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机械设计课程设计设计计算阐明书设计：指引教师：南京航空航天大学设计日期：目录设计任务书：第一章电动机选取及运动参数计算11电动机选取12装置运动及动力参数计算第二章斜齿圆柱齿轮减速器设计2.1高速轴上大小齿轮传动设计2.2低速轴上大小齿轮传动设计第三章轴设计各轴轴径计算3.1轴选取与构造设计32 中间轴校核第四章滚动轴承选取及计算4.1轴承选取与构造设计42深沟球轴承寿命校核第五章键联接选取及计算51键选取与构造设计5.2 键校核第六章联轴器选取及计算6.1联轴器选取和校核第七章润滑和密封方式选取7.1齿轮润滑72 滚动轴承润滑第八章箱体及设计构造设计和选取第九章减速器附件91窥视孔和视孔盖92通气器93轴承盖9.4 定位销95油面批示装置9.6 放油孔和螺塞9.7 起盖螺钉9.8 起吊装置结束语参照文献机械课程设计任务书及传动方案拟订一、设计任务书设计题目:二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器工作条件及生产条件:该减速器用于带式运送机传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运送带容许速度差为5%。减速器小批量生产，有效期限为5年（每年300天）。第19组减速器设计基本数据卷筒直径D/mm300运送带速度v(m/s)1.00运送带所需转矩F(N)2600二、传动方案分析与拟定图1-1带式输送机传动方案带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其构造简朴，但齿轮相对轴承位置不对称，因而规定轴有较大刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。一、电动机选取1.1电动机选取1.1.1电动机类型选取电动机类型依照动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。1.1.2电动机功率选取依照已知条件计算出工作机滚筒转速为：=60000/3.14300=63.694 r/min工作机所需要有效功率为:=2600/1000=2.6 kW为了计算电动机所需功率，先要拟定从电动机到工作机之间总效率。设为弹性联轴器效率为0.99，为滚动轴承传动效率为0.99，为齿轮传动（8级）效率为0.97，为滚筒效率为0.96。则传动装置总效率为:0.851电动机所需功率为:2.6/0.851= 3.055kW在机械传动中惯用同步转速为1500r/min和1000r/min两种电动机，依照电动机所需功率和同步转速，由2P148表16-1查得电动机技术数据及计算总传动例如表31所示。表11电动机技术数据及计算总传动比方 案型 号额定功率(kW)转速 (r/min)质量N参照价格(元)总传动比同步满载1Y112M-44.015001440470230.00125.652Y132M1-64.01000960730350.0083.77对以上两种方案进行有关计算，选取方案1较适当且方案1电动机质量最小，价格便宜。选用方案1电动机型号Y112M-4，依照2P149表16-2查得电动机重要参数如表32所示。表12 Y112 M-4电动机重要参数型号中心高Hmm轴伸mm总长LmmY112M-41.2装置运动及动力参数计算1.2.1传动装置总传动比和分派各级传动比依照电动机满载转速和滚筒转速可算出传动装置总传动比为：1440/63.964=22.61 双级圆柱齿轮减速器分派到各级传动比为：高速级传动比为：=5.52低速级传动比为：=/=22.61/5.52=4.101.2.2传动装置运动和动力参数计算：a) 各轴转速计算：= =1440r/min= /=1440/5.52=260.870r/min=/=260.870/4.10=63.694r/min=63.694r/minb) 各轴输入功率计算：=3.055 0.99=3.024kW=3.024 0.97 0.99=2.904kW=2.904 0.97 0.99=2.789kW=2.789 0.99 0.99=2.733kWc)各轴输入转矩计算：=.055/1440=20.26Nm=20.260.99=20.06 Nm=20.065.520.990.97=106.34 Nm=106.344.100.990.67=418.69 Nm=418.690.990.99=410.36Nm由以上数据得各轴运动及动力参数见表13。13 各轴运动及动力参数轴号转速n/(r/min)功率P/kW转矩T/N.mm传动比11400.0003.02420.065.522260.8702.904106.344.10363.6942.789418.691.00463.6942.733410.36二、传动零件设计计算斜齿圆柱齿轮减速器设计选用原则斜齿圆柱齿轮传动。原则构造参数压力角，齿顶高系数，顶隙系数。2.1高速级斜齿圆柱齿轮传动设计计算1)选取齿轮材料及热解决方式：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度规定不高，载荷不大中低速场合。