機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書

1、計算及說明結(jié)果機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計說明書專 業(yè) 班 級： 機械設(shè)計執(zhí)照及其制動化0802 設(shè) 計： 王彥翔 學 號： 220082705 指 導 教 師： 吳克勤 設(shè) 計 時 間： 2010年12月20日 起 2010年1月 6日 止沈陽工業(yè)大學化工裝備學院設(shè)計目錄 第一章 電動機的選擇及功率的計算1.1電動機的選擇第二章 傳動比的分配及參數(shù)的計算2.1總傳動比2.2分配傳動裝置各級傳動比2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算第三章 齒輪傳動的計算 3.1斜齒輪傳動(高速軸)3.2斜齒輪傳動（低速軸）第四章 軸的設(shè)計及校核4.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核第五

2、章 軸承壽命計算第六章 傳動零件及軸承的潤滑、密封的選擇6.1齒輪潤滑的選擇6.2滾動軸承的潤滑6.3減速器的密封6.4減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 一設(shè)計任務書傳動裝置傳動簡圖 原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編號運輸帶工作拉力f(n)運輸帶工作速度v(m/s)卷筒直徑d/mm321001.4300第一章 電動機的選擇及功率的計算1.1電動機的選擇1.1.1選擇電動機的類型按工作要求選用y系列三相異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)。電源的電壓為380v。 1.1.2選擇電動機功率根據(jù)已知條件，工作機所需要的有效功率為：其中 f: 運輸帶工作拉力v: 運輸帶工作速度電動機所需要的功率為: 式中為傳動系統(tǒng)的總功率: 由1表2-5確定各

3、部分效率為: 為滾子軸承效率，值為0.99。為齒輪軸承效率（精度為8級），值為0.97。為聯(lián)軸器效率，值為0.99。為帶傳動效率，值為0.96.代入上式得：電動機所需要的功率為:因載荷平穩(wěn),電動機額定功率略大于即可.選電動機功率為4kw，y系列電動機.1.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速：選取電動機型號為y112m-4，電動機中心高112mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度為：28mm，60mm。其主要參數(shù)見表1：同步轉(zhuǎn)速（）額定功率（）滿載轉(zhuǎn)速（22.2第二章 傳動比的分配及參數(shù)的計算2.1總傳動比帶式運輸機傳動系統(tǒng)的總傳動比: 2.2分配傳動裝置各級傳

4、動比 取兩個聯(lián)軸器的傳動比為1。由計算得兩級圓柱齒輪減速器的總傳動比為： 為了便于兩級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當兩級齒輪的配對材料相同，齒面硬度hbs350。齒寬高系數(shù)相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速機傳動比： 低速機傳動比為2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速,功率和轉(zhuǎn)矩計算如下:2.3.1 軸（高速軸電動機軸）2.3.2 軸(中間軸) 2.3.3 軸(低速軸) 將上述計算結(jié)果列表2-1中,以供查詢表2-1 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)參數(shù)軸(高速軸)軸（中間軸）軸（低速軸）轉(zhuǎn)速 nr/min1440319.6492.25功率 p(kw)3.963.83.65轉(zhuǎn)

5、矩 t(n.m)26.26113.53377.86傳動比i4.5053.465第三章 齒輪傳動的計算3.1斜齒輪傳動(高速軸)3.1.1選精度等級,材料及齒數(shù).運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度(1).選擇材料及熱處理方法 選中碳鋼: 大齒輪：45鋼 小齒輪：40cr熱處理方法:小齒輪調(diào)制處理(280hbs)、大齒輪調(diào)制處理(240hbs) 硬度差hbs=280-240=40hbs(2).選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取91(3).選取螺旋角初選螺旋角=3.1.2按齒面接觸強度設(shè)計 根據(jù)4按式(10-21)試算即 (1).確定公式內(nèi)的各計算值. 試選 1.3 由4圖10-30 選取區(qū)域系數(shù)

6、 =2.433由4圖10-26查得 =0.76 =0.89則有 1.65 查4表10-7選取齒寬系數(shù) 查4表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由4圖10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 由5式10-13 計算應力循環(huán)次數(shù) 由4圖10-19 查得接觸疲勞系數(shù), 對接觸疲勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導致不能繼續(xù)工作的后果,故可取 . 按(10-12)計算接觸疲勞許用應力: 許用接觸應力: (2)計算 試計算小齒輪分度圓直徑 計算圓周速度 計算齒寬b及模數(shù) 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)k.由4表10-2查得使用系數(shù)又根據(jù) v=2.48,8級精度，由4圖10-8查

7、得系數(shù)=1.12由表10-4查得 由表10-13查得 由4表10-3查得 故載荷系數(shù) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計算模數(shù)3.1.3按齒根彎曲強度設(shè)計由4式(10-17) (1).確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù)=2.101根據(jù)縱向重合度 從4圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 計算當量齒數(shù) 查取齒型系數(shù)和應力校正系數(shù)由4表10-5查得, , , 計算大小齒輪的并加以比較. 1).由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限.大齒輪的彎曲疲勞強度極限.2).由4圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)， 3).計算彎曲疲勞許用應力,取彎曲疲勞安全系數(shù) 由4式10-12得:

8、故 比較得大齒輪值大.(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法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),而=1.5,已經(jīng)可以滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓圓直徑來計算應有的齒數(shù).于是由 取 則3.1.4幾何尺寸計算 (1).計算中心距 mm (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).計算大小齒輪的分度圓直徑 (4).計算齒輪寬度 圓整后得 3.2斜齒輪傳動（低速軸）3.2.1選精度等級,材料及齒數(shù). 運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度(1).選擇材料及熱處理方法 選中碳鋼:45鋼 熱處理方法

9、:小齒輪調(diào)制處理(280hbs)大齒輪調(diào)制處理(240hbs) 硬度差hbs=280-240=40hbs (2).選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 (3).選取螺旋角初選螺旋角=3.2.2按齒面接觸強度設(shè)計 按4式(10-21)試算,即 (1).確定公式內(nèi)的各計算值. 試選 由4圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) 由4圖10-26查得 則有 查4表10-7選取齒寬系數(shù) 查4表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由4圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 由5式 10-13計算應力循環(huán)次數(shù) 由4圖 10-19 查得接觸疲勞系數(shù), 對接觸疲勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導

10、致不能繼續(xù)工作的后果,故可取 . 按(10-12)計算接觸疲勞許用應力: 許用接觸應力: (2)計算 試計算小齒輪分度圓直徑. 計算圓周速度. 計算齒寬b及模數(shù) 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)k.由4表10-2查得使用系數(shù)根據(jù) v=0.897,8級精度由4圖10-8查得系數(shù)=1.08由表10-4查得 由表10-13查得 由4表10-3查得 故載荷系數(shù) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計算模數(shù)3.2.3按齒根彎曲強度設(shè)計由4式(10-17) (1).確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度從圖410-28查得螺旋角影響系數(shù) 計算當量齒數(shù) 查取齒型系數(shù)和應力校正系數(shù)

11、由4表10-5查得, , , 計算大小齒輪的并加f以比較. 1).由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限.大齒輪的彎曲疲勞強度極限.2).4由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù): 3).計算彎曲疲勞許用應力,取彎曲疲勞安全系數(shù) 由4式10-12得: 故 比較得大齒輪的數(shù)值大.(2).設(shè)計計算 取2對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),而=2.0mm,已可滿足彎曲強度. 取31 取則有 取1083.2.4幾何尺寸計算(1).計算中心距 (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).計算大小齒輪的分度圓直徑 (4)

12、.計算齒輪寬度 圓整后得 先畫草圖，齒輪，箱體，軸各段長度第四章 軸的設(shè)計及校核選取軸的材料為45鋼,調(diào)制處理.4.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計各段軸頸寬度和各段長度段數(shù)數(shù)據(jù)123456l(mm)385020.75102.521.520.75d(mm)2025303434304.1.1初步確定軸的最小直徑 按4式15-2初步估算軸的最小直徑.根據(jù)表15-3 取，于是得: 輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器的,為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應,需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩,查表14-1,取=1.3 則有 n按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準選用 tl3型彈性套柱銷聯(lián)軸器,其最大轉(zhuǎn)矩為

13、63000。聯(lián)軸器的孔徑.故取,聯(lián)軸器長度l=52mm.聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度mm.4.1.2擬定軸上零件的裝配方案.軸上裝配有彈性套柱銷聯(lián)軸器,滾動軸承、封油圈、圓柱斜齒輪、鍵、軸承端蓋.4.1.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度.（1）為了滿足彈性聯(lián)軸器的軸向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。故取二段的直徑，聯(lián)軸器與軸配合的輪轂孔長度mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故二段的長度應比略短一些，現(xiàn)取mm.（2）初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾

14、子軸承30306型，其尺寸為 , 故取第三段直徑，而，故。30306型軸承的定位軸肩高度h=3.5故 選軸承端蓋和聯(lián)軸器的距離為30mm，選軸承端蓋的寬度為20mm，故 （3）因圓柱斜齒輪, 為了保證軸與軸兩斜齒輪的正確嚙合，則： mm 確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角，圓角。 (4) 軸上的鍵槽b=6 長度為25mm 4.2中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.2.1初步確定軸的最小直徑按4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)表15-3 取，于是得: 該軸上有一個鍵槽軸徑加寬6%所以d= 中間軸的最小直徑是安裝軸承的內(nèi)徑，所以軸的最小直徑為標準值 4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核各段

15、軸頸寬度和各段長度段數(shù)數(shù)據(jù)12345l(mm)22.7524 123349.75d(mm)3544504235（1）擬定軸上零件裝配方案（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。初步選擇滾動軸承 因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30307型，其尺寸為：故 左端軸承采用軸肩進行軸向定位，由手冊查得30306型軸承的定位軸肩高度h=4.5故 取按裝齒輪的的軸徑，大齒輪的左端用軸環(huán)進行軸向定位，軸肩高度故取h=3mm，

