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1、机械结构分析与设计课程设计机械结构分析与设计课程设计设计说明书设计说明书设计题目设计题目 设计一级直齿圆柱齿轮设计一级直齿圆柱齿轮 学生姓名学生姓名 学号学号 班班 级级 专专 业业 分分 院院 指导教师指导教师 完成时间完成时间 说明书用纸2目目 录录分析和拟定传动方案1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5轴的设计计算8滚动轴承的选择及计算9键联接的选择及校核计算9联轴器的选择 10减速器附件的选择 11润滑与密封 14参考文献 14设计小结 14说明书用纸3分析和拟定传动方案分析和拟定传动方案1.11.1 设计背景：设计背景：机器通常由原动机，传动装置和工作机三部
2、分组成。传动装置用来传递原动机的运动和力，变换其运动形式以满足工作机的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除了满足工作机的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。拟定一个合理的传动方案，除了综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。(1) 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传动的转矩，减少带传动的结构尺寸。(2) 链传动平稳性差，宜布置在低速级。(
3、3) 斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级。综上各条件考虑宜选用带传动和齿轮传动1.21.2 原始数据：原始数据：（1） 工作装置的阻力 =5500WFN（2） 工作装置的线速度 =1.35WVsm（3） 输送机滚筒直径 D=250mm（4） 卷筒效率 =0.98w二、电动机的选择二、电动机的选择2.12.1 选择电动机的类型选择电动机的类型按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷笼型三相异步电动机2.22.2 选择电动机的功率选择电动机的功率说明书用纸4Ww dFvPP1000由电动机之工作机之间的效率为12 234式中、分别代表 带传动、齿轮转动的轴承、齿轮转动、联12
4、34轴器取=0.96 =0.99 =0.97 =0.9921234所以kW58. 7907/7425 1000/35. 15500 1000smNsmNFvPPw d根据选取电动机的额定功率=（1-1.3）=7.5810.86kW，并由附mmo表 10112（机械课程设计P212）查得电动机的额定功率为=7.5Kw。m三、计算传动装置的运动和动力参数三、计算传动装置的运动和动力参数3.13.1 工作机的转速工作机的转速 min/18.1032501.35100060 D100060rvnW3.23.2 传动装置总传动比传动装置总传动比40. 918.103970nmwni 3.33.3 各级分
5、配传动比各级分配传动比=323.3n i nm 3970=104.29n1 . 33 .3233.43.4 各轴的输入功率各轴的输入功率=7.5kWpdp说明书用纸5=7.50.96=7.2kWpdp=7.50.990.97=6.91kWpp233.53.5 各轴输入转矩各轴输入转矩T=9550=9550=73.84kW mm np 9705 . 7转速n（）minr输入功率 （kW）输入转（）mmn传动比电机轴9707.573.849.4 轴323.37.2212.683 轴104.296.91619.943.1四、传动件的设计计算四、传动件的设计计算(V(V带和齿轮带和齿轮) )4.14.
6、1 确定功率确定功率 P Pc c根据V带传动工作条件。根据机械设计基础查表97页表2-9，可得工作 情况系数KA=1.2，所以Pc=KA P=1.27.5=9kW4.24.2选取选取V V带型号带型号根据Pc、Nm，由图2-11选用B型V带4.34.3确定带轮基准直径确定带轮基准直径d dd1d1、d dd2d2选 dd1=125mm（根据表 2-5） 从动轮的直径为=3125=375mmIdddd124.44.4 验算带速验算带速 v vsmsmndvd/35. 6/10006097012514. 310006011计算结果在 5-25范围内，合适sm4.54.5 初定中心距初定中心距由已
7、知条件 0.7（+）2（+） dd 2dd 0a dd dd=400mm0a说明书用纸64.64.6 初算带长初算带长 dLmmLadddda06.16244004125-375)375125(214. 34002412)(222022100)(4.74.7 确定带长确定带长dL由表2-2，取=1600mmdL4.84.8 计算中心距计算中心距mm883206.1624-160040020 0mmmmLLd=a-0.015=388-0. =364mmminadL=a+0.03=388+0. =436mmmaxadL4.94.9 验算小带轮包角验算小带轮包角 合适oooo120143.13 .5
8、718012 1adddd4.104.10 确定确定V V带根数带根数查表2-6可知=1.87kW 0.31kW 查表2-7 p0P89. 0aK查表2-2 92. 0LK05. 50.920.890.31)(1.879)(00Lac KKPPPZ综上 Z=64.114.11 单根单根V V带的张紧力带的张紧力FoFoNqVZVFkpc45.21935617. 0) 189. 05 . 2(35. 669500) 15 . 2(50022 0 说明书用纸74.124.12 作用在轴上的力作用在轴上的力QF2280.52N245.219sin88.241622sin21 0NFFZQ4.134.
