燕大机械设计课程设计说明书

燕大机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 课程设计说明书 机械设计课程设计 名 称: 二级展开式圆柱斜齿轮减速器 学 院: 机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 专业班级: 轧钢1班 学生姓名: ggyy 学 号: 5446 指导老师: 周玉林 2014年1月15日 1 目录 1、选 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的目的和意义 ..................................................................................................................... 2 2、设计要求..................................................................................................................................... 2 2.1系统简图 .............................................................................................................................. 2 2.2工作条件 .............................................................................................................................. 3 2.3原始数据 .............................................................................................................................. 3 3传动装置设计 ................................................................................................................................ 3 4、轴的设计(低速轴) ............................................................................................................... 13 4.1求作用在齿轮上的力 ........................................................................................................ 13 4.2选取材料 ............................................................................................................................ 14 4.3轴最小直径的确定 ............................................................................................................ 14 4.4根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 ........................................................ 14 4.5求两轴所受的垂直支反力和水平支反力 ........................................................................ 14 4.6安全系数校核 ..................................................................................................................... 18 5、轴承校核................................................................................................................................... 19 6、零件的选择 ............................................................................................................................... 19 器选择 ......................................................................................................................... 19 6.1通气 6.2油塞.................................................................................................................................... 20 6.3油标.................................................................................................................................... 20 6.4定位销 ................................................................................................................................ 