机械课程设计说明书设计说明书0001x
单级直齿圆柱齿轮减速器
默认分类 2009-12-31 18:49:07阅读543评论0 字号:大中小 订阅
焦作大学机电工程学院
机械设计基础课程设计说明书
设计题目:单级直齿圆柱齿轮减速器
专 业:机械制造与自动化 目录
TOC \o "1-5" \h \z 1设计任务书 4~5
2设计说明书 5~6
2.1齿轮的设计与校核 6~8
2.2轴的设计与校核 8~14
2.3键的选择与校核 14~16
2.4轴承的选择 16~18
2.5减速器箱体的设计 18~19
3设计小结 20~22
参考书目 22 1设计任务书
、工作简图
二、 原始数据
滚筒直径D=500mm ;
减速器传递功率(P/kW): 7.5
主动轴转速n1(r/min) : 600
箱体材料:
5年;最高工作温度
5年;最高工作温度 60 C。
每日工作时速24h,连续单向运转,载荷平稳,室内工作;工作年限
四、 设计工作量:
⑴减速器总装图1张(A2);
⑵ 从动轴、从动齿轮、主动齿轮(含轴)零件图 3张(A3);
⑶设计说明书1份。
2设计说明书
设计项
目
计算及说明
结果
计算传动装置的 远动和动力参数
计算各轴的转速:
主动轴:n =600r/min
从动轴:n = =150r/mi n
计算各轴的功率:
主动轴:P =7.5kw
从动轴:P =7.35kw
计算各轴的转矩:
主动轴:T =9500 =119.375n/m
从动轴:T =9500 =424.975n/m 传动参数表
轴号
功率 P
(kw)
转 矩
T(N*m)
转 速
n(r/mi n)
传动比i
效率
主动轴
7.5
119.375
600
4
0.98
从动轮
7.35
424.975
150
一、齿轮的设计
直齿圆齿轮的 传动设计
按齿面接触面 疲劳强度设计
选载荷系数
选齿厚系数 计算转矩 确定许用应 力
按齿面接触 强度设计中心距a
校核轮齿变曲 疲劳强度
选择齿形系 数Y Y,和齿根 应力集中系数Y
计算齿宽b
确定许用弯
由于没用特殊要求的传动,选择一般的材料,查教材表17.8.2 选取,小齿轮45号钢调质,齿面强度 HBS =220,大齿轮45 号钢正火,齿面强度HBS <=350又是闭合传动应按齿面接触 强度设计尺寸,按齿根弯曲强度校核。
a>-48.5(i+1)因为载何度不大,且齿轮不对称布置,查教材
17.9.1 选 k=1.2
查标准圆柱齿轮减速器,
T =9.55 W =71.54N/m
由图 17.10.4 查取 =570Mpa
=380Mpa 有教材 17.10.2 取 s =H
]-=518Map [ ] - =345Map 选择两者之间较
小值带入解除疲劳强度公式计算设计
即:[]=345Mpa
a>=48.5(i+1) =171.46mm 拟中心距 a=180mm
=Y Y
由查教材17.10.1,查得:
丫 =2.38 ; Y =1.67 ;
丫 =1.34 ; Y =1.83;
b= a=0.4*180=72mm
由教材表17.10.2查得:
[]-=157Mpa
小齿轮选 45 号钢调质,齿 面 硬 度
HBS=220 大 齿轮选45号 钢,正火,齿 面硬度 HBS
=190
K=1.2
T =71.54N/m
a=180mm
曲应力【】
[]==114Mpa
=57Mpa<[]
=11Mpa<[]
V= =1.49m/s
查教材表17.6.3,可选用9级精度
4.校核轮齿弯曲 疲劳强度
计算齿轮圆周 速度
计算齿轮的主 要尺寸
分度圆直径
d
齿顶圆直径
d
齿根圆直径
d
齿宽b
二、轴的结构设计
1)低速轴的设计
选择轴的材 料
轴的结构设 计
d =mz =2*36=72mm
d =mz =2*144=288mm
d =m(z +2)=76mm
d =m(z +2)=192mm
d =m(z -2.5)=67mm
d =m(z -2.5)=192mm
