河北工程大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計

1、第一章概述2第二章電動機選擇32.1 電動機選型和結(jié)構(gòu)形式32.2 電動機功率的選擇3第三章 運動和動力參數(shù)計算53.1傳動比計算與分配53.2計算傳動裝置和運動參數(shù)和動力參數(shù)5第四章傳動零件的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計74.1帶傳動的設(shè)計74.2高速級齒輪傳動設(shè)計計算104.3低速級齒輪傳動設(shè)計計算15第五章軸的設(shè)計205.1輸出軸設(shè)計205.2中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計255.3 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計26第六章軸承選擇與校核28第七章聯(lián)軸器選擇、鍵選擇與校核307.1聯(lián)軸器選擇307.2鍵選擇與校核30第八章箱體設(shè)計31第九章 潤滑油及其潤滑方式選擇32參考文獻32第一章概述一、設(shè)計任務(wù)書一章概述題目：展開式二級圓

2、柱齒輪減速器設(shè)計1. 總體布置簡圖：1.已知條件 (1)帶式運輸機數(shù)據(jù)：見數(shù)據(jù)表。(2)工作條件：單班制工作，空載啟動，單向、連續(xù)運轉(zhuǎn)，工作中有輕微沖擊。運輸帶速度允許速度誤差為5%。(3)使用期限：工作期限為十年，大修期為三年。 (4)生產(chǎn)批量及加工條件：小批量生產(chǎn)。設(shè)計進度 2. 設(shè)計過程 1) 第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算2) 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計3) 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4) 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫3.原始數(shù)據(jù)：運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩:500 nm ；帶工作速:1.2 m s-1；卷筒直徑:360 mm4.設(shè)計任務(wù):1)選擇電

3、機型號；2)設(shè)計帶傳動；3)設(shè)計減速器；4)選擇聯(lián)軸器及其它附件。5. 、工作量1)減速器裝配圖一張（0號圖）；2)零件工作圖三張（電機皮帶輪、輸出軸、輸出軸上大齒輪）；3)設(shè)計說明書一份（做好設(shè)計記錄，交設(shè)計記錄本）。4、數(shù)據(jù)表方 案1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-10運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩t(nm)600550490470430400560500450420帶工作速v(m s-1)11.11.21.31.31.41.31.21.31.4卷筒直徑d/mm300300320320380360320360370360二、傳動方案的擬定及說明：由題目所知傳動機構(gòu)類型為：展開式二

4、級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構(gòu)進行分析論證。本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸承受載荷大、剛度差，中間軸承潤滑較困難。第二章電動機選擇2.1 電動機選型和結(jié)構(gòu)形式工業(yè)上一般選用系列三相異步電動機。這類電動機屬于全封閉自扇冷式電動機，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、啟動性能好、價格低廉、維護方便。適用于非易燃、非易爆、無腐蝕性和無特殊要求的機械上。2.2 電動機功率的選擇2.1工作機輸出功率工作機輸出功率為p （21）式中t為運輸機滾筒60工作軸轉(zhuǎn)矩，t=450nm；為滾筒轉(zhuǎn)速；由（21）得：2.2傳動裝置總功率為帶傳動效率，取2.3

5、所需電動機功率因為其電動機額定功率可查表的以下兩種電動機型號額定功率轉(zhuǎn)速y132s125.52900y132s45.51440故選用y系列三相異步電動機y132s4第三章 運動和動力參數(shù)計算3.1傳動比計算與分配1傳動系統(tǒng)總傳動2確定v帶傳動的傳動比取故減速器的傳動比3分配各級減速器的傳動比 3.2計算傳動裝置和運動參數(shù)和動力參數(shù)1各軸都 轉(zhuǎn)速2各軸的功率3各軸的轉(zhuǎn)矩 軸名參數(shù)電動機軸1軸2軸3軸轉(zhuǎn)速14401107.6239.1267.13功率3.793.643.423.18扭距25.1331.3816.593452.39傳動比1.34.6323.562效率0.960.970.97第四章傳動

6、零件的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1帶傳動的設(shè)計1確定計算功率由表8-7查的工作情況系數(shù) 2選擇v帶帶型根據(jù) 、由圖8-10選用a型3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速1） 初選小帶輪的基準直徑由表8-6和表8-8取小帶輪的基準直徑2） 驗算帶速按式8-13驗算帶的速度因為故帶速適合3） 計算大帶輪的基準直徑根據(jù)式（8-15a）計算大帶輪的基準直徑根據(jù)表8-8圓整為4確定v帶的中心距和基準長度1） 根據(jù)式（8-20）初定中心距2） 由式（8-22）計算帶所需基準長度由表8-2選帶的基準長度3） 按式（8-23）計算實際中心距中心距變化范圍5驗算小帶輪上的包角6計算帶的根數(shù)1） 計算單根v帶額定功率由查表8

