机械设计课程设计-哈工大.docx

目录设计题目说明1计算说明2一、电动机的选择及运动参数的计算21、选择电动机22、计算传动比23、计算各级运动参数24、汇总表格3二、齿轮的传动设计计算41、高速轴啮合齿轮计算42、低速轴啮合齿轮计算5三、轴的设计计算及校核61、确定基本轴径72、各轴段直径及长度数据83、校核输出轴8四、轴承的选择及寿命校核10 1、选择轴承112、校核轴承寿命11五、 键的选择及强度校核11六、 联轴器的选择11七、润滑方式和密封方式选择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据：传送带拉力F=1500; 传送带速度V=1.5m/s; 驱动滚筒直径d=240mm;说明：（1）机器大批量生产；（2）工作环境多尘；（3）平稳载荷；（4）最短工作年限5年二班制方案分析：减速器横向尺寸较小，结构紧凑，重量轻，节约材料，两大齿轮直径相差不大，浸油深度可以大致相同但减速器轴向尺寸及重量较大，高级齿轮的承载能力不能充分利用，中间轴承润滑困难，仅能有一个输入和输出端，限制了传动装置的灵活性传送装置简图：计算说明一、 电动机的选择及运动参数的计算1、 电动机的选择1）工作机的使用功率PwF=1500N,v=1.5m/s,ηw=0.96。

Pw=FV1000ηw=1500×1.51000×0.96=2.34Kw2）计算所需电动机的功率Pd齿式联轴器效率ηl=0.99，8级精度圆柱直齿轮效率ηc=0.97，深沟球轴承效率ηz=0.99η=ηl2ηc2ηz4=0.9920.9720.992=0.89Pd=Pwη=2.340.89=2.63Kw因载荷平稳额定功率只需略大于Pd即可，查表得取3Kw3）选择电动机的转速工作转速为nw=60×1000VπD=60×1000×1.5π×240=119.4r/min单级圆柱直齿轮传动比范围是3~4两级圆柱直齿轮传动比范围是8~40则电动机转速范围为n0=i×nw=8~40×119.4=955.2~4776.0r/min取n=1500r/min查表选择电动机型号为Y100L2-4满载转速为1420r/min,额定功率为3Kw2、计算传动比电动机满载转速为1420r/min,i=n0nw=11.9分配传动比,i1=(1.3~1.4)i2，i1×i2=i取i2=3.02，,i1=3.943、计算各级运动和动力参数1）计算各轴转速n1=1420r/minn2=n1i1=14203.94=360rminn3=n2i2=3603.02=119r/min2）计算各轴功率1轴：P1=Pdηl=2.63×0.99=2.60Kw2轴：P2=P1ηcηz=2.60×0.97×0.99=2.50Kw3轴：P3=P2ηcηz=2.50×0.97×0.99=2.40Kw卷筒轴：Pw=P3ηlηz=2.40×0.99×0.99=2.35Kw3）计算各轴的输入转矩电动机输出轴的转矩Td=9.55×106Pdnm=9.55×106×2.631420=1.85×104N∙mm故1轴：T1=Tdηl=1.85×104×0.99=1.83×104N∙mm 2轴：T2=T1ηcηzi1=1.83×104×0.97×0.99×3.94=6.93×104N∙mm 3轴：T3=T2ηcηzi2=6.93×104×0.97×0.99×3.02=2.01×105N∙mm 卷筒轴：T卷=T3ηlηz=2.01×105×0.99×0.99=1.97×105N∙mm4、 汇总表格轴功率/Kw转矩/N.mm转速/r/min传动比/i效率/η电机轴2.631.85×104142010.9912.601.83×10414203.940.9622.506.93×1043603.020.9632.402.01×10511910.98卷筒2.351.97×105119二、 齿轮的传动设计计算1、高速轴啮合齿轮计算1）考虑此减速器及现场安装的限制，故大小齿轮选用软齿面渐开线直齿齿轮。