b = a=72mm
b =b + (5~10)
取 b =80mm
设计之初,一般仅考虑轴的扭转强度计算,确定出一个轴的 最小直径,而后进行轴的结构设计,轴设计的最小直径往往 是轴外伸端直径,轴的结构既要满足强度的要求,有必须满 足轴上零件的定位要求,,还要能够方便安装和拆卸轴上的零 件,即具有良好的工艺性,一般设计为阶梯轴,阶梯轴的结 构包括轴向和径向两方面的尺寸。
因轴的材料为无特殊的要求,故选用 45钢,正火处理。
b=72mm
S =1.4
[]=157Mpa []=114Mpa
强度足够
九级精度合 适
d =72mm
d =88mm
d =76mm
d =192mm
d =67mm
d =192mm
b =72mm
b =80mm
轴上零件的布置
对于单级减速器,低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器, 齿轮安装在箱体的中间位置;两个轴承安装在箱体的轴承座 孔内,相对于齿轮对称布置; 联轴器安装在箱体的外面一侧。
为保证齿轮的轴向位置,还应在齿轮和轴承之间加一个套筒。
零件的拆装顺序
轴上的主要零件是齿轮,齿轮的安装可以从左侧装拆,也 可以从右侧装拆。从方便加工的角度选轴上的零件从轴上的 右侧装拆,齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的 右侧装入,左端的轴承从左端装入。
轴的结构设计
为了便于轴上零件的安装,把轴设计为阶梯轴,后段的轴
的直径大于前段轴的直径,轴的设计如下:
轴段1安装联轴器,用键轴向固定;
轴段2高于轴段1形成轴肩,用来定位联轴器;
轴段3咼于轴段2,方便安装齿轮;齿轮在轴段 4上用键轴
向固定。
轴段5咼于轴段4形成轴环,用来定位齿轮。
初选轴外伸段直径 d.
由公式 d 查有关表可得 45#钢,A=126~103; d =
(126~103) Xmm
=45.77~37.41mm
考虑该轴段上有一个键槽,故应将直径增大 5%,即
d=(37.41~45.77)mm (!+0.05)=39~48mm .查附表 3.4,按联轴 器标准直径系列,取 d仁42mm
确定轴的各段尺寸。 附图。
1>,(1)轴段的直径已有前面的计算确定 d仁42mm.
(2)轴段的直径d2应在di的基础上加上两倍的轴肩咼度, 这
里的轴的疋位轴肩【(疋位轴肩的咼度应应大于被疋位零件的 倒角,一般可取为0.07~0.1d )】。这里h12=40mm ,取 h12=4mm,即 d2=d1+2h12=40+2 X=48mm ,,考虑该轴段安 装密圈,故直径 d2不应符合密封圈标准,取 d2=50mm。
(3)轴段的直径d3应在d2的基础上增加两倍的轴肩咼度, 此处为非定位轴肩,一般,非定位轴肩可取 h=1.5~2mm。因
该轴移要安装滚动轴承,故其直径要与流动轴承处的内径相 符合。滚动轴承内径在 20~495mm范围内均为5的倍数,这 里取d3=55mm轴段4安装齿轮,取d4=58mm。轴段4大于 轴段3只是为了安装齿轮方便,不是定位轴肩,应按非定位
轴肩计算,取 h45=1.5mm。轴段5的直径d5=d4+2h45 , h45 是定位轴环的高度,取 h45= ( 0.07~0.1 ) d4=5mm ,即 d5=58+10=68mm,轴段6的直径d6应根据所用的轴承类型 及型号查轴承标准取得,预选该轴段用6311轴承(深沟球轴
d1=42mm d2=50mm。
d3=55mm
d4=58mm
d5=68mm
d6=65mm
d7=55mm
承)查得d6=65mm。
2>,各轴段的长度。
为下箱壁厚,应查表知这里取 -8mm ;为轴承轴段
4因安装有齿轮,故该轴段长度L4与齿轮宽有关,为了方便 套筒能顶紧齿轮,应使 L4略小于齿轮轮毂的长度,一般情
