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1、17機械設計基礎課程設計目錄一、設計任務11、設計題目12、系統(tǒng)簡圖13、工作條件14、原始數(shù)據1二、總體設計31、選擇電動機32、傳動比分配43、傳動裝置的運動和動力參數(shù)4三、傳動零件的計算41、高速級齒輪傳動設計42、低速級齒輪傳動的設計5四、軸的設計8(一)、軸的材料選擇和最小直徑估計8(二)、減速器的裝配草圖設計9(三)、軸的結構設計10五、軸的校核(低速軸)12六、鍵的選擇14(一)、高速軸上鍵的選擇14(二)、中間軸上的鍵選擇14(三)、低速軸上的鍵選擇14七、滾動軸承的選擇和校核15(一)、高速軸軸承的選擇15(二)、中間軸軸承的選擇15(一)、低速軸軸承的選擇15八、聯(lián)軸器的選
2、擇18九、箱體的設計19十、潤滑、密封的設計15十一、設計小結15十二、參考資料15一、設計題目 1、設計題目帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器 2、系統(tǒng)簡圖 系統(tǒng)簡圖如下圖所示 3、工作條件單向運轉,有輕微振動,經常滿載,空載啟動,單班制工作(一天8小時),使用期限5年,輸送帶速度容許誤差為5%。4、原始數(shù)據 拉力F=2.2kN 速度v=09m/s 直徑D=300mm二、總體設計(一)、選擇電動機1、選擇電動機的類型根據動力源和工作條件,選用Y型三相交流異步電動機。2、確定電動機的功率1)計算工作所需的功率其中,帶式輸送機的效率。2)通過查機械設計基礎課程設計表10-1確定各級傳
3、動的機械效率:V帶 =0.96;齒輪 =0.97;軸承 =0.99;聯(lián)軸器 =0.99??傂?。電動機所需的功率為:。由表機械設計基礎課程設計10-110選取電動機的額定功率為3kW。3)電動機的轉速選960r/min 和1420r/min兩種作比較。工作機的轉速:現(xiàn)將兩種電動機的有關數(shù)據進行比較如下表所示方案電動機型號額定功率/kW滿載轉速/傳動比Y132S-6396016.76Y100L2-43142024.78由上表可知方案的總傳動比過大,為了能合理分配傳動比,使傳動裝置結構緊湊,決定選用方案。4)選定電動機型號為Y132S-6。查表機械設計基礎課程設計10-111得電動機外伸軸直徑D=
4、38,外伸軸長度E=80,如下圖所示。(二)、傳動比分配根據上面選擇的電動機型號可知道現(xiàn)在的總傳動比i=16.76,高速級齒輪轉動比,低速級齒輪傳動比。(三)、傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、各軸的轉速計算2、各軸輸出功率計算3、各軸輸入轉矩計算各軸運動和動力參數(shù)如下表所示參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉速960201.757.3功率2.972.852.74轉矩29.5134.9456.7傳動比i4.763.52三、傳動零件的計算(一)、高速級齒輪傳動設計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1)輸送機為一般工作機器,速度不高,故選用8級精度足夠。2)通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB
5、,調質處理,齒面硬度為241-286HBS,大齒輪為ZG35Si,調質處理,硬度為241-269HBS,。3)選小齒輪齒數(shù)為Z1=26,則大齒輪齒數(shù)Z2=i1Z1=264.76=123.76,取Z2=124,實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公式(1)確定公式內的各計數(shù)值1)試選載荷系數(shù)K=1.52)小齒輪傳遞的轉矩T1=29.5Nm=29500Nmm3)通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84)通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5)計算接觸疲勞許用應力通過查教材表11-5,取(2)計算1)試計算小齒輪分度圓的最小直徑2)計算齒寬 ,取3)計算模數(shù) ,取m=2mm實際直徑4)驗算彎曲疲勞強度通
6、過查教材表11-5,取由圖11-8和11-9查得,則5)齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。高速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計算公式結果/mm模數(shù)m2壓力角齒數(shù)26124傳動比i4.77分度圓直徑52248齒頂圓直徑56252齒根圓直徑47243中心距150齒寬4540(二)、低速級齒輪傳動的設計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1)輸送機為一般工作機器,速度不高,故選用8級精度足夠。2)通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB,調質處理,齒面硬度為241-286HBS,大齒輪為ZG35Si,調質處理,硬度為241-269HBS,。3)選小齒輪齒數(shù)為Z1=34,則大
