北航機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書(含有開式齒輪傳動(dòng)的)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目院（系）班設(shè)計(jì)者指導(dǎo)教師2014年5月5日北京航空航天大學(xué).專業(yè)整理.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料、 材料力學(xué)、加工工藝等學(xué)科之后將前面幾門課的知識(shí)綜合實(shí)踐運(yùn)用的 課程。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生的總體設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力能夠得 到提高。本次設(shè)計(jì)是為了解決帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中一級(jí)閉式齒輪的 問題。計(jì)算說明書對(duì)閉式齒輪設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。.學(xué)習(xí)幫手.目錄目錄 21 .設(shè)計(jì)任務(wù)書 32 .原動(dòng)機(jī)的選擇 43 .運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 54 .閉式齒輪的計(jì)算 85 .開式齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 106 .軸的計(jì)算 117 .軸承計(jì)算與校核 15

2、8 .鍵的選擇與校核 169 .聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 17十.潤(rùn)滑與密封形式，潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量說明 18十一.箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸 18十二.減速器附件列表 19十三.參考資料 20.設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)齒輪裝置設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置如下圖所示：1-電動(dòng)機(jī)2-聯(lián)軸金3-一期閉式旨輪雙速器4開式皆輪情動(dòng)S-運(yùn)描帶1 .設(shè)計(jì)要求1）設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置2）連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，運(yùn)輸帶允許誤差為5%3）使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作。2 .原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶卷筒所需功率P=5.5kW.運(yùn)輸帶卷筒工作轉(zhuǎn)速n=86r/min.原動(dòng)機(jī)的選擇項(xiàng)目一容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果1 .電

3、機(jī)類型選擇2 .電動(dòng)機(jī)容量選擇(1)電動(dòng)機(jī)所需功率(2)工作機(jī)所需功率(3)各部件的效率聯(lián)軸器滾動(dòng)軸承(一對(duì)) 閉式齒輪傳動(dòng) 開式齒輪傳動(dòng) 卷筒傳動(dòng)(4)傳動(dòng)裝置的總效率 (5)電機(jī)所需功率3 .確定電機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)類型按工作要求選用 Y系列 全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng) 機(jī)，電壓380伏? = %?v ? = 1000(通過查表而知)?1 ?2 ?3 ?4 ?5 ?= ?1?3?3?4?55.55.5? = = = 6 472 ?0.8498 6.472 ,通常，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 <5,則總傳動(dòng)比圍為0 25,故電動(dòng) 機(jī)的可選轉(zhuǎn)速圍為：? = (125) X86?/ ? =86

4、2150?/?符合條件的電機(jī)有三個(gè)系列： Y160M-6, Y132M-4, Y160L-8。而Y132M-4由于同步轉(zhuǎn)速高，所以價(jià) 格便宜，但是傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置 外廓尺、太大，制造成本圖，結(jié)構(gòu) 不緊湊，故/、可?。籝160L-8電機(jī) 傳動(dòng)比小，但是同步轉(zhuǎn)速又太低， 質(zhì)量笨重，價(jià)格昂貴，綜合考慮選 擇 Y160M-6因?yàn)檩d荷平穩(wěn)所以 電機(jī)額定功率？?ed 略大于？?即可，最 終選擇P ed = 7.5 Kw三.運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算（一）傳動(dòng)比分配項(xiàng)目一容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果1 .總傳動(dòng)比2 .分配各級(jí)傳動(dòng)比 取閉式齒輪傳動(dòng)比為 則開式齒輪傳動(dòng)比為?=?= 970= 11.28?86?1

5、 = 3.3?1128?2= ?1 = 3.3 = 3418（二）軸1.電動(dòng)機(jī)軸2.高速軸2.中間軸3.滾筒*由?0 = ?= 6.472?0 = ? = 970?/ ?一?c?0 = 9550J?06.472=9550 x礪=63.72 ?.?1 = ?0?1=6.472 X0.99?=6.407 Kw?1 = ?0 = 970? ?一?1?1 = 9550桿?16.07=9550 X 970=63.08 ?. ?2 = ?1 ?2 ?3=6.407X0.99 X0,97=6.15?1970?o2?13.3=294?/?2?2 = 9550%=200?3= ?2 ?2 ?4=6.15 X 0