况下,b 齿轮一L4-2~3mm, b 齿轮-94.4mm,取 L4-92mm, 轴段3的长度包括三部分,再加上 L4小于齿轮轮毂宽的数
值(b 齿-L4)=94.4-92mm=2.4mm 即 L3-B+ 2+ 3+2.4.B 为滚动 轴承的宽度,查表可知 6311轴承的B-29mm。
2为齿轮端
面至箱体内壁的距离,查表 4.2.1知,通常取 2-10~15mm ;
3为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离。这里选取润滑方 式为油润滑。查表 4.2.1可取3-3~5mm,本例取 2-15mm , 3-5mm , L3-B+ 2+ 3+2.4-29+15+5+2.4-51.4-52mm ;轴段 2
的长度应包括三部分; L2-L1+e+m,其中L1部分为联轴器
的内壁面至轴承端盖的距离,查表4.2.1 ( 6311轴承 D-120mm , d3-10mm ) ,e-1.2d3-12mm ;要知道 m 的尺寸, 必须要先知道轴承座孔的宽度, L座孔-~10mm,座旁连接
螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸,这里假设轴承座旁连接螺栓 d仁16mm ,查表得c仁24mm, c2-20mm ;为加工轴承孔座端 面方便,轴承座孔的端面应咼于箱体的外表面。一般可取两 者的差值为 5~10mm ;故最终得 L 座孔 -8mm+24mm+20mm+6mm-58mm 。
反算 m-L 座孑L -
3-B-58mm-5mm-29mm-24mm 。 所
以 L2-L1+e+m-15mm+12mm+24mm-51mm 。轴段 1 安装联 轴器,其长度L1与联轴器有关,因此先选 定联轴器的类型
及型号,才能确定 L1长度。假设选用 TL7弹性套柱销联轴 器,查得L联轴器-84mm,考虑到联轴器的连接和固定的需 要,使得L1略小于L联轴器,取L仁82mm。轴段5的长度
L5即轴环的宽度 b (一般b-1.4h45),取L5-7mm。轴段6 的长度 L6由2 , 3的尺寸减去 L5来确定,L6- 2+ 3-L5-15mm+5mm-7mm-13mm。轮段7的长度L7应等于或 大于滚动轴承的宽度 B, B-29mm,取L7-31mm。轴的总长 度等于各轴段的长度之和;L 总长 - L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7-328mm 。段轴 6, 7 之间的砂
轮越程樔包含在段轴 7的长度之内。
选用弹性套 柱销联轴器
TL7
L1-82mm
L2-51mm
L3-52mm
L4-92mm
L5-7mm
L6-13mm
L7-31mm L总长- 328mm
结果 J
按扭转和弯曲组合进行强度校核。
1)绘制轴的计算简图,为计算轴的强度,应将载荷简化处 理直齿圆柱齿轮,其受力分解为圆周力 Ft,径向力Fr。两端
轴承可简化为一端活动铰链, 如下面附图所示。为计算方便,
选择两个危险截面 1-1,11-11,1-1危险截面选择安装齿轮的轴段
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
2主动轴的设计
14)
的中心位置,位于两个支点的中间,轴的支撑间距。
L=52+92+7+13=164mm 距 B 之座的距离为 16/2=8mm ,11 危 险截面选择在段轴 4和段轴3的截面处,距B支座的距离为 29/2+20+2=36.5mm。
2)计算轴上的作用力。
从动轮的转矩 T=458000N?mm。齿轮分度圆直径
d2=376mm 齿轮圆原力 Ft= = N?mm=2436N?mm 齿轮的径向 力 Fv=Fttan 2436tan N?mm=887N?mm
2)计算支力及弯矩。
(1 )计算平面内的支反力及弯矩,
求支反力;对称布置,只受一个力,故
FAv=FBv=Fr/2=87/2=43.5N.
