表查得KHKa=1

　　表利用插值法查得KH=。

故载荷KKAKVKHKH　　

　　2）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，式10-10a得　　d1d1t3KKtd1coscos14mmz1233）计算法面模数mn4）按齿根弯曲强度设计

　　确定计算参数1）计算公式

　　mn32KT1Ycos2YFaYSaFdz12a2）图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限F1=500MPa;　　大齿轮的弯曲疲劳强度极限F2=380MPa。

　　3）图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=，KFN2=。

　　4）计算完全疲劳许用应力

　　取弯曲疲劳安全系数S=

　　F1KFN1F1500MPaF2KFN2380MPa　　

　　5）根据纵向重合度=，从图10-28查得螺旋角影响系数

　　6）计算当量齿数

　　zv1z123=33coscos14z2112=cos3cos314　　zv27）查取齿形系数

　　表利用插值法算得YFa1=，YFa2=8）查取应力校正系数

　　表10-5利用插值法算得YSa1=，YSa2=9）计算大小齿轮的

　　YFaYSaF并加以比较

　　YFa1YSa1F1

　　YFa2YSa2F2

　　2KT1Ycos2YFaYSa2Fdz12a故大齿轮的数值大。

于是mn3调整齿轮模数

　　1）计算后的分度圆直径d=v=/s

　　b=h及b/h:

h=b/h=　　2）计算实际载荷系数

　　KHKF=　　KF=　　Ka=1　　Kv=

　　KKAKVKFKF1所以有mn3KFKFT3）最终取　　mn　　

　　4、几何尺寸

　　1）计算中心距　　az1z2mn23112　　

　　2cos2cos142）按圆整后的中心距修正螺旋角

　　arccosz1z2mn2aarccos23112

　　2174因值改变不多，故参数a,K,ZH等不必修正。

3）计算打、小齿轮的分度圆直径　　d1z1mn23mmocosmmcos4）计算齿轮宽度

　　bdd1圆整后取B2=59mmB1=66mm

　　低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

　　设计的内容有：

齿轮的材料、齿轮的齿数、模数、中心距、齿宽、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和结构尺寸。

　　1、选定齿轮的精度等级、材料及齿数1）选用8级精度。

　　2）材料选择。

8选择小齿轮材料为40cr（调质），硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢，硬度为220HBS，二者硬度差为30HBS。

3）选小齿轮齿数z1=29大齿轮齿数,取Z2112。

　　4）选取螺旋角，初选螺旋角20

　　2、按齿面接触面强度设计

　　2KtT11ZHZE计算公式d1t3daH1）试选Kt2）扭矩T2106P2103Nmmn223）选取齿宽系数d=4）材料弹性影响系数ZE5）选区域系数ZH=

　　6）查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。

　　07）arctan（tann/cos）　　at1arccosz1cost/（z12cos）1　　at2arccosz2cost/（z22cos）6　　a　　z8）式10-13计算应力循环次数。

　　108N2N160n1jLh108

　　9）接触疲劳寿命系数KHN1=KHN2=

　　10）计算解除疲劳许用应力计算

　　650MPa630MPa

　　11）计算小齿轮分度圆直径

　　d1t32KtT11ZHZEdaH=2

　　2）计算圆周速度vdn/s/s

　　6010006010001t23）计算齿宽b及模数mntbdd1t=

　　mntd1tcoscos20=z1294）计算载荷系数KA=Kv=KHKFKH=所以KKAKVKHKH=

　　5）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径　　d1=　　）mnd1coscos20mmz1293、按齿根弯曲强度设计

　　计算公式mn32KT1Ycos2YFaYSaFdz12a1）计算载荷系数KKAKVKFKF=

　　2）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=540MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限　　FE2=430MPa。