7、齒輪齒數(shù)Z2=i2Z1=343.52=119.68,取Z2=120,實際傳動比。2、按齒面接觸強度設計設計公式(1)確定公式內的各計數(shù)值1)試選載荷系數(shù)K=1.52)小齒輪傳遞的轉矩T2=134.9Nm=134900Nmm3)通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84)通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5)計算接觸疲勞許用應力通過查教材表11-5,取(2)計算1)試計算小齒輪分度圓的最小直徑2)計算齒寬 ,取3)計算模數(shù) ,取m=2.5mm實際直徑4)驗算彎曲疲勞強度通過查教材表11-5,取由圖11-8和11-9查得,則5)齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。低速齒輪各參數(shù)如下表所
8、示名稱計算公式結果/mm模數(shù)m2.5壓力角齒數(shù)34120傳動比i3.53分度圓直徑85300齒頂圓直徑90305齒根圓直徑78.75293.75中心距195齒寬7065四、軸的設計(一)、軸的材料選擇和最小直徑估計 根據工作條件,選定軸的材料為45鋼,調質處理。軸的最小直徑計算公式 ,C的值通過查教材表14-2確定為:C=107。1、 高速軸 因為高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設一個鍵槽,因此。2、 中間軸 。3、 低速軸 因為低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設一個鍵槽,因此。(二)、減速器的裝配草圖設計 減速器草圖如下圖所示(三)、軸的結構設計1、高速軸1)高速軸的直徑的確定:最小直徑處 與電動機相連
9、安裝聯(lián)軸器的外伸軸段,因此:密封處軸段 :滾動軸承軸段 滾動軸承選取6009 :dDB=45mm75mm16mm:過渡段 齒輪軸段由于齒輪直徑較小,所以采用齒輪軸結構。:滾動軸承段,2)高速軸各段長度的確定: :由箱體結構,軸承端蓋、裝配關系等確定:由滾動軸承、擋油環(huán)及裝配關系等確定 :由裝配關系、箱體結構確定:由高速小齒輪齒寬確定:由箱體結構,軸承端蓋、裝配關系等確定2、中間軸1)中間軸各軸段的直徑確定:最小直徑處 滾動軸承軸段,因此.滾動軸承選取6009 dDB=45mm75mm16mm。:低速小齒輪軸段 ?。狠S環(huán),根據齒輪的軸向定位要求 取 : 高速大齒輪軸段 取:滾動軸承段 2)中間軸
10、各軸段長度的確定:由滾動軸承,擋油盤及裝配關系 ?。河傻退傩↓X輪齒寬?。狠S環(huán) ?。河筛咚俅簖X輪齒寬 ?。?3、低速軸1) 低速軸各軸段的直徑確定: 滾動軸承軸段,因此.滾動軸承選取6010 dDB=50mm80mm16mm。:低速大齒輪軸段 ?。狠S環(huán),根據齒輪的軸向定位要求 取 : 過度段取,考慮擋油盤的軸向定位 ?。簼L動軸承段 :封密軸段處,根據聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標注,?。鹤钚≈睆?,安裝聯(lián)軸器的外伸軸段 2)低速軸各軸段長度的確定:由滾動軸承、擋油盤以及裝配關系等確定?。河傻退俅簖X輪齒寬 ?。狠S環(huán) 取:由裝配關系和箱體結構 ?。簼L動軸承、擋油盤以及裝配關系 :由箱體結構,軸承端蓋
11、、裝配關系等確定:五、軸的校核(低速軸)1、低速軸的受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小如下:2、低速軸的受力情況如下圖所示3、求垂直面的支承反力4、求水平面的支承反力5、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示=364.340.0595=21.68N.m=731.740.1195=87.44N.m6、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示7、求合成彎距8、危險截面的當量彎距由下圖可見,截面a-a最危險,其轉距當量彎距如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)變力,取折合系數(shù)a=0.6,代入上式9、計算危險截面處軸的直徑軸的材料為45鋼,調質處理,由教材14-1查得=650 MPa,由表14-3查得=60MPa考慮到鍵槽對軸
12、的削弱,將d值增大5%,故d=1.0538.02=39.92mm44mm故軸符合強度要求。六、鍵的選擇(一)、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據安裝聯(lián)軸器處直徑d=38,通過查機械設計基礎課程設計表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸:bh=128 (t=5.0,r=0.25)。標記:鍵128 GB/T1096-2003。鍵的工作長度L=44mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm,傳遞的轉矩。按表6-2差得鍵的靜連接時需用應力 則所以高速軸上的鍵強度足夠。(二)、中間軸鍵的選擇 中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的,因此選用圓頭普通平鍵。因為高速大齒輪齒寬B=40mm ,軸段直徑
13、d=48mm,所以通過查機械設計基礎課程設計表10-33選用bh =149(t=5.5,r=0.25),標記:鍵149GB/T1096-2003 。低速小齒輪齒寬B=70 ,軸段直徑d=48,所以選用bh=149(t=5.5,r=0.25),標記:鍵149 GB/T1096-2003 。由于兩個鍵傳遞的轉矩都相同,所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長度L=36m,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm,傳遞的轉矩 則故軸上的鍵強度足夠。(三)、低速軸鍵的選擇低速上有兩個鍵,一個是用來安裝低速級大齒輪,另一個是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵,齒輪的軸段的直徑d=95mm,輪寬B=130