求垂直平面弯矩。
- I 截面;MIv=443.5 82=36367N.mm
I- 截面;Mllv=443.5 36.5=16188N.mm.
(2)计算水平平面内的支反力及弯矩。
a .求支反力;对称布置,只受一个力,故
FAH=FBH=Ft/2=2436/2=1218N.
b.求水平平面的弯矩。
截面;MIH=1218 X82=99876N.mm
截面;MIIH=1218 >36.5=4457N.mm
(3 )求各截面的合成弯矩。
MI= = =106291N.mm
截面;MII= = =47321N,mm
计算转矩 T=458000N.mm
确定危险截面及校核强度, 按弯扭组合计算时, 矩按脉
动变化考虑,取 。按两个危险截面校核。I-I截面的应力;
==MPa=15.10MPa
I截面的应力;
===16.75MPa 查表得【G-1】=55MPa。,均小于【G-1】, 故轴的强度满足要求。
1.选择轴的材料 因轴的材料无特殊要求,故选用 45钢,
调质处理:
d仁 28mm d2=35mm d3=40mm d4=43mm d5=51mm d6=49mm d7=40mm
L1=45mm
L2=57mm
L3=40mm
L4=98mm
L5=5.6mm
L6=14.4mm
L7=25mm
L 总 长
项目
Pl/kw
N1(r/mi n)
参数
3.84kw
302
2.初选轴外伸段直径 d
由公式d1> A 查有关表得:45钢:A=126~103
d1 > A =(126~103) +29.40~24.04
考虑该轴段上有一个键槽,故应将直径增大 5%即
d仁(24.04~29.40) mmK (1+0.05) =25.24~30.87,
取d仁28mm
高速轴的设计主要是设计各轴段的直径,为设计俯视图做准 备。有些轴段的长度可以根据轴上零件来确定。
① 经设计,高速轴可以做成单独的轴而不是齿轮轴。为
使零件定位和固定,高速轴也和低速轴一样设计为七段。
d仁 28mm ; d2=35mm ; d3=40mm;
d4=43mm ;d5=51mm ;d6=49mm
=280mmd7=40mm (轴承型号 6308)
=280mm
②设计备轴段长 因为轴段上装带轮,所以轴段①的长度
L1=( 1.5~2)d1=42~56, 所以取 L仁45mm,
第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关系, 但考虑该轴上的轴承(6308的B=23mm),故
取该轴段的 L2=57mm L3=40mm
L4=b齿轮—L4=2~3mm,因使L4略小于齿轮毂的宽度,
b 齿轮=100mm 取 L4=98.0mm
轴段⑤长度L5即轴环的宽度b (一般b=104h45 )取
L5=1.4 X=5.6mm
L6= △ 2+ △35=15mm+5mm-5.6mm=14.4mm
轴段⑦的长度应等于或略大于滚动轴承的宽度 B
B=23mm , 取 L7=25mm ,
- 总 长
=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=45+57+40+98+5.6+14.4+25
=280mm
高速轴的校核
计算转矩 T=121000N?mm
确定危险截面及校核其强度
为
L=L3-6=158mm
将载荷简化处理,直齿圆柱齿轮,其受力可分解为圆周力
Ft,径向力Fr,为计算方便,选择一个危险截面 1-1。选择
为带齿轮的中心位置,距 B支座的距离为158/2mm=79mm
⑵计算轴上的作用力 T=121000Nmm
齿轮分度圆直径 d仁96mm
齿轮的圆周力 Ft=2T/d=2 X121000-96N?mm=2520Nmm
齿轮的径向力 Fr=Fttan a =2520tan20oNmm=917N?mm
⑶计算支反力及弯矩
求支反力对称布置,只受一个力,故
=917/2N=458N
b:l-l 截面:M =458 X79=36182N?mm
计算水平面内的支反力及弯矩
a) 求支反力,对称布置,只受一个力,故
=2520/2=1260N?mm
b) 求水平面的弯矩
-I 截面:M =1260 X79=95274Nmm
M = =101913N?mm
按弯扭组合计算时,取 z=0.6,危险截面的校核:
合=/0.1d =19.55Mpa
查教材得[合1]=60Mpa ,即卩S小于[筝],故该轴的强度满足 要求。
高速轴选深沟球轴承,型号为 6308.
