《西安交大机械课程设计最新《单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计》要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西安交大机械课程设计最新《单级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计》要点.docx（40页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、机械设计基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器最新设计目录第一章选 2第二章 课题题目及主要技术参数说明 .32.1 课题题目2.2 传动方案分析及原始数据 第三章减速器结构选择及相关性能参数计算 53.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章 齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮） .94.1 闭式齿轮传动设计4.1.1 闭式齿轮选材4.1.2 闭式齿轮的设计计算与强度校核4.1.3 闭式齿轮的结构设计数据：4.2 开式齿轮传动4.2.1 齿轮选材4.2.2 齿轮的设计计算与强度校核笫五章轴的设计计算（从动 轴） .185.1 I轴（电动机轴）的尺寸设计5.
2、1.1 I轴的材料和热处理的选择5.1.2 I轴几何尺寸的设计计算5.2 n轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核5.2.1 n轴的材料和热处理的选择5.2.2 n轴几何尺寸的设计计算5.2.3 n轴的强度校核第六章轴承、键和联轴器的选择 .326.1 轴承的选择及校核一6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算 387.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 箱体主要结构尺寸计算7.4 减速器附件的选择确定第八章总结42参考文献机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器第一章 绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算
3、，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节，也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使 我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：(1)培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础 理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面 的知识。(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序 和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和
4、创新能力。(3)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图 数据处理、计算机辅助设计方面的能力。(4)加强了我们对Ofice软件中Word*能的认识和运用。第二章课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目：一级闭式圆柱齿轮减速器2.2 传动方案分析及原始数据:设计要求:带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为50%使用期限为10年，大修期三年，小批量生产，两班制工作。原始数据：A11运输带卷筒所需功率P/（kW）: 5.8;运输带卷筒工作转速n （r/min） : 88卷筒中心高H （mm）: 300设计任务：1）减速器装配图1张（
5、A0或A1图纸）；2）零件工作图23张（传动零件、轴、箱体等，A3图纸）；3）设计计算说明书1份，60008000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机构 运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承 寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、 参考文献、设计小结等内容。结构设计简图:图1带式输送机传动系统简图设计计算说明书第三章减速器结构选择及相关性能参数计算减速器的结 构与性能介 绍3.1 结构形式3.2 电动机选择按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构(1)运输带卷筒所需功率P 卷筒=5.8Kw(2)
6、从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率 n总n.=nnnn2 息12 3 4n 1=0.99 联轴器效率；“2=0.98 一闭式齿轮传动效率；n 3=0.95开式齿轮传动效率；n 4=0.99 一轴承效率；所以：2 = n n n n 2 总12 3 4= O.99xo.98M).95x 0.992=0.903(3)电动机所需功率为：错误！未找到引用源。查机械零件设计手册附录表 F1-7Y系列电动机的技术数据机械专件设计手册P997表 4.1-2结果及依据取P电动机=7.5 Kw可见有三种Y系列三相异步电动机可用，分别为：Y132M-4Y160M-6 Y160L-8,三#比例口下：型号额定功率
7、(kw)同步转速(r/min )满载转速(r/min )堵转转矩最大转矩尺寸机械专件设 计手册附录表 F1-7电动机选用Y160M-6 型额定转矩额定转矩Y132M-47.5150014402.22.2中Y160M-610009702.02.0中Y160L-87507202.02.0长综合考虑总传动比及尺寸大小，选取 Y160M-6型3.3传动比分配3.4数计算运输带卷筒的转速为：n=88(r/min )所以：错误！未找到引用源。取i闭=4.0 ,则% 1L023L =,二 ,= 2756开 i4.0闭(1)转速nn0 = n1 = n满=970 (r/min )i 闭=4.0i 开=2.75
8、6nII = n0 / i 闭=970/4=242.5 (r/min )n” =nii / i 开=242.5/2.756=87.990 (r/min )(2)功率PPo = Pd = 6.423(kw)P1 = P。111 = 6.423父 0.99 = 6.359(kw)P2 =中2 3 = 6.359父 0.98父 0.99= 6.170(kw)P3 = P2n3n4 = 6.170父 0.95父 0.99= 5.803(kw)(3)转矩TT0 = 9550P。/ n。= 9550乂 6.423/970 = 63.237(N m)T1 =T0) = 63.237 父 0.99= 62.6
9、05(N m)T2 = TJ 2 4i闭齿=62 .605 父 0.98 父 0.99 父 4.0 =242.958 (N m)T3 = T2 3 4i开齿=242.958 父 0.95 父 0.99 父 2.756=629.752(N m )将上述数据列表如下：设计计算内容计算及说明结果及依据轴号功率P/kWn/(r/min)T(N.m)i06.42397063.23710.99I6.35997062.6054.00.97R6.170242.5242.9582.7560.94m5.80387.990629.752第四章齿轮的设计计算齿轮的设计 计算及结构 说明4.1闭式齿轮传 动设计4.1.