20 7、减速器润滑与密封 ................................................................................................................... 20 7.1润滑方式 ............................................................................................................................. 20 7.2密封方式 ............................................................................................................................ 20 8.箱体结构..................................................................................................................................... 21 9. 三维图欣赏 ............................................................................................................................... 22 10.设计总结................................................................................................................................... 25 11.参考文献................................................................................................................................... 26 第 1 页 1、选题的目的和意义 减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行(国)标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分;减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器;减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机(从动机)的载荷状态，通常分为三类: ?—均匀载荷; ?—中等冲击载荷;?—强冲击载荷。 减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。 我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。 在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。 2、设计要求 2.1系统简图 第 2 页 减速器联轴器滚筒 联轴器 v 电动机 输送带 2.2工作条件 使用地点:煤厂 生产批量: 中批 载荷性质: 中等冲击 使用年限: 八年一班 2.3原始数据 输送带拉力(FN) 1652 输送带速度v 0.86 (m/s) 滚筒直径D(mm) 270 3传动装置设计 3.1电动机的选择 (1)选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷 式结构。 (2)选择电动机的容量 Pw P,,d总此带式运输机，其电动机所需功率为 第 3 页 PW式中:—工作机的有效功率，即工作机的输出功率，单位为kW。 ,总—从电动机到工作输送带间的总效率。 ,总是组成传动装置和工作机的各部分运动副或传动副的效率乘积。设 ,,,,,,2341、分别为联轴器、滚动轴承、齿轮传动及卷筒传动的效率，则 242,,,,,,,1234 查《机械设计课程设计指导书》表9-1取=0.99，， ,,0.97，,,,0.98312 242则 ,,0.99，0.98，0.97，0.96,0.817,,0.96，,4 Fv1652，0.86工作机的有效功率 P,,,1.42Kww10001000 P1.42WP,,,1.74Kw所以电动机所需功率 d,0.817总 (3)确定电动机的转速 i,8~40，,二级圆柱齿轮减速器传动比工作机卷筒轴的转速为 60，1000v60，1000，0.86 n,,rmin,60.8rminw,,d，270 所以电动机的转速可选范围为 n,in,(8~40)，60.8rmin,(486.4~2432)rmindw总 符合这一范围的同步转速有750、1000、1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，型号为Y112M-6，其主要性能下表所示。 第 4 页 电动机主要性能参数 启动转矩最大转矩电动机 额定同步转满载转 额定转矩额定转矩型号 功 速速 率/kW r/min r/min Y112M-2.2 1000 940 2.0 2.0 6 3.2传动比分析 n940mi,,,15.46总总传动比为 n60.8w 其中n为满载转速 m 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近， i,(1.3~1.4)i取 ， 所以 12 i15.46总i,,3,.32~3.4492 1.3~1.41.3~1.4 i15.46总i,,,4.551取i=3.4,则 2i3.42 第 5 页 3.3各轴的功率(Pi)、扭矩(Ti)、转速(ni),(i=1,2,3) ,,P,P,,,1.74，0.99，0.88kW,1.688kWd112 ,,P,P,,,1.688，0.97，0.98kW,1.605kW2123 ,,P,P,,,1.605，0.97，0.98kW,1.575kW3223 P,P,,,,,,,1.575，0.99，0.88，0.96kW,1.42kW3124卷 n,n,940r/minm1 n9401n,,r/min,206.6r/min2i4.55 1 n206.62n,,r/min,60.8r/min3i3.42 