低速轴选深沟球轴承,型号 6311
轴承寿命的计算
高速轴:高速轴的外端安装有带轮, 中间安装于齿轮,要
计算轴承寿命,就要先求出轴承支座支反,进一步求出轴承 的当里动载何,然后计算轴承的寿命。
带轮女装在轴山的轮毂款 L- ( 1.5~2)d ,d为女装带轮
处.的轴径 L1- (1.5 ~2) 疋8-42 ~56 取 L仁45mm ,
第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关
系,
但考虑该轴段上的轴承宽度 (6308的B-23mm ),故取该
轴段长L2-57mm,带轮中心到轴承 A点的距离
L3-45/2mm+57mm+23/2mm-91mm.
高速轴鲁两轴承之间的支点距离为原低速轴的两支点的 距离减去两轴承宽度之差,应为 164-6-158mm
因对称布置,故 L2-L1-158/2mm-79mm
咼速轴上齿轮的受力和低速轴的力大小相等 ,方向相 反,即卩FM-887N ?mm F6仁2436N ?mm,注:高速轴上安 装有带轮,带对轴的压力 F -1281N作用在高速轴上。
因齿轮相对于轴承对称布置, A , B支座的支反力数值一样,
故知计算一边即可,求轴承 A出支反力:
水平平面:
垂直平面:
求和力:
考虑带的压力对轴承支反力的影响,因方向不定,以最不利 因素考虑:;
轴承受到的最大力为 -1296+2424-3720N
正常使用情况,查表得:,e -3查表知轴承6308的基本额 定动载荷,代人公式:
低速轴:正常使用情况,查教材得: ,e -3查表轴承6311
的基本额定动载荷 Cr-55.2Kw
因齿轮相对于轴承为对称布置,轴承的受力一样,可只算一
处,计算A处: 当量动载荷 P- 代入公式
从计算结果看,高速轴承使用时间较短。按最短时间计算, 如果按两班制工作,每年按 300天计算,约使用四年,这只
是理论计算,实际情况比较复杂,应根据使用情况,注意检 查,发现损坏时及时更换。低速轴承因转速太低,使用时间 太长,实际应用中会有多种影响,要助于观察,发现损坏及 时更换。
从动轴轴段④上选择 A型普通平键中的 GB/T.1096键16X10 X84.从动轴段①上安装联轴器,选择 A型普通平键中的
GB/T1906 键 12 X3 X70。,查表知键材料为45#钢时,
t ]-60Mpa,[ S ]-100MPa
解:(1)计算键受到的作用力 F
F1- - -15793(N)
F2- - -21809(N)
(2)校核抗剪强度
三、 选择轴承和计 算轴承的寿命
四、 键的选择
五、 箱体的设计
①计算剪切力 FQ: FQ1=15793(N) ; FQ2=21809(N)
② 计 算 剪 切 面 积 :
Aj1=16 >48=1344(mm);Aj2=12 70=840(mm) ; j1= =
=11.75MPa<[ t ]=60MPa ,Tj2= = =25.96MPa< [ t ]=强0度
符合要求。
(3)核挤压强度
计算挤压作用力: Fjy1=F=15793(N); Fjy2=21809(N)
计算挤压面积: Ajy1= X84=420 ;
Ajy2= 70=280
计算挤压工作主力:Gjy仁==37.60< [ S ] =100MPa
Gjy2= = =78.10< [ S ]=100MP以以上所选键强度足够。
主动轴上键的选择:
轴段①选择 A型普通平键中的 GB/T1096中的键8^X25.轴 段④上选择 A型普通平键中的 GB/T1096中的键12X8X90. 校核键:
计算键受到的作用 F: F1= = =8642N
F2= = =5627N
校核抗剪强度
计算剪切力:FQ仁F仁8642N ; FQ2=F2=5627N
计算剪切面积: Aj仁b XL=8X 25=200();
Aj2=12 >90=1180()
Tj仁==43MPa<[ t ]=60Mpa;
Tj2= = =4.76MPa<[ t ]=620M强度符合。
校核挤压强度
计算挤压力作用 Fjy1=8642N ; Fjy2=5627N
计算挤压面积:Ajy1= ^25=87.5();
Ajy2= >0=360()
Gjy1= = =98.7 MPa< [ S ]=100 Mpa
Gjy2= = =15.6 MPa< [ S ]=100符合强度要求。
<1>箱体的选择,一般使用情况下,为制造和加工方便,采 用铸造箱体,材料为铸铁。箱体结构采用部分式,部分线选 择在轴线所在的水平面。
箱座壁厚
取 6 =8mm
箱盖壁厚:
箱盖凸缘厚度
箱座凸缘厚度:
箱座底凸缘厚度为: 。
地脚螺栓直径:
轴承旁联接螺栓直径:
箱盖、箱座凸缘联接螺栓直径:
箱体的中心高度 H=da2/2+ (50~70) mm
Pa
=384/2+(50~70)
=242~262
取中心高度H=250mm,取箱体厚度 =8mm。
<2>选择轴承端盖,选用凸缘式轴承端盖, 根据轴承型号设 计轴承盖的尺寸;
高速轴;D=90mm, =8, , , n (螺钉数)=4.
低速轴;D=120mm, =10mm, , , n (螺钉数)=6.
<3>确定检查孔和孔盖;根据减速器中心距 a=236mm查表
得;检查
孔尺寸;L=120mm, b=70mm。
检查孔盖尺寸; ,,,,。
<4>通气器;选用通气器,选 M16X1.5.
<5>油标装置,选用 M12.
<6>螺塞,选用M16X1.5
<7>定位销,定位销选用圆柱销。销钉公称直径 d=8mm。
<8>起吊装置;按中心距查表得,箱体重 350Kg,选用吊环 螺钉M24
3设计小结
设计是一门需要耐心和精力的学科,要有认真谨慎的态度才能做好。在老师的指导和小组成员的努力下,我们 顺利完成了上大学以来的第一次设计。听到要做课程设计的时候,我们既高兴又害怕。高兴的是我们终于可以 有一份属于自己的作品,害怕的是学识尚浅的我们是否能做出一份优秀的设计。坦白的说,这样的作品在工厂 里是肯定不实用的,正像古人说的那样:不积跬步,无以至千里。只要我们一步一步的走下去,一点一滴的积 累,终有一天我们一定可以拿出属于自己的完美作品。
我们心里都明白这次的设计都是些按部就班的东西, 机设指导书上都把课程设计计算说明的编写叙述得很详细,
而我们所需做的只是简单的数据计算、绘图及数据输入。在我们分配好自己的工作,开始设计时,看似简单的 这一切忽然变得棘手起来。减速器装配图及零件工作图的尺寸标注需要从计算中得出,而数据的计算需要查阅 很多资料,有时还需要我们自己定夺哪一个数据更加适合,比如说齿数的选取、轴长度的选取等等。通过本次 设计训练,我们受益匪浅。不但使我们把课本内容联系了起来,还提高了我们对知识的整体理解。本次设计还 展现了团体精神的重要性,锻炼了自己分工合作的能力和人际协调能力等。
推荐访问:说明书 说明书 课程设计 机械 机械课程设计说明书设计说明书0001x