机械设计方案课程设计方案变速箱设计方案说明书范本.doc

机械设计方案课程设计方案变速箱设计方案说明书262020年4月19日文档仅供参考1、设计任务书.22、传动方案拟定.43、电动机的选择.44、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.65、齿轮传动的设计.76、传动装置的运动和动力设计.117、传动轴的设计.128、滚动轴承的设计199、键连接的设计2110、联轴器的设计2311、箱体的设计.2412、润滑和密封的设计2613、设计小结.2714、参考资料目录28设计题目：闭式直齿圆柱齿轮减速器一， 设计题目设计带式输送机传动装置）1V带传动；2电动机；3圆柱齿轮减速器；4联轴器5输送带； 6滚筒原始数据：原始数据题号题号1第42运输带拉力FN）2100运输带速度Vm/s）1.6卷筒直径D47号, 46号, 3号注：传动不逆转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍，传送带速度允许误差为5%。设计工作量：1. 设计说明书一份；2. 减速器装配图1张A0或A1）3. 零件工作图13张。一、传动方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。二、电动机选择：1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2，选择电动机功率。工作机所需要的电动机输出功率为：Pd=Pw。滚筒的工作效率为0.96. Pw=Fv1000w ，以Pd= Fv1000w。由电动机至工作机之间的总效率包括工作机效率）为w=122233456式中：1、2、3、4、5、6分别为带传动，齿轮传动的轴承，齿轮传动，联轴器，卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取1=0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.97、5=0.98、6=0.96，则w=0.960.990.990.990.970.970.970.980.96=0.80因此Pd= Fv1000w=4.04Kw。3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒601000V/ /76.4 =458.41528 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min。确定电动机功率的原则是电动机的额定功率Ped稍大于Pd。本题的Pd=4.04Kw。根据容量和转速，由相关手册查出一适用的电动机型号：传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132M2-65.5100096012.5634.188综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：电动机主要外形和安装尺寸：中心高H外形尺寸Lx(AC/2+ADHD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325153453152161781238801041三、各轴运动参数和动力参数的计算计算步骤设计计算与内容设计结果10轴电动机轴）P0=4.04KW n0=960r/minT0=9550P0/n0=95504.04/960=40.189N.mP1=P01 =4.040.96=3.8784KWn1=n0/i1=960/3=320/minP0=4.04KWn0=960r/minT0=40.189N.mP1=3.8784KWn1=320r/min2）1轴高速轴）T1=9550P1/n1=95503.8784/320=115.74N.mP2=P12234=3.87840.9820.970.97=3.5046KWT1=115.74N.mP2=3.5046KW3）2轴低速轴）n2=n1/i2=320/4.188=76.4r/minT2=9550P2/n2=95503.5046/76.4=438.075N.mn2=76.4r/miT2=438.075N.m4）3轴0轴1轴2轴W轴转速n(r/min4.0432076.476.4转矩T求出d1值，确定有关参数与系数。1） 转矩T1 、T1=9.55106p/n=9.551064.04/320=115746 N.mm2） 载荷系数K、查表10.11取K=1.13） 齿轮Z1和齿宽系数。小齿轮的齿数z1取为25，则大齿轮齿数Z2=4.18825=104.7。故取Z2=105因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表10.20取d=1。4） 许用接触应力【H】由图机械设计基础中10.24查的Hlim1=580MPa，Hlim2=550Mpa，由表10.10Pag180）查得SH=1，公式N1=60njLhPag180），N1=60njLh=603201365524）=8.4096108 ，N2=N1/4.188=8.4096108/4.188=2.008108查图10.27得：ZNT1=1.02，ZNT2=1.1，由式10.13）可得【H】1= ZNT1Hlim1/SH=513MPa，【H】2=ZNT2Hlim2/SH=572.4 MPa故d176.43【1.11157465.2）/14.2513513）】1/3=64.4272mm、m=d1/z1=64.633/25=2.57709mm，由表10.3Pag165），取标准模数m=2.75mm。5） 计算主要尺寸。d1=mz1=2.7525mm=68.75mmd2=mz2=2.75105=288.75mmb2=dd1=168.75mm=68.75mm经圆整后取b2=70mm, b1=b2+5mm=75mma=m/2z1+z2）=0.52.75130=178.75mm.