6、.99 X 0.95=5.784?2294?3 =3?23.418=86 ?/ ?3?3 = 955077 ?35.784=9550 X aq 86=642.3 ? ?（三）運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算匯總軸名功率P/Kw轉(zhuǎn)矩T/N.m轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比 i效率刀輸入輸出輸入輸出n/ r/min電機(jī)軸6.47263.72970高速軸6.4076.34363.0862.4597010.99中間軸6.1536.0912001982943.3r 0.96滾筒軸5.7875.500642.3635.9863.4180.94四.閉式齒輪的計(jì)算1 .選擇材料和精度(1)選擇材料2 2)熱處理(3)精度選擇3 .計(jì)算許用應(yīng)

7、力(1)極限應(yīng)力(2)安全系數(shù)(3)許用應(yīng)力4 .按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè) 計(jì)計(jì)算(1)強(qiáng)度公式(2)參數(shù)選擇計(jì)算載荷系數(shù)齒寬系數(shù) 小齒輪轉(zhuǎn)矩初選螺旋角 齒數(shù)選擇實(shí)際傳動(dòng)比齒形系數(shù)齒根修正系數(shù)(3)按齒根彎曲強(qiáng) 度計(jì)算模數(shù)(4)中心距米用硬四面，石慮大小四輪都米用20Cr。滲碳淬火，齒面硬度5662HRC按8級(jí)精度設(shè)計(jì)?iim = 1500MPa,?FE= 850MPa?= 1.1, ? = 1.25 ?1500? = f=卞=LJ?1.11363.6?850? =而二誦5 = 680?按標(biāo)準(zhǔn)取：? = 3?取 a=150mm3 2? ?1?19>_?2?2?1K=1.2?=0.56 ?1 =

8、9.55 X 10 ?166.343=9.55 X 10 9 7 0=6.24 X 104? ?= 15o?1 = 22,?2= 3.3 X22= 72.6 =73 73? = 22 = 3.31822?1 = ?315 =24.473?2 = ?315 = 81?1 = 2.75 , ?2 = 2.25 ?1 = 1.58 , ?2 = 1.76?> 1.545mm(4)確定螺旋角(5)分度圓直徑(6)。(7)驗(yàn)算齒面接 觸強(qiáng)度(8)齒輪的圓周 速度? = ?(?1 +?2) = 147.5? 2cos ?1 ?(?1 + ?2)B = cos-12?° =18 11 4?1

9、 = ?： = 69.47? cos ?2?2 =” = 230.5?cos ? = ? ?1 = 34.735?鍛鋼彈性系數(shù)：?= 189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：? =2.5螺旋角系數(shù)：?= vcos ? = 0.97467帶入校核公式：2?1 ? + 1? = ?,?； ?-1=489.8MP不?=1363.6?1?1? = = 3 53?/ ?60 X1000 3.53一/一< 12?/ ??。?2 = 36?1 = 42?安全符合8級(jí)精度制 造要求五.開式齒輪傳動(dòng)的計(jì)算項(xiàng)目一容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果4 .選擇材料和精度(1)選擇材料(2)熱處理(3)精度選擇5 .計(jì)算許用應(yīng)力(1)

10、極限應(yīng)力(2)安全系數(shù)(3)許用應(yīng)力6 .按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè) 計(jì)計(jì)算(1)強(qiáng)度公式(2)參數(shù)選擇計(jì)算載荷系數(shù)齒寬系數(shù) 小齒輪轉(zhuǎn)矩齒數(shù)選擇實(shí)際傳動(dòng)比 齒形系數(shù)齒根修正系數(shù)小齒輪用20CrMnTi,大齒輪用20Cr。滲碳淬火，齒面硬度5662HRC按8級(jí)精度制造?而=1500MPa,?fe = 850MPa? =1.1, ? = 1.25?1500? =? = 1.1 =1363.6?850? = e =.=680?lJ?1.25?99?3 2? ?1?10>, ?_i?1'?2?1?1K=1.2?=0.2_ ?.cc6 出?1 = 9.55 X 10 ?166.091=9.55 X