大齿轮材料采用45钢正火，硬度为190HBW小齿轮材料采用45钢调质，硬度为236HBW2）σHlim1=570MPa，σHlim2=390MPaσFlim1=220MPa，σFlim2=170MPa取SH=1，SF=1.25[σ]H1=570MPa，[σ]H2=390MPa[σ]F1=176MPa，[σ]F2=390MPa3）确定z1,z2取z1=24，z2=24×3.94=96.5，取z2=95取Φd=1，k=1u=95/24=3.964）小齿轮的转矩T小=T1ηz=1.83×104×0.99=1.81×104N∙mm[σ]H=minσH1,σH2=390MPa则d1≥76.63kT小(u+1)Φdu[σ]H2=76.6×31×1.81×104×(3.96+1)1×3.96×3902=40.62mm5）模数m=d1/24=1.69mm，取m=2mm中心距a=0.5m(z1+z2)=119mm圆整a=120mm，令z1=96，则u=z1z2=4η1'=4-3.944=1.5%d1=z1m=48mmd2=z2m=192mm齿宽b=Φdd1=48mm，取b2=50mm，b1=55mm校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数YF1=2.75，YF2=2.25，齿形系数与许用应力的比值为YF1[σ]F1=2.75220=0.0125YF2[σ]F2=2.25170=0.0132因为YF2[σ]F2较大，故只校核齿轮2σF2=2kT小YF2bd1m=2×1×1.81×104×2.2550×48×2=16.97MPa<[σ]F2故设计合理6） 齿轮参数齿顶圆直径da1=52mm，da2=196mm 齿根圆直径df1=43mm，df2=187mm2、 低速轴啮合齿轮计算1）确定z1,z2。

取z1=22，z2=22×3.02=66.44，取z2=66取Φd=1，k=1u=66/22=32） 小齿轮的转矩T小=T2ηz=6.86×104N∙mm[σ]H=minσH1,σH2=390MPa则d1≥76.63kT1(u+1)Φdu[σ]H2=76.6×31×6.86×104×(3+1)1×3×3902=64.65mm3）模数m=d1/22=2.94mm，取m=3mm中心距a=0.5m(z1+z2)=132mmu=z1z2=3η1'=3.02-33=0.6%d1=z1m=66mmd2=z2m=198mm齿宽b=Φdd1=66mm，取b2=70mm，b1=75mm校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数YF1=2.83，YF2=2.25，齿形系数与许用应力的比值为YF1[σ]F1=2.75220=0.0128YF2[σ]F2=2.25170=0.0132因为YF2[σ]F2较大，故只校核齿轮2σF2=2kT1YF2bd1m=2×1×6.86×104×2.2570×66×3=22.27MPa<[σ]F2故设计合理4） 齿轮参数齿顶圆直径da1=72mm，da2=204mm 齿根圆直径df1=58.5mm，df2=190.5mm三、轴的设计计算及校核1、 确定基本轴径σb=600MPa，取c=1001轴：dmm≥c3pn=110×32.601420=13.46由于有键槽，故dmm≥13.46×1.03=13.86取d=25mm2轴：dmm=c3pn=110×32.50360=20.99取d=30mm3轴：dmm=c3pn=110×32.40119=29.94由于有键槽，故dmm≥29.94×1.03=30.84取d=32mm2、 各轴段直径及长度数据由于小齿轮1分度圆与选择的轴径相差较小，采用轴齿轮。

1轴：位置轴径/mm长度/mm联轴器2560油封处2860轴承3013轴肩3698齿轮处5255轴肩3620轴承30132轴：位置轴径/mm长度/mm轴承3027小齿轮23674轴肩3812大齿轮13549轴承30323轴：位置轴径/mm长度/mm轴承4032大齿轮24568轴肩4910空轴段4669轴承4015油封处3855联轴器32803、 校核输出轴（1） T3=9.55×106P3n=9.55×106×2.40119=2.01×105N∙mmFt2=2Td2=2×2.01×105198=2030.30NFr2=Ft2tan∝n=738.97N(∝n=20°) Fa2=0N（2） 确定轴的跨距:（3） 校核强度水平方向F1=Fr2×121.557.5+121.5=501.6NF2=Fr2-F1=237.37NM=F1×57.5=28842N.mm弯矩图：竖直方向F1=Ft2×121.557.5+121.5=1378.11NF2=Fr2-F1=652.19NM=F1×弯矩图M=Mx2+My2=84327.03N.mm合成弯矩图：做转矩T图：计算当量弯矩MeMe=M2+(αT)2α=0.6则齿轮处Me=84327.032+(0.6×201000)2=147157.77N.mm轴承2处Me=(αT)2=0.6×201000=120600N.mm则Me图：可知，危险截面为齿轮处或者最右端，45钢材料，[σ-1]=55MPa齿轮处：σeB=MeB0.1d3=147157.770.1×453=16.15MPa<[σ-1]最右端：σeB=MeB0.1d3=1206000.1×323=36.80MPa<[σ-1]故轴的强度足够。

四、 轴承的选择及寿命校核1、 选择轴承1轴和2轴的轴承内径为30mm选择6006深沟球轴承3轴的轴承内径为40mm选择6008深沟球轴承2、 校核轴承寿命计算当量动载荷因为 Fa=0，故P= FrFr1=F1x2+F1y2=501.62+1378.112=1466.56NFr2=F2x2+F2y2=273.372+652.192=707.17N故只校轴承1即可ft=1，ε=3，c=17KNL10h=10660n(ftcP)ε=10660×119(170001466.56)3=218146.90h五年二班制为5×250×16=20000h