北航机械设计满分答辩--说明书.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目 一级齿轮减速器 北京航空航天大学 前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计的说明，（搓丝机是专业生产螺丝的机器，）（减速器）使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。目录前言2机械零件课程设计任务书4一、题目：设计（带式运输机的传动装置）齿轮减速器（编号14）4二、设计任务4三、具体作业4主要零部件的设计计算5一、传动方案的确定5二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数51电动机的选择52传动比分配63各级传动的动力参数计算64将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表7三、传动零件的设计、计算71.V带传动的设计72带的参数尺寸列表93减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计10四、轴的设计与校核161高速轴的设计162低速轴的设计19五、键联接的选择与校核221高速轴外伸端处键联接222低速轴外伸端处键联接223低速轴与大齿轮配合处键联接23六、轴承的选择与校核241、高速轴承242、低速轴承24七、联轴器的选择与计算25八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明25九、箱体结构相关尺寸26十、参考资料26机械零件课程设计任务书一、题目：设计（带式运输机的传动装置）齿轮减速器（编号14）传动装置简图如右图所示。1运输机的数据：运输带的工作拉力F=1500 (N)运输带的工作速度V=1.65 (m/s)运输带的滚筒直径D=260 (mm)2工作条件：空载启动、连续、单向运转、载荷平稳。3使用期限及检修期间隔：工作期限为10年，每年工作365日，每天工作16小时；T=58400h4生产批量及生产条件：只生产几台，无铸钢设备。1电动机；2V带传动;3减速器（斜齿）；4联轴器；5带式运输机；二、设计任务1选出电动机型号；2确定带传动的主要参数及尺寸；3设计该减速器；4选出联接减速器输出轴与运输机轴的联轴器。三、具体作业1减速器装配图一张；2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；3说明书一份。主要零部件的设计计算一、传动方案的确定项目-内容设计计算依据和过程计算结果优点：缺点：采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果1电动机的选择1）选择电动机类型按工作要求选用Y系全封闭自扇式笼型三相异步电机，电压380V。2）选择电机容量（1）工作机所需功率（2）传动效率（3）实际需要功率3）确定电动机（1）工作机转速（2）确定电动机通常带传动的传动比，一级圆柱齿轮减速器，故总传动比为，所以电动机的转速范围为：。这一范围常用的电动机转速为750r/min、1000r/min和1500r/min，通过比较价格、质量、尺寸、总传动比等条件，选用1000r/min较为合适。综上，电动机型号可选为Y132s-6 型，其额定功率为3kW，满载转速960r/min。Y132s-6型额定功率3kW满载转速960r/min2传动比分配1）总传动比2）带传动比3）减速器传动比由取则3各级传动的动力参数计算1）各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）2）各轴输入功率3）各轴输入转矩4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kNmm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.8828.6596030.96高速轴2.762.7482.5181.683202.640.96低速轴2.662.63209.18207.09121.210.98卷筒轴2.602.57205.02202.97121.2三、传动零件的设计、计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果1.V带传动的设计1）工作系数KA查表4-7得KA=1.02）电动机计算功率Pc3）V带型号由，查图4-15，选用A型普通V带A型普通V带4）大小带轮基准直径d2，d1取d1=100mm，则取d2=280mmd1=100mmd2=280mm5）验证V带带速带速，v在525m/s之内，合适。v=5.03m/s6）V带基准长度Ld和中心距a可得：，考虑初步选取中心距，得带长查表4-2，取得实际中心距，圆整取6957）小带轮包角的验算合适。8）确定带的根数（1）单根普通V带的基本额定功率由n满=960r/min及d1=100mm，查表4-3得，（2）传动比ii=3（3）额定功率增量查表4-4得，（4）包角修正系数由，查表4-9得，（4）带长修正系数由Ld=2000mm，查表4-2得（5）V带根数z圆整，取z=3根数9）确定初拉力F010）传动带在轴上的作用力FQ带轮结构大带轮采用腹板式，小带轮采用整体式。2带的参数尺寸列表A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/mm中心距a/mm带长Ld/mm1002806952000带根数z初拉力F0/N轴上载荷FQ/N3150.54895.43减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计1）材料选择和精度等级由于对传动要求不高，故大小齿轮选用软齿面。小齿面选用40Cr，调质处理，硬度HB=241286HBS，平均取260。大齿面选用45号钢调质处理，硬度HB=229286HBS，平均取240。小齿面硬度比大齿面大20HBS左右，符合要求。同侧齿面精度等级选8级精度小齿面选用40Cr调质大齿面选用45号钢调质2）初步计算小齿轮直径d1因采用闭式软式齿面传动，按齿面接触强度初步估算小齿轮分度圆直径。取， 转矩为：初步估计许用接触强度取取3）校核圆周速度和精度等级取8级精度合理。4）初取齿轮参数确定模数为取确定螺旋角为：小齿轮直径为：大齿轮直径为：初步齿宽为：校核传动比误差：齿数未做圆整，传动比不变。