11、10 X 9Q, 294=1.978 X105?1 = 32,?2 = 3.418 X32=109.376=10973?= 22= 3.318?1 = ?1 = 32 ?2 = ?2 = 109 ?1 = 2.57 , ?2 = 2.21(3)按齒根彎曲強(qiáng)度 計(jì)算模數(shù)(4)中心距調(diào)整(5)分度圓直徑(6)。?1 = 1.63 , ?2 = 1.81mrn 2.426mm? = ?(?1 + ?2) 2 cos ?3 x (32 + 109)2=211.5?1=三 cos ?3 X32=1=96?2 = ?2一2 - COS?3 X109=1=327? = ? ?1=0.2 X 96=19.2?

12、圓整：m =3mm取 a=215mm??？?2 = 20mm?1 = 25?六.軸的計(jì)算項(xiàng)目一容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果1 .材料的選取和C值 得選取 高速軸 中間軸 滾筒*由2 .按彎曲強(qiáng)度估算最 小值(1)高速軸20Cr, C=9840Cr, C=10040Cr, C=100?1? > ?v?(2)中間軸(3)滾筒軸3.軸的校核(1)高速軸的校核二98 X=18.39 ?> 993 :22?2? > rrVoo- ?23 6.154 =100XAZ294=27.56 ?3 ?3 ?3? > ?V ?33 5.787=100xU8r=40.67?擬設(shè)計(jì)高速軸兩軸承相距

13、為84mm小齒 輪分布在中間位置。那么高速軸受到的 力如圖所示：水平方向：J ?=? tan ?cos ?=688 ?垂直方向：J ?s X? = ? tan ? = 590 ?水平方向：一? = 42 X = 14448 N.mm?%>垂直方向? = 42 X? = 24780?. ?轉(zhuǎn)矩：T = - ? = 62400?認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力， 折合系數(shù)a =1.代入公式? = 6?2?+ (?)2? = M? + ?29 + (?)2=68677 ?. ?計(jì)算危險(xiǎn)截面直徑：查得?- 1b = 75MPa?則？Ki?"= 20?由于齒輪和軸一體化設(shè)計(jì)，最危險(xiǎn)的截

14、面剛好是齒輪的中心，由于齒輪直徑遠(yuǎn) 大于20mm所以是安全的。(2)中間軸的校核擬設(shè)計(jì)為兩個(gè)軸承之間的距離為 83mm 另一端長(zhǎng)為100mm物理模型如下圖：83mni+l<分析大齒輪的受力情況：人齒輪轉(zhuǎn)矩：66.153?2 = 9.55 X 10 - 294=200000?.?圓周力：2?2 ?12 =萬%=1734?徑向力：“? tan ?12 = 664 ?cos ?軸向力：? = ? tan ? = 570 ?開式齒輪傳動(dòng)中小齒輪受力情況： 轉(zhuǎn)矩：6 6.091?2 = 9.55X10 94=197800?.?圓周力：2?2?12 = F5-= 4120?3徑向力：?32 tan

15、?12 = 1= 1500 ?軸向力：?32 = ? tan ? = 0 ?水平向：?)-? ?32?今1?12?2? = 2502?1?= 1666?豎直平面：.產(chǎn)?2? = 4742?1?= - 2356?彎矩圖：W/N.nrr至三;由圖知，？?1處最危險(xiǎn)。取 a =0.3 , ?- 1b = 75MPa? = 170?.?貝口 ? > 3 /二? = 28 3 ?人.v0.1?_ 伍28.3 -七.軸承計(jì)算與校核項(xiàng)目一容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果1 .軸承型號(hào)的選擇2 .軸承校核(1)高速軸軸承考慮到工作時(shí)間是10年，壽命較長(zhǎng)， 如果中途不換軸承需要使用大號(hào)軸 承，這會(huì)給后期的設(shè)計(jì)

