机械设计课程设计二级圆柱斜齿轮减速器说明书解读.docx

1、机械设计课程设计二级圆柱斜齿轮减速器说明书解读题目名称： 机械设计课程设计 姓 名： 伊伦 班 级： 伊伦工作室 学 号： 20120206 指导老师： 伊伦工作室 日 期： 2012年02月06日机械设计课程设计嘉兴学院机电工程学一、 机械设计课程设计任务书1.1 机械设计课程设计的目的 31.2 机械设计课程设计的题目 31.3 机械设计课程设计的内容及要求 41.4 机械设计课程设计的时间安排 4二、 设计步骤2.1传动装置总体设计方案 42.2 电动机的选择 52.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 62.4 计算传动装置的运动和动力参数 62.5齿轮的设计 72.6传动轴的设计及

2、校核 142.7滚动轴承的设计及校核 232.8键联接设计 252.9箱体结构的设计 262.10润滑密封设计 282.11联轴器设计 28三设计小结 29四参考资料 29嘉兴学院机电工程学院 - 2 -机械设计课程设计一、机械课程设计任务书1.1 机械设计课程设计的目的机械设计课程设计是一次全面设计训练，是重要的综合性、实践性教育环节。其目的是：1. 综合运用机械设计和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题。2. 掌握机械设计的一般方法和步骤，培养学生具备简单机械和零部件的设计能力、培养学生正确设计思想、分析问题和解决工程实际问题的能力。3. 提高学生设计计算、绘图能力和运用技术标准，规

3、范，图表、手册及相关资料的能力。1.2 机械设计课程设计的题目设计一用于用于胶带传输机卷筒（图1-2）的传动装置。图 1-1 胶带输送机工作装置原始条件：胶带传输机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修3年。该厂动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批量生产。输送带速度允许误差为5%。原始数据： 送带工作拉力F=2500 N；输送带速度v=1.6 m/s；卷筒直径D=450 mm。嘉兴学院机电工程学院 - 3 -机械设计课程设计1.3 机械设计课程设计内容及要求机械设计课程设计内容包括：传动装置的总体设计；传动件（齿轮、轴等）的设计计算和标准件（轴承、

4、链、联轴器等）的选择及校核；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。在机械设计课程设计中应完成的任务：工作分成两部分，一部分是方案分析和设计计算,另一部分是绘制图纸。1. 减速器装配工作图1张（A0或A1）；2. 零件工作图2张（齿轮、轴各1张，A2）；3. 设计计算说明书一份（A4）图纸先手工绘制草图，再用AutoCAD软件绘制计算机图纸。设计计算说明书按规范用计算机打印。1.4 机械设计课程设计的时间安排机械设计课程设计的时间为3周。具体安排如下：1传动装置总体设计（2天）2. 装配草图设计（4天、包含上机）3. 零件工作图设计(4天、包含上机)4. 编写设计计算说明书（3天、包含图纸和说

5、明书打印）5. 答辩（2天）以上天数不包含双休日。二、设计步骤2.1 传动装置总体设计方案根据工作工作条件、制造的经济性，选择齿轮减速器作为传动装置。同时考虑原动机转速较高，而工作要求转速又较低，因此传动比较大，故采用二级展开式圆柱齿轮减速器（图2-1）。此类减速器齿轮相对轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。嘉兴学院机电工程学院 - 4 -机械设计课程设计图 2-1传动装置简图2.2 选择电动机（1） 选择电动机类型按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇鼠笼型三相异步电动机。（2） 确定电动机功率工作装置所需功率Pw按式（2-2）计算Pw=Fwvw1000w KW式中，Fw=2500

6、 N, vw=1.6 m/s, 工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取w=1（不考虑这里的误差）。代入上式得：Pw=Fwvw1000=25001.61000=4 KW 电动机的输出功率P0按式（2-1）计算：P0=Pw KW式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。由式（2-4），=grc；由表2-4，取滚动轴承效率r=0.995，8级精度齿轮传动（稀232232232油润滑）效率g=0.99，滑块联轴器效率c=0.995，则 =grc=0.990.995故 P0=Pw0.995=0.956 =40.956=4.185KW嘉兴学院机电工程学院 - 5 -机械设计课程设计 因载荷平稳，电动机