P1.7466dT,9.55，10,9.55，10，N,mm,17678N,mmdn940m ,,T,T,,,17678，0.99，0.98,17151N,mmd112 ,,T,T,i,,,17151，4.55，0.97，0.98,74182N,mm21132 ,,T,T,i,,,74182，3.4，0.97，0.98,239759N,mm32232 T,T,,,,,239759，0.99，0.98N,mm,232614N,mm312卷 现将计算结果汇总如下: 第 6 页 功率转矩转速 P/kW T/(N?mn/(r/min轴号 传动比i 效率η m) ) 1.74 17678 940 1.00 0.97 电机轴 1.688 17151 940 1轴 4.55 0.95 1.605 77279 206.6 2轴 3.4 0.95 1.575 257115 60.8 3轴 1.00 0.93 1.42 232614 60.8 卷筒轴 3.4.1第一级减速齿轮 选择材料、精度及参数 1)选择齿轮的材料、热处理方法及齿面硬度 由课本6-3知，小 齿轮选择45钢，调质处理，HB1=230~250HBS(240);大齿轮选用45钢， 正火处理，HB2=180~210HBS(200) 2)选精度等级 初选8级精度，按GB/T 10095 齿面接触强度设计按式: ZZZZ2，1KTuEH,,23,,,()d ,,[]udH 第 7 页 z,23z,z,i,23，4.55,109.02?设，则 1211 ,,(8:~15:)(取10:),,,0.8d 取 螺旋角 z,1092 vz16，231?设v=16m/s,则 ,,3.68 100100 由表6-4可得， 由6-11b)得 K,1.25K,1.25VA 11,,[1.88,3.2(,)]cos10:,1.74,23109 ,,sin0.8，23zbd1,, ,,tan,，tan10:,1.03,,,,mn ,,,，,,1.74，1.03,2.77,,, 由图6-13，齿间载荷分配系数,由6-17知，齿项分布系数K,1.41,K,1.22,K,K,K,K,K,1.25，1.25，1.41，1.22,2.69 ,AV,, ?弹性系数 Z,2.45H 11,,1?重合度系数 () Z,,,0.758,,,1.74, Z,cos,,0.99,?螺旋角系数，由表6-5查的弹性影响系数为 Z,189.8MPaE ?由图6-27c)查得接触疲劳极限应力 ,,700MPaHlim1 由图6-27b)查得接触疲劳极限应力 ,,460MPaHlim2?由式(6-25)计算应力循环次数 9N,60njL,60，940，1，(8，8，300，1),1.08，1011h 9 N1.08，1081N,,,2.37，102i4.551 K,1.0,K,1.0(不允许有点蚀)HN1HN2?由图6-25查的寿命系数 ?计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式(6-24) 得 第 8 页 ,,[],K,,1，700,700MPaH1HN1Hlim1 [,],K,,,1，460MPaH2HN2Hlim2 [,],460MPa取 H ?计算小齿轮分度圆直径d1，由上列计算公式得 4.55，1189.8，2.45，0.758，0.9922，2.69，171513d,，，(),43.2mm 10.84.55460?确定中心距 1，i4.55，11 ，初定a=120mm a,d,43.2，,119.08mm122 ?选定模数mn 取m=2mm ，nm,(0.01~0.02)a,(1.2~2.4)mmn ?确定齿数z、z和精确计算β 12m由,(，)得azz12n,2cos ,2acos2，12cos10:，,,,118zz122m n取，,118，取z,21，则,97zzz1212 97z2齿数比,,4.62，与4.55比较相对误差 21z1 4.62,4.55,,，100%,1.5%可用i4.55 m(z，z)2，118n12,,arccos,arccos,10.47:满足要求 2a2，120?计算分度圆直径 mz2，21n1小齿轮d,,,42.711mm1,coscos10.47: mz2，97n2大齿轮d,,,197.285mm2,coscos10.47: b,d,,,0.8，42.711mm,34.2mm?确定齿轮宽度 d1 圆整大齿轮宽度b=35mm，小齿轮b=40mm 21 第 9 页 z,21,z,97,,10.47:,,12 d,42.711mm,d,197.285mm,12 第一级齿轮 b,40mm,b,35mm,m,2mm12n校核齿根弯曲疲劳强度 2KT1,,YYYY,,[],,F1FSF111asbdm1n由式(6-16)得 ,YYFFS122aa,,,[,]F2F2YYFS11aa 0.750.75Y,0.25，,0.25，,0.681,重合度系数 ,1.74,, 10.47:,,螺旋角系数 Y,1,,1,1.03，,0.91,,,120:120: 21z1,,,22zv133,coscos10.47:,计算当量齿数 z972,,,102zv233,coscos10.47: Y,2.61,Y,2.16?查齿形系数 由图6-21差得 FFa1a2 Y,1.8,Y,1.81?查取应力修正系数 由6-22查得 SSa1a2?查去弯曲疲劳极限及寿命系数 ,520MPa,,350MPa,,FFlim1lim2 98N,1.08，10,N,2.28，10 12 K,K,1FFN1N2 ?计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1， [,],K,,520MPa,[,],K,,350MPa FFFlim1FFFlim21N12N2 ?计算弯曲应力 2，2.02，17151,,,，2.61，1.8，0.681，0.912,67.7,[]MPaFF1135，42.683，2 2.16，1.81,,67.7，,56.3,[,],合适FF222.61，1.8 第 10 页 3.4.2第二级减速齿轮 1)选择齿轮的材料、热处理方法及齿面硬度 由课本6-3知，小 齿轮选择45钢，调质处理，HB=230~250HBS(240);大齿轮选用45钢，1 正火处理，HB=180~210HBS(200) 2 2)选精度等级 初选8级精度，按GB/T 10095 齿面接触强度设计按式: ZZZZ2，1KTuEH,,23,,,()d ,,[]udH 取 z,34,则z,i,z,3.4，34,116,,,10:,,,0.83423d vz5，343估计圆周速度则K,1.25,v,5m/s,,,1.786m/sA100100由查得6-11K,1.14V 11,,,[1.88,3.2，(,)]cos10:,1.7834119 ,,bsinz0.8，343d,,,,,tan,tan10:,1.572? ,,,mn ,,,,，,3.31,,, 由图，齿间载荷分配系数，由图得6-13K,1.436-17K,1.22,,K,KKKK,1.25，1.14，1.43，1.22,2.486AA,, ?