　　3）图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=，KFN2=。

4）计算完全疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=

　　F1KFN1540MPa　　430FN2FE2MPa292MPa

　　F25）计算当量齿数zv1z129z2112z　　v2cos3cos320cos3cos3206）查取齿形系数利用插值法算得YFa1=，YFa2=

　　7）查取应力校正系数利用插值法算得YSa1=，YSa2=8）计算大小齿轮的

　　YFaYSaF并加以比较。

　　YFa1YSa1F1＜

　　YFa2YSa2F2选较大者

　　于是有mn32KT1Ycos2YFaYSa2Fdz1a调整模数

　　1）计算实际载荷KfKAKVKFKF=2）计算法面模数mnmnt33）综上可取mn

　　4、几何尺寸

　　KFKFT计算中心距az1z2mn29112取整为187mm

　　2cos2cos20按圆整后的中心距修正螺旋角

　　arccosz1z2mn2aarccos29112因

　　2187故参数值改变不多。

　　a,K,ZH等不必修正。

　　计算大、小齿轮的分度圆直d1z1mn29cosz2mn112cos计算齿轮宽度：

bdd1=1×=圆整后取B2=77mm；

　　B1=83mm

　　第六章轴的设计

　　轴是用于支撑旋转的机械零件。

在两级斜齿轮传动中，用到了三根轴件，即高速轴、中间轴及低速轴。

齿轮则安装其上，三根轴既承受转具有承受弯矩，都是转轴。

　　因考虑有利于提高轴的强度和便于轴上零件的固定、装拆，故而采用阶梯状轴。

阶梯轴的设计和具体尺寸所选用的轴承和轴上零件决定，同时考虑轴的疲劳强度和弯曲强度。

　　中间轴的设计1、确定轴的最小直径

　　因传递的功率不大，并对重量及机构无特殊要求，故选45钢，调质处C=112

　　dmin1053mm因为该轴因大于高速轴的直径，故取=40mm

　　2、轴的结构设计

　　图　　中间轴结构简图

　　2、根据轴上零件的定位、装配及轴的工艺性要求，做齿轮轴时d3＜，故做成轴轮一体式。

　　此轴分为七段，轴颈为两段，两个齿轮位置为两段，两个轴承安装尺寸为两段，还有以讴歌轴肩定位段。

　　轴颈直径与安装尺寸所选轴承而定，所选轴承为30208型圆锥滚子轴承轴颈直径为40mm、轴向长度18mm，安装尺寸为47mm、轴向长度20mm，齿轮3轮的参数而定，轴向长度59mm，齿轮2段直径为51mm、轴向长度83mm，轴肩直径为57mm、长度为10mm。

　　3、键的选择

　　直径为51mm，故选用b×h=16×11的普通平键、键长L=54mm。

　　4、中间轴的校核

　　为使中间轴上的轴向力相互抵消，高速级上小齿轮用右旋，大齿轮用左旋。

低速级上小齿轮用左旋，大齿轮用右旋。

作用在齿轮上的力：

高速轴

　　与轴Ⅰ相啮合的齿轮分度圆直径d2周向力Ft1径向力Fr12T12×232566N

　　周向力Fa1Ft2tan低速级

　　与轴Ⅲ相啮合的齿轮分度圆直径d3周向力Ft22T22232566N

　　Ftan径向力Fr2t1周向力Fa2Ft2tan所以计算支反力有

　　.238NRBZ∑水平方向RAZ2149Z为计算导致较小误差，故计算式合理的。

证明计算无误。

　　.298NRBY∑铅垂方向RAY31400故可知计算无误。

Y计算转矩计算转矩、绘制弯矩图垂直面C截面的弯矩

　　Mh1×RAZmm

　　Mv136848Nmm

　　D截面的弯矩

　　Mh1mmMv1mm

　　水平面C处M=　　D处M=

　　.合成弯矩C处Mcz　　MCY合成弯矩D处MDz　　MDzmm当量弯矩MC211482　　

　　MDmm

　　图中间轴弯矩图

　　计算后C剖面的最小直径为远小于设计尺寸51mm，故而强度足够　　D剖面的最小直径为远小于设计尺寸70mm，故而强度足够

　　高速轴的设计

　　阶梯轴的设计和具体尺寸所选用的轴承和轴上零件决定，同时考虑轴的疲劳强度和弯曲强度。

　　1、确定轴的最小直径

　　因高速轴为齿轮轴，材料与小齿轮材料相同为40cr,调质处理，取A=105。

　　dminA03p1n12、轴的结构设计

　　图高速轴结构见图

　　根据条件选择7207C型角接触球轴承，所以轴孔段直径30mm、长度60mm，轴伸段直径为32mm、长度为58mm，轴颈直径35mm、长度17mm，安装直径42mm、右边长度20mm、左边。

