機械設計基礎課程設計-機械設計基礎課程設計

機械設計基礎課程設計..-機械設計基礎課程設計機械設計基礎課程設計計算說明書設計題目：一級圓柱齒輪減速器學院：材料學院班級：學號：設計者：指導教師：姜勇日期：2014年7月目錄設計任務書……………·1二．傳動系統(tǒng)方案的擬定………………1三．電動機的選擇…………1四．傳動比的分配…………2五．傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算……………3六．傳動零件的設計計算………………4七．減速器軸的設計………………………8八．軸承的選擇與校核…………………15九．鍵的選擇與校核………………………17十．聯(lián)軸器的選擇…………19十一．減速器潤滑方式，潤滑劑及密封裝置…………………19十二．箱體結構的設計…………………20十三．設計小結……………22十四．參考文獻……………23IV軸3.18699.9243.37六、傳動零件的設計計算傳動裝置中除減速器外，通常先設計減速器外部的傳動零件。1、V帶傳動已知條件：原動機種類和所需的傳遞的功率（或轉矩）、轉速、傳動比、工作條件和尺寸限制等。設計計算主要內容：確定帶的種類、選擇帶的型號、選擇小帶輪直徑、大帶輪直徑、中心距、帶的長度、帶的根數、初拉力和作用在軸上的載荷。①計算功率Pc由書表13-1查得=1.2,故②選取V帶型號根據Pc=4.8KW和小帶輪轉速,由書圖13-1可知，工作點處于A型帶間，故首先選擇A型帶。③小輪基準直徑和大輪基準直徑希望結構緊湊，由書表13-1并參考表13-2，取=100mm，選取，則大輪的基準直徑由書表8-4取=450mm。此時從動輪實際轉速轉速誤差合適④驗算帶速合適⑤初定中心距因先根據結構要求，取=600mm。⑥初算帶的基準長度L0由書表8-1，選取帶的基準長度=2000mm。⑦實際中心距中心距a可調整，則因此中心距的變化范圍為512.5~602.5mm。⑧小帶輪包角，能滿足要求。⑨單根V帶所能傳遞的功率由、和A型V帶，查書表13-4，用插值法得=0.96KW。⑩單根V帶傳遞功率的增量查書得：=0.17KW。?計算V帶的根數由小帶輪包角查表13-6得Kα=0.898；由基準長度及A型V帶查書表13-3得KL=1.03，故取z=5根。所采用的V帶為A-2000×5.?作用在帶輪軸上的力求單根V帶的張緊力查書表13-7得A型帶，故所以作用在軸上的力為2、齒輪的設計㈠齒面接觸強度計算①確定作用在小齒輪上的轉矩T1②選擇齒輪材料、確定許用接觸應力。根據工作要求，采用齒面硬度350HBS。小齒輪選用45鋼，調質，硬度為260HBS；大齒輪選用45鋼，正火，硬度為220HBS。由書P130表7-5的公式可確定許用接觸應力：小齒輪大齒輪③選擇齒寬系數：由書P250選取0.4。④確定載荷系數K：查書P226得K=1.4⑤計算中心距a⑥選擇齒數并確定模數取取標準模數（書P201），⑦齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑中心距大齒輪寬度小齒輪寬度因小齒輪齒面硬度高，為補償裝配誤差，避免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕，一般比寬些，?、啻_定齒輪的精度等級齒輪圓周速度根據工作要求及圓周速度，由書P251表11.20選用8級精度。㈡輪齒彎曲強度驗算①確定許用彎曲應力根據表9-7查得②查齒形系數，比較小齒輪,由P229表11.12查得=2.69；大齒輪，由P229表11.12查得=2.18。因為>,所以應驗算小齒輪。③驗算彎曲應力計算時應以齒寬代入，則，安全。七、減速器軸的設計1、減速器高速軸的設計（1）軸的材料及熱處理：選用45鋼，正火處理，由書P333表16.1得：毛坯直徑≤100mm，硬度≤241HBS,抗拉強度,屈服強度,彎曲疲勞極限（2）初算軸的最小直徑，并進行初步結構設計：由書P341表16.2查得C=118~107。取=29mm，,最小直徑還要符合相配零件的孔徑（此處是V帶輪）標準尺寸，在此處開一鍵槽，所以d=1.03×28mm=29.87mm，取d=30mm。（3）確定軸的各段直徑：采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端到中央的順序確定A．外伸端（與V帶輪相連）：取最小直徑=30mm；B．