7、额定功率Pm只需略大于P0即可，按表8-169中Y系列电动机技术数据，（3） 确定电动机转速卷筒轴作为工作轴，其转速为：nw=610vwD4选电动机的额定功率Pm为5.5KW。 =61041.63.14450=67.941 r/min按表2-1推荐的各传动机构传动比范围：单级圆柱齿轮传动比范围ig=35，则总传动比范围为ig=3355=925，可见电动机转速的可选范围为：n=i*nw=(925)67.94=161.416916.5928 5r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种，为减少电动机的重量和价格，由表8-169选常用的同步转速为1

8、440r/min的Y系列电动机Y132S-4,其满载转速nm=1440r/min。电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可由表8-170、表8-172中查得，这里略。2.3 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比（4） 传动装置总传动比 i=nmnw=144067.941=21.2(2) 分配传动装置各级传动比由1式2-5得，取高速级与低速级的传动比之比为1.3：1。 所以有i=1.3is*is故得：if=5.25； is=4.04 。2.4 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速由1式2-6得：轴：n=nmi0=1440=1440 r/min轴：n=ni=14405.25=274.3 r

9、/min轴：n=ni=274.34.04=67.89 r/min（2）各轴输入功率由1式2-7得：=P0C=4.1850.995=4.164 kw 轴：Prg=4.1640.9950.99=4.143 kw 轴：P=Prg=4.1430.9950.99=4.081 kw 轴：P=P工作轴：Pw=Prc=4.30810.990.995=4.02 kw嘉兴学院机电工程学院 - 6 -机械设计课程设计（3）各轴输入转矩由1式2-8得：/n=27.59Nm 轴：T=9550P轴：T=9550P/n=142.7Nm 轴：T=9550P/n=568.3Nm 工作轴：Tw=9550Pw/nw=559.86N

10、m 电动机输出转矩：T0=9550P0/nm=27.75Nm 根据以上计算得有关参数如下表1.表2 减速器各轴有关参数2.5 齿轮的设计计算齿轮实用期限为10年（每年工作300天），两班制。 （一）高速级齿轮传动的设计计算 1、选齿轮材料，热处理及精度等级及齿数1）考虑此减速器的功率及现场安装的限制，选用渐开线斜齿轮2）根据表2有关数据，按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。3）材料选择。根据2表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45号钢（正火），齿面硬度为200HBS4）取小齿轮齿数z1=18，故大齿轮齿数z2=z1i=94.5，取

11、z2=95。 5）选取螺旋角。初选螺旋角=14 2、按齿面接触强度设计由2设计计算公式10-9a进行计算，即3od1t=2KtT1du1ZHZE2() Hu（1） 确定公式内的各个计算数值 1) 试选载荷系数kt=1.6。嘉兴学院机电工程学院- 7 -机械设计课程设计2) 计算小齿轮传递的转矩。由表2可知：T1=27.59Nm 3) 由表10-7选取尺宽系数d=1。14) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa5) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433。6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限的接触疲劳强度极限Hlim2Hlim1=750MPa；大齿

12、轮=380MPa 。7) 由图10-26查得1=0.76；2=0.86；则：=1+2=1.628）由式10-13计算应力循环次数。9N1=60n1jLh=60144012830010=4.147510 N2=60n2jLh=4.14751093.431=9.6810HN19）由图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.90;KHN2=0.95。10）计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1，由式10-12得 (2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径d1t，代入3H12=KHN1=KHN2Hlim1S=0.9750MPa=675MPa S=0.95380MPa=361MPa =518MPaHHlim2H=

