機械設(shè)計課程設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：一級閉式圓柱齒輪減速器機電學(xué)院系工業(yè)設(shè)計專業(yè)202202班設(shè)計者：051320205051320205 李姝慧指導(dǎo)教師：王體春完成日期：20152015 年 0606 月 1919 日學(xué)校：南京航空航天大學(xué)目錄南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書2課程設(shè)計任務(wù)書南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書31運動簡圖52原始數(shù)據(jù)53工作條件54設(shè)計任務(wù)5二 傳動方案的擬定及說明6三 相關(guān)計算及說明和計算結(jié)果61電動機的選擇71.1選擇電動機的類型71.2電動機的選擇71.3確定電動機轉(zhuǎn)速82確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比92.1確定傳動裝置的總傳動比

2、和分配傳動比92.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)92.3運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理表113 V帶傳動設(shè)計113.1確定計算功率Pea113.2選取帶的截型113.3確 定 帶的基準直徑D1和D2123.4驗算帶的速度V123.5確定帶的中心距a和帶的基準長度Ld南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書43.6驗算小帶輪上的包133.7確疋帶的根數(shù)z133.8確定帶的張緊力Fo143.9計算壓軸力FQ143.10 v帶主要參數(shù)144齒輪的設(shè)計計算144.1材料的選擇144.2參數(shù)選擇144.3確定許用應(yīng)力144.4計算齒輪的轉(zhuǎn)矩144.5按齒面接觸疲勞強度計算164.6按齒根彎曲疲勞強度計算1

3、64.7確定模數(shù)174.8計算齒輪的主要幾何尺寸和基本參數(shù)4.9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計185傳動軸的設(shè)計185.1軸的材料185.2按扭轉(zhuǎn)矩估算最小直徑195.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1912角a175.4危險截面的強度校核20南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書56鍵的設(shè)計246.1選擇鍵的尺寸246.2校核鍵聯(lián)接的強度257軸承的選擇及壽命的計算257.1軸承的選擇257.2壽命的計算258箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計268.1機體有足夠的剛度268.2考慮到機體內(nèi)零件的潤滑， 密封散熱268.3機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性268.4附件設(shè)計268.5減速器的機體結(jié)構(gòu)尺寸289潤滑密封設(shè)計3010聯(lián)軸器設(shè)計3010.1類

4、型選擇3010.2載荷計算3010.3選取聯(lián)軸器31四設(shè)計小結(jié)31參考資料31南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書62 2、原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力：2600N輸送帶工作速度：1.1m/s滾筒直徑：200mm3 3、工作條件：輕微振動載荷室內(nèi)成批單向傳動；使用期限：長期使用軸承使用壽命：10000小時4 4、設(shè)計任務(wù):、課程設(shè)計任務(wù)書1 1、運動簡圖:減速器帶傳動_ &_ II_ 11_-F- TTTMM.- 1-電動機滾筒運輸帶FIID口南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書7:裝配圖（含草圖）；A0圖紙、方格紙各一張三視圖（參考P174圖例）標題欄、明細表、技術(shù)要求尺寸標

5、注（外形尺寸，安裝、配合、特征尺寸）:零件工作圖2張（大齒輪、軸，A3圖紙）；:設(shè)計計算說明書1份；60008000字。說明書內(nèi)容應(yīng)包括：擬定機械系統(tǒng)方案，進行 機構(gòu)運動和動力分析，選擇電動機，進行傳動裝置運動動力學(xué)參數(shù)計 算，傳動零件設(shè)計，軸承壽命計算、軸的計算、鍵的強度校核，聯(lián)軸 器的選擇、設(shè)計總結(jié)、參考文獻、設(shè)計小結(jié)等內(nèi)容。二、傳動方案的擬定及說明合理的傳動方案首先應(yīng)滿足工作機的性能（例如傳遞功率、轉(zhuǎn)速 及運動方式）的要求。另外，還要與工作重要條件（例如工作環(huán)境。 工作場地、工作時間）相適應(yīng)。同時還要求工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺 寸緊湊，傳動效率高，使用維護方便，工藝性和經(jīng)濟性。合理安排和

6、布置傳動順序是擬定傳動方案中的另外一個重要環(huán)節(jié)。由題目所知傳動機構(gòu)類型為：一級閉式圓柱齒輪減速器。故只要 對本傳動機構(gòu)進行分析論證三、相關(guān)計算及說明和計算結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書8計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書91電動機的選擇1.1選擇電動機的類型按工作要求和條件，選用三機籠型電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V, Y型。選擇V帶傳動和 級圓柱直齒輪減速器（展開式）。傳動裝置的總效率a2a1234 50.960.980.970.990.960.867；傳動裝置的根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計P69表2-5查得：總效率：1為V帶的效率=0.96,a0.86722

