机械设计课程设计-用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器F=2300,V=1.1,D=240

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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器全套图纸加扣 3012250582 专 业 ： 机械电子 班 级 10级机械电子2班 姓 名 ： 指导老师 ： 设计时间：2013年1月1日2013年1月15日 机械设计课程设计计算说明书目 录设计任务书1传动方案的拟定及说明2电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数4传动件的设计计算4轴的设计计算10键联接的选择及校核计算20滚动轴承的选择及计算21连轴器的选择22减速器附件的选择22润滑与密封22箱体设计尺寸24参考资料目录26设计小结27机械设计课程设计任务书 题目：设计一用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆

2、柱齿轮减速器 总体布置简图 1电动机 2联轴器 3二级展开式圆柱齿轮减速器 4联轴器 5传送带工作情况 一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑） 设计原始数据运输工作拉力F（N）2300运输带工作速度V（m/s）1.1卷筒直径D（mm）240工作条件一班制，连续单向运转、载荷平衡，室内工作，有灰尘（已考虑）使用期限十年、大修期三年生产批量10台生产条件中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮动力来源电力、三箱交流、电压200/300伏运输带速度允许误差0.07d，故取h=4，则轴环处的直径=50mm。轴 环宽度，取 4）轴承端盖的总宽度为32mm。根据轴承端盖的装拆及便于

3、对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取 5）由低高速级齿轮与壁面的距离关系及齿轮间的距离关系，及轴承与内 壁面的距离关系，可确定=62mm。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按=53mm由表6-1 查得平键界面，键槽长为70mm。选择齿轮与轴的配 合为.同样，半联轴器与轴的连接选用平键 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，圆角R1.6。5. 求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和 扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出轴的危险

4、截面C。6. 按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，调质处理，由表15-1查得=60MPa。因此,故安全7. 精确校核轴的疲劳强度： （1）判断危险截面： 截面A，2,3，B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转迁都较为宽裕确定的，所以截面A，2,3，B均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面6,7处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面6的应力集中的影响和截面7的相近，但截面7不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C

5、上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面4,5显然更不必校核。由第三章附录可知，键槽的而应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面6左右两侧即可。 （2）截面6左侧 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=147343Nm 截面6左侧的扭矩为：=390260Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求的，有 =2.62，2.10 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为

6、轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故轴的选用安全。 （3）截面6右侧： 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面6左侧的弯矩M为：M=147761102101Nm 截面6左侧的扭矩为：=390260Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 截面上由于轴环而形成的理论应力集中系数及按设计手册查取。由 ， 经插值后可查得 =2.04，=1.49 轴的材料敏感系数：， 故有效应力集中系数为 由附图3-2的尺寸系数，由附图3-3的扭转尺寸系数 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面

7、质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故该轴在截面6右侧的强度也是足够的。输入轴的设计计算计 算 及 说 明结 果1，高速轴上的功率，转矩和转速： =3.96kW；=262600Nmm；=1440r/min。2作用在齿轮上的力： 已知高速级齿轮的分度圆直径： 圆周力： 径向力：3.初步确定轴的最小直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得= 由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，即：mm 根据 ，查表14-1，有。 所以 Nmm 采用弹性套联轴器，型号tl-4型，公称转矩Tn=63000N

8、mm， 许用转速5000r/min。轴孔直径28mm，故取=28mm， 半联轴器长度L62mm，毂孔长度=44mm，联轴器和轴配合采用4. 轴的设计方案。 （1）设计方案： （2）确定轴的各段直径和长度： 1）为了满足半联轴器的轴向定为要求，1-2轴断左端需制出一轴肩，故取 2-3断的直径=32mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在 轴端面上，故1-2断的长度应比L1略短一些，现取=42mm。 2）初步选用圆柱滚子轴承。 照工作要求并根据=23mm，=56初步选取N308E，其尺寸为 ，故=35mm； 右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册上查N308E型轴承的定位轴 肩高度h不小于3.5

9、mm，因此，取=42mm。 3）由于齿轮分度圆直径太小，故将齿轮设置成为轴的一部分=48，=50。 4）轴承端盖的总宽度为36mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取56mm。 5）由齿轮与壁面的距离关系及轴承与内壁面 的距离关系，可确定=36mm；=43mm。 （3）轴上零件的周向定位： 半联轴器采用平键连接。按=28mm由表6-1查得平键界面 ，键槽长为36mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，2、5、6处圆角R1，其余各处R1.6.5.求轴上的载荷：根据轴的结构简图做出轴的计算简图

10、，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图，如下：从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。6.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料45钢，正火处理，由表15-1查得=55MPa。因此0.07d，取h=3，则轴环处的直径40mm.轴承段取d=25的轴承，轴承代号为N305E，尺寸，故=35mm,。由轴承和内壁面之间的距离和齿轮与内壁面之间的距离关系，可得出；。 （3）轴上零件的周向定位： 齿轮处采用平键连接。按=30mm，由表6-1查得2-3处平键尺寸 为，L=80mm。4-5处平键尺， L=40mm。 （4）确定轴上的圆角和倒角

11、尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，其余各处取R1.2. 从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。5.按弯矩合成应力搅合轴的强度：只对C截面进行校核。取=0.6，轴的计算应力： 轴的材料40Cr，调质处理，由表15-1查得=70MPa。因此故安全 键 的 校 核低速轴键计 算 及 说 明结 果平键校核公式：联轴器处：尺寸：轴段直径：d=48mm扭矩T=390.26Nm轴槽深t=5.0mm所以：l=L-b=70-12=58mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力，取145MPa所以，可以满足使用要求齿轮处：尺寸：轴段直径：d=53mm扭

