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1、机械设计课程设计说明书学院： 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机设 0602 姓名：XXX 教师：XXX目 录 一、设计数据及要求 2 1.工作机有效功率 2 2.查各零件传动效率值 2 3.电动机输出功率 3 4.工作机转速 3 5.选择电动机 3 6.理论总传动比 3 7.传动比分配 3 8.各轴转速 4 9.各轴输入功率： 4 10.电机输出转矩： 4 11.各轴的转矩 4 12.误差 5 三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 5 四、齿轮传动校核计算 5 （一）、高速级 5 （二）、低速级 9 五、初算轴径 13 六、校核轴及键的强度和轴承寿命： 14 （一）、中间轴 14 （二
2、）、输入轴 20 （三）、输出轴 24 七、选择联轴器 28 八、润滑方式 28 九、减速器附件： 29 十一 、参考文献 29一、设计数据及要求F=2500N d=260mm v=1.0m/s 机器年产量：大批； 机器工作环境：清洁； 机器载荷特性：平稳； 机器的最短工作年限：五年二班；二、 确定各轴功率、转矩及电机型号 1.工作机有效功率 2.查各零件传动效率值 联轴器（弹性） ，轴承 ，齿轮 滚筒 故： 3.电动机输出功率4.工作机转速电动机转速的可选范围： 取 1000 5.选择电动机 选电动机型号为 Y132S6，同步转速 1000r/min，满载转速 960r/min，额定 功率
3、3Kw电动机外形尺寸 中心高 H 外形尺寸底脚安装尺寸底脚螺栓直径K 轴伸尺寸 DE 建联接部分尺寸 FCD 132 216140 12 3880 1086.理论总传动比7.传动比分配故 ， 8.各轴转速9.各轴输入功率：10.电机输出转矩：11.各轴的转矩12.误差带式传动装置的运动和动力参数 轴 名 功率 P/ Kw 转矩 T/ Nmm 转速 n/ r/min 传动比 i 效率 / % 电 机 轴 2.940 29246.875 960 1 99 轴 2.9106 28954.406 960 4.263 96 轴 2.7950 118949.432 225.40 3.066 96 轴 2.
4、6840 348963.911 73.46 轴 2.6306 345474.272 73.46 1 98三、选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 考虑到齿轮所传递的功率不大，故小齿轮选用 45#钢，表面淬火，齿面硬度为 4055HRC，齿轮均为硬齿面，闭式。 选用 8 级精度。四、齿轮传动校核计算 （一）、高速级1传动主要尺寸 因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主 要参数和 尺寸。由参考文献1P138 公式 8.13 可得：式中各参数为： （1）小齿轮传递的转矩： （2）初选 =19, 则 式中： 大齿轮数； 高速级齿轮传动比。 （3）由参考文献1 P144 表
5、8.6，选取齿宽系数 。 （4）初取螺旋角 。由参考文献1P133 公式 8.1 可计算齿轮传动端面重合度：由参考文献1 P140 图 8.21 取重合度系数 =0.72 由式 8.2 得 由图 8.26 查得螺旋角系数 （5）初取齿轮载荷系数 =1.3。 （6）齿形系数 和应力修正系数 ：齿轮当量齿数为， 由参考文献1 P130 图 8.19 查得齿形系数 =2.79， =2.20由参考文献1 P130 图 8.20 查得应力修正系数 =1.56， =1.78 （7）许用弯曲应力可由参考文献1 P147 公式 8.29 算得： 由参考文献1 P146 图 8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极
6、限应力 分别为：和 。由参考文献1 P147 表 8.7，取安全系数 =1.25。小齿轮 1 和大齿轮 2 的应力循环次数分别为： 式中： 齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；齿轮工作时间。 由参考文献1 P147 图 8.30 查得弯曲强度寿命系数为： 故许用弯曲应力为 = 所以 初算齿轮法面模数 2 计算传动尺寸 （1）计算载荷系数 由参考文献1 P130 表 8.3 查得使用 由参考文献1 P131 图 8.7 查得动载系数 ；由参考文献1 P132 图 8.11 查得齿向载荷分布系数 ；由参考文献1 P133 表 8.4 查得齿间载荷分配系数 ，则（2）对 进行修正，并圆整为标准模数由参考
7、文献1 P124 按表 8.1，圆整为 （3）计算传动尺寸。 中心距 圆整为 105mm 修正螺旋角 小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 圆整 b=20mm取 ， 式中： 小齿轮齿厚；大齿轮齿厚。 3校核齿面接触疲劳强度 由参考文献1 P135 公式 8.7 式中各参数： （1）齿数比 。（2）由参考文献1 P136 表 8.5 查得弹性系数 。（3）由参考文献1 P136 图 8.14 查得节点区域系数 。（4）由参考文献1 P136 图 8.15 查得重合度系数 （5）由参考文献1P142 图 8.24 查得螺旋角系数 （5）由参考文献1 P145 公式 8.26 计算许用接触应力式中：