16、則，軸環(huán)的寬度l，故取，大齒輪的右側(cè)采用套筒定位，已知齒輪轂的寬度為35mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，取 取左側(cè)齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=16mm，錐滾軸承距箱體內(nèi)壁的距離為8mm ，已知 故 軸上零件的周向定位，齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按查手冊，查得平鍵截面（gb/t 10951979） 長度l=32mm參考4ii表（152），確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角，圓角。 4.3低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核已知： 求作用在齒輪上的力 已知：斜齒大齒輪分度圓直徑 大斜齒輪上的作用力有： 4.3.1初步確定軸的最小直徑按4式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的

17、材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表15-3 取，于是得: 輸出軸的最小直徑與聯(lián)軸器聯(lián)接有一個鍵槽，該軸與齒輪4配合也有一個鍵槽故該軸擴大1.12倍 輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器的,為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應,需同時選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩,查表14-1,取=1.3 則有 n按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準選用tl7型彈性套柱銷聯(lián)軸器,其最大轉(zhuǎn)矩為500000。聯(lián)軸器的孔徑d=40mm.故取,聯(lián)軸器長度l=112mm.聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度mm.4.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核各段軸頸寬度和各段長度段數(shù)數(shù)據(jù)1234567l(mm)8250106.75621016.52

18、9.25d(mm)40455055656050（1）擬定軸上零件裝配方案（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足軸向定位的要求，1軸左端需要制出一個定位軸肩，故=45mm，右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=50mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂孔長度lmm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故一軸段的長度應比略短一些，現(xiàn)取mm.初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30310型，其尺寸為： 故取 l 左端軸承采用軸肩進行軸向定位，由手冊查

19、得30310型軸承的定位軸肩高度h=5故 取安裝齒輪處的軸段第二四段的直徑，齒輪的左端左端采用軸肩定位軸肩高度h0.07d，取h=5mm，故取軸環(huán)d且軸環(huán)寬度b，取。齒輪的右端與軸承之間出采用套筒定位，已知輪轂寬度，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，取。選軸承端蓋和聯(lián)軸器的距離為30mm，選軸承端蓋的寬度為20mm，故 考慮到箱體的鑄造誤差在確定滾動軸承的位置時。應距箱體一段距離s=8mm，已知滾動軸承的寬度t=29.25mm，齒輪4的輪轂寬度為64mm則 （3）、軸上零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按查手冊，查得平鍵截面（gb/t 10951979

20、）。（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸參考4ii表（152），取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為2mm.（5）、求軸上的載荷 1）首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值，對于30310型圓錐滾子軸承查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距： l=176.5mm 4軸段右端面到軸承支點的距離： 2）作受力圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（b）3）作垂直平面的受力圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（c）4）合成彎矩畫彎矩圖（d）5）作扭矩圖（e） 6）按彎扭組合成的應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扭矩的界面強度，經(jīng)分析：4軸段的端面也為危險截

21、面，對稱循環(huán)變應力時 根據(jù)4式（154） 按4表（151）查得 由表（151）查得 經(jīng)比較， 均小于許用應力60mpa，故安全。 第五章 軸承壽命計算 對低速軸進行壽命校核，根據(jù)已知所選的30310型圓錐滾動軸承知動載荷系數(shù) 計算步驟為： （1） 已知軸承所受的徑向力(2) 由，產(chǎn)生的派生軸向力，為 (3) 判斷軸的移動方向 故軸有向右移動趨勢 （4）相當于2軸承壓緊1軸承放松 (5) 求軸上當量動載荷和 因為 選選 (6) 壽命計算： 選載荷系數(shù)， 由 得： 故軸承安全。第五章 傳動零件及軸承的潤滑、密封的選擇5.1齒輪潤滑的選擇齒輪的圓周速度，可選用浸油潤滑，浸油潤滑是將傳動件一部分浸入油

22、中，傳動件回轉(zhuǎn)時，粘在其上的潤滑油被帶到嚙合區(qū)進行潤滑。同時，油池中的油被甩到箱壁上可以散熱，箱體內(nèi)應有足夠的潤滑油以保證潤滑及散熱需要。潤滑油選全損耗系統(tǒng)用油（gb4431989）代號：lan22，在40時，運動粘度為。凝點（傾點）不低于-5，閃點（開口）不低于150。主要用途用于小型機床齒輪箱，傳動裝置軸承，中小型電機風動工具等。5.2滾動軸承的潤滑對齒輪減速器，當浸油齒輪的圓周速度時，滾動軸承宜采用脂潤滑。當齒輪的圓周速度時，滾動軸承多采用油潤滑。滾動軸承選鈣鈉基潤滑脂（zbe360011988）zgn2。滴點不低于135.主要用途用于工作溫度在80100，有水分或較潮濕環(huán)境中工作的機械潤滑。多用于鐵路、機車、列車等滾動軸承（溫度較高者）潤滑，不適合低溫工作。5.3減速器的密封減速器需要密封的部位一般有伸出處、軸承室內(nèi)側(cè)、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。5.3.1軸伸出處的密封為了防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)、灰塵等侵入軸承室的密封效果。氈圈式密封簡單、價廉，但對軸頸接觸面的摩擦較嚴重。主要用于脂潤滑及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過）的油潤滑。5.