　　齿轮段直径齿轮1决定，长度为其宽度66mm。

　　3、许用应力的校核

　　周向力Ft12T1Ft1tan径向力Fr1周向力Fa1Ft1tan故知计算无误。

计算支反力RAZRcZ∑z

　　RayRcy∑z0所以无误

　　计算转矩，绘制弯矩图垂直面B截面的弯矩

　　Mbz左-mm

　　Mbz右-mm

　　水平面B截面的弯矩

　　Mby

　　合成弯矩

　　Mb左mmMb右mm计算当量弯矩

　　Mb左mmMb右mm图示

　　图高速轴弯矩图

　　计算直径为远远小于设计直径，强度足够

　　低速轴的设计

　　阶梯轴的设计和具体尺寸所选用的轴承和轴上零件决定，同时考虑轴的疲劳强度和弯曲强度。

　　1、确定轴的最小直径

　　因传递的功率不大，并对重量及机构无特殊要求，故选45钢，调质处理，取A=105.取K=

　　dminA03p3n32、轴的结构如下：

　　图低速轴结构简图

　　3、根据条件选择7208C型角接触球轴承，所以轴孔段直径55mm、长度60mm，轴伸段直径为57mm、长度为58mm，轴颈直径40mm、长度18mm，安装直径69mm、右边长度23mm、左边79mm。

　　齿轮段直径75mm、长度为77mm，轴肩定位段直径81mm、长度13mm。

　　许用应力的校核

　　周向力Ft4径向力Fr42T42265Ncos

　　周向力Fa4Ft4tan

　　.344NRbZ∑计算支反力RAZ2339z0故知计算无误。

　　RayRby∑z0所以无误

　　计算转矩，绘制弯矩图垂直面B截面的弯矩

　　Mcz左304348Nmm

　　Mcz右4542Nmm水平面B截面的弯矩

　　Mcy合成弯矩

　　Mc左mmMc右mm计算当量弯矩

　　Mb左mmMb右mm图示

　　图低速轴弯矩图

　　计算直径为远远小于设计直径75mm，强度足够

　　第七章轴承的校核计算

　　选用轴承必须进行校核，以保证整个装置的正常运转。

在选定滚动轴承的类型、尺寸后，应综合考虑轴承的固定，轴承的组合定位，间隙的调整，轴承座圈与其他零件的配合，轴承的装拆和润滑、密封等问题，正确设计轴承部件的组合结构，以保证轴系的正常工作。

因为轴承的寿命直接影响整个装置的运转，这也是设计中的一个不可缺少的部分，所以校核轴承是必须的。

　　中间轴承的校核

　　中间轴选用的是30208型圆锥滚子轴承，为缩短支撑距离选择正装。

1）求出轴承所受的径向力Fr1，Fr2

　　22Fr1RAZRAY

　　Fr2

　　2）求出轴承所受的轴向力Fa1，Fa2派生轴向力FdFr，C74000N　　因此：

　　Fd11267

　　3　　Fd2161N外加轴向载荷FaFd2Fd1，所以轴承1被压紧，轴承2被放松。

于是　　Fa1'FaFd2　　Fa2Fd21613N3）求轴承的当量动载荷

　　＞'''

　　1轴承　　x=，Y=

　　2轴承　　x=，Y=取fp=

　　PfXF2pN×fpXFr1YFa13168''r2a2

　　YFN）3

　　4）验算轴承寿命因P求出轴承所受的径向力Fr1，Fr2

　　22Fr1RAZRAY

　　Fr2

　　2）求出轴承所受的轴向力Fa1，Fa2派生轴向力FdFr，　　因此：

　　Fd1×　　Fd2×外加轴向载荷FaFd1Fd2，所以轴承1被放松，轴承2被压紧。

于是　　Fa1　　Fa23）求轴承的当量动载荷

　　＜eFr215000N''''

　　1轴承　　x=，Y=

　　2轴承　　x=，Y=取fp=

　　PfXF2pN×fpXFr1YFa11291''r2a2

　　YFN

　　5）验算轴承寿命因P1P2，故只需验算轴承2。

　　106c10623000Lhhh＞24000h寿命够h3336360np2601440低速轴选用

展开阅读全文