机械设计课程设计

JIU JIANG UNIVERSITY课程设计题 目 单级圆柱齿轮减速器 院 系 机械与材料工程学院 专 业 模具设计与制造 姓 名 Z 先 森 年 级 2011级 指导教师 邓 宁 2013年 6 月27目 录第一章 绪论4第二章 课题题目及主要技术参数说明52.1课题题目52.2 传动方案分析及主要技术参数说明5第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算6 3.1 减速器的结构6 3.2 电动机的选择6 3.3 传动比的分配7 3.4 动力运动参数计算7第四章 齿轮的设计及计算9 4.1 齿轮材料和热处理的选择9 4.2 齿轮几何尺寸设计计算9 4.2.1 初步设计齿轮主要尺寸9 4.2.2 齿轮弯曲强度校核114.2.3 齿轮几何尺寸的确定14 4.3 齿轮的结构设计15第五章 轴的设计及计算16 5.1 轴的材料和热处理的选择16 5.2 轴的几何尺寸设计计算16 5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径16 5.2.2 轴的结构设计16 5.2.3 轴的强度校核16第六章 轴承、键及联轴器的选择与校核19 6.1 轴承的选择与校核19 6.2 键的选择计算与校核19 6.3 联轴器的选择20第七章 减速器的润滑、密封及拆装等简要说明21 7.1 润滑的选择确定21 7.2 密封方式21第八章 总结.22参考文献.23第一章 绪 论本论文主要内容是进行单级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节，也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现如下：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了想关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目：单级圆柱齿轮减速器2.2 传动方案分析及主要技术参数说明：（1）设计要求：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%;（2）主要技术参数：运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm) 6901.4250(3) 设计要求1）、每人单独一组数据，要求独立认真完成。2）、图纸要求：减速器装配图一张（A1），零件工作图两张（A3，传动零件、轴）。3）、设计计算说明书1份。4) 传动系统方案选择：图1：带式输送机传动系统简图第三章 减速器结构及相关性能参数计算3.1 减速器的结构： 本减速器设计为封闭卧式结构.3.2 电动机的选择： （1）工作机的功率(2)总机械效率 (3)电动机所需功率 取 （4）确定电动机的转速 取V带传动比，单级齿轮传动比，则合理总传动比范围为，故 查机械设计课程指导书有3种适用电动机型号，其技术参数见下表。方案电动机型号额定功率/KW满载转速(r/min)1Y90S-21.528402.22Y90L-69402.03Y90L-414002.2综合考虑传动比和尺寸大小选用Y90L-43.3 传动比的分配 工作机的转速n=601000v/（D） 取 ；3.4 动力运动参数计算（1）各轴转速 （2）各轴功率（3）各轴转矩=10.232(Nm)=121.39(Nm) = 118.97(Nm ) 第四章 齿轮的设计及计算4.1 齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236；大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190；4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸由机械零件设计手册查得,由机械零件设计手册查得ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1由（1）小齿轮的转矩（2）选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（3）计算传动比=4.246（4）选择齿宽系数根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1（5）计算小齿轮分度圆直径766=766 =42.620（6） 确定齿轮模数mm =(0.0070.02)a = (0.0070.02)取m=2（7） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 22 取 Z2 = 94（8）实际齿数比齿数比相对误差 2.5% 允许（9）计算齿轮的主要尺寸中心距 齿轮宽度 B1 = B2 + (510) =4954(mm)取B1 =52 (mm)（10）计算圆周转速v并选择齿轮精度查表应取齿轮等级为9级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。4.2.2 齿轮弯曲强度校核（1）由4.2.1中的式子知两齿轮的许用应力（2）计算两齿轮齿根的弯曲应力查表得比较计算大齿轮齿根弯曲许用应力；齿轮的弯曲强度足够.公式引自：机械设计指导12页电动机型号选用：Y90L-4 （3）小齿轮的转矩（4）选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（5）计算传动比 =4.246（6）选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1 （7）计算小齿轮分度圆直径 766=76 =42.620计 算 及 说 明结果（8）确定齿轮模数m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)111.792取m=2（9）确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 22 取 Z2 = 94（10）实际齿数比 齿数比相对误差 ,/=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮的弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 强度足够=48mm=192mmh=4.5mm计 算 及 说 明结果齿顶高 齿根圆直径4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=192-24.5-28= 167（mm)取D2 = 170(mm)腹板厚度 c=0.3=0.344=13.2取c=14(mm)腹板中心孔直径：=0.5(+)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（170-80）=22.5(mm) 取=20(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1ha=2mmdf1=39mmdf2=183mm第五章 轴的设计及计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255，=650MPa =360MPa =280MPa5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=14=21.436考虑键槽=21.4361.05=22.518选取标准直径=255.2.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。5.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力 =2000146.653/188=1291.383径向力 =tan20=1291.383tan20=432.182由于为直齿轮，轴向力=0作从动轴受力简图：（如下图所示）d2=22.518mm从动轴受力简图计 算 及 说 明结果L=110mm =0.5=0.51291.383=645.691=0.5L=0.5645.69110/1000=35.513=0.5=0.5432.182=231.091=0.5L=231.0911100.5/1000=12.710转矩T=121.39( 校核=37.719 =82.021由图表查得，=55MPa d10=10=20.032(mm)考虑键槽d=20.032mm 45mm则强度足够.则可以取值。第六章 轴承、键和联轴器的选择与校核6.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册从动轴承62092个（GB/T276-1993）寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=567.842 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=13699377.647预期寿命为：8年，两班制L=830016=38400轴承寿命合格。6.2 键的选择计算及校核（1）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=27.934则强度足够，合格.（2）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=32.590则强度足够，合格6.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550=164.489选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82。TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型TL625033003582160HT200Y型A型从动轴承2个从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T10962003选用TL8型弹性套住联轴器计 算 及 说 明结果第七章 减速器润滑、密封及拆装等简要说明7.1 润滑的选择确定 1.齿轮V=1.4远远小于12 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑。2.轴承采用润滑脂润滑7.2密封形式1. 箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。2. 观察孔和油孔等处接合面的密封，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外部，轴的外伸端与透盖的间隙，由于V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封。4. 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。齿轮浸油润滑轴承脂润滑齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂第八章 总结在本次课程设计中，老师给出了一定的数据，每个人都必须独立完成，自己用时间和汗水做完了这份课程设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，特别是对于一些小细节，更加可以得到很好地认识，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在以后的学习道路上还需要付出更多的汗水。自己是第一次做课程设计，但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械制图，互换性测量和工程力学等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。希望自己以后可以做出更好的课程设计，并且可以在课程设计中学到更多，总而言之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。希望自己可以在这项课程中学到更多的知识，提高自己的实践能力。同时也感谢邓宁老师的悉心教诲。参考文献机械设计基础，陈立德主编，3版北京；高等教育机械设计基础课程设计指导书，陈立德主编，3版北京；高等教育现代工程图学杨裕根 诸世敏主编3版北京；北京邮电大学出版社工程力学张磊主编3版北京；北京航空航天出版社 机械设计课程设计，任嘉卉 马纲等主编著，北京航空航天大学出版社。机械设计课程设计，唐增宝等编著，华中科技大学出版社。