10、1闭式齿轮 选材4.1.2闭式齿轮 的设计计算与 强度校核闭式齿轮选用：直齿圆柱硬齿面齿轮(1)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，H氏236大齿轮选用45号钢，正火处理，H氏190由机械专件设计手册查得0 Hlim1=58皿已。川而2=37皿巳 SHE = 1.0-Flim1= 450M/3lim2 = 320乂巳&=1.25(2)确定各种参数齿轮按9等级精度制造由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿 轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。查机 械设计基础教材中表113得：取 K=1.3查机械设计基础教材中表114取：区域系数ZH=2.5 弹性系数ZE
11、=188.0查机械设计基础教材中表11 6取：齿宽系数错误！未 找到引用源。错误！未找到引用源。L_ 1。Hlim 1580 lccr a c1H1 L- 580MPa由Sh lim1机械设计基 础教材P166表 11 1机械设计基 础教材P171表 11-5机械设计基 础教材P168表 11 2机械设计基 础教材卜，早 表11-3 、表 11-6、表 11-4tH2 _ ； Hlim 2 = 370 = 370MPaSH lim1Lf1 = _Flm1 =360MPaSF lim1.25Zi=21tF2 I 二Flim2 SFlim320256MPa1.25Z2 = 84(3)按齿面接触强度
12、设计计算T = 9550P1 / q = 9550 乂 6.423/970 = 63.237(N m)机械设计基础教材P171公式(11-3)d1=74.56mm2 1.3 63.237 1C3 4 1 ,188.0 2.5.2、)实际:0.8二 74.56mm370d1=84mmd2=336mm齿数取 Z1=21, WJ Z2=21X4=84O故实际传动比错误！未找到引用源。模数错误！未找到引用源。齿宽错误！未找到引用源。取 b2=65mm b1=70mm按表4-1取m=4mm实际的d1=z错误！未找到引用源。m=21错误!4mm=84mmd2=84错误！未找到引用源。未找到引用源。4mm=
13、336mm中心距错误！未找到引用源。(4)验算齿轮弯曲强度齿形系数 YFa1=2.56, YSa1=1.63查机械设计基 础教材图118、11 9齿轮强度校核 安全。V=3.785m/s4.1.3闭式齿轮的结构设计数据：YFa2=2.24, YSa2=1.76由式(11-5)错误！未找到引用源。叫=”2.24 X 1.768p2 = 8pi F一 通=39 8 xMP = 367MPYPA1YSal2.56 X 1.63错误！未找到引用源。，安全。(5)计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度nd1nl3.1474.56970一 ，v 3.785 m / s)60M100060M1000对照表11-2
14、可知选用9级精度是合宜的。其他计算从略。齿轮结构设计：齿顶圆直径da 一 一 ,一， , da1 = d1 + 2h1 =d1 +2ham = 84+2x1M 4 = 92mm a i1a i1ada2 = d2 + 2ha2 = d2 + 2h am = 336 + 2父 1父 4 = 344mm a 22a 22a齿全高 h (c =0.25)h=(2ha + c)m=(2M1+ 0.25)黑 4 = 9mm齿厚ScPTtm3.14父4S = = 6.28mm222八、齿根高 hf = (ha + c )m = (1+0.25)M 4=5mm 止e- h = h = 4mm 齿顶局 aa齿