7、-4a得根據(jù)和a型帶查表8-4b得查表8-5得查表8-2得于是2） 計算v帶根數(shù)取4根7計算單根v帶的初拉力的最小值由表8-3得a型帶的單位長度質(zhì)量所以 應(yīng)使帶的實際初拉力8計算壓軸力壓軸力的最小值為9帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2高速級齒輪傳動設(shè)計計算1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 選用斜齒輪圓柱齒輪傳動2） 運輸機為一般工作機器速度不高故選用8級精度3） 材料選擇。由表10-1選擇小齒數(shù)材料為（調(diào)質(zhì)）硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs二者材料硬度差為40hbs。4） 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)為5） 選取螺旋角初選螺旋角2按齒面接觸強度設(shè)計按式（10-21）計算即

8、（1） 確定公式內(nèi)的各計算值1） 試選2） 計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩3） 由表10-7選取齒寬系數(shù)4） 由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)5） 由圖10-21按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪接觸疲勞強度極限6） 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為安全系數(shù)由式（10-12）得 9） 由圖10-31選取區(qū)域系數(shù)10） 由圖10-26 則（2） 計算1） 試算小齒輪分度圓直徑由公式得2） 計算圓周速度3） 計算齒寬b及模數(shù)齒高之比4） 計算縱向重合度5） 計算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)根據(jù)8級精度由表10-8查的由表10-4用插

9、值法查的8度精度想，小齒輪相對支承對稱布置時，由查得10-13得,由表10-3查得,故載荷系數(shù)6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由式（10-10a）得7） 計算模數(shù)3按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-17）（1） 確定計算參數(shù)1） 計算載荷系數(shù)2） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲強度極限3） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 4） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)由式（10-12）得5） 查取齒形系數(shù)由表10-15查得6） 查表應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5查得7） 計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大（2） 設(shè)計計算由公式取則去整為4幾何尺寸計算1） 計算

10、中心距將中心距圓整為1252） 按圓整后的中心距修正螺旋角3）計算大小齒輪的分度圓直徑4）計算齒輪寬度取4.3低速級齒輪傳動設(shè)計計算1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 選用斜齒圓柱齒輪傳動2） 運輸機為一般工作機器、速度不高、故選用8級精度3） 材料選擇由表10-1選用小齒輪材料為40r（調(diào)質(zhì)）硬度為2404） 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)2按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-9a）進行計算即（1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)2） 計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩3） 由表10-7選取寬度系數(shù)4） 由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)5） 由圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度

11、極限大齒輪的接觸疲勞強度極限6） 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為安全系數(shù)由式（10-12）得 9） 由圖10-26查得 即10） 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)（2） 計算1） 試算小齒輪分度圓直徑中較小的值2）計算圓周速度 3）計算齒寬b4）計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高5） 計算載荷系數(shù)根據(jù)8級精度 由圖10-8查得動載系數(shù)由表10-4查得的值與直齒輪相同故由圖10-13查得由表10-3查得6） 計算縱向重合度7） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑由式（10-10a）得8） 計算模數(shù)3按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10-1

12、7）（1） 強度計算參數(shù)1） 計算載荷系數(shù)2） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲強度極限3） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)4） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)由式（10-12）得5） 查取齒輪系數(shù)由表10-5查得6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得7） 計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大（2） 設(shè)計計算對比計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算的描述m大于由齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù)由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力反與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算的模數(shù)2.72并就近圓整為標準值按接觸強度算得的分度圓直徑算

13、出小齒輪齒數(shù)故取整大齒輪齒數(shù)故取整4幾何尺寸計算（1） 計算中心距將中心距圓整為175mm（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)等不必修正（3） 計算分度圓直徑 （4） 計算齒輪寬度 圓整取第五章軸的設(shè)計5.1輸出軸設(shè)計1求輸出軸的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為圓周力徑向力軸向力3初步確定軸的在校直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)15-3取于是得因最小直徑在裝齒輪此處有一鍵槽故軸應(yīng)增大輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑（圖15-26）為了使選的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)故需同時選取聯(lián)軸器型