由6-19得 Z,2.45H 11?重合度系数 Z,,,0.746,,1.795, Z,cos,,0.99,弹性影响系数Z,189.8MPa?螺旋角系数 ,E ,接触疲劳极限应力,700MPaHlim3? 接触疲劳极限应力,,460MPaHlim4 8N2.37，10873?应力循环次数 N,N,2.37，10,N,,,6.97，10324i3.42 第 11 页 ? 寿命系数K,1.1,K,1.2HNHN34 ?计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1， ,,[],K,,1.1，700,770MPaH3HN3Hlim3 [,],K,,,1.2，460,552MPaH4HN4Hlim4 2，2.486，741823.4，1189.8，2.45，0.746，0.9923d,，，()? 0.83.4552,61.35mm dn，61.35，206.6,,32?计算圆周速度 v,,,0.664m/s60，100060，1000 vz0.664，34'3?修正载荷系数 ,,0.218,动载荷系数K,1.05V100100 'K1.05'V33?校正试算的分度圆直径 d,d,61.35，,59.691mm 33K1.14V?计算法向模数 'dcos59.691cos10:,3 m,,,1.638圆整成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值m,2mmnnz343 ?计算中心距 (z，z)m(34，116)，234na,,,152.3mm,圆整a,155mm ,2cos2cos10: ?按圆整后的中心距修正螺旋角 zzm(，)(34，116)，2n121,,arccos,arccos,14.6: a22，155,之值改变不多，参数,、K、Z不必修正,,H ?计算分度圆直径 zm34，23nd,,,70.268mm3,coscos14.6: zm116，24nd,,,239.741mm4,coscos14.6: 校核齿根弯曲疲劳强度 第 12 页 KT23,,YYYY,,[],,F3FSF333asbdm3n ,YYF3FS44aa,,,[,]F4F4YYFS33aa 0.750.75,重合度系数Y,0.25，,0.25，,0.668 ,,1.795, 9.2:9.2:,螺旋角系数 Y,1,,,1,1.527，,0.883,,120:120: 21z3,,,37.52z3v33,coscos14.6:,计算当量齿数 97z4,,,128z4v33,coscos14.6:?齿形系数 Y,2.52,Y,2.16Fa3Fa4 ?应力修正系数 Y,1.62,Y,1.8SSa3a4 ,520MPa,,350MPa,,FFlim3lim4?弯曲疲劳许用应力及寿命系数 K,K,1FFN3N4?计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1， ,,[],K,,520MPaF3FN3Flim3 [,],K,,,350MPaF4FN4Flim4 ?计算弯曲用力 2，2.486，77299,,,，2.52，1.62，0.668，0.883,117.6,[]MPaFF3335，42.683，2 2.16，1.8,,117.6，,112,[,],合适FF442.52，1.62 4、轴的设计(低速轴) 4.1求作用在齿轮上的力 第 13 页 齿轮圆周力 2T2，2571151 F,,N,2145Ntd239.7411 径向力 ,Ftan2145，tan20:tnF,,,807N r,coscos14.6: 轴向力 F,Ftan,,2145，tan14.6:,559Nat 4.2选取材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。查表 5 ,,,,,,,,,，650,360,270,155,2.1510MPaMPaMPaMPaEMPabs,,11 4.3轴最小直径的确定 C,112根据表，取得 P1.575333d,C,112，mm,33.92mm n56.73 考虑到轴上有两个键所直径增加4%~5%,故取最小直径40mm。 4.4根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 由于需要承受轴向和径向力，所以选择角接触球轴承GB/T 297—2007 d，D，B,45mm，85mm，19mm7209C: 4.5求两轴所受的垂直支反力和水平支反力 第 14 页 受力分析图 竖直方向 由受力平衡和力偶平衡可得 R,1384N,R,761N 12 水平方向 由受力平衡和力偶平衡可得 ''R,107N,R,700N 12弯矩图 第 15 页 竖直方向 水平方向 第 16 页 总弯矩 周用45钢调质，由《机械设计手册》查得 ,,,650MPa,,360MPa。用插值法查的bs , []601,b,,,[],102.5MPa,[],60MPa,,,,0.590b,1b,[]102.50b转矩图 '22当量弯矩M,M，(,T) 当量弯矩图 第 17 页 4.6安全系数校核 ,,,,2-2--10-10,,由式,，,得,,,,00 2，293-5272，169-325,,,0.11，,,,0.04,,527325 M79617,,,,MPa,6.39MPa,,0am3W0.1，50 ,T257115,,,,MPa,10.3MPa,,,5.14MPaa3W0.2，502Dr,,,，查表得,1,0.02,,650MPa,k,2.02,k,1.36bdd ,,,,,,0.92,,0.88,,0.81,k,1N 1，2931，169S,,18.38,S,,8.94,,2.021.36，6.39，10.3，0.1030.92，0.880.92，0.81 SS18.38，8.94,,S,,,8,[S]222218.38，8.94S，S,, 