16、帶來諸多不便， 故考慮每四年更換一次軸承。高速軸采用6006號(hào)軸承中間軸采用6008號(hào)軸承小齒輪受力：“？?？ tan ?= = 688 ? cos ? = ? tan ? = 590 ?0? = 8.3 ?”=0.07?0?= 0.28? ”一 0.857 > ?因止匕 X=0.56 , Y=1.55(2)中間軸軸承? = ? + ? = 1.3 兩班制工作，則?= 17520? 取?= 1,? = 1.0? ? 60?11?=*?（得？?產(chǎn) ?10=13.08KN< 132? 合格。? tan ? = = 664 ? cos ? = ? tan ? = 570 ?0? =11.

17、8 ?k- = 0.048 ?0?= 0.26?k = 0.858 > ? ?因止匕 X=0.56 , Y=1.71? = ? + ? = 1.347 兩班制工作，則? = 17520? 取? = 1, ? =1.0? ? 60?21?=?（而？?產(chǎn)=9.107 KN< 17.0? 合格。八.鍵的選擇與校核項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果材料選擇許用擠壓應(yīng)力選用45號(hào)鋼，取p 110MPa45號(hào)鋼p 110MPa高速軸軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵(GB1096-79根據(jù)d=20mnii外伸端長(zhǎng)度，選擇鍵6X19,其中 b=6mm h=6mm L=19mm t=3.5m

18、m, t1=2.8mm鍵 6X 19鍵的校核4?4 X 63.72 X103?=?20 X 6 X 20=106?勺 p IIOMPa鍵選取合適中間軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇鍵的校核選用圓頭普通平鍵(GB1096-79)根據(jù)軸徑d=46mm選擇鍵11X29,其中b=11mmh=8mm L=29mm t=5.5mm, 11=3.8mm4Tp dhl34 200 1074MPa p46 8 29p鍵 10X70鍵選取合適中間軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇鍵的校核選用圓頭普通平鍵(GB1096-79)根據(jù) d=30mm 選擇鍵 12X20,其中 b=12mm h=10mm L=20mm t=5mm,

19、11=3.3mm4T p d hl 4 198 103 108MPa p 30 10 20p鍵 8X55鍵選取合適九.聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算項(xiàng)目-容聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果HL3聯(lián)軸器參數(shù)II軸外伸端需使用聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器LX2型公稱轉(zhuǎn)矩Tn(N n)許用轉(zhuǎn)矩n(r/min)軸孔直徑d (mrm560630020軸孔長(zhǎng)度外徑D (mm)軸孔鍵槽LLi6244120jA選用彈性柱銷聯(lián)軸器LX2型(GB5014-2003)十.潤(rùn)滑與密封形式，潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量說明項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑油牌號(hào)密封形式齒輪線速度?1?1?=60 X1000? X 69.47 X 97060 X1000=3.53 ?/?< 12?/?故齒輪選用油潤(rùn)滑選用L-CKB（抗氧防銹工業(yè)齒輪用油）機(jī)座與機(jī)蓋凸緣結(jié)合面的密封 選用在接合面涂密封膠或水玻璃 的方式觀察孔和放油孔等處的密封選 用石棉橡膠紙墊片密封軸承端蓋處的密封采用氈圈油 封高速軸軸承處用擋油環(huán)防止?jié)?滑油噴入軸承部齒輪選用油 池潤(rùn)滑軸承選用油 潤(rùn)滑箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸項(xiàng)-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果長(zhǎng)X寬X高機(jī)座壁厚6機(jī)蓋壁厚5 i機(jī)座凸緣厚b機(jī)蓋凸緣厚bi機(jī)座底凸緣厚b2455mm< 3 00mme 300