9、13 选择齿轮材料及精度等级选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45刚调质，硬度为217255HBW；大齿轮选用45刚正火，硬 度为162217HBW。因为是普通减速器 。mmNmNnPT708609702 . 71055. 91055. 96116 1mm6 . 751 . 4 1 . 4086071 . 1)4908 .189523(5u)523(d32312mmuKTzaH4.144.14 确定主要参数，设计几何尺寸确定主要参数，设计几何尺寸3.1=62 取=62 20,22121izzz2Z故实际传动比为 =3.112i zz 2062验算传动比误差 =0 5% 合适i6 . 4 1 .
10、3- 1 . 3im=2.88 查表 3-1 m=3 zd 2065.57d =mz =3 20=60mm d =mz =3 62=1861122=m(z +2)=3 ad16622 )(192643)2(22mmzmda中心距：a=mm123)6220(23)(221 zzm齿距：b=mm606011db取 =60mm +510=65mmb21bb 4.154.15 验算齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度说明书用纸82F 121SFFYYzbmKT查表 3-28 按插值法计算 81. 2FY56. 11SY295. 22FY=1.734 2SY小齿轮弯曲MPaYYzbmKTSFF31069
11、.72MPa58. 157. 2222557 .1593383. 21 . 1221F211 121 1疲劳强度足够；故大齿轮的弯曲疲 MPaYYzbmKTSFF29563.29MPa80. 118. 22225533159.71 . 122F2222 121 2劳强度足够五、轴的设计计算五、轴的设计计算5.15.1选择轴的材料，确定许用应力选择轴的材料，确定许用应力由以知条件知,减速器传递功率属于中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢调质处理,由表5-1查得强度极限 MPaB590=295Mpa 许用应力s MPa551 -5.25.2估算轴的最小直径估算轴的最小直径根据表5-5得C=11
12、0 轴上mm51.442910491. 01103223 nPCd有一个键槽，直径增大3%，查表5-6 取=45mm mind5.35.3 计算齿轮受力计算齿轮受力齿轮分度圆直径为mm67.20612cos623 coszmdn转矩为 T=kNmmmm16.63229.10471. 71055. 96圆周力为 N12.1212329.1041019.632 d23tTF说明书用纸9径向力为 NFF39.445398. 036. 05 .3176 costannr r轴向力 NFF67512tan5 .3176tan5.45.4 轴的结构设计轴的结构设计 5.4.15.4.1 轴上零件的装配和定
13、位方案的确定轴上零件的装配和定位方案的确定为便于轴上零件的装配，将轴制成阶梯形。齿轮，左侧轴承、联轴 器从左侧装入；定位方式依次为：轴肩、套筒（挡油环） 、轴肩；另 一轴承从左侧装入、采用轴肩定位(可加挡油环)。各件的定位方式 为：齿轮右侧用轴肩，左侧用套筒（挡油环） ；左侧轴承右侧用套筒 （挡油环） ，左侧用轴承盖；联轴器右侧用轴肩，左侧用轴端挡圈； 右侧轴承左侧用轴肩（挡油环） ，右侧用轴承盖。5.4.25.4.2 确定轴的各段直径确定轴的各段直径从左向右看，第一段与联轴器配合，选择弹性柱销轴器的规格为ZL4，联轴器J型轴孔的孔径为40mm，孔长 所以确定mm841B=40mm1d要符合轴承内径标准系列，选用mm47740h240d23d深沟球轴承，代号7211C，故 ；mm55d3mmd644mmhd7326445.4.35.4.3确定轴的各段长度确定轴的各段长度与传动零件（如齿轮、联轴器等）相配合的轴段长度应比传动零件的轮毂宽度略小2mm左右，；第二段轴长考虑轴承)(821mmL 盖螺钉至联轴器距离为10-15m