，5）校核齿面接触强度（1）计算齿面接触应力非变位斜齿轮弹性系数重合度：端面重合度：由于无变位，端面啮合角故端面重合度：纵向重合度因为，故：重合度螺旋角系数使用系数动载荷系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数：故齿面接触应力为：（2）计算许用接触应力总工作时间：齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数为：接触最小安全系数（一般可靠度）经验算6）确定主要尺寸中心距为圆整，取精确的螺旋角：合理端面模数为小齿轮直径为：大齿轮直径为：齿宽为：小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数7）校核齿根弯曲疲劳强度（1）计算齿根弯曲应力齿根弯曲应力为：（2）计算许用弯曲应力齿根弯曲疲劳极限：弯曲强度尺寸系数：弯曲强度寿命系数：应力修正系数相对齿根圆角敏感及表面状况系数：许用齿根弯曲应力为：（3）弯曲疲劳强度校核符合强度要求8）静强度校核因传动无严重过载，故不做静强度校核。9）齿轮其他传动的参数齿顶高ha=mn=2mm齿根高hf=1.25mn=2.5mm全齿高h= ha+ hf=4.5mm顶隙c= hf-ha=0.5mmha= 2mmhf=2.5mmh= 4.5mmc= 0.5mm10）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t115214.820.63齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d22982767260.09169.91齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mmhahfda1da2df1df221.564.09174.9157.09167.91四、轴的设计与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1高速轴（齿轮轴）设计：1）材料选取选用45号钢，正火，HB=170-21745号钢调质2）按扭转强度估算轴径 3）轴的空间受力分析输入转矩：小齿轮圆周力：小齿轮径向力：小齿轮轴向力：带轮拉力： 4）计算轴承支点的支反力，绘出水平和垂直弯矩（1）垂直面（YZ平面）弯矩图：（2）水平面（XZ面）（3）计算并绘制合成弯矩图5）计算转矩6）计算并绘制当量弯矩7）按弯扭合成应力校核轴强度故轴满足强度要求轴合格项目-内容设计计算依据和过程计算结果2低速轴设计：1）材料选取选用45号钢，正火，HB=170-21745号钢调质2）按扭转强度估算轴径 3）轴的空间受力分析输入转矩：圆周力：径向力：轴向力： 4）计算轴承支点的支反力，绘出水平和垂直弯矩（1）垂直面（YZ平面）弯矩图：（2）水平面（XZ面）（3）计算并绘制合成弯矩图5）计算并绘制当量弯矩8）按弯扭合成应力校核轴强度故轴满足强度要求轴合格五、键联接的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1高速轴外伸端处键联接1）材料选择选用铸铁，取铸铁，取2）键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dI=28mm及外伸端长度，选择键840，其中b=8mm，h=7mm，L=40mm键8403）键的校核键选取合适2低速轴外伸端处键联接1）材料选择选用45号钢，取45号钢2）键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dII=35mm及外伸端长度，选择键1050，其中b=10mm，h=8mm，L=50mm键10503）键的校核键选取合适3低速轴与大齿轮配合处键联接1）材料选择选用铸铁，取铸铁，取2）键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据轴径d=55mm及台阶长度，选择键1663，其中b=16mm，h=10mm，L=63mm键16633）键的校核满足要求键选取合适六、轴承的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1、高速轴承轴承主要性能参数轴承6207性能参数 Cr=16.2KN轴承受力情况FA=FAH2+FAV2,FB=FBH2+FBV2Fa=673N，FA=1692NFB=1650NFa=673NFFFaFA=0.40e=0.27X=56Y=1.65冲击载荷系数 fd=1.1,fd=1.1当量动载荷PA=fd(XFA+YFa) (FAFB)PA=2058N轴承寿命L10h=16670nCrP =10/3L10=1.83*105h5.8*104h极限转速综上，轴承合格2、低速轴承轴承主要性能参数轴承6008性能参数 Cr=17.0KN轴承受力情况FA=FAH2+FAV2,FB=FBH2+FBV2Fa=661N，FA=1533NFB=1250NFa=661N，FFFaFA=0.43e=0.26X=0.56Y=1.71冲击载荷系数 fd=1.1,fd=1.1当量动载荷PA=fd(XFA+YFa (FAFB)PA=1989N轴承寿命L10h=16670nCrP =3L10=1.74*105h5.8*104h极限转速综上，轴承合格七、联轴器的选择与计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果联轴器的选择低速轴外伸端需使用联轴器选用凸缘联轴器GY4型(GB5843-2003)凸缘联轴器GY4型联轴器参数公称转矩Tn（Nm）许用转矩n(r/min)轴孔直径d（mm）224900035轴孔长度外径D(mm)轴孔类型键槽类型L60105YA八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明项目-内容设计计算依据和过程计算结果润滑方式齿轮线速度故齿轮选用油润滑，需油量2L左右，最高-最低油面相距15mm轴承采用脂润滑齿轮选用油池润滑轴承采用脂润滑润滑油牌号润滑脂牌号选用中负荷工业齿轮油代号220(GB5903-86)选用钠基润滑脂牌号ZN-3(GB492-89)220ZN-3密封形式机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部九、箱体结构相关尺寸项目-内容设计计算依据和过程计算结果长宽高373mm196mm256mm机座壁厚机盖壁厚1机座凸缘厚b机盖凸缘厚b1机座底凸缘厚b2=8mm1=8mmb=1.5=12mmb1=1.51=12mmb2=2.5=20mm=8mm1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mm地脚螺栓直径df大齿轮顶圆与内机壁距离1小齿轮端面与内机壁距离2df=16.1mm11.2，取1=10mm2，取2=10mmdf=16.1mm1=10mm2=10mm轴承与箱体内机壁距离3外箱壁与轴承座端面距离l1轴承端盖凸缘厚t3=10mml1=30mmt=8mm3=10mml1=30mmt=8mm十、参考资料1.机械设计 王之栋 马纲 陈心颐 等编著 北京航空航天大学出版社 2011年8月第1版2.机械设计综合课程设计 王之栎 王大康 主编 机械工业出版社 2007年8月第2版