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机械设计单级直齿齿轮减速器课程设计


《机械设计基础》 课程设计说明书

设 计 课 题:带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器

专业与班级:

姓名与学号:



院:

指导 老师:

完成日期:2017 年 6 月 27 日

石油工程专业 机械设计基础设计任务书

一、设计题目:设计一用于带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器

给定数据及要求

已知条件:运输带工作拉力 F=4200N;运输带工作速度 V=1.25m/s(允许运 输带速度误差为+5%) ;滚筒直径 D=500mm;一班制,连续单向运转,载荷平稳; 室内工作,有粉尘(运输带与卷筒之间,包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在 F 中考虑) ;工作年限 10 年;大修期三年。

二、应完成的工作 1.减速器装配图 1 张(手工绘制) 。 2.零件工作图 2-3 张(从动轴、齿轮) 。
3.设计说明书一份

院长:吴松平

教研室负责人:

李素云

指导老师:李素云

发题日期:2017 年 5 月 25 日 完成日期:2017 年 6 月 30 日

II

目录
一、确定传动方案 二、选择电动机
⑴.选择电动机 ⑵.计算传 动装置的总传动比并分配各级传动比 ⑶.计算传动装置的运动参数和动力参数

三、传动零件的设计计算
⑴.普通 V 带传动 ⑵.圆柱齿轮设计

四、低速轴的结构设计
⑴.轴的结构设计 ⑵.确定各轴的尺寸 ⑶.确定联轴器的型号 ⑷.按扭转和弯曲组合进行强度核算

五、高速轴的结构设计 六、键的选择及强度校核 七、选择轴承及计算轴承寿命 八、选择轴承润滑与密封方式 九、箱体及附件的设计
⑴.箱体的选择 ⑵.选择轴承端盖 ⑶.确定检查孔与孔盖 ⑷.通气器 ⑸.油标装置 ⑹.螺塞 ⑺.定位销 ⑻.起吊装置

十、设计小结 十一、参考书目

III

课程设计说明书
设计项目 一、 确定传动方 案 设计与说明 机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。 单级圆柱齿轮减速器由带传动和齿轮传动组成,根据各种传动的特点,带 传动安排在高速级,齿轮传动放在低速级。传动装置的布置如下图所示 主要结果

二、 选择电动机 ⑴选择电动 机

⑴.选择电动机类型和结构形式 根据工作要求和条件, 选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机, 结构 类型为卧式封闭结构。 ⑵.确定电动机的功率 工作机所需的功率 PW(kw)按下面公式计算

Pw ?
已知

Fwv w
1000

Fw =4200N, vw =1.25m/s,带式输送机的功率? w =0.96,代入上面的

式子得:

Pw ?

Fwv w 4200 ? 1.25 ? KW ? 5.534 KW 1000?w 1000 ? 0.96
Pw

PW=5.534k w

电动机所需要功率 P0(kw)按下式子计算

P0 ?

?

式子中,

?

为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率,根据传动特点,

由《机械设计课程设计指导书》表 2-4 查得:V 带传动
IV

?

带=0.96,一对齿

轮传动

?

齿轮=0.97,一对滚动轴承

?

轴承=0.99,十字滑块联轴器

?

联轴器=0.98,

因此总效率
2 ?总=?带 ??轴承 ??齿轮 ??联轴器 ? 0.96? 0.97? 0.992 ? 0.99 ? 0.894

P0 ?

Pw 5.534 ? KW ? 6.187 KW ? 0.8944

确 定 电 动 机 额 定 功 率 Pm ( KW ), 使 Pm= ( 1~1.3 ) P0=6.187(1~1.3)=6.187~8.043,查《机械设计课程设计指导书》表 2-1 取 Pm=7.5KW ⑶.确定电动机转速 工作机卷筒的转速

P0=6.187kw

nW 为
Pm=5.5KW

nW ?

60 ? 1000v W 60 ? 1000 ? 1.25 ? ? 47.77r / min πD 500 π

根据《机械设计课程设计指导书》表 2-3 推荐的各类传动比的取值范 围,取 V 带传动的传动比 i 带=2~4,一级齿轮减速器 i 齿轮=3~5,传动装 置的总传动比 i 总=6~20,故电动机的转速范围为

nW =47.77
r/min

nm ? i总nw ?(6 ~ 20) ? 47.77r / min ? 286.62 ~ 955.4r / min
符合此转速要求的同步转速有 750r/min、查《机械设计课程设计指导 书》表 2-1,选择同步转速 750r/min 的 Y 系列电动机 Y160L-8,其满载转速 为

nm =720r/min。
电动机参数见下表: 型号 额定功率 (KW) 7.5 满载转速 (r/min) 720 额定转矩 最大转矩 2.0 ⑴ . 传 动 ⑴ 装 Y160L-8

⑵计算传 动 装置的总传 动比并分配 各级传动比

Y160L-8

2.0

nm =720r/m
in

置的总传动比

i总 ? nm / nw ? 720 / 47.77 ? 15.07
⑵.分配各级传动比 为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑, 必须使各级传动比都 在各自的合理范围内,且使各自传动件尺寸协调合理匀称,传动装置总体 尺寸紧凑,重量最小,齿轮浸油深度合理。 本传动装置由带传动和齿轮传动组成,因 i 总= i 带 i 齿轮,为使减速器部
V

i总 =15.07

分设计方便,取齿轮传动比 i

齿轮

=4.7 , 则 带 传 动 的 传 动 比 为

i带 ? i总 / i齿轮 ? 15.07 / 4.7 ? 3
⑴各轴转速Ⅰ轴: nⅠ ? ⑶计算传动 装置的运动 参数和动力 参数 Ⅱ轴: nⅡ ?

nM / i带 ? 720 / 3 ? 240r / min

i齿轮 