V帶輪定位軸肩高H=0.08=2.4mm,故=+2H=34.8mm；取35mmC．安裝兩滾動軸承處的軸頸直徑為=40mm；D．要固定齒輪，需要安裝一個套筒，取內徑，外徑為50mm；E．為便于齒輪安裝，取齒輪輪轂與軸配合處直徑d5=d3+2=42mm；F．考慮軸承固定要求，取軸環(huán)直徑；取50mmG．。（4）選擇軸承類型：由上述一系列直徑，查手冊P66表6-1得：軸承代號為6308?；境叽鏳=40mm,D=90mm，B=23mm。安裝尺寸?；绢~定動載荷，基本額定靜載荷（5）軸承蓋的設計：帶有密封件的軸承蓋，軸承外徑D=90mm，??；即M8時，（6）軸各段的長度設計：A.箱蓋壁厚，故mm；B.箱體內壁與大齒輪頂圓應留有空隙,??；C.箱體內壁與小齒輪端面應留有空隙=8mm，故??；D.因為內壁至軸承座端面的距離,查手冊P149表11-2得：E.根據，查手冊P15表1-29得：外伸軸長度F.軸承寬度B=23mm，G.，5mm為套筒寬度；H.小齒輪寬度，故取I.查手冊P17表1-31得軸環(huán)寬度，取J.（7）擋油環(huán)所以軸承采用脂潤滑，需要擋油環(huán)。?。?）軸的強度校核按彎矩，扭矩合成強度計算軸的計算簡圖如圖所示：A．決定作用在軸上的載荷：圓周力（d為小齒輪的節(jié)圓直徑）徑向力（為嚙合角）B．決定支點反作用力及彎曲力矩：支承反力截面I-I的彎曲力矩支承反力截面I-I的彎曲力矩合成彎矩軸上的轉矩,畫出軸的當量彎矩圖，如圖所示。從圖中可以判斷截面I-I彎矩值最大，而截面承受純扭，故校核這兩個截面。C．計算截面I-I與的直徑：已知軸的材料為45鋼，正火，其；查書P262表12-3得：，。則截面I-I處的當量彎矩軸截面Ⅱ-Ⅱ處的當量彎矩故軸截面I-I處的直徑因為在截面I-I處有一鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，即為33.82mm。mm>34.09mm軸截面的直徑因為在截面處有一鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，即為26.27mm前面取，故強度合適。2、減速器低速軸的設計（1）軸的材料及熱處理：選用45鋼，正火處理，由書P259表12-1得：毛坯直徑≤100mm，硬度≤241HBS,抗拉強度MPa,屈服強度MPa,彎曲疲勞極限MPa（2）初算軸的最小直徑，并進行初步結構設計：由書P261表12-2查得C=118~107。取=48mm，,最小直徑還要符合相配零件的孔徑（此處是聯(lián)軸器標準尺寸，在此處開一鍵槽，所以d=1.03×48mm=49.44mm，取d=50mm。（3）確定軸的各段直徑：采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端到中央的順序確定A．外伸端（與V帶輪相連）：取最小直徑=50mm；B．V帶輪定位軸肩高H=0.08=3.6mm,故=+2H=58mm；C．安裝兩滾動軸承處的軸頸直徑為=60mm；D．要固定齒輪，需要安裝一個套筒，取內徑，外徑為70mm；E．為便于齒輪安裝，取齒輪輪轂與軸配合處直徑d5=d3+2=62mm；F．考慮軸承固定要求，取軸環(huán)直徑；取74mm。G．。（4）選擇軸承類型：由上述一系列直徑，查手冊P63表6-1得：軸承代號為6312?；境叽鏳=60mm,D=130mm，B=31mm。安裝尺寸?；绢~定動載荷，基本額定靜載荷（5）軸承蓋的設計：帶有密封件的軸承蓋，軸承外徑D=130mm，?。患碝10.時，（6）軸各段的長度設計：A.箱蓋壁厚，故mm；B.箱體內壁與大齒輪頂圓應留有空隙,取；C.箱體內壁與小齒輪端面應留有空隙=8mm，故??；D.因為內壁至軸承座端面的距離,查手冊P149表11-2得：E.根據，查手冊P15表1-29得：外伸軸長度F.軸承寬度B=31mm則G.，8mm為套筒寬度；H.大齒輪寬度，故取I.查手冊P17表1-31得軸環(huán)寬度，取J.（7）擋油環(huán)所以軸承采用脂潤滑，需要擋油環(huán)。?。?）軸的強度校核按彎矩，扭矩合成強度計算軸的計算簡圖如圖所示：A．決定作用在軸上的載荷：圓周力（d為大齒輪的節(jié)圓直徑）徑向力（為嚙合角）B．決定支點反作用力及彎曲力矩：支承反力截面I-I的彎曲力矩支承反力截面I-I的彎曲力矩合成彎矩軸上的轉矩,軸的當量彎矩圖同高速軸，同理可以判斷截面I-I彎矩值最大，而截面承受純扭，故校核這兩個截面。