依照设计规定现选软齿面组合：依照1P102表8-1得：小齿轮选取45钢调质,HBS =217255；大齿轮选取45钢常化,HBS =162217；此时两齿轮最小硬度差为217-162=55；比但愿值略小些，可以初步试算。2)齿数选取：现为软齿面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜，初选=23= =5.5223=126.96取大齿轮齿数 =127，则齿数比（即实际传动比）为 =/=127/23=5.5217。与原规定仅差(5.1328-5.1304)/5.1304=0.05%，故可以满足规定。3)选取螺旋角：按经验 ，8 1，按1计算得：Y1-11 0.892计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.7002/148.9744=0.018Y/=2.1365/137.1795=0.016由于Y /较大，用小齿轮参数Y /代入公式，计算齿轮所需法面模数：=1.07811)决定模数由于设计是软齿面闭式齿轮传动，其重要失效是齿面疲劳点蚀，若模数过小，也也许发生轮齿疲劳折断。因此对比两次求出成果，按接触疲劳强度所需模数较大，齿轮易于发生点蚀破坏，即应以mn1.53mm为准。依照原则模数表，暂定模数为：m=2.0mm12)初算中心距：2.0(23+127)/2cos13=154.004mm原则化后取 a=154mm13)修正螺旋角按原则中心距修正：14)计算端面模数：15)计算传动其她尺寸：16)计算齿面上载荷：17)选取精度级别齿轮圆周转速：3.558 m/s对照1P107表8-4,因运送机为普通通用机械，故选齿轮精度级别为8级是合宜。18）齿轮图：2.2低速级斜齿圆柱齿轮传动设计计算1)选取齿轮材料及热解决方式：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度规定不高，载荷不大中低速场合。依照设计规定现选软齿面组合：依照1P102表8-1得：小齿轮选取45钢调质,HBS =217255；大齿轮选取45钢常化,HBS =162217；此时两齿轮最小硬度差为217-162=55；比但愿值略小些，可以初步试算。2)齿数选取：现为软齿面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜，初选=25=4.1025=102.5取大齿轮齿数z =103，则齿数比（即实际传动比）为 =z/z1=103/25=4.12。与原规定仅差(4.12-4.10)/4.10=0.487%，故可以满足规定。3)选取螺旋角：按经验 ，8 1，按1计算得：Y1-11 0.9083计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.585/144.846=0.0178Y/=2.174/134.615=0.016由于Y /较大，用大齿轮参数Y /代入公式计算齿轮所需法面模数：=1.77711)按接触强度决定模数值，取m=2.5mm12)初算中心距：a=m(z1+ z)/2cos=2.5(25+103)/2cos12=163.599 mm原则化后取 a=164mm13)修正螺旋角：按原则中心距修正：14)计算端面模数：15)计算传动其她尺寸：16)计算齿面上载荷：齿轮重要参数高速级低速级齿数2312725103中心距154164法面模数2.02.5端面模数2.0532.563螺旋角法面压力角端面压力角齿宽b40385852齿根高系数原则值11齿顶高系数0.97240.9810齿顶系数原则值0.250.25当量齿数24.863131.3026.709110.043分度圆直径47.259260.73164.063263.938齿顶高2.02.5齿根高2.53.125齿全高4.55.625齿顶圆直径51.259264.73169.063268.938齿根圆直径42.259255.73157.750257.688三、轴构造设计和计算轴是构成机械重要零件，它支撑其她回转件并传递转矩，同步它又通过轴承和机架连接。所有轴上零件都环绕轴心做回转运动，形成一种以轴为基准组合体轴系部件。3.1轴构造设计3.1.1初步拟定轴最小直径选用轴材料为45号钢调质解决。按扭转强度法估算轴直径,由1P207表122。高速轴：取A =116mm中间轴：取 =112=112=25.007mm低速轴：取 =107=37.714mm3.1.2拟定轴构造与尺寸轴选用及计算1 由于轴通过联轴器与电动机轴径28mm，查联轴器原则，选联轴器为弹性柱销联轴器。原则型号HL2，与联轴器相联轴径选用为25mm。2 零件轴向定位需用定位轴间。H0.07d。为了加工装配以便而设立非定位轴肩，普通为23mm。4. 与联轴器相联。5. 为扳手位置和端盖。6. 为轴承位置。7. 为低速齿轮空间，以不发生干涉为主。8. 为齿轮轴。9. 为齿轮端面和内壁空隙和某些内壁距离。10. 为轴承位置。轴承尺寸如图所示II轴设计1 依照前述所算最小轴径为25.88mm。