7、為深溝球軸承效率=0.992=0.98，3為閉式齒輪傳動效率-0.97，4為聯(lián)軸器的效率a.卷筒效率=0.96（包括其支承軸承效率的損失）。1.2電動機的選擇負載功率：電動機功率PwFV /10002.6 1031.1/10002.86kwpd3.30kw折算到電動機的功率為：皿空63.30kwa0.867計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書101.3確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：n=105.10r/m60 1000V60 1000 1.1n105.10r /minD3.14 200根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計P69表2-5,可選擇V帶傳in動的傳動比 i2w

8、4，一級圓柱直齒輪減速器傳動比i3 6,則總傳動比合理范圍為ia6,24,電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為na=ia*=(624)X105.10=630.572522.29r/min。付合這范圍的冋步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計P171表2-167,可供選擇的電機有三種：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)序電動機型同步額定滿載矩矩參考價格號號轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)/元/(r/m/kW/(r/矩矩in)mi n)1Y160M1-875047202.02.011752Y132M1-6100049602.02.08233Y112M-41500414402.22.2541計算及說明結(jié)果南京航空航

9、天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書11綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳電動機型動、減速器的傳動比，可見第3方案比較適合，其主號：要性能如上表。Y112M-42確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比電動機滿載2.1確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比轉(zhuǎn)速：減速器總傳動比nm=1440r/m由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，innm1440iam13.70總傳動比可得傳動裝置總傳動比為n 105.10。ia=13.70分配傳動裝置傳動比帶傳動比ia一i0乂1i0=3式中i0，i1分別為帶傳動和減速器的傳動比。減速器傳動為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取i03,則減比h =4.

10、57速器傳動比為h - 一13.70/3一4.57。2.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：:各軸轉(zhuǎn)速n=480r/mi n輸入軸I軸：nnm/i0一1440/3一480r/minnn=105.03r輸出軸H軸：nn-ni /i1一480/4.57一105.03r/min/mi n卷筒軸皿軸：n=nn=105.03r/mi nn皿=105.03r/mi n計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書12:各軸功率P=3.17kw各軸輸入功率：“ =3.04kwI軸：Pl=Pdx1=3.30 0.96=3.17kWPm=2.98kwH軸：Pn=PiXn3=3.17X.99X0.97=3.

11、04kW皿軸：Pm二“XnXn=3.04X0.99 X).99=2.98kW各軸輸出功率：P=3.04kwI軸：R二“ =3.17X0.99X.97=3.04kWPI=2.98kwII軸:Pn=Pm=3.04X).99X0.99=2.98kWPm=2.86kw皿軸：Pm二PmXY5=2.98 X).96=2.86kW:各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩：TI=63.04N-Td=9550nm=9550X3.30/1440=21.89N mm各軸輸入轉(zhuǎn)矩：TI=276.66NI軸：TI=TdX0X1=21.89X3X).96=63.04N mmI軸：TI=TIX1X2X3=63.04X4.57X0.99

12、X0.97=-J-lm=271.15N276.66N mmm軸：Tm=TIX2X4=276.66 X3.99X0.99=271.15 N m計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書13各軸輸出轉(zhuǎn)矩：TI=276.66NI軸: =T=63.04 4.57 XJ.99 X).97=276.66N -mmII軸:幾=T皿=276.66 0.99 X).99=271.15N mTI=271.15N皿軸： =TmX5=271.15 0.96=260.30 N mm2.3運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理表：T(=260.30N m軸名功率P/KW轉(zhuǎn)距T/N*M轉(zhuǎn)速nr/mi n轉(zhuǎn)動比i效率輸入輸

13、出輸入輸出電機軸3.3021.89144030.96I軸3.173.0463.04276.664804.570.96I軸3.042.98276.66271.15105.0310.98皿軸2.982.86271.15260.30105.0310.963 V帶傳動設(shè)計3.1確定計算功率PCa:根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P165表9-6查得工作情況系數(shù)KA= 1.1，故FCaKAPd1.1 3.303.63KW3.2選取帶的截型：Ra=3.63kw計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書14根據(jù)功率Pca3。63kw,nm1440r/min，由機械設(shè)計基選擇A型礎(chǔ)P165圖9-9選取V帶型號為

