专业课程设计用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器.doc

专业课程设计用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器机械设计课程设计计算说明书 设计题目_ _系_专业 _ 班 设 计 者 _ 指导教师_ 2011 年 1 - 45 -机械设计课程设计计算说明书目 录设计任务书1传动方案的拟定及说明2电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数4传动件的设计计算4轴的设计计算10键联接的选择及校核计算20滚动轴承的选择及计算21连轴器的选择22减速器附件的选择22润滑与密封22参考资料目录22设计小结22机械设计课程设计任务书 题目：设计一用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器 总体布置简图 1电动机 2联轴器 3二级展开式圆柱齿轮减速器 4联轴器 5传送带工作情况 一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑） 设计原始数据运输工作拉力F（N）3300运输带工作速度V（m/s）1.2卷筒直径D（mm）350工作条件一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑）使用期限十年、大修期三年生产批量10台生产条件中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮动力来源电力、三箱交流、电压200/300伏运输带速度允许误差0.07d，故取h=6，则轴环处的直径=82mm。轴 环宽度，取 4）轴承端盖的总宽度为32mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取 5）由低高速级齿轮与壁面的距离关系及齿轮间的距离关系，及轴承与内 壁面的距离关系，可确定=22+8+16+4=50mm；=79mm。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按=70mm由表6-1 查得平键界面，键槽长为70mm。选择齿轮与轴的配 合为.同样，半联轴器与轴的连接选用平键 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，2、4处圆角R1.5，其余各处R2.0.5. 求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和 扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出轴的危险截面C。6. 按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，调质处理，由表15-1查得=60MPa。因此,故安全7. 精确校核轴的疲劳强度： （1）判断危险截面： 截面A，2,3，B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转迁都较为宽裕确定的，所以截面A，2,3，B均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面6,7处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面6的应力集中的影响和截面7的相近，但截面7不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面4,5显然更不必校核。由第三章附录可知，键槽的而应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面6左右两侧即可。 （2）截面6左侧 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=279271195778Nm 截面6左侧的扭矩为：=629630Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求的，有 =2.72，2.18 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故轴的选用安全。 （3）截面6右侧： 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=279271195778Nm 截面6左侧的扭矩为：=629663Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 截面上由于轴环而形成的理论应力集中系数及按设计手册查取。由 ， 经插值后可查得 =2.43，=1.93 轴的材料敏感系数：， 故有效应力集中系数为 由附图3-2的尺寸系数，由附图3-3的扭转尺寸系数 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故该轴在截面6右侧的强度也是足够的。输入轴的设计计算计 算 及 说 明结 果1，高速轴上的功率，转矩和转速： =4.78kW；=47570Nmm；=960r/min。2作用在齿轮上的力： 已知高速级齿轮的分度圆直径： 圆周力： 径向力：3.初步确定轴的最小直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得= 由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，即：mm 根据 ，查表14-1，有。 所以 Nmm 采用凸缘联轴器，型号GY7-J1型，公称转矩Tn=112000Nmm， 许用转速9500r/min。轴孔直径28mm，故取=28mm， 半联轴器长度L=47mm，毂孔长度=44mm，联轴器和轴配合采用4. 轴的设计方案。 （1）设计方案： （2）确定轴的各段直径和长度： 1）为了满足半联轴器的轴向定为要求，1-2轴断左端需制出一轴肩，故取 2-3断的直径=36mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在 轴端面上，故1-2断的长度应比L1略短一些，现取=42mm。 2）初步选择滚动轴承。应轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参 照工作要求并根据=36mm，初步选取6208，其尺寸为 ，故=40mm； 右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册上查得6208型轴承的定位轴 肩高度h不小于3.5mm，因此，取=47mm。 3）由于齿轮分度圆直径太小，故将齿轮设置成为轴的一部分。 4）轴承端盖的总宽度为36mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取66mm。 5）由齿轮与壁面的距离关系及轴承与内壁面 的距离关系，可确定=20mm；=122mm。 （3）轴上零件的周向定位： 半联轴器采用平键连接。按=28mm由表6-1查得平键界面 ，键槽长为36mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，2、5、6处圆角R1，其余各处R1.6.5.求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。6.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，正火处理，由表15-1查得=55MPa。因此0.07d，取h=5，则轴环处的直径48mm.轴承段取d=35的轴承，轴承代号为6207，尺寸，故=35mm,。由轴承和内壁面之间的距离和齿轮与内壁面之间的距离关系，可得出；。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮处采用平键连接。按=38mm，由表6-1查得2-3处平键尺寸 为，L=80mm。4-5处平键尺， L=40mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，其余各处取R1.2. 从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。5.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料40Cr，调质处理，由表15-1查得=70MPa。因此故安全 键 的 校 核低速轴键计 算 及 说 明结 果平键校核公式：联轴器处：尺寸：轴段直径：d=48mm扭矩T=629.63Nm轴槽深t=5.5mm所以：l=L-b=70-14=56mm k=h-t=9-5.5=3.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力，取145MPa所以，可以满足使用要求齿轮处：尺寸：轴段直径：d=70mm扭矩T=629.63Nm轴槽深t=7.5mm所以：l=L-b=70-20=50mm k=h-t=12-7.5=4.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格合格高速轴键计 算 及 说 明结 果联轴器处：尺寸：轴段直径：d=28mm扭矩T=47.57Nm轴槽深t=4mm所以：l=L-b=36-8=24mm k=h-t=7-4=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格中间轴键计 算 及 说 明结 果高速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=38mm扭矩T=201.27Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=40-10=30mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求低速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=38mm扭矩T=201.27Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=80-10=70mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求轴 承 的 校 核低速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：6212轴承基本额定载荷：C=47.8kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求高速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：6207轴承基本额定载荷：C=25.5kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求中间轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力： 轴承型号：6208轴承基本额定载荷：C=29500kN基本额定寿命：，球轴承：3.所以 预期计算寿命：满足要求减速器附件的选择通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器：选用游标尺M12起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M201.5减速器的润滑一、 润滑方式及油量采用浸油润滑，取油面浸没高速级大齿轮为一个齿高，所以油面距内箱底高约50.5mm。二、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用70号机械润滑油。参考资料目录1机械设计课程设计指导书，高等教育出版社，龚溎义，罗圣国，李平林，张立乃，黄少颜 编，1990年4月 第2版；2机械设计（第八版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚 主编，2006年5月第8版；3机械设计手册（新编软件版）2008，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月第一版；6机械制图（第5版），高等教育出版社，何铭新 钱可强 编，2004年1月第5版；7互换性与技术测量基础，华中科技大学出版社，李军 主编，2011年6月第2版。设计小结 由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。