按齿根弯曲疲劳强度校核由式10.24）得出F,如F【F】则校核合格确定有关系与参数：1）齿形系数YF查表10.13得YF1=2.65，YF2=2.182）应力修正系数YS查表10.14得YS1=1.59，YS2=1.80由图10.25查得Flim1=210MPa，Flim2=190MPa。由表10.10查得SF=1.3由图10.26查得YNT1=1、YNT2=1由式YFYS=21.11157462.651.591000/(692.75225=82F1=162MPa、F2=822.181.8/(2.651.59=76.3659F2=146MPa齿轮齿轮弯曲强度校核合格。=1.1519m/s。V2 =27576.4/(601000=1.155m/s。由表10.22可知，选8级精度是合适的。nw=960/3/76.19=0.275%5%，输送带允许带速误差为5%合格。数据汇总名称小齿轮大齿轮分度圆直径d68.75288.75齿顶高2.752.75齿根高8.258.25齿全高h6.18756.1875齿顶圆直径74.25294.25齿根圆直径61.875281.875基圆直径64.6038271.33624中心距a178.75传动比i4.188齿宽7570六、传动装置的运动和动力设计已知电动机额定功率P=4.04Kw，转速n=960r/min，从动轴高速轴）n1=320r/min，每天工作24h，由表8.21知Ka=1.2（1） Pc=KaP=1.24.04=4.848KW（2） 选取带型号。Pc=4.848KW,n1=960r/min。由图8.21选取普通V带型号（3） 确定带轮直径d1，d2。按表8.3选取标准值d1=106mm，d2=315mm。误差323.047-320）/320=0.00952，在5%内为允许值。验算带速V=d1n1/60000=5.328m/s，带速在525m/s范围内（4） 确定带的基准直径长度Ld，和实际中心距a0.7d1+d2）d02d1+d2），L0=2a0=3.14d1+d2）/2+d1-d2）d1-d2）/4a0=1879.505mmaa0+Ld-L0）/2=640mm。中心距的a的变化范围为amin=a-0.015Ld=613mm，amax=a+0.03Ld=694mm。验算小带轮包角a1a1=180-d1-d2）57.5/a=161.2879120确定V带根数zZPc/【p0】p0=0.954kw,由表8.11查得P0=0.11908kw，由表8.11查得包角系数Ka=0.96得普通V带根数Z=4.848/0.96/1.01/ 确定输入轴上各部位的尺寸273页表14.2得强度极限B=650MPa，在查书1，272页表1402得许用弯曲应力【-1b】=60MPa。2. 按钮转强度估算轴径。根据书265页表14.1得C=107118.又由式确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴经过键联接，则轴应该增加3%5%，取D1=30mm，又带轮的宽度B=Z-1）e+2f=5-1）15+29=78mm，则第一段长度L1=80mm右起第二段直径取D2=38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm求齿轮上作用力的大小、方向：小齿轮分度圆直径：d1=68.75mm作用在齿轮上的转矩为：T= 9.55106P/n=115746Nmm求圆周力：Ft, Ft=2T2/d2=2115746/68.75=3367.1563N求径向力Fr, Fr=Fttan=3367.1563tan200=1254.1006NFt，Fr的方向如下图所示FHA=FHB=Ft/2=3367.1563/2=1683.578N-截面处的弯矩为: MHC1=1683.57857.5=96805.7436Nmm-截面处的弯矩为：MHC2=1683.57820=3367.156 Nmm3）、作垂直平面内的弯矩图:支点反力。FVA=650.8787、FVB=603.2218-截面左侧的弯矩为：Mvi左=34685.2535 Nmm-截面右侧的弯矩为：Mvi右=13017.574 Nmm做合成弯矩图：-截面：Mi左=90378.56、Mi右=34848.307（5） 求当量弯矩，修正系数a=0.6-截面：Mei=77700.5 Nmm，-截面：Meii=70576.817 Nmm由图14.21能够看出截面-，-所受弯矩相同，但弯矩MeiMeii，且轴上还有键槽，但由于轴径d4d3，故也应对截面-进行校核。-截面：e= MD/W=2.3911mpa-截面：e= MD/W=11.027mpa查教材272页表14.2得【-1b】=60MPa，满足e【-1b】的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量。受力图如下3、 输出轴的设计计算。确定轴上零件的定位和固定方式按扭转强度估算轴的直径由前面计算得，传动功率P2=3.5046kw, n2=76.4r/min工作单向，采用深沟球轴承支撑。由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率故选用45刚并经调质处理，硬度217255HBS根据课本14.2）式，并查表14.1，得d确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴经过键联接，则轴应该增加5%，取 按弯扭合成强度校核轴径按设计结果画出轴的结构草图图a）1） 画出轴的受力图图b）作水平面内的弯矩图图c支点反力为）截面处的弯矩为MHI= .397/2=97160Nmm截面处的弯矩为MHII= .323=46076Nmm2） 作垂直面内的弯矩图合成弯矩图图e）MI=35363.52+971602）1/2=103396 NmmMII=16770.32+460762）1/2=49033 Nmm1） 求转矩图确定危险截面及校核强度由图能够看出，截面可能是危险截面。但轴径d3 d2，故也应对截面进行校核。