机械设计课程设计


    目录
    设计题目说明1
    计算说明2
    电动机选择运动参数计算2
    1选择电动机2
    2计算传动2
    3计算级运动参数2
    4汇总表格3
    二齿轮传动设计计算4
    1高速轴啮合齿轮计算4
    2低速轴啮合齿轮计算5
    三轴设计计算校核6
    1确定基轴径7
    2轴段直径长度数8
    3校核输出轴8
    四轴承选择寿命校核10
    1选择轴承11
    2校核轴承寿命11
    五 键选择强度校核11
    六 联轴器选择11
    七润滑方式密封方式选择12
    八减速器箱体设计12
    九附件设计12
    参考文献14


    设计题目说明
    设计题目:二级齿轮减速器
    原始数:传送带拉力F1500
    传送带速度V15ms
    驱动滚筒直径d240mm
    说明:(1)机器批量生产(2)工作环境尘(3)稳载荷(4)短工作年限5年二班制
    方案分析:减速器横尺寸较结构紧凑重量轻节约材料两齿轮直径相差浸油深度致相减速器轴尺寸重量较高级齿轮承载力充分利中间轴承润滑困难仅输入输出端限制传动装置灵活性
    传送装置简图:






    计算说明
    电动机选择运动参数计算
    1 电动机选择
    1)工作机功率Pw
    F1500Nv15msηw096
    PwFV1000ηw1500×151000×096234Kw
    2)计算需电动机功率Pd
    齿式联轴器效率ηl0998级精度圆柱直齿轮效率ηc097深沟球轴承效率ηz099
    ηηl2ηc2ηz4099209720992089
    PdPwη234089263Kw
    载荷稳额定功率需略Pd查表取3Kw
    3)选择电动机转速
    工作转速nw60×1000VπD60×1000×15π×2401194rmin
    单级圆柱直齿轮传动范围3~4
    两级圆柱直齿轮传动范围8~40
    电动机转速范围n0i×nw8~40×11949552~47760rmin
    取n1500rmin
    查表选择电动机型号Y100L24
    满载转速1420rmin额定功率3Kw
    2计算传动
    电动机满载转速1420rmin
    in0nw119
    分配传动i1(13~14)i2i1×i2i
    取i2302i1394
    3计算级运动动力参数
    1)计算轴转速
    n11420rmin
    n2n1i11420394360rmin
    n3n2i2360302119rmin
    2)计算轴功率
    1轴:P1Pdηl263×099260Kw
    2轴:P2P1ηcηz260×097×099250Kw
    3轴:P3P2ηcηz250×097×099240Kw
    卷筒轴:PwP3ηlηz240×099×099235Kw
    3)计算轴输入转矩
    电动机输出轴转矩
    Td955×106Pdnm955×106×2631420185×104N∙mm
    1轴:T1Tdηl185×104×099183×104N∙mm
    2轴:T2T1ηcηzi1183×104×097×099×394693×104N∙mm
    3轴:T3T2ηcηzi2693×104×097×099×302201×105N∙mm
    卷筒轴:T卷T3ηlηz201×105×099×099197×105N∙mm
    4 汇总表格