15、根圆直径dfdf1 = d1 - 2hf = 84- 2父 2.5= 79mmdf2 = d2 - 2hf = 336- 2 2.5= 331mm由于小齿轮d1=84mm可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下(需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数)：轴孔直径d=!昔误！未找到引用源。50mm轮毂直径 D1=1.6d=1.6 X 50=80 mm 取 D1=80 mm轮毂长度 L=B2=1.5d=60 mm轮缘厚度 6 0= (34) m=1216 mm 取 6 0=16 mm轮缘内径 D2=da2-2h-2 6 0=344-2 乂 9-
16、2 乂 16=294 mm 取 D2=300mm腹板厚度 c=0.3B2=0.3 X 65=19.5 mm； 取 c=20 mm腹板中心孔直径D0=0.5 (D2+Dj =190mm腹板孔直径 d0=0.25 (D2-D1) =0.25 X (300-80) =55 mm取 d0=55mm齿轮倒角n=0.5 m=2mm齿轮结构图如下：图2:从动轴上大齿轮设计计算内容计算及说明结果及依据4.2开式齿轮传开式齿轮选用：斜齿圆柱硬齿面齿轮机械设计基动小齿轮：40Cr表面淬火 硬度4855HBe即1ml =1150 1210MPa , (TFE1 =700 740MPa大齿轮：40Cr表面淬火 硬度4
17、855HBe(rH 1im1 =1150 1210MPa ,(tfE1 =700 740Mp对于一般工业用齿轮，采用一般可靠度计算础教材P1664.2.1齿轮选材表 11 1取最小安全系数：Sh =1.0 , Sf =1.25;机械设计基础教材P171(yH Hm11150 1210因止匕bH1 bH21150 1210MPaSH1.0表 11-54.2.2齿轮的设计计算与强度 校核昨1=$2 = 0.7 FE1 = 700740 = 560 592MPa SF1.25(1)小齿轮上的转矩P6170= 95502=955 -=242.98N.m)n2242.5(2)确定各种参数齿轮按9等级精度
18、制造K=1.5 Zh =2.5 Ze =189.8=0.8初选螺旋角B =15(3)按齿轮弯曲强度设计计算计算齿数比uu = Z2 /Z1 = n2/n3 = 242.5/87.99= 2.756取 Zi=32 WJZ2 = U Zi =88.192取 Z2=89,Z2 89 -实际传动比i=j-=m=2.781 Z13232” L,齿形系数Zvi3035.51cos 15r89Zv2-3 H -98.75cos 15齿数比相对误差小 2.7812.756八u- 0.89% =2.5% 允许2.781查机械设计基础教材图11 8得YFa1 =2.56 Yr=2.25Zi= 32Z2= 89 i
19、 =2.781机械设计基 础教材图118119图 11 9 得 Ysai = 1.63 YSa2 = 1.73因为：Ca1 = 0.00745 -a2 = 0.00695L F 1 】F 2 故：对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数：mi . T12 Fa1 S； X COS PY ,dZ1 b F1 1机械设计基 础教材。主一表4 1mn = 2.5mmd1 = 84.6 mmb1 = 75mmb2 = 70mmv = 1.07m/ s2M 1.5父242.98父103八八，广2,广。,=；9父0.00745父 cos 15 = 1.834(mrV0.8父322由机械设计基础教材表41：取m =
20、 2.5mm中心距：mn(Z/Z2) 25(32+89)a = n 1 J 1 = 156.5mm2cosP2cos15取a = 160(mm)确定螺旋角：叫(/+句)2.5 X(32+89)B = arccos= arccos= 192a2X160miZ125 32 齿轮分度圆宜径d1 - B - _ 84.6mmcos cos192齿宽b = Qd1 = 08 84.6= 67.7mm取 b2 = 70mm 。= b2+(5 10)= 75mm(4)验算齿面接触强度机械设计基 础教材表 11 2777 RKTlU+1仃 HZEZHZp2|2Rb2d1u2M 15M 242980M (2 7
