机械设计基础专业课程设计计算说明指导书.doc

机械设计基本课程设计计算阐明书设计课题：二级圆柱齿轮减速器成都理工大学工程技术学院自动化系 机械工程及自动化专业级 机电1班设计者： 孙皓指引教师：董仲良 谢欣然11月29日 目录设计任务书1.传动装置总图2.设计规定3.已知条件一、 原动机选取二、 分派传动比三、 传动装置运动和动力参数计算四、 传动零件设计计算五、 轴构造设计及强度计算六、 轴承寿命校核计算七、 平键强度校核八、 减速器箱体设计九、减速器润滑方式、密封形式十、结尾语参照资料设 计 任 务 书1. 传动装置总图 2.设计规定：1） 选取电动机类型和规格；2） 设计减速器和展开式齿轮传动；3） 选取联轴类型和型号；4） 绘制减速器装配图和零件图；5） 编写设计阐明书。3.已知条件设计一卷扬机减速器，卷扬机起吊重物为W=15KN,起吊为匀速提高，起提高速 为V=0.65m/s;卷筒直径400mm。设卷筒效率总=0.81。.所设计减速器应为二级减速器(电动机与减速器输入轴选用弹性联轴器直联)。一、电动机选取：1）输送机主轴效率功率：PW=Fv=Wv=150000.65=9750W2） 输送机主轴转速：nw=601000VD=6010000.65400=31.05rmin3） 电动机输出功率：由于减速器总效率为总=0.81P0=Pw/=97500.81=12.03kw选取电动机额定功率Pm=（11.3）P0 查表选用Pm=13kw4) 电动机转速： 齿轮传动比i2=840。则总传动比为i总=840故电动机转速可选范畴nm =i总nW =84031.05rmin=248.41242rmin5）电动机类型选取按已知工作规定和条件，选用YZR型绕线转子三相异步电动机。符合这一范畴异步转速有963 rmin，再依照计算出容量，由参照文献【1】查得YZR180L-6符合条件二、分派传动比：1. 估算传动装置总传动比：i总=nm/nW=963/31.05=312. 依照公式：试分派传动比： -第一级齿轮传动i1=1.4i2=6.6第二级齿轮传动：i2=4.7三、传动装置运动和动力参数计算： 1.电动机轴计算n0=nm=963rmin P0= Pd =13kw T09550P0n0955013963=129N.m2.轴计算(减速器高速轴)n1=n0=963rminP1=P01130.9912.87kwT1T01127.71N.m3.轴计算(减速器中间轴)n2=n1i1=9636.6=146rminP2=P12=12.870.970.99=12.36kwT29550P2n2955012.36146809.42N.m4.轴计算(减速器低速轴)n3=n2i2=1464.731rminP3P2312.360.990.9711.87kwT39550P3n3955011.87313653N.m5.轴计算(滚筒轴)n4=n331rminP4P3411.870.990.9911.63kwT49550P4n4955011.63313583N.m设计成果如下 轴号参数电动机（0）轴轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）转速n（r/min）963963146 3131功率P(kw) 13 12.87 12.3611.87 11.63转矩T（N.m） 129127.71 809.42 3653 3583四、传动零件设计计算：(一).高速级圆柱齿轮传动设计计算1.选取齿轮材料及精度级别 小齿轮选用40 Cr表面淬火,硬度为50HRC。大齿轮选用40Cr表面淬火，硬度为52HRC。由于是普通减速器 故选用8级精度 .2.按齿面弯曲强度设计由【2】表11-3查得载荷系数K=1.5选取齿轮齿数 小齿轮齿数取22，则大齿轮齿数Z2=i1Z1=226.6=145.2,圆整得Z1=145，齿面为非对称硬齿面，由【2】表11-6选用d=0.4由【2】表12-1查得 H =1200MPa F=720MPa由图11-8得， 齿形系数YFE=2.84，应力修正系数YSa=1.58又表11-5得，SF=1.3，SH=1.1即F1=F / SF =720/1.3=554MPa H1 =H/ SH =1200/1.1=1091MPa m2KT1 YFEYSadZ1 2F113 = 21.51280002.841.580.455422213 =2.52mm 由【2】表4-1知 原则模数 m=3分度圆直径：d1=m Z1=322=66mm d2=m Z2=3145=435mm 齿宽： b=dd1=0.466=26mm 故：大齿轮齿宽取b1=26mm 小齿轮齿宽取 b2=31mm a=mZ1Z22=322145）2=250.5mm3.按齿面接触强度校核 对于原则齿轮，ZH=2.5查表11-4，ZH =188 H = ZH ZH2KT（u1）/ b1 d1 2 u 12 =1882.521.5128000（6.61）/ 3166 2 6.6 12 =851MPa H1 因此齿面接触强度校核足够。4.检查齿轮圆周速度 Vd1n16000066963600003.32 m/s对照表11-2， 因此选8级精度是适当（二）.