C．計算截面I-I與的直徑：已知軸的材料為45鋼，正火，其；查書P262表12-3得：，。則截面I-I處的當量彎矩軸截面Ⅱ-Ⅱ處的當量彎矩故軸截面I-I處的直徑因為在截面I-I處有一鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，即為44.98mm。前面取，故強度合適。軸截面的直徑因為在截面處有一鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，即為43.80mm前面取，故強度合適。八、軸承的選擇與校核1、高速軸的軸承校核（1）前面已選擇代號為6308的深溝球軸承基本尺寸d=40mm,D=90mm，B=23mm。安裝尺寸?；绢~定動載荷，基本額定靜載荷（2）計算當量動載荷：徑向載荷軸向載荷因為，所以查書P298表13-7得又因為,所以查書P298表13-7得根據軸承的工作情況，查書P299表13-8得載荷系數當量載荷（3）計算必需的額定動載荷：（4）求軸承壽命：故所選軸承滿足要求。2、低速軸的軸承校核（1）前面已選擇代號為6312的深溝球軸承基本尺寸d=60mm,D=130mm，B=31mm。安裝尺寸?；绢~定動載荷，基本額定靜載荷（2）計算當量動載荷：徑向載荷軸向載荷因為，所以查書P298表13-7得又因為,所以查書P298表13-7得根據軸承的工作情況，查書P299表13-8得載荷系數當量載荷（3）計算必需的額定動載荷：（4）求軸承壽命：故所選軸承滿足要求。鍵的選擇與校核1、高速軸與帶輪的連接鍵（1）選擇鍵的類型和基本尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應用平鍵.根據d=30mm,查手冊P51表4-1得，根據鍵的標準長度，選擇軸=4.0mm,轂=3.3mm，R=b/2=4m（2）校核鍵聯(lián)接的強度工作長度=45-8=37mm由書P105公式（7-20）驗算鍵的擠壓強度：由書P105公式（7-21）驗算鍵的剪切強度：由書P106表7-3查得不動的連接45鋼,載荷平穩(wěn),[]=125～150MPa,且=120MPa因為,所以所選鍵符合條件。取鍵標記為：8×7×45AGB/T1096-20032、低速軸與大齒輪的連接鍵（1）選擇鍵的類型和基本尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應用平鍵.根據d=62mm,查手冊P53表4-1得，根據鍵的標準長度，選擇軸=7.0mm,轂=4.4mm，R=b/2=9mm。（2）校核鍵聯(lián)接的強度工作長度=90-18=72mm由書P105公式（7-20）驗算鍵的擠壓強度：由書P105公式（7-21）驗算鍵的剪切強度：由書P106表7-3查得不動的連接45鋼,載荷平穩(wěn),[]=125～150MPa,且=120MPa因為,所以所選鍵符合條件。取鍵標記為：18×11×90AGB/T1096-20033、低速軸與聯(lián)軸器的連接鍵（1）選擇鍵的類型和基本尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應用平鍵.根據d=50mm,查手冊P51表4-1得，根據鍵的標準長度，選擇軸=6.0mm,轂=4.3mm，R=b/2=8mm。（2）校核鍵聯(lián)接的強度工作長度=70-16=54mm由書P105公式（7-20）驗算鍵的擠壓強度：由書P105公式（7-21）驗算鍵的剪切強度：由書P106表7-3查得不動的連接45鋼,載荷平穩(wěn),[]=125～150MPa,且=120MPa因為,所以所選鍵符合條件。取鍵標記為：16×10×70AGB/T1096-2003聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器主要是用來連接兩軸，傳遞運動和轉矩的部件，也可以用于軸和其它零件的連接以及兩個零件（如齒輪和齒輪）的相互連接。1、類型選擇：為了隔離振動和沖擊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器2、載荷計算：考慮機器啟動時的慣性力及過載等影響，在選擇和校核聯(lián)軸器時，應以計算轉矩為根據。前面已經求得公稱轉矩：查書P313表14-1,選取轉矩查手冊P92表8-5,選LT9型彈性套柱銷聯(lián)軸器,公稱轉矩為1000,許用轉速為2850r/min。