14、A型。帶3.3確定帶的基準直徑Di和D2根據(jù)V帶截型，參考機械設(shè)計基礎(chǔ)P163表9-3和P165圖9-9選取小帶輪的基準直徑DiDmin,Dmin=75mm取D1=80mmD1=80mmD2=250mm大帶輪基準直徑D2 ioD1(1) 3 80 0.99 237.6mm,取0-01,根據(jù)V帶輪的基準直徑系列表機械設(shè)計基礎(chǔ)P163表9-3得，D2=250mm3.4驗算帶的速度vvD1nm/(60 1000)3.14 80 1440/(60 1000)6.03m/sV=6.03m/s在5-25m/s的范圍內(nèi)，帶速合適。3.5確定帶的中心距a和帶的基準長度Ld由0.7(D1+D2) a。2(D1+

15、D2),得231mna03.17/480=6.31X04 N mmz1=24Z2=110% =1.1K=1.4u=4.574.3確定許用應(yīng)力小齒輪的齒面平均硬度為240HBS根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P113表7-3通過線性插值法來計算，即一513+240H1=513+255217217545 513=532MPaF1=301 +240 217255 217315 301=309MPa大齒輪的齒面平均硬度為190HBS同理由線性插值法得】H2=491MPa,b F2=291MPa4.4計算齒輪的轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)矩為:(TH1=532MPa ,(TF1=309MP a,(T H2=491M Pa,(T F2=

16、291 MPaT1=6.31X14N mm南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書19計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書20大齒輪轉(zhuǎn)矩為：T2=9.55X106屮/n2=9.55 X1063.04/105.03=2.76X05N mm4.5按齒面接觸疲勞強度計算取較小的許用接觸應(yīng)力。H2計算，得小齒輪的分度圓直徑為：齒輪的模數(shù)為md156.722.36mmz-i244.6按齒根彎曲疲勞強度計算因為6F1較大，故以此比值代入計算，得齒輪的模數(shù)為：5T2=2.762.36mmdi|76.63-KT126H276.6341.4*6.31*104.57 14.5756.72mm

17、由齒數(shù)z1=24,Z2= 110,根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P117表7-5,得復(fù)合齒形系數(shù)YFS14.24,YFS23.97。復(fù)合齒形 系數(shù)與許用彎曲應(yīng)力的比值為：YFS16F1YFS26F24.240.01372,3093 970.01364291YFS14.24,YFS23.97YFS14.246F13090.01372,YFS2_3.976F22910.01364南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書計算及說明結(jié)果21由上述計算結(jié)果可見，該齒輪傳動的接觸疲勞強度較 薄弱，故應(yīng)以m2.36mm為準。根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P104表7-1，取標準模數(shù)m=2.5mm 4.8計算齒輪的主要幾何尺寸和基本參

18、數(shù)mZ|2.5* 24 60mmmz22.5*110275mmd1d260 275-167.5mm2 2dd11.1*60 66mm故取b2=66mm,b=b2+(210),取bi=70mm名稱符號公式齒輪 1齒輪 2齒數(shù)zz24110分度圓直徑ddmz60275分度圓齒距PP=nm7.857.85齒頂咼haha*=ham2.52.5齒根高hfhf*(ha*c )m3.1253.125齒頂圓直徑dadad2ha65280齒根圓直徑dfdfd2hf53.75268.75中心距aa m(z22)/2167.5齒寬bbdd17066m 1.263 -2Y嘰zi一燈心一1.263皿6.31：1。44.

19、241.56mm6F11.1* 24 * 309nn1.56mm4.7確定模數(shù)m=2.5mmdid2南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書1計算及說明結(jié)果南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書14.9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪米用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪米用鍛造毛坯的腹 板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)尺寸計算尺寸如下：軸孔直徑d= 60 mm輪轂直徑D1=1.6d=1.6 60=96 mm輪轂長度L=b2=66mm輪緣厚度0=(34)m=7.510mm取0=10 mm輪緣內(nèi)徑：D2=da2-2h-20=280-2 5.625-20=248.75 mm取D2=248mm腹板厚度c=0.4b2=0.4 66=