低速级圆柱齿轮传动设计计算1.选取齿轮材料及精度级别 小齿轮选用40 Cr表面淬火,硬度为50HRC。大齿轮选用40Cr表面淬火，硬度为52HRC。由于是普通减速器 故选用8级精度 .2.按齿面弯曲强度设计由【2】表11-3查得载荷系数K=1.4选取齿轮齿数 小齿轮齿数取24，则大齿轮齿数Z4=i2Z3=244.7=128.8,圆整得Z1=128，齿面为对称硬齿面，由【2】表11-6选用d=0.5由【2】表12-1查得 H =1200MPa F=720MPa由图11-8得， 齿形系数YFE=2.76，应力修正系数YSa=1.59又表11-5得，SF=1.3，SH=1.1即F2=F / SF =720/1.3=554MPa H2 =H/ SH =1200/1.1=1091MPa m2KT1 YFEYSadZ3 2F213 = 21.48000002.761.590.655424213 =3.72mm 由【2】表4-1知 原则模数 m=4分度圆直径：d3=m Z3=324=96mm d4=m Z4=3112=448mm 齿宽： b=dd3=0.696=58mm 故：大齿轮齿宽取b4=58mm 小齿轮齿宽取 b3=63mm a=mZ3Z42=424128）2=272mm3.按齿面接触强度校核 对于原则齿轮，ZH=2.5查表11-4，ZH =188 H = ZH ZH2KT（u1）/ b3 d32 u 12 =1882.521.4800000（4.71）/ 6396 2 4.7 12 =1017MPa(Me/0.1-1b)1/326.3mm 故设计轴有足够强度，并有一定余量（二） 中间轴构造设计：1.选取轴材料及热解决由已知条件知减速器传递功率属于小功率 ，对材料无特殊规定 ，故选用45号钢并经调质解决。2.按钮转强度估算直径 依照表【2】表14-2得C98107 ,取C=100， P2=12.36Kw，又由式 d1CP2n213 d1,10012.361461343.91 mm 考虑因素到轴上会连齿轮，会有键槽存在故将估算直径加大35。取为45mm；3.轴构造设计 （1）拟定轴构造方案：此轴安装2个齿轮，如图2-1所示，从两边安装齿轮，两边用套筒进行轴向定位，周向定位采用平键连接，轴承安装于齿轮两侧，轴向采用套筒定位，周向采用过盈配合固定。拟定各轴段直径，由整体系统初定各轴直径.（2）拟定各轴段直径和长度： 轴段安装轴承,因而要先选取轴承。由估算直径选用轴承6210,可知其直径50mm。 轴段安装齿轮，可取其直径为52mm。 轴段对两齿轮轴向定位，可取其直径为55mm。 由齿轮2和轴齿轮1中心线重叠，齿轮3需要与内壁有10mm距离，可求出各段轴长。如图（三） 输出轴构造设计1.选取轴材料及热解决由已知条件知减速器传递功率属于小功率 ，对材料无特殊规定 ，故选用45号钢并经调质解决。2.按钮转强度估算直径 依照表【2】表14-2得C98107 ,取C=100， P3=11.87Kw，又由式 d3CP3n313 d3,10011.87311373.58 mm 考虑因素到轴最小直径要连接离合器，会有键槽存在故将估算直径加大35。且要与离合器配合，故取为d380mm。3.轴构造设计 （1）拟定轴构造方案： 齿轮左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定，齿轮周向固定采用平键连接，轴承安装于轴段和轴段处，分别用轴肩和套筒对其轴向固定，周向采用过盈配合固定.（2）拟定各轴段直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半离合器孔径，选用轴段直径为80mm,由表可查得L=110mm.轴段:：为安装轴承端盖，其直径取83mm，轴段长度初定为L=40mm，。轴段：此轴段为安装轴承，查表选用滚动轴承6017，可得其直径为85mm，由于此轴段右端用套筒固定齿轮，齿轮4与齿轮3中心线应重叠，可取其长度L=45mm。轴段：为安装齿轮某些，取其直径为90mm,因而其尺寸应比齿轮宽度短23mm.取L=56mm。轴段：为轴承安装尺寸，因而查轴承6017可得其直径为90mm。 轴段：此轴段为安装轴承，查表选用滚动轴承6017，可得其直径为85mm，由于此轴段长度应比轴承宽度长12mm，故取其长度为24mm。六、轴承寿命校核计算1.输入轴轴承型号6010寿命校核计算：1）.支反力： 由轴构造可知，支反力Fr为FBY,对轴列力平衡方程FAYL+FR1L2=0FBYL+FR1L1=0由上式，可解得 FBY-=1022N 即Fr=1022N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5，ft=1=3， Lh=15000h. X=1. P=XFr=11022=1022N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=14.6KN又轴承型号6010额定动载荷为22KN,故满足设备使用规定，寿命足够！2.中间轴轴承型号6210寿命校核计算：1）.