21、56+ 1、- 189 8M 25M Jcos19 2, ,.c cos 770 M 84.62M 2.756= 825.14MPa 1.03 32.333= 33.303mm选择标准直径d = 35mm(2)计算d2 一d2 = d1 + 2al = d1 十 2 M (0.07 0.1)父 d1 = 39.9 42 mm因d2必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取 d2=40mm(3)计算d3d 3 = d 2 +(1 5) mm =41 45 mm ,且 d3必须与轴承的内经一致，圆整d3=45mm初选轴承型号为6309，查附表可知，B=25mm D=100mm G = 52.8kN,C
22、0( = 31.8kN ；(4)计算d4d4 = d3 +(1 5)mm = 4650 mm ,为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，TK取 0, 2, 5, 8尾数，取d4=50mm(5)计算d5d5 =d4 +2a4 =d4 +2 m(0.07 0.1)父 d4 = 57 60mm取d5=60mm(6)计算d6d6 =d3 =45mm ,同一轴上的轴承选择同一型号， 以便减少轴 承座孔链制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下：名称d1d2d3d4d5d直径(mrm35404550603、计算轴各段长度(1)计算LiL1段部分为插入开式齿轮的长度：.8小齿轮=70mm取 L1=80
23、mm(2)计算L2轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取l1 =20mm,e =1.2d3 =8.4mm ,其中d3为螺旬直径，由轴承外径 D=100mm 查表，取 d3=7mmm = L 3 B轴承=6 + 5 + C2 + (3 8) 3 B轴承式中，6为箱体壁厚，取=8mm取轴旁连接螺栓的直径为10mm查得c1 = 16 mm , c2 = 14 mm由于轴承的轴颈直径和转速的乘积 (1.52) X10, 故轴承采用脂润滑，取 v 3 =9mm所以 m=8+16+14+8-9-25=12mm,所以L2 T1 e m=20+14+8.4=40.4mm取L2 =41mm计算L3L3 = B 轴承 +
24、2+3+2= 25 +12.5 +10+2 = 49.5mm :式中， 2为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿 轮的宽度差，两齿轮的宽度差为 5mm取小齿轮至箱体内 壁的距离为10mm则V2 = V2小 + B小轮B大轮=10 + 2 = 12. 5mm 22取 L3=50mm(4)计算L4L4 二以齿轮 一 2 = 65一 2 = 63mm；计算L5L5 =b = 1.4a4 =1.4 (0.07 0.1)d4= 1.4 5 = 7mm计算L65.2.3 II轴的强度校核：L = B + + _| 6 口轴承235=25+ 15+10- 7= 43mm；各段轴长度列表如下：L名称LiL2
25、L3L4L5L6长度/mm804150637431,i I_ j1riz:II11LT?尾-QLjTP as3i, LI4163痢强度校核部分具体步骤如下：(1)输出轴白功率P和扭矩TP2=6.1MPa T2=242.958.m(2)最小直径计算(查机械设计基础教材表15-3取c=110)d 至c3隹=110父31 6.17 =32.333nm n22 242.958考虑键槽 d a 1.03M 32.333 = 33.303mm选择标准直径 d=35mm(3)计算齿轮受力(大齿轮采用锻造毛坯的腹板式)l 2T2 2 M 242958 -M圆周力：Ft - 1446Nd2336径向力：Fr F
26、t tan6 -1446x tan20 526N.是直齿轮，故轴向力：Fa=0N（4）按许用应力校核轴的弯曲强度1）轴的受力简图（图A） （L =113mn）2）求支持反力水平面支反力 Rha = Rhb = 0.5 乂 Ft = 0.5 乂 1446 = 723 N垂直面支反力 Rva = Rvb = 0.5 父 Fr = 0.5 x 526 = 263 N3）作弯矩图水平弯矩（图B）Mhc =0.5mLRha =0.5父 113M 723 = 40850N.mm垂直弯矩（图 C） MVC =0.5MLRA=0.5M113M263 = 14860N.mm4）求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E）