14、mm ,通過查表機械設計基礎課程設計表10-33選用bh=149(t=5.5,r=0.25)標記:鍵149GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=59mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm,傳遞的轉矩 則故安裝齒輪的鍵強度足夠。安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵,軸直徑d=45mm,所以選鍵bh=149。標記:鍵149 GB/T1096-2003。鍵的工作長度 L=78mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5=4.5mm,傳遞的轉矩 則故選的鍵強度足夠。七、滾動軸承的選擇(一)、高速軸軸承的選擇根據載荷及速度情況,選用深溝球軸承。由高速軸的設計,根據,查機械設計基礎課程設計表1
15、0-35選軸承型號為6009。(二)、中間軸軸承的選擇 根據載荷及速度情況,選用深溝球軸承。由中間軸的設計,根據,查機械設計基礎課程設計表10-35選軸承型號為6009。 (三)低速軸軸承的選擇根據載荷及速度情況,選用深溝球軸承。由低速軸的設計,根據,選軸承型號為6010。八、聯(lián)軸器的選擇根據工作要求,為了緩和沖擊,保證減速器的正常工作,輸出軸(低速軸)選用凸緣聯(lián)軸器,考慮到轉矩變化小,取,則按照計算轉矩小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件,查機械設計基礎課程設計表10-41,高速軸選用YL7聯(lián)軸器,公稱轉矩,孔徑d=38mm,L=60mm,許用轉速n=7600r/min,故適用; 低速軸選用YL10聯(lián)軸
16、器,公稱轉矩,孔徑d=45mm,L=84mm,許用轉速n=6000r/min,故適用。九、箱體的設計箱體各部分尺寸關系如下表所示名稱符號尺寸關系mm箱座壁厚10箱蓋壁厚18.5箱蓋凸緣厚度b112.75箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑dfM16地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)結螺栓直徑d1M16蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2M8聯(lián)接螺栓d2的間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢查孔蓋螺釘直徑d4 M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面的距離L2凸緣尺寸C1C21614箱坐上的肋厚m18.5十、潤滑、密封的設計1、潤滑因為齒輪的速度都比較小
17、,難以飛濺形成油霧,或難以導入軸承,或難以使軸承浸油潤滑。所以,減速器齒輪選用潤脂脂潤滑的方式潤滑。1、密封為了防止泄漏,減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當?shù)拿芊獯胧?。箱體與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度,一般為小于或等于6.3,另外就是連接箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大,安裝時必須把螺栓擰緊。外伸軸處的密封根據軸的直徑選用國家標注U型密封圈。十一、設計小結二周的課程設計結束了,本課程設計的任務是二級圓柱齒輪減速器。根據設計任務書的要求,同學們展開了激烈的討論。我也查閱了大量資料,然后才開始設計。但其中還是出了很多問題,主要有兩個:1、齒輪設計中出現(xiàn)的問題齒輪設計中首先遇
18、到的是齒數(shù)和模數(shù)的決定。后來,通過與同學們的互相討論。為使工作機運轉平穩(wěn),應盡量把模數(shù)取小,齒數(shù)增大,這樣也便于加工,且運動過程中噪聲、振動均小。2、軸設計中出現(xiàn)的問題軸的設計過程中,開始是按順序先設計軸,但是在設計中軸的軸向尺寸定不下來,這是因為軸的尺寸與軸和軸的尺寸和結構有關,故應先把第、軸的結構設計排列在一張紙上,綜合考慮才能正確把握各軸的軸向定位。由于設計過程中開始沒有注意到Z2的齒頂圓應到軸外端的距離這一條件,導致設計后,這一要求不符合。解決辦法是重新確定齒數(shù),加大各軸中心距以滿足這一要求。從這里我注意到:設計過程中綜合考慮全盤布局是十分重要的,否則會顧此失彼。因此,必須繼續(xù)努力學習
19、,培養(yǎng)設計習慣,提高計算能力和操作能力。通過這次課程設計,使我更加深入地了解了機械設計這一門課程。機械設計不僅僅是一門課,我們必須通過理論接合實際,深入地去了解其中的概念和設計過程,這樣我們不但學到了理論知識,而且有助于提高我們的綜合素質。這次設計不但涉及到我們學過的機械設計基礎、畫法幾何及機械制圖、理論力學、材料力學、CAD制圖等知識,還涉及到我們還沒學過的公差與配合等??梢?,機械設計是一門廣泛綜合的課程,單單靠教材學的點點是遠遠不夠的,我們很有必要多點吸收課外的有關知識。今后一定要注意綜合思考問題和解決問題能力的提高,盡可能在工作和學習中少走彎路,但決不能回避困難,遇到困難時要冷靜思考,多看參考書,問老師和同學們,力爭盡快解決問題,設計中的問題請老師多多指教。十二、參考資料1、機械設計基礎(教材)第五版,高等教育出版社,主編:楊可楨、程光蘊、李仲生 。2、機械設計基礎課程設計,中國礦業(yè)大學出版社,主編:張建中。3、畫法幾何及機械制圖(教材),中國礦業(yè)大學出版社,主編:李愛軍、陳國平。4、AutoCAD2004(教材),中國礦業(yè)大學出版社,主編:莊宗元。第 17 頁 共 22頁