支反力： 由轴构造可知，支反力Fr为FAY,对轴列力平衡方程FBYLFR2L1FR3L12=0FR2L23FR3L2FAYL=0FR2=FR1 (齿轮啮合中互相作用力)由上式，可解得 FAY=3200N 即Fr=3200N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n2Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5，ft=1=3， Lh=15000h. X=1. P=XFr=13200=3200N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=24.4KN又轴承型号6210额定动载荷为35KN,故满足设备使用规定，寿命足够！3.输入轴轴承型号6017寿命校核计算：1）.支反力： 由轴构造可知，支反力Fr为FAY,对轴列力平衡方程FR4L2FAYL = 0FR4=FR3(齿轮啮合中互相作用力)由上式，可解得 FAY=3570N 即Fr=3570N2）.轴承寿命： 按公式C=fpP(60n3Lh/106)1 /ft，求得C，查表取fp=1.5，ft=1=3， Lh=15000h. X=1. P=XFr=13570=3570N， C=fpP(60n1Lh/106)1 /ft=16.24KN又轴承型号6017额定动载荷为50.8KN,故满足设备使用规定，寿命足够！七、平键强度校核：已知： p = 120 MPa，p = 4T / d l hp故应采用双键，且应加大键长p = 1.5120= 180 MPa由公式l4T / dhp,解得，l64.42mm选用l=78mm. 八、减速器箱体设计低速级中心距a=272mm箱座壁厚=0.025a+3=9.8mm 取为10mm箱盖壁厚=0.025a+3=8.5mm 取为9mm箱座凸缘厚度b=1.5=15mm箱盖凸缘厚度=1.5=12.5mm箱座底凸缘厚度b2=2.5=25mm箱座上肋厚m=0.85=8.5mm，取m=9mm箱盖上肋厚=0.85=7.2mm，取=8mm地脚螺栓直径=0.036a+12=21.8mm,取M22轴承旁连接螺栓直径=0.75=16.5mm，取M16上下箱连接螺栓直径=0.5=11mm，取M12定位销孔直径d=0.7=8.4mm，取d=8mm 地脚螺栓数目 n250mm,n=6轴承盖螺钉直径 =8.8mm,取d3=8mm 窥视孔螺钉直径=8.8mm,取d4=8mm 轴承旁凸台半径 外机壁至轴承座端面距离 齿轮端面与内机壁距离 =10mm 通气器：简易通气器九、减速器润滑方式、密封形式1.润滑本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过恰当油沟来把油引入各个轴承中。1）.齿轮润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度小，因此浸油高度约为3050。取为30。2）.滚动轴承润滑由于轴承周向速度小，因此宜开设油沟、飞溅润滑。2.密封形式轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号依照轴段选用。十、结尾语通过本学期课程设计，自己在设计过程中体会到了诸多，使自己从本来对自主设计生疏变得对设计办法逐渐掌握,同步在设计过程中学到了诸多，也逐渐学会掌握此前学过知识。（1）从整体上,这次设计过程使我深刻结识到了从事机械设计工作艰巨性和挑战性,也让我进一步熟悉了机械设计基本流程.从事机械设计并不是一件简朴工作,而是一件复杂和细致工作.这就规定咱们在平时养成认真.谨慎习惯.机械设计上任何一种小失误均有也许酿成巨大悲剧和挥霍.特别是在这次减速器设计过程中让我收获了好多，由于各种因素，在这次设计中也犯了诸多错误，日后在教师和同窗指引下改正了错误，但设计过程中由于无经验，设计过程相称艰辛，一种小小错误都使我设计毁于一旦，重复修改设计了诸多次。（2）、从自身角度来讲，这次机械设计课程设计也让我充分结识到综合运用自己所学过知识重要性，同步也使得自己将此前学过知识重新回顾并复习，同步也更加纯熟运用各种应用软件，如AutoCAD，Word等。本次专业课程设计让我获益非浅。由于时间急迫，因此这次设计存在许多缺陷，例如说箱体构造庞大，重量也很大；齿轮计算不够精准；设计经济性未考虑充分等缺陷，我相信，通过这次实践，能使我在后来设计中避免诸多不必要工作，有能力设计出构造更紧凑，传动更稳定精准设备。设计中，指引教师董教师教师和谢教师为我提供了多方面协助，对于存在问题及时做出理解答，使我避免了诸多错误，少走了许多弯路。在此，我对教师表达衷心感谢和真诚祝愿！参 考 资 料1 吴宗泽，罗圣国，机械设计课程设计手册，高等教诲出版社，5月第三版；2 杨可桢，程光蕴，李仲生，机械设计基本，高等教诲出版社， 5月第五版；3朱辉，唐保宁，陈大复，画法几何及工程制图，.上海科学技术出版社，8月第六版；4罗圣国，李平林，机械设计课程设计指引书高等教诲出版社，1990年4月第二版；5 刘品，陈军，.机械精度设计与检测基本，哈尔滨工业大学出版社，8月第七版