27、Mc = JMhc2 + Mvc2 = J4860C2 +176852 =43469N.mm5）作扭矩图（图D）C 点左 T =0N.mmd2336C 点右 T =T1 = FtL = 48000h轴承寿命合格(二)主动轴承：主动轴承：根据轴径值查机械制图教材P 326附录C10-1深 沟球轴承各部分尺寸，选才？ 6207 (GB/T276-1994)型深沟球轴承2 个。各部分尺寸如卜表：轴承代号尺寸/mmdDB 16207247217寿命计划：要求轴承寿命：(十年两股制，作，按每年，作 300大，每班，作 16个小时)L =10父300M16 = 48000h计算选用轴承寿命查机械零件设计手
28、册P810表3. 11-12基本额定动负荷Cr=19.72N动载荷系数X =1 Y = 0当量动载荷 P =XFr +YFa =786N温度系数ft =1载荷系数fp =1.5 对球轴承寿命系数E=3106 ftCr60n0 JpP61060 97031父 19720、11.5父786= 80400h L =48000h轴承寿命合格图4:主动轴承简图6.2键的选择与 校核材料选择及其许用挤压应力选才45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表 3 2-3其许用挤压应力二-jy =100MPa(1)主动轴外伸端，d=24mm,考虑到键在轴中部安装，选择 平键就可以了，且联轴器轴长度=62mm故
29、选择8X 250GB1096-199C 键。b =8mml =50mm h=7mm静连接工作面的挤压应力：CIjy2T0.5hdl2 626050.5 7 24 50=29.8MPaTy则：强度足够，合适(2)从动轴外伸端，d=35mm,考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，故选择机械制图教材P323附录C8机械零件设计手册P458表 3 2-3表 3 2-2主动轴外端8X50GB1096-90A型键从动轴外端(3)b = 10mm l =49mm h=8mm静连接工作面的挤压应力：2T22 x 242958-仃 jv = 77.5MPa jy 0.5hdl0.5X8X32M9则：强度足够，
30、合适从动轴与齿轮联接处，d=50mm,考虑到键在轴中且l=38 mm选择平键就可以了，故选择。b=14mm l =30mm h = 9mm静连接工作面的挤压应力：2T22M 242958 皿 -22部安装，jy -八八一0.5hdl 0.5父 9M30M 50则：强度足够，合适,1.0。F 广 jy6.3联轴器的选 择由十减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数k = 1.3选用TL5 ZA25错误！未找到引用源。62/YA25错误！未找到引 用源。62型（GB4323-84弹性套柱销联轴器，根据主动轴连接 联轴器处d=24mm,将各种
31、参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型TL512536002562130HT200丫型10X 49GB1096-90A型键从动轴与齿轮联接处14X 30GB1096-90A型键TL5ZA25) 62 型YA25 62 上GB4323-84弹性套柱销联轴器联轴器承受转矩T CLLC KP0 CLLC 1.3父 6.423 cc CMT T = 9550M0 = 9550M= 82.2N.m T = 125N.mcn0970故：合适第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图设计计算内容计算及说明结果及依据润滑方式、简要说明7.1 润滑方式 及牌号7.2 就方式(1) 齿轮 v=1.884m/s (510)m/s,查机械零