十一、減速器潤滑方式、潤滑劑及密封裝置1、潤滑劑及潤滑方式：潤滑的目的在于減少磨損，減少摩擦損失及發(fā)熱，以保證減速器正常工作。對于一級圓柱齒輪減速器：(1)由于轉速較低，因此減速器的齒輪需要采用浸油潤滑,浸油深度為大齒輪的齒頂圓到油池底面的距離不小于30～50mm。由手冊P85表7-1選全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989），代號為L-AN15，40℃時的運動黏度為13.5～16.5，傾點≤-5℃，閃點（開口）≥150℃，此油主要用于小型機床齒輪箱，傳動裝置軸承，中小型電機以及風動電具等。由于大齒輪的圓周速度.因此減速器的滾動軸承可以用潤滑脂潤滑，由手冊P81表7-2選取通用鋰基潤滑脂(GB7324-87),代號為ZL-1,滴點不低于170℃，有良好的耐熱性和耐水性。適用于溫度在-20℃～120℃范圍內各種機械的滾動軸承、滑動軸承及其他摩擦部位的潤滑2、密封性是為了保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面應精細，其表面粗度應為6.3。密封的表面要經過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，并勻均布置，保證部分面處的密封性。當軸伸出機體外面時，軸承端蓋通孔處必須有可靠的密封裝置，以防止?jié)櫥瑒┬孤┘盎覊m，水分進入軸承。此設計中選用氈圈油封，材料為粗羊毛。(1)因為高速軸中，查取手冊P85表7-12氈圈油封基本尺寸為槽的基本尺寸為因為低速軸中，查取手冊P85表7-12氈圈油封基本尺寸為槽的基本尺寸為十二、箱體結構的設計減速器的箱體采用灰鑄鐵（HT200）制成，采用剖分式結構為了保證齒輪嚙合質量，大部分端蓋分機體采用配合.箱體本身須有足夠的剛性，以免箱體在內力或外力作用下產生過大的變形。為了增加減速器的剛性以及散熱面積，箱體上外常加有外肋。為了便于安裝，箱體通常做成剖分式，箱蓋與底座的剖分面應與齒輪軸線平面重合?？紤]到機體內零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度較小于，故采用浸油潤滑，同時為了避免油攪得沉渣濺起，大齒輪頂圓與油底面的距離H取40mm；為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面粗糙度為。3.對附件設計A窺視孔蓋和窺視孔：在機蓋頂部開有窺視孔，是為檢查齒輪嚙合情況及向箱內4而設置的。不僅能看到傳動零件嚙合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋，機體上開窺視孔與凸緣一塊，便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成。B油塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側，以便放油，平時放油孔用油塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成油塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。C油標：油標位于便于觀察減速器油面及油面的穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油溢出.D通氣孔：由于減速器運轉時，機體內溫度升高,氣壓增大,為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔蓋上安裝通氣器，以便達到體內為壓力平衡.E起蓋螺釘：起蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F定位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.G吊環(huán)及吊鉤：吊環(huán)是用來提升箱蓋的，吊鉤則是用來提升整個減速器的。為了便于揭開箱蓋，常在箱蓋凸緣上制有兩個螺紋孔，拆卸箱蓋時用螺釘擰入，即可頂起箱蓋。減速器機體結構尺寸如下：名稱符號計算公式結果箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數目4