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1、- 1 - 机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：用于带式运输机的二级展开式圆柱齿轮减速器 机电学院机械制造专业 2014 年 1 - 2 - 目目录录 MEANU PART1设计任务书设计任务书4 一.工作条件4 二.原始数据4 三.设计内容4 四.设计任务4 五.设计进度5 PART2传动方案的拟定及说明传动方案的拟定及说明5 PART3电动机的选择电动机的选择6 一. 电动机类型和结构的选择 5 二. 电动机容量的选择7 三. 电动机转速的选择6 四. 电动机型号的选择6 PART4传动装置的运动和动力参数传动装置的运动和动力参数7 一. 总传动比7 二. 合理分配各级传动比8 三.
2、传动装置的运动和动力参数计算 8 PART5传动件的设计计算传动件的设计计算9 一. 高速啮合齿轮的设计9 二. 低速啮合齿轮的设计14 三. 滚筒速度校核19 PART6轴的设计计算轴的设计计算21 一. 初步确定轴的最小直径21 二. 轴的设计与校核21 PART7滚动轴承的计算滚动轴承的计算32 一. 高速轴上轴承（6206）校核32 二. 中间轴上轴承（6207）校核33 三. 输出轴上轴承（6009）校核34 PART8键联接的选择及校核键联接的选择及校核35 一. 键的选择35 二. 键的校核35 PART9连轴器的选择连轴器的选择36 - 3 - 一. 高速轴与电动机之间的联轴器
3、 36 二. 输出轴与电动机之间的联轴器 36 PART10减速器附件的选择减速器附件的选择37 一. 通气孔37 二. 油面指示器37 三. 起吊装置37 四. 油塞37 五. 窥视孔及窥视盖37 六.轴承盖37 七. 定位销36 八. 放油孔和螺塞36 九. 起盖螺钉36 十. 起吊装置36 PART11润滑与密封润滑与密封38 一. 齿轮润滑38 二. 滚动轴承润滑38 三. 密封方法的选择39 四.箱体主要尺寸数据39 设计小结设计小结41 参考资料目录参考资料目录42 - 4 - 机械设计课程设计任务书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柱齿轮减
4、速器 总体布置简图总体布置简图 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） 3000 运输带工作速度 V（m/s） 1.1 卷筒直径 D（mm） 320 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=8，则轴环处的直径d 65 =52mm。取 m
5、mL10 65 4）轴承端盖总宽度为 32mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润 滑脂的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离 L=10m，故 取mm55L 32 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 - 16 - 壁面的距离关系，可确定L 87 =38mm；L 54 =46.5mm。 （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d 76 =36mm 由表 6-1 查得平键界面7mm8mmhb，键槽长为 52mm。选择齿轮与轴的配 合为 6n H7 .同样，半联轴器与轴的连接选用平键40mm7mm8mm （4）确定轴上的圆角和倒
6、角尺寸： 参考表 15-2，取轴端倒角为 452，5、6 处圆角 R2.5，其余各处 R2.0. 5.求轴上的载荷： 齿轮中心至左边滚动轴承 L1=66mm，至右边滚动轴承 L2=119mm 56.99406166 2119166 21 48.2341 270 31610022 F 2 3 t FHMH FHFH FFHFH N d T t 06.36195166 2118166 FFV2FV1 N23.852tan FF r r FVMV FVFV t 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：受力分析后得到结果如下表： 载荷水平面 H垂直面 V 支反
7、力 F FH1=1506.16FV1=548.42 FH2=835.32FV2=303.81 弯矩 MM1=99406.56N/mmM2=36195.06 N/mm 总弯矩 22 06.3619556.99406M=105791.0513N/mm 扭矩 TT3=316100N/mm - 17 - 从轴的结构图以及扭矩和扭矩图中可以看出轴的危险截面是齿轮处中心 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： 546.46 361 . 0 3161006 . 00513.1057913 3 2 2 3 2 W TM ca MPa 轴的材料 45 钢，调质
8、处理，由表 15-1 查得 1 =60MPa。因此 ca1 ,故 安全 7.精确校核轴的疲劳强度： （1）判断危险截面： - 18 - 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 上虽然应力最大，但应力集中不大（
9、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 3 d=0.1 33 mm6 .466536 抗扭截面系数：2 . 0 WT 3 d=0.2 33 mm2 .933136 截面 6 左侧的弯矩 M 为：M=105791.0513 66 3366 52895.5Nm 截面 6 左侧的扭矩T3为：T3=316100Nmm 截面上的弯曲应力：MPa W M b 337.11 6 .46