20、26.4 mm取c=26mm腹板中心直徑：Do=0.5(D2+DI)=0.5248+96)=172mm腹板孔直徑d=0.25(D2-D1)=0.25(248-96)=38mm取d=38mm齒輪倒角n=0.5mn=0.5 2.5=1.25 mm取n=1mm5傳動軸的設(shè)計5.1軸的材料選用45號鋼，調(diào)制處理，硬度為217255HBSd= 60 mmD1=96 mmL=66mm0=10 mmD2=248 mmc=26mmD=172mmd=38mmn=1 mm南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書計算及說明結(jié)果25.2按扭矩估算最小直徑根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P242表14-1得為3040Mpa,取=30

21、Mpa21.91mm若考慮鍵d1=21.91*1.07=23.44mm,取d1=26mm從動軸若考慮鍵d2a=35.85*1.07=38.36mm,取dia=40mm 5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計第一段：與帶輪連接，則軸應(yīng)該增加0.07，得Di=26mm,Li=63mm第二段：Di=30mmL2=50mmd2a3|9.55* 10630.2nn39.55*106* 3.043-0.2*30*105.0335.85mmdia=40mm主動軸di=26mmDi=26mmLi=63mmDi=30mmL2=50mmD3=40mmL3=20mm也39.55*106PI.0.2 ni69.55*10 *3.170.

22、2*30*480主動軸按照從右到左的順序:南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書計算及說明結(jié)果2第三段：選用軸承6208,則D3=40mm,L3=20mm南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書計算及說明結(jié)果26第四段：其直徑應(yīng)小于軸承內(nèi)圈外徑，取D4=48mm,D4=48mmL4=20mm第五段：為齒輪軸段，D5=65mmL5=70mm第六段：為軸承定位軸肩，D6=48mmL6=21mm第七段：D7=40mmL7=18mm從動軸按照從右到左的順序:L4=20mmD5=65mmL5=70mmD7=40mmL7=18mmDia=40mmLia=82mmD2a=46mmL2a=60mm第一段

23、：連接聯(lián)軸器，有鍵，則Dia=40mmLia=82mmiD3a=50mm第二段：D2a=46mmL2a=60mm第三段：選用軸承6210，D3a=50mmL3a=43mm第四段：連接大齒輪，D4a=60mmL4a=64mm第五段：軸向定位大齒輪，D5a=70mmL5a= 10mm第六段：D6a=60mmL6a= 10mm第七段：選用軸承6210，D7a=50mmL7a=20mm5.4危險截面的強度校核主動軸L3a=43mmD4a=60mmL4a=64mmD5a=70mmL5a=10mmD6a=60mmL6a=10mmD7a=50mm主動軸上的功率Pl=3.17 kw,轉(zhuǎn)矩TI=63.1 N m

24、L7a=20mm轉(zhuǎn)速ni=480 r/min南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書計算及說明結(jié)果27南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書28計算及說明結(jié)果計算齒輪受力：主動軸：2TiFt=2103.33N圓周力Ft=dl=26.31 X1OOOO/6O=21O3.33NFr=765.55N徑向力FrR tann2103.33an20=765.55NFa=0軸向力Fa0水平支反力：L=119mmFHAFHB求支反力：= 1051.67N水平支反力垂直支反力：Ft2103.33FHAFHB=2=2=1051.67NFVA=382.78N垂直支反力FVB=382.78N_ 丘水平彎矩FVA

25、FVB2=765.55/2=382.78NMH=62574.37LMHCFHBN mm21051.6719/2=62574.37N mmL垂直面彎矩MVC=FVA2=382.7819/2=22775.41Nmm1LM VC=22775.41MVC=FVB2=382.78 119/2=22775.41NmmN mmMc= PMHCMVCV62574.37222775.41266590.32N-MVC一mm22775.41MC斗MHCMVC丁62574.37222775.41266590.32N-N mmmm南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書29計算及說明結(jié)果T二Ftdi/2=2103.3

26、3 60/2=63100N -mm合成彎矩1MC=66590.32N mmMC=66590.32N mm軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：T=63100Nmm當量彎矩1Me=7600.6N mmMe=7600.6N mm該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.6. | 2 2 2 2Me= pMc( T)=1.214內(nèi)機壁距離齒輪端面與內(nèi)2220機壁距離機蓋，機座肋mi ,mmi0.851,m 0.85mi6m7厚軸承端蓋外徑D2D2 D+（55.5）d3120（1軸）124（2軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺SS D2100（1軸）100（2栓距離軸）南京航空航天大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書3計算及說明結(jié)果9潤滑密封設(shè)計對于一級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度0.8m/sv12m/s，米用浸 油潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至 規(guī)定咼度.油的深度為H + h:H=40mm , h=10mm所以H + h =40+10=50mm其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封， 聯(lián)接凸 緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接