第 18 页 5、轴承校核 安装形式及受力 F,972N,F,807N12aa F1a,0.7,e,查表得X,1，Y,0 11Fr2 F807a1,,0.78,e,X,0.44，Y,0.8711F1034r2 计算当量动载荷(),查表得1.2PfXFYFf,，,prap 1.2(113880972)1666PN,，，，，,1 1.2(0.4410340.87807)1388PN,，，，，,2 计算寿命，取、中较大的带入PP12 66101036800C,36()()2.9510h19200hL,,,，,h60n6060.81666P， 符合要求 6、零件的选择 6.1通气器选择 第 19 页 M27，1.5 由工作条件知通气器选择 6.2油塞 为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排 M16，1.5油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住(在本次设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为Q235A 6.3油标 M12 选用带螺纹的游标尺，可选为 6.4定位销 为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直径可取:d,10mm,长度应大于分箱面凸缘的总长度,取35mm( 7、减速器润滑与密封 7.1润滑方式 高速轴上的大齿轮速度为v=2.01m/s,考虑成本及需要，所以选择稀油润滑，油面至少比高速轴上大齿轮的最低点高5mm。 7.2密封方式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封 装配时，机盖与机座接合面不 第 20 页 允许用任何垫片，但可以用密封胶和水玻璃以保证密封;装配时，再拧紧螺栓前，用0.05mm的塞片检查机座与机盖之间的密封。 2.窥视孔和油孔等出接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封 3.轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的 轴承与外部 4.机体底座需要在上部开油沟槽，机体箱盖开合适大小的倒角，将齿轮甩到机体内壁的润滑油引导进入轴承内部，来达到润滑的目的。 8.箱体结构 名称 符号 尺寸关系 结果 ,箱座壁厚 ,,0.025a，5,8 10 箱盖壁厚 10 ,,,0.02a，5,811 箱盖凸缘厚度 15 bb,1.5,111 b箱座凸缘厚度 b,1.5, 15 p 箱座底凸缘厚25 p,2.5, 度 地脚螺钉直径 M16 d d,0.036a，12 ff n地脚螺钉数目 二级减速器 6 轴承旁联接螺M12 d,0.75d d1f1栓直径 机盖与机座联M10 d=(0.5~0.6) d df22接螺栓直径 轴承端盖螺钉M8 dd=(0.4~0.5) d f33 直径 窥视孔盖螺钉M6 dd=(0.3~0.4) df44直径 d定位销直径 10 第 21 页 查机械课程设计指导手册 22 d，，至dd Cf12118 外机壁距离 16 查机械课程设计指导手册 20 d，至凸缘d Cf2216 边缘距离 14 轴承旁凸台半16 RC12径 外机壁至轴承50 =++(5~8) llCC1112座端面距离 大齿轮顶圆与12 , >1.2 ,,11内机壁距离 齿轮端面与内10 , > ,,22机壁距离 机盖，机座肋厚 m,mm,0.85,,m,0.85,m,8,m,81111轴承端盖外径 ?轴90, ?轴 +(5~5.5)d D,D D322106, ?轴129 轴承端盖凸缘10 1~1.2d e3 厚度 S轴承旁联结螺 尽量靠近，各螺 栓距离 纹孔互不干涉， 并留有余地 9.三维图欣赏 第 22 页 端盖 齿轮轴 齿轮 第 23 页 机座 第 24 页 装配 10.设计总结 第 25 页 本设计是根据设计任务的要求，设计一个展开式二级圆柱减速器。首先确定了工作方案，并对带传动、齿轮传动)轴)箱体等主要零件进行了设计。零件的每一个尺寸都是按照设计的要求严格设计的，并采用了合理的布局，使结构更加紧凑。 我通过减速器的设计，使对机械设计的方法、步骤有了较深的认识。熟悉了齿轮、带轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法;掌握了如何选用标准件，如何查阅和 使用手册 人体使用手册 pdf安全生产行政执法文书使用手册教学助手用户使用手册13款丰田锐志使用手册博世力士乐培训手册 ，如何绘制零件图、装配图;以及设计非标准零部件的要点、方法。进一步巩固了以前所学的专业知识，真正做到了学有所用)学以致用，将理论与实际结合起来，也是对所学知识的一次大检验，使我真正明白了，搞设计不是凭空想象，而是很具体的。每一个环节都需要严密的分析和强大的理论做基础。另外，设计不是单方面的，而是各方面知识综合的结果。 这是我们大学的第一次课程设计，这次设计对我们大学所学知识是一次很好的考察和复习，为以后的专业课程设计和毕业设计做准备，同时对我们的能力也是一次很好的锻炼。从整个设计的过程来看，存在着一定的不足。像轴的强度校核应更具体全面些，尽管如此收获还是很大。相信这次设计对我以后从事类似的工作有很大的帮助，同时也为毕业设计打下了良好的基础。诸多不足之处，恳请老师批评指正。 11.参考文献 第 26 页 1、许立忠，周玉林，机械设计，中国标准出版社，2009 2、韩晓娟，机械设计课程设计指导手册，北京，中国标准出版社，2008 3、龚湘义，潘沛霖等，机械设计课程设计图册，北京，高等教育出版社，2006 4、刘鸿文 主编.材料力学.第3版. 北京:机械工业出版社 5、崔占全、孙振国 主编 工程材料，机械工业出版社，第2版 6、林景凡，王世刚，李世恒 主编.互换性与质量控制基础. 北京:中国科学技术出版社 第 27 页 燕山大学《机械设计》课程设计综评 项目 细则 成绩 (A)全勤 (B)缺勤不多于2次 出勤 (15分) (C)缺勤不多于5次 (D)缺勤5次以上的 平时成绩 (30分) (A)积极 (B)比较积极 态度 (15分) (C)一般 (D)不积极 合理 结构 (10分) 比较合理 优 图面成绩 良 图面 (50分) 质量 中 (40分) 及格 不及格 优 良 答辩成绩 (20分) 中 及格 不及格 总成绩 答辩小组成 员签字 年 月 日 第 28 页