8、接触疲劳极限，由参考文献1 P146 图 8.28（）分别查得 ，； 寿命系数，由参考文献1 P147 图 8.29 查得 ， ；安全系数，由参考文献1 P147 表 8.7 查得 。故 满足齿面接触疲劳强度。 （二）、低速级 1传动主要尺寸 因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主 要参数和尺寸。由参考文献1P138 公式 8.13 可得：式中各参数为： （1）小齿轮传递的转矩： （2）初选 =23, 则 式中： 大齿轮数； 低速级齿轮传动比。 （3）由参考文献1 P144 表 8.6，选取齿宽系数 （4）初取螺旋角 。由参考文献1P133 公式 8.1 可计算齿
9、轮传动端面重合度：由参考文献1 P140 图 8.21 取重合度系数 =0.71 由式 8.2 得 由图 8.26 查得螺旋角系数 （5）初取齿轮载荷系数 =1.3。 （6）齿形系数 和应力修正系数 ： 齿轮当量齿数为， 由参考文献1 P130 图 8.19 查得齿形系数 =2.65， =2.28由参考文献1 P130 图 8.20 查得应力修正系数 =1.57， =1.76 （7）许用弯曲应力可由参考文献1 P147 公式 8.29 算得： 由参考文献1 P146 图 8.28（h）可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别 为：和 。由参考文献1 P147 表 8.7，取安全系数 =1.25。小齿轮
10、 3 和大齿轮 4 的应力循环次数分别为： 式中： 齿轮转一周，同一侧齿面啮合次数；齿轮工作时间。 由参考文献1 P147 图 8.30 查得弯曲强度寿命系数为： 故许用弯曲应力为 = 所以 初算齿轮法面模数 2 .计算传动尺寸 （1）计算载荷系数 由参考文献1 P130 表 8.3 查得使用 由参考文献1 P131 图 8.7 查得动载系数 ；由参考文献1 P132 图 8.11 查得齿向载荷分布系数 ；由参考文献1 P133 表 8.4 查得齿间载荷分配系数 ，则（2）对 进行修正，并圆整为标准模数由参考文献1 P124 按表 8.1，圆整为 （3）计算传动尺寸。 中心距 圆整为 145m
11、m 修正螺旋角 小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 圆整 b=35mm取 ， 式中： 小齿轮齿厚；大齿轮齿厚。 3.校核齿面接触疲劳强度 由参考文献1 P135 公式 8.7 式中各参数：（1）齿数比 。（2）由参考文献1 P136 表 8.5 查得弹性系数 。（3）由参考文献1 P136 图 8.14 查得节点区域系数 。（4）由参考文献1 P136 图 8.15 查得重合度系数 （5）由参考文献1P142 图 8.24 查得螺旋角系数 （5）由参考文献1 P145 公式 8.26 计算许用接触应力式中： 接触疲劳极限，由参考文献1 P146 图 8.28（）分别查得 ，； 寿命系数，由参考
12、文献1 P147 图 8.29 查得 ， ；安全系数，由参考文献1 P147 表 8.7 查得 。故 满足齿面接触疲劳强度。五、初算轴径 由参考文献1P193 公式 10.2 可得： 齿轮轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后 取 。 中间轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及轴承寿命的要求，最后取 输出轴的最小直径： 。考虑到键对轴强度的削弱及联轴器对轴径的要求，最后 取 。 式中： 由许用扭转应力确定的系数，由参考文献1P193 表 10.2，取 六、校核轴及键的强度和轴承寿命： （一）、中间轴1.齿轮 2（高速级从动轮）的受力计算： 由参考文献1P140
13、公式 8.16 可知式中： 齿轮所受的圆周力，N；齿轮所受的径向力，N；齿轮所受的轴向力，N； 2.齿轮 3（低速级主动轮）的受力计算：由参考文献1P140 公式 8.16 可知式中： 齿轮所受的圆周力，N；齿轮所受的径向力，N；齿轮所受的轴向力，N； 3.齿轮的轴向力平移至轴上所产生的弯矩为： 4.轴向外部轴向力合力为： 5.计算轴承支反力：竖直方向，轴承 1 轴承 2 水平方向，轴承 1 ，与所设方向相反。轴承 2 ，与所设方向相反。轴承 1 的总支撑反力： 轴承 2 的总支撑反力： 6.计算危险截面弯矩a-a 剖面左侧，竖直方向 水平方向 b-b 剖面右侧，竖直方向 水平方向 a-a 剖
14、面右侧合成弯矩为b-b 剖面左侧合成弯矩为故 a-a 剖面右侧为危险截面。 7.计算应力初定齿轮 2 的轴径为 =38mm，轴毂长度为 10mm，连接键由参考文献2 P135 表 11.28 选择 =108，t=5mm, =25mm。齿轮 3 轴径为 =40mm，连接 键由 P135 表 11.28 选择 =128，t=5mm, =32mm，毂槽深度 =3.3mm。 由，故齿轮 3 可与轴分离。 又 a-a 剖面右侧（齿轮 3 处）危险，故： 抗弯剖面模量抗扭剖面模量弯曲应力 扭剪应力 8.计算安全系数 对调质处理的 45#钢，由参考文献1P192 表 10.1 知: 抗拉强度极限 =650M
15、Pa 弯曲疲劳极限 =300MPa 扭转疲劳极限 =155MPa 由表 10.1 注查得材料等效系数： 轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献1P207 附图 10.1 查得 绝对尺寸系数由附图 10.1 查得： 键槽应力集中系数由附表 10.4 查得： （插值法） 由参考文献1P201 公式 10.5，10.6 得，安全系数查 P202 表 10.5 得许用安全系数S=1.51.8，显然 SS，故危险截面是安全 的 9校核键连接的强度齿轮 2 处键连接的挤压应力 齿轮 3 处键连接的挤压应力 由于键，轴，齿轮的材料都为 45 号钢，由参考文献1查得 ，显然键连接的强 度足够！ 10.计算轴承寿命由参考文献2P138 表 12.