13、（H1+H22H中较小的值。4d1t2KtT1du1ZHZE2()=Hu321.62.7591011.626.255.25(2.433189.8518)2=37.189mm2）计算圆周速度。 v=d1n1601000=3.1437.1891440601000=2.725m/s3）计算齿宽bb及模数mnt。 b=dd1t=137.189=37.189mmomnt=d1tcosz1=37.189cos14/20=1.804mm h=2.25mnt=2.251.804=4.059mm b/h=37.189/4.059=9.162 4）计算纵向重合度=0.318dz1tan=0.318118tan14

14、5）计算载荷系数K嘉兴学院机电工程学院- 8 -o=1.427机械设计课程设计使用系数KA=1,根据v=2.725m/s,7级精度, 由1图10-8得：动载系数KV=1.05,由2表10-4得KH=1.404 查2表10-13得: KF=1.26 查2表10-3 得: KH=KF=1.1. 故载荷系数:K=KAKVKHKH=11.051.4041.1=1.6226)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得：d1=d1t3k/kt=37.1893.622.6=37.356mm7）计算模数mnmn=d1cosz1=37.356cos14/18=2.014mm（3） 按齿根弯曲强度

15、设计由2式10-173omn1）确定计算参数2KT1Ycos2dz12YFaYSaF计算载荷参数。K=KAKVKFKF=11.051.11.26=1.559根据纵向重合度 计算当量齿数。=1.427，从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.88zv1=z1cos zv2=z2cos3=19cos1433o=19.704o3=95cos14=103.995 查取齿形系数。由2表10-5查得：YFa1=2.80 YFa2=2.18 YSa1=1.55 YSa2=1.79 计算大小齿轮的YFaYSaF,并加以比较。=630MPa，=320MPa，由图由图10-20c得，小齿轮的弯曲疲劳强度极

16、限10-18得，取KFN1FE1FE2=0.85,KFN2=0.88;取安全系数S=1.4.，计算弯曲疲劳许用应力。嘉兴学院机电工程学院 - 9 -机械设计课程设计F1F2=KFN1FE1S=0.85630/1.4MPa=382.500MPaS=0.88320/1.4MPa=201.143MPa=KFN2FE2YFa1YSa1F1=2.81.55382.500=0.01134YFa2YSa2F2=2.181.79201.143=0.01940大齿轮的数值大。 2）设计计算mn32KT1Ycos2dz12YFaYSaF=321.55927.5910118240.88（cos14)o21.620.

17、01940=1.381mm对此计算结果，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，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2.0mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=37.189mm来计算应有的齿数.于是由:z1=d1cosmn=37.189cos142o=18.042取z1=19，则z2=ifz1=5.2519=99.75，取z2=100。 （4）几何尺寸计算1）计算中心距。a=(z1+z2)mn2cos=(19+100)22cos14=122.643，将中心距圆整为123mm 。2）按圆整后的中心距修正螺旋角=a

18、rccos(z1+z2)mn2a=arccos(19+100)22123=14.652o因值改变不多，故参数,k,zh等不必修正。3）计算大、小齿轮的分度圆直径z1mncosz2mncosd1=192cos14.6521002cos14.652oo=39.277mmd2=206.723mm4）计算齿轮宽度。b=dd=139.277=39.277mm 圆整后取B2=45mm；B1=50mm。5）结构设计。小齿轮采用齿轮轴式结构，大齿轮采用孔板式结构。嘉兴学院机电工程学院- 10 -机械设计课程设计（二）低速级齿轮传动的设计计算 1、选齿轮材料，热处理及精度等级及齿数1）考虑此减速器的功率及现场安

19、装的限制，选用渐开线斜齿轮2）根据表2有关数据，按GB/T100951998，选择6级，齿根喷丸强化。3）材料选择。根据2表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45号钢（正火），齿面硬度为200HBS4）取小齿轮齿数z3=24，故大齿轮齿数z4=z3i=96.96，取z4=97。 5）选取螺旋角。初选螺旋角=14 2、按齿面接触强度设计由2设计计算公式10-9a进行计算，即3od1t=2KtT1du1ZHZE2() Hu（2） 确定公式内的各个计算数值 8) 试选载荷系数kt=1.6。9) 计算小齿轮传递的转矩。由表2可知：T=142.7N/m 10)

