机械课程设计双级直齿圆柱齿轮减速器.docx

1、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 COURSE PROJECT 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

2、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

3、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?

4、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?1?2?3?4?5? 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

5、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： 960 r/min 机械设计基础课程设计计算书 电动机所需工作功率为： d总 (kw)V/1000 (KW) 所以：电机所需的工作功率：Pd = FV/1000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601000V/ =(601000)/ = 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

6、 计算各轴的转数： 轴：n=n电动机=960 轴：n= n/ i1 =960/= r/min 轴：n= n/ i2=/= r/min 卷筒轴：n= n= r/min 计算各轴的输入功率： 轴： P=Pd01 =Pd17 =(kw) 轴： P= P12= P23 =(kw) 轴：P= P23= P23 = = 卷筒轴： P= P34= P24 = = 计算各轴的输出功率： 于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率： 故：P=P轴承= KW P= P轴承= P= P轴承= P= P轴承= 计算各轴的输入转矩： 电动机轴输出转矩为： Td=9550Pd/nm=9550/960 =m 轴： T=955

7、0P/n=9550/960 =m 轴：T=9550P/n=9550/ =m 轴：T=9550P/n=9550/ 机械设计基础课程设计计算书 =m 卷筒轴输入轴转矩：T=9550P/n=9550/ =m 计算各轴的输出转矩： 于轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：则： T= T轴承=m T = T轴承=m T = T轴承 =m T = T轴承=m 综合以上数据，得表如下： 轴名 电动机轴 轴 轴 轴 卷筒轴 效率P 输入 输出转矩T 输入 输出转速n r/min 960 9609 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

8、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=Z1u=20=98 查教材表得齿宽系数d= 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 3 2d?H?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=103Nmm 齿数比 u= 许用应力 小轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得Hlim=550MPa，图7-23得Flim=260MPa，取安全系数SHlim=1，SFlim=，许用应力为： H1?Hlim?550MPa SH

9、limF1?Flim?208MPa SFlim大轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得Hlim=400MPa，图7-23得Flim=170MPa，取安全系数SHlim=1，SFlim=，许用应力为： H2?Hlim?400MPa SHlim机械设计基础课程设计计算书 Flim?136MPa SFlim 取两式计算中的较小值，即H=400MPaF2?6702KT1(u?1)于是 d1 3 2d?H?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

10、齿形系数YF1=, YF2=代入校核公式: 2?104? F1?a?F1? ?20?2?d?z1? F2?F1F2?F2 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 几何尺寸计算 d1=mZ1=220=40 mm d2=mZ2=298=196 mm a=m(Z1+Z2)/2=2(20+98)/2=118mm 大齿轮宽度b2=dd1=40=32mm 圆整b2=35 mm 取小齿轮宽度 b1 =b2+10 mm=45 mm 验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度: v=d1n1/=40960/= 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

11、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=Z3u=23=87 查教材表得齿宽系数d= 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 d?H2?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=103Nmm 齿数比 u= 许用应力 小轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得Hlim=550MPa，图7-23得Flim=260MPa，取安全系数SHlim=1，SFlim=，许用应力为： H3?Hlim?

12、550MPa SHlimF3?Flim?208MPa SFlim大轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得Hlim=400MPa，图7-23得Flim=170MPa，取安全系数SHlim=1，SFlim=，许用应力为： H4?Hlim?400MPa SHlimF4?Flim?136MPa SFlim 取两式计算中的较小值，即H=400MPa 6702KT2(u?1)于是 d3 3 d?H2?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

13、=23，Z4=87，查表7-8得齿形系数YF3=, YF4=代入校核公式: 2KT2YF12?103?23?F3?d?z3?232?33 YF4F4?F3Y?F4 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 几何尺寸计算 d3=mZ3=323=69 mm d4=mZ4=387=261 mm a=m(Z3+Z4)/2=3(23+87)/2=165mm 大齿轮宽度b4=dd3=69= 圆整b4=60 mm 取小齿轮宽度 b3 =b4+10 mm=70 mm 验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度: v=d3n2/ =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

14、齿轮轴的设计 按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBW，轴的输入功率为P=，转速为n=960 r/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 3dA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，

15、而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为D3=30mm，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44mm，分度圆直径为40mm，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= 10m

16、m 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 =104 Nmm 求圆周力：Ft Ft=2T1/d1=2104 /40= 求径向力Fr Fr=Fttan=1330tan20=500N 齿轮轴的设计计算 按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS，轴的输入功率为P=，转速为n=/min 根据教材P230式，并查表13-2，取A=118 3dA?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

17、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dDB=357517，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196mm，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，于齿轮的分度圆直径为75mm，齿轮的宽度

18、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； 齿轮轴的设计计算 按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS，轴的输入功率为P=，转速为n=/min 根据教材P230式，并查表13-2，取A=118 3dA?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，

19、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dDB=6011022，则该段的直径为D3=60mm，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261mm，齿轮的宽度为60m

20、m，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 =?105 Nmm 求圆周力：Ft Ft=2T4/d4=2?105 /261=3204N 求径向力Fr Fr=Fttan=4341tan20=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

21、=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= FrRAH= 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= Nm 17 2?3342572?mm 合成弯矩：M?M2? 转矩图 T =?105 Nmm 当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，= 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：Mca?M2?(T)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= , -1=275MPa 则： e= 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