截面：eI=MeI/W=322200/(0.1603=14.9Mpa截面：eII=MeII/W=3 1/(0.1553=19.2Mpa查表得-1b=60Mpa,满足e-1b的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定余量。其受力图如下八滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命Lh=536524=43800小时1.输入轴的轴承设计计算1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，因此P=Fr=1254NP=fp Fr=1.11254=1379.4n2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 3）选择轴承型号查课本P154页，选择6208 轴承 Cr=29.5KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格其草图如下：2.输出轴的轴承设计计算1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，因此P=Fr=1458.29N2）求轴承应有的径向基本额定载荷值3）选择轴承型号查课本P154页，选择6011轴承 Cr=30.2KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格九、键的设计设计步骤设计计算与内容设计结果一、联轴器的键1、选择键的型号2、写出键的型号二、齿轮键的选择1、选择键的型号2、写出键的型号3、输入端与带轮键选择C型键 由轴径d1=45mm，在表14.8查得键宽b=14mm，键高h=9mm，L=36160mm。 L=54mm =4525.871000/选键为C1470GB/T1096-1979选择A型键轴径d4=60mm，为了使加工方便应尽量选取相同的键高和键宽。但强度不够。查表14.8得键宽b=18mm， h=11mm，L=50200mm,取L=56mm l2=L-18=56-18=38mmjy2=4T/(dhl2=4525.871000/取键A1880GB/T1096-1979选轴径d4=30mm，查表14.8取键108。即b=10，h=8，L=50l2=L-10=60-10=50mmjy2=4T/(dhl2=4138.951000/30850）=46.317【jy】选择C型键b=14mmh=9mmL=54mm型号：C1470GB/T1096-1979选择A型键b=18mmh=11mmL=56mm型号：A1880GB/T1096-1979十、联轴器的选择设计步骤设计计算与内容设计结果一、计算联轴器的转矩二、确定联轴器的型号定距环由表16.1查得工作情况系数K=1.3由式16.1得主动端 TC1=KT2 =1.3525.87=683.63Nm 从动端TC2=KTW =1.3495=643.5NmTm=1250Nm附表.）由前面可知： dC=40.2344.37mm又因为d=C1+0.05） =40.2344.37）1+0.05）=42.2446.59mmn2=76.r/minn=4000r/min由附表9.4可确定联轴器的型号为弹性柱销联轴器 HL4GB5014-。 由其结构取 L=11.5 d=55 D=64TC1=683.63NmTC2=643.5Nm标记为：HL4GB5014-十一、减速器箱体设计设计步骤设计计算与内容设计结果轴中心距箱体壁厚箱盖壁厚机座凸缘厚度机盖凸缘厚度机盖底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺钉数目轴承旁联结螺栓直径盖与座连接螺栓直径联结螺栓d2的间距轴承端盖的螺钉直径d3窥视孔盖螺钉直径d4定位销直径起盖螺钉dqd2至外壁距离d1至外壁距离df至外壁距离df至凸缘距离d1至凸缘距离d2至凸缘距离座端面与内箱壁距离机盖机座力厚轴承端盖外径大轴小轴轴承旁连接螺栓距离a=162.5mm1=0.02a+1mm=5.0625mm8mm1=0.02a+1=5.06258mmb=1.5 =12mm b1=1.51=12mmb2=2.5=2.58=20mmdf=0.036a+12 =17.9mm取整偶数20mma250，n=4d1=0.75df=15mm查表3-3取16mmd2=0.50.6）df=1012mm 取d2=12mml=150200mm由表3-17得：d3=0.40.5）df =810mmd4=0.30.4）df=68mmd=0.30.4）d2=8.49.6mmd=d3 =90+d3 =80+55.5）8=130135mmS=D2尽量靠近，以Md1和Md2不干涉为准一般取S=D2a=162.5mm1=8mm1=8mmb=12mmb2=20mmdf=20mmn=4d1=16mmd2=12mml=150200mmd3=10mmd4=8mmd=10dq=10C1=24mmC1=19mmC1=27mmC2=25C2=24.8C2=281=10mm2=9mmm1=7mmm=7mmD2=140mmS=D2D2=130mmS=D2取153.75十二、减速器的润滑、密封设计步骤设计计算与内容设计结果一、齿轮的润滑1选择润滑方式2）确定油深二、轴承润滑三、密封对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度V=1.76m/s 经过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其它有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。最明显的变化是我的CAD绘图水平技术有了突飞猛进的进步。在这过程中不断地遇到各种问题，经过自己的努力和请教同学这些问题都一一解决。到图纸被打印出来时那份久违的喜悦与成就感重新来临。十四、参考资料书名主编1、机械设计基础第三版）2、机械设计基础课程设计指导书 陈立德陈立德