20、 由表10-7选取尺宽系数d=1。1211) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa12) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433。13) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim4Hlim3=750MPa；=380MPa 。14) 由图10-26差得3=0.78；4=0.78；则：=3+4=1.658）由式10-13计算应力循环次数。8N3=60n3jLh=7.9010 N4=60n4jLh=1.955109）由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN3=0.90;KHN48=0.95。10）计算接触疲劳许用应力，取安全系数S

21、=1，由式10-12得 (2) 计算嘉兴学院机电工程学院- 11 -H34=KHN3Hlim3S=0.9750MPa=675MPa S=0.95380MPa=361MPa=518MPaH=KHN4Hlim4H=（H3+H42机械设计课程设计1）试算小齿轮分度圆直径d1t，代入3H中较小的值。5d3t2KtTdu1ZHZE2()=Hu21.61.4271011.655.044.04(2.433189.8518)2=64.927mm2）计算圆周速度。 v=d3n3601000=3.1464.927274.3601000=0.932m/s3）计算齿宽bb及模数mnt。 b=dd3t=164.927=

22、64.927mmomnt=d3tcosz3=64.927cos14/24=2.625mm h=2.25mnt=2.252.625=5.906mm b/h=64.927/5.906=10.99 4）计算纵向重合度=0.318dz3tan=0.318124tan145）计算载荷系数K使用系数KA=1,根据v=0.914m/s,7级精度, 由机械设计图10-8得：动载系数KV=1.05,由2表10-4得KH=1.40 查2表10-13得: KF=1.34 查2表10-3 得: KH=KF=1.1. 故载荷系数:K=KAo=1.903KVKHKH=11.031.401.1=1.5866)按实际的载荷系

23、数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得：d3=d3t3k/kt=64.9273.586.6=64.642mm7）计算模数mnmn=d3cosz3=64.642cos14/24=2.613mm （3） 按齿根弯曲强度设计由2式10-17omn1）确定计算参数2KT3Ycos2dz32YFaYSaF计算载荷参数。K=KAKVKFKF=11.031.11.34=1.518嘉兴学院机电工程学院 - 12 -机械设计课程设计根据纵向重合度 计算当量齿数。=1.903，从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.88zv1=z1cos zv2=z2cos3=24cos14=99cos1433o=

24、26.272 =108.3733o 查取齿形系数。由2表10-5查得：YFa1=2.65 YFa2=2.18 YSa1=1.58 YSa2=1.79 计算大小齿轮的YFaYSaF,并加以比较。=630MPa，=320MPa，由图10-18由图10-20c得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限得，取KFN1FE1FE2=0.85,KFN2=0.90;取安全系数S=1.4.，计算弯曲疲劳许用应力。F1F2=KFN1FE1S=0.85630/1.4MPa=382.500MPaS=0.90320/1.4MPa=205.714MPa=KFN2FE2YFa1YSa1F1=2.5941.596382.5002.157

25、1.81205.714=0.01082YFa2YSa2F2=0.01898大齿轮的数值大。 2）设计计算mn=2.012mm对此计算结果，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，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=64.927mm来计算应有的齿数.于是由:z3=d3cosmn=64.927cos142.5o=25.199取z3=26，则z4=ibz3=4.0426=105.04，取106。 （4）几何尺寸计算1）计算中心距。嘉兴学院机电工程学院- 13 -机械设计课程

26、设计a=(z3+z4)mn2cos=(26+106)2.52cos14=170.05，将中心距圆整为171mm 。2）按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos(z3+z4)mn2a=arccos(26+106)2.52171=15.223o因值改变不多，故参数,k,zh等不必修正。3）计算大、小齿轮的分度圆直径z3mncosz4mncosd3=262.5cos15.2231062.5cos15.223oo=67.364mmd4=274.636mm4）计算齿轮宽度。b=dd=164.927=64.927mm圆整后取B4=65mm；B3=70mm。5）结构设计。小齿轮采用齿轮轴式结构，大齿轮采用孔板式结构。 有关数据如表