选轴承型号为 GB/T297937207C角接触球轴承。2. 按轴肩规格。设立轴构造，及定位关系。为轴承安装空间，轴承为GB/T937207C型号为齿轮端面和内壁空隙和某些内壁距离。为齿轮轴。为低速齿和高速齿端面距离。为低速齿安装处。为套筒定位和安放轴承。轴承详细尺寸如图所示III输出轴设计1依照算轴径最小值 。选用d=55mm。2轴构造及定位关系取法环节同前。段为套筒定位和安放轴承。段为高速级齿轮和安装空间以不发生干涉为主。段为齿轮定位轴间。为高速齿轮空间，以不发生干涉为主。为轴承位置。段为扳手空间位置和轴承端盖。与联轴器相联。轴承详细尺寸如图所示3.3中间轴校核：1) 中间轴各参数如下：=106.34Nm =260.87r/min =2.904kW2) 中间轴上各力：低速级小齿轮：Ft1=3319NFr1=1235NFa1=747N高速级大齿：Ft2=851NFr2=318N Fa2=198N3）绘制轴计算简图（1）计算支反力剪力图：弯矩图：垂直面：剪力图：弯矩图：扭矩图：合弯矩图：校核轴强度：由上述可知，危险截面在C截面处。按第三强度理论求出弯矩M 图，由公式M =M =155.275轴为45号钢，查表可知 = 60 Mpa由公式可得： 因此中间轴满足强度规定。四、滚动轴承选取及计算轴承是支承轴零件，其功用有两个：支承轴及轴上零件，并保持轴旋转精度；减轻转轴与支承之间摩擦和磨损。与滑动轴承相比，滚动轴承具备启动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便及易于互换等长处，因此应用广泛。它缺陷是抗冲击能力差，高速时有噪声，工作寿命也不及液体摩擦滑动轴承。4.1轴承选取与构造设计: 由于转速较高，轴向力又比较小，故选用深沟球轴承。下面以高速级轴为例初选轴承型号为6207，详细构造图如下。4.2高速轴轴承校核：， Fa/Fr=198/318=0.623e查表运用插值法得： e=0.204，则有e则有X=0.56，运用插值法：Y=2.16由公式P= (X+Y)可得 P=1.2（0.56 318+2.16 198）=726.912由公式 h1h因此满足规定。即高速级选用6207型号轴承4.3中间轴轴承校核:中间轴选取6208:，高速级大齿轮： 低速级小齿轮： 因此运用插值法得e=0.227Fa/Fr=549/917=0.59e因此选用X=0.56，Y=1.93由公式得：P=(X+Y) =1.2(0.56 917+1.93 549)=1887.708N由公式h1h因此满足规定。即中间轴选用6208型号轴承4.4低速轴轴承校核：初选低速级选用7209AC型号轴承正装，求得： =1768N R=2506NFa=Fa-Fa=747-198=549NS=0.68R=0.681768=1202.24NS=0.68R=0.68-2506=1704.08NFa+S=549+1704.48=2253.08S 故1被压缩，2被放松。 求轴向载荷： A =Fa+S=2253.08NA=S=1704.08求当量动载荷P,PA /R =2253.08/1768=1.27e X =0.41Y =0.87A /R =1704.08/2506=0.68=e X =1 Y =0P =(X R +Y A )=1.2(0.41 1768+0.87 2253.08)=3222.1NP =(X R +Y A ) =1.2(1 2506)=3007.2N由公式1h因此满足规定。即低速级选用7209AC型号轴承五、键联接选取及计算键是原则件，通惯用于联接轴和轴上零件，起到周向固定作用并传递转矩。有些类型键还可以实现轴上零件轴向固定或轴向移动。依照所设计规定。本次设计所采用均为平键联接。5.1键选取原则：键两侧面是工作面，工作时候，靠键与键槽侧面挤压来传递转矩；键上表面与轮毂槽底面之间则留有间隙。平键联结不能承受轴向力，因而对轴上零件不能起到轴向固定作用。惯用平键有普通平键和导向平键两种。平键联结具备构造简朴，装拆以便，对中良等长处，因而得到广泛应用。普通平键用于静联结。A型号或B型号平键，轴上键槽用键槽铣刀铣出，键在槽中固定良好，但当轴工作时，轴上键槽端部应力集中较大。5.2键选取与构造设计取本设计中间轴段平键进行阐明。由于本设计装置，键所承受应力不是很大，咱们选取A型号圆头普通平键。依照中间轴段轴径选取键详细构造如下图（1）.键校核校核： 先依照设计出轴直径从原则中查键剖面尺寸为：键宽b=14mm,键高h=9mm,在上面公式中k为键与轮毂键槽接触高度等于0.5h，为键工作长度： =L-b查表键联结许用挤压应力，许用压力（Mpa）=100120，取中间值 =110。由轮毂宽度并参照键长度系列，取键长L=46mm校核轴键键槽公称直径d公称尺寸bh键长 L键标记宽度b深度公称尺寸b极限偏差轴 t榖 t1普通键联接轴N9榖JS92230 8752键 C852 GB1096-800.0184.03.3-0.036-0.018303810880键 C1080 GB1096-105.03.33844 12832键 1232 GB1096-1200.021553.3-0.043-0.0215-0.043-0.02153844