    功率Kw
    转矩Nmm
    转速rmin
    传动i
    效率η
    电机轴
    263
    185×104
    1420

    1


    099

    1
    260
    183×104
    1420

    394


    096

    2
    250
    693×104
    360

    302


    096

    3
    240
    201×105
    119

    1


    098

    卷筒
    235
    197×105
    119

    二 齿轮传动设计计算
    1高速轴啮合齿轮计算
    1)考虑减速器现场安装限制齿轮选软齿面渐开线直齿齿轮齿轮材料采45钢正火硬度190HBW
    齿轮材料采45钢调质硬度236HBW
    2)σHlim1570MPaσHlim2390MPa
    σFlim1220MPaσFlim2170MPa
    取SH1SF125
    [σ]H1570MPa[σ]H2390MPa
    [σ]F1176MPa[σ]F2390MPa
    3)确定z1z2
    取z124z224×394965取z295
    取Φd1k1
    u9524396
    4)齿轮转矩TT1ηz183×104×099181×104N∙mm
    [σ]HminσH1σH2390MPa
    d1≥7663kT(u+1)Φdu[σ]H2766×31×181×104×(396+1)1×396×39024062mm
    5)模数md124169mm取m2mm
    中心距a05m(z1+z2)119mm
    圆整a120mm令z196uz1z24
    η1'4394415
    d1z1m48mm
    d2z2m192mm
    齿宽bΦdd148mm取b250mmb155mm
    校核:齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1275YF2225齿形系数许应力值
    YF1[σ]F127522000125
    YF2[σ]F222517000132
    YF2[σ]F2较校核齿轮2
    σF22kTYF2bd1m2×1×181×104×22550×48×21697MPa<[σ]F2
    设计合理
    6) 齿轮参数
    齿顶圆直径da152mmda2196mm
    齿根圆直径df143mmdf2187mm
    2 低速轴啮合齿轮计算
    1)确定z1z2
    取z122z222×3026644取z266
    取Φd1k1
    u66223
    2) 齿轮转矩TT2ηz686×104N∙mm
    [σ]HminσH1σH2390MPa
    d1≥7663kT1(u+1)Φdu[σ]H2766×31×686×104×(3+1)1×3×39026465mm
    3)模数md122294mm取m3mm
    中心距a05m(z1+z2)132mm
    uz1z23
    η1'3023306
    d1z1m66mm
    d2z2m198mm
    齿宽bΦdd166mm取b270mmb175mm
    校核:齿根弯曲疲劳强度查齿形系数YF1283YF2225齿形系数许应力值
    YF1[σ]F127522000128
    YF2[σ]F222517000132
    YF2[σ]F2较校核齿轮2
    σF22kT1YF2bd1m2×1×686×104×22570×66×32227MPa<[σ]F2
    设计合理
    4) 齿轮参数
    齿顶圆直径da172mmda2204mm
    齿根圆直径df1585mmdf21905mm
    三轴设计计算校核
    1 确定基轴径
    σb600MPa取c100
    1轴:
    dmm≥c3pn110×326014201346
    键槽dmm≥1346×1031386
    取d25mm
    2轴:
    dmmc3pn110×32503602099
    取d30mm
    3轴:
    dmmc3pn110×32401192994
    键槽dmm≥2994×1033084
    取d32mm
    2 轴段直径长度数
    齿轮1分度圆选择轴径相差较采轴齿轮
    1轴:
    位置
    轴径mm
    长度mm
    联轴器
    25
    60
    油封处
    28
    60
    轴承
    30
    13
    轴肩
    36
    98
    齿轮处
    52
    55
    轴肩
    36
    20
    轴承
    30
    13
    2轴:
    位置
    轴径mm
    长度mm
    轴承
    30
    27
    齿轮2
    36
    74
    轴肩
    38
    12
    齿轮1
    35
    49
    轴承
    30
    32
    3轴:
    位置
    轴径mm
    长度mm
    轴承
    40
    32
    齿轮2
    45
    68
    轴肩
    49
    10
    空轴段
    46
    69
    轴承
    40
    15
    油封处
    38
    55
    联轴器
    32
    80

    3 校核输出轴
    (1) T3955×106P3n955×106×240119201×105N∙mm
    Ft22Td22×201×105198203030N
    Fr2Ft2tan∝n73897N(∝n20°)
    Fa20N
    (2) 确定轴跨距

    (3) 校核强度
    水方
    F1Fr2×1215575+12155016N
    F2Fr2F123737N
    MF1×57528842Nmm
    弯矩图:

    竖直方
    F1Ft2×1215575+1215137811N
    F2Fr2F165219N
    MF1×5757924133Nmm
    弯矩图

    MMx2+My28432703Nmm
    合成弯矩图:

    做转矩T图:

    计算量弯矩Me
    MeM2+(αT)2
    α06
    齿轮处
    Me84327032+(06×201000)214715777Nmm
    轴承2处
    Me(αT)206×201000120600Nmm
    Me图:

    知危险截面齿轮处者右端45钢材料[σ1]55MPa
    齿轮处:σeBMeB01d31471577701×4531615MPa<[σ1]
    右端:σeBMeB01d312060001×3233680MPa<[σ1]
    轴强度足够
    四 轴承选择寿命校核
    1 选择轴承
    1轴2轴轴承径30mm选择6006深沟球轴承
    3轴轴承径40mm选择6008深沟球轴承
    2 校核轴承寿命
    计算量动载荷
    Fa0P Fr
    Fr1F1x2+F1y250162+1378112146656N
    Fr2F2x2+F2y2273372+65219270717N
    校轴承1
    ft1ε3c17KN
    L10h10660n(ftcP)ε10660×119(17000146656)321814690h
    五年二班制5×250×1620000h寿命合格
    五键选择强度校核
    齿轮键普通键规格14×56kh245mm工作长度l(5614)42mm
    d45mm材料45钢
    σp125MPa
    σp2Tdkl2×201×10545×45×424727MPa<σp
    强度合格
    联轴器键普通键规格10×70kh24mm工作长度l(7010)60mm
    d32mm材料45钢
    σp125MPa
    σp2Tdkl2×201×10532×4×605234MPa<σp
    强度合格
    六联轴器选择
    Y100L电动机输出轴28mm选择齿式联轴器输入轴需转矩185×104Nmm转速1420rmin选择GICL2型齿式联轴器
    输出轴转矩201×105Nmm转速119rmin选择GICL2型齿式联轴器
    七润滑方式密封方式选择
    齿轮1转速n360rmind192mm线速度vnπd6036ms>2ms轴承采油润滑机座凸缘铸油沟润滑油型号LAN68齿轮采浸油润滑
    机器尘环境工作输入轴输出轴采带复唇唇式密封圈轴承端盖
    八减速器箱体设计(单位均mm)
    低速轴传动齿轮中心距a132
    箱座壁厚δ0025a+363取8
    箱盖壁厚δ1002a+3≥8取8
    箱盖凸缘厚度b15δ112
    箱座凸缘厚度b115δ112
    箱座底凸缘厚度b125δ20
    脚螺栓M16
    轴承旁连接螺栓M12
    箱体连接螺栓M10
    螺栓连接距离l 150~200
    轴承端盖螺栓 M8
    检视孔螺钉直径 d6
    轴承座凸缘厚度 C50
    轴承旁凸台半径 R>16取20
    齿轮顶圆箱壁距离 10
    齿轮端面箱壁间距离10
    箱盖箱座肋厚 8
    九附件设计
    1 通气器
    齿轮箱高速运转时部气体受热膨胀保证箱体外受压力衡减箱体受负荷设通气器时箱高压气体排出
    选通气器尺寸M18×15
    2 窥视孔窥视孔盖
    便观察齿轮啮合情况注入润滑油箱体顶部设窥视孔
    防止润滑油飞出密封作窥视孔加设视孔盖尺寸140×120连接螺钉4×M6×20
    3 油标尺
    方便检查油面高度保证传动件润滑油面指示器设低速级齿轮处油面较稳定部位
    选油标尺尺寸M6
    4 油塞
    排出油污减速器箱座低部设置放油孔油塞封油垫封住
    选油塞尺寸 M10×15
    5 定位销
    保证拆装箱盖时箱盖箱座安装配合准确保持轴承孔制造精度箱盖箱座联接凸缘配两定位销
    选GB11786 A6×40
    6 启盖螺钉
    箱体剖分面涂水玻璃密封便拆卸箱盖箱盖凸缘设启盖螺钉拧动起盖螺钉顶开箱盖结构参见减速器总装图尺寸取M10×15
    7 起吊装置
    减速器箱体沉重采起重装置起吊箱盖铸吊耳
    搬运整减速器箱座两端凸缘处铸吊钩





    参考文献
    [1] 宋宝玉 王瑜 张锋编机械设计基础(M)哈尔滨:哈尔滨工业学出版社2003年
    [2] 张锋 王瑜编机械设计基础设计实践指导书(M)哈尔滨:哈尔滨工业学出版社2003年
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