14、號聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準或手冊選用hl3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630000n.mm半聯(lián)軸器的孔徑因最小直徑在裝齒輪此處有一鍵槽故軸應(yīng)增大故取半聯(lián)軸器長度半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的的裝配方案如下圖所示 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求1-2軸段右端需制出一周肩。故取2-3段直徑，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為了保證長度應(yīng)比軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不在軸的端面上故1-2的略小一些?，F(xiàn)取2）初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向力和軸向力

15、的作用故選用角接觸球軸承參照工作要求并根據(jù)由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基準游隙組標準精度級的角接觸球軸承7311ac其尺寸為ddt=5512029故而右端角接觸球軸承采用軸肩進行軸向定位由手冊查得7311ac型軸承定位高度3）齒輪左端采用軸肩定位取軸肩高度為則軸環(huán)處直徑軸肩高周環(huán)寬度故取取安裝齒輪處的直徑已知齒輪輪轂的寬度為80為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故取4）軸承端蓋的總寬度為20（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，去端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離故取5）取齒輪距箱體內(nèi)壁距離考慮到箱體的鑄造誤差在確定滾動軸承位置時應(yīng)

16、距內(nèi)壁一段距離s取已知滾動軸承寬度t=21按至6-6此已初步確定了軸的各段直徑和長度 （3）軸上零件的零件周向定位 齒輪半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接按由表6-1查得平面截面鍵槽用鍵槽銑刀加工長為56同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性故選擇齒輪輪轂與州的配合為同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵位、為14963半聯(lián)軸器與州的配合為滾動軸承與州的軸向定位是過渡配合來保證的此處選軸的直徑為（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2去軸端倒角為各軸肩處的圓角半徑如圖為（5） 求軸上載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（15-26）做出軸的計算簡圖 1在確定軸承支點位置時應(yīng)從手冊中查取a的值對于7311ac型

17、角接觸球軸承由手冊查得因此作為簡支梁的軸的跨距 根據(jù)軸的設(shè)計簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎曲圖和扭矩圖中可以看出截面c試軸的危險截面現(xiàn)將計算出來的截面c處的值列入下表載荷水平面h垂直面v支反力f彎矩m總彎矩扭距t（6） 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭距的截面（即危險截面c）的強度根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力取軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理有表15-1查得因此故安全。5.2中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計1初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理根據(jù)15-3取于是得。加大5%-

18、7%圓整為32。2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 擬定軸上零件的裝配方案如下所示（2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（與輸出軸設(shè)計一樣）得： （3） 軸上零件軸向定位兩個齒輪與軸的周向定位都采用平鍵連接。根據(jù)軸的直徑選 和。為了保持齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證的，此處選取軸的直徑尺寸公差為m6。（4） 確定軸上圓角和倒角尺 參考表15-2，取軸端倒角，各軸肩圓角半徑r2。 5.3 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計1初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理根據(jù)15-3取于是得。軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：按照計算轉(zhuǎn)

19、矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準或手冊選用hl1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000n.mm半聯(lián)軸器的孔徑因最小直徑在裝齒輪此處有一鍵槽故軸應(yīng)增大故取45半聯(lián)軸器長度半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度（3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 定軸上零件的裝配方案如下所示(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（與前面輸出軸設(shè)計原理一樣來確定直徑和長度）同理得：1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2段右端需要制出一軸肩。故取2-3段軸的直徑，左端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸上而不壓在軸的端面上，故取1-2段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。2）初步選擇滾動軸承：

20、因軸承同時受徑向力和軸向力。故選用角接觸軸承，參照工作要求并根據(jù)，選取7306ac型號的角接觸軸承。其尺寸。3）輸入軸上的齒輪做成齒輪軸，周徑為44.49mm，又知齒寬為50mm.4）軸承蓋總寬度為20mm，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離。5）取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為16mm，s=8mm（3）軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)查資料1表6-1得平鍵截面。（4）確定軸上的圓角和倒角尺寸：參考表15-2，取軸端倒角，各軸肩圓角半徑r2.第六章軸承選擇與校核c=67.2kn,基本額定靜載荷1.低速軸（求兩軸承受到的徑向載荷）：圓周力：徑向力：軸向力： 軸承的預(yù)期壽命查滾動軸承可知7311ac的基本額定動載荷。將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩平面力系：受力圖如下：由受力分析可得：2.求兩軸承的計算軸向力和。對于7311ac型軸承，查資料1表13-7軸承派生軸向力又已知軸向力得則相當于軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”即： 3.求軸承當量動載荷和：查表13-5取 查表13-5取 因軸承運載中有中等震動查表13-6取載荷系數(shù)4.驗算軸承壽命由于軸