12、矩T=390.26Nm轴槽深t=6.0mm所以：l=L-b=63-16=47mm k=h-t=10-6.0=4.0mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格合格高速轴键计 算 及 说 明结 果联轴器处：尺寸：轴段直径：d=28mm扭矩T=26.26Nm轴槽深t=3.5mm所以：l=L-b=36-8=24mm k=h-t=7-3.5=3.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格中间轴键计 算 及 说 明结 果高速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=30mm扭矩T=115.457Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=32-8=24m

13、m k=h-t=7-3.5=3.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求低速级齿轮处：尺寸：轴段直径：d=40mm扭矩T=201.27Nm轴槽深t=5mm所以：l=L-b=70-12=58mm k=h-t=8-4=4mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力 所以，可以满足使用要求轴 承 的 校 核低速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：N310E轴承基本额定载荷：C=76.0kN基本额定寿命：，滚子轴承：10/3.所以 预期计算寿命：=100000-200000h，满足要求高速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：N307E轴

14、承基本额定载荷：C=62.0kN基本额定寿命：，滚子轴承：10/3.所以 预期计算寿命：=100000h-200000h，满足要求中间轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力： 轴承型号：N305E轴承基本额定载荷：C=38500N基本额定寿命：，滚子轴承：10/3.所以 预期计算寿命：=100000-200000h，满足要求减速器附件的选择一. 通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。由于在室内使用，选有二次过滤功能的通气器，采用M271.5。二. 油面指示器为指示减速器内油面的高度是否

15、符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式选用为M12。三. 起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳。四. 油塞选用外六角油塞及垫片M121.5。五. 窥视孔及视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片。六. 轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙，承受轴向力口轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封闭性能好，用螺钉固定在箱体上，易于调整，故选用突缘式轴承盖。七定位销 为了保证箱体轴承座孔的镣削和装配精度，并保证减速器每次装拆后

16、轴承座的上一下半孔始终保持加工时候的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗削轴承座孔之前加工的。八放油孔和螺塞放油孔应设置在箱座内底面最低处，能将污油放尽。在油孔附近应做成凹坑，以便为了更换减速器箱体内的污油聚集而排尽。平时，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。九起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因枯接较紧而不易分开。为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。十起吊装置起吊装置有吊坏螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。设在箱盖上，通

17、常用一于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器，吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，用于吊运整台减速器。减速器的润滑一、 润滑方式及油量采用浸油润滑，取油面浸没高速级大齿轮为一个齿高，所以油面距内箱底高约50.5mm。二、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用70号机械润滑油。一、 箱体设计的主要尺寸及数据箱体的尺寸及数据如下表：名称符号减速器形式及尺寸单位mm圆柱齿轮减速器机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度30地脚螺钉直径18地脚螺钉数目44轴承旁联接螺栓直径16机盖与机座联接螺栓直径10联接螺栓的间距150200150轴承端盖螺钉直径8

18、窥视孔盖螺钉直径6定位销直径716、2014、18 轴承旁凸台半径1818凸台高度2121外机壁至轴承座端面距离46大齿轮顶圆与内机壁距离10齿轮端面与内机壁距离10机盖、机座肋厚 7轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度8轴承旁联接螺栓距离参考资料目录1机械设计课程设计指导书，高等教育出版社，龚溎义，罗圣国，李平林，张立乃，黄少颜 编，1990年4月 第2版；2机械设计（第八版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚 主编，2006年5月第8版；3机械设计手册（新编软件版）2008，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月第一版；6机械制图（第5版），高等教育出版社，何铭新 钱可强 编，2004年1月第5

19、版；7互换性与技术测量基础，华中科技大学出版社，李军 主编，2011年6月第2版。设计小结这次的设计可以说是一次挑战，因为这是我们人生中的第一次真正的设计，虽然仅仅是一次比较基础的设计，但这让我们真正触碰到了机械设计的大门，体会到设计师的艰辛。在减速箱的设计中，我们不断做着计算、绘图、校验、再计算、再绘图、再校验这些工作，计算完了画图，画图出现问题后修改之前的计算并重新校验。不可否认，这些计算、绘图、校验的重复过程不断消磨我们的耐性，使我们感到厌烦，但这就是机械设计，为了实现最优方案必须不断修改自己的设计，在不断修改中完善自己的设计。设计的过程中，轴的尺寸布局先设计出来，但画图过称告终根据各方

20、面因素又不断修改各轴段长度而返工，曾一度让失去继续的信心，但想想如果真正做设计，没有先例可循，设计师的工作量该有多大，以后的我们肯定是要面对自己的设计的，这次的设计又何足挂齿，咬咬牙又坚持了下来。辛苦总会有成果，回头看看自己的成果，一种成就感油然而生。在整个课程设计中，我们更深入理解了机械设计、互换性，材料力学、制造工艺、工程图学等我们曾经学习过的书中的很多知识，学会了将书中的理论初步运用在解决实际问题过程中，这对我们来说无疑是一笔巨大的财富。课程设计让我们学到了的不仅仅是怎么设计减速器，还有如何思考问题和解决问题，更教会我们耐心与细致，不畏惧困难，世界上任何事都会有解决它的办法，这就需要我们用心去找。拥有耐心与细致，相信我们在未来的设计道路甚至人生的道路必将平坦不少！由于时间紧迫，缺少经验，所以这次的设计存在许多缺点，比如说齿轮的计算不够精确，一些小零件选择的有些随意，缺乏必要的计算论证等等缺陷。不过，我相信，通过这次的实践，我能在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。- 27 -