10、65 5 .52895 截面上的扭转切应力：MPa W T T T 87.33 2 .9331 316100 3 轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 15-1 查得 MPa B 640，MPa275 1 ，MPa155 1 。 过盈配合处的 k ，由附表 3-8 用插值法求的，有 k =2.72，72. 28 . 0 k 2.18 轴采用磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数为 92. 0 轴表面未经强化处理，即 1 q ，则综合系数值为 81. 21 92. 0 1 72. 21 1 k K 27. 21 92. 0 1 18. 21 1 k K 碳钢的特性系数：1 . 0；05. 0
11、计算安全系数值： 62.32 01 . 000. 381. 2 275 1 ma K S 04.14 2 52. 9 05. 0 2 52. 9 27. 2 155 1 ma K S - 19 - 5 . 1S90.12 04.1462.32 04.1462.32 2222 SS SS Sca 故轴的选用安全。 （3）截面 6 右侧： 抗弯截面系数：W=0.1 3 d=0.1 33 mm6 .973346 抗扭截面系数：2 . 0 WT 3 d=0.2 33 mm2 .1946746 截面 6 右侧的弯矩 M 为：M=105791.0513 119 33119 76454.037Nmm 截面
12、6 右侧的扭矩T3为：T3=316100Nmm 截面上的弯曲应力：MPa W M b 854. 7 6 .9733 037.76454 截面上的扭转切应力：MPa W T T T 24.16 2 .19467 316100 3 轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 15-1 查得 MPa B 640，MPa275 1 ，MPa155 1 。 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 054. 0 46 5 . 2 d r ，17. 1 46 54 d D ， 经插值后可查得 =2.43， =1.93 轴的材料敏感系数：81. 0 q，85. 0 q 故有效应力集中系数为
13、16. 2143. 281. 01) 1(1）（ qk 79. 1193. 185. 01) 1(1）（ qk 由附图 3-2 的尺寸系数67. 0 ，由附图 3-3 的扭转尺寸系数81. 0 轴采用磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数为 92. 0 轴表面未经强化处理，即 1 q ，则综合系数值为 31. 3 92. 0 1 67. 0 16. 2 1 1 k K 27. 21 92. 0 1 82. 0 79. 1 1 1 k K 碳钢的特性系数：1 . 0；05. 0 计算安全系数值： 67.44 01 . 086. 131. 3 275 1 ma K S 65.22 2 90. 5
14、 05. 0 2 90. 5 27. 2 155 1 ma K S - 20 - 5 . 1S20.20 65.2267.44 65.2267.44 2222 SS SS Sca 故该轴在截面 6 右侧的强度也是足够的。 二、输入轴的设计计算二、输入轴的设计计算 计算及说明结果 1，高速轴上的功率P1，转矩T1和转速n1： P1=3.69kW；T1=24470Nmm；n1=1440r/min。 2 作用在齿轮上的力： 已知高速级齿轮的分度圆直径：mm45 d1 圆周力：N56.1087 45 244702 d T 2 F 1 1 t 径向力：N83.39520tan56.1087tanFFr
15、t 3.初步确定轴的最小直径： 按 3 1 1 0 d n P A初步估算，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。 有表 15-3 取110 A ， 于是得 3 1 1 0 d n P A=mm05.15 1440 69. 3 110 3 由轴直径 d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大 5%， 即：8 .15%)51 (05.15dmm 根据 TKT1ACA ，查表 14-1，有5 . 1 KA 。 所以36705244705 . 1TCANmm 采用弹性套柱销联轴器，型号 GYS6-Y， 许用转速 9500r/min。轴孔直径 28mm，故取d 21 =28mm， 半联轴器长度 L=62
16、mm，毂孔长度L1=62mm，联轴器和轴配合采用 6 7 r H 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d 32 =30mm，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L 21 =60mm。 - 21 - 2）初步选择滚动轴承。应轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参 照工作要求并根据d 32 =30mm，初步选取 6007，其尺寸为 14mm62mm35mmTDd，故d 43 =d 87 =35mm； 右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册上查得 6007 型轴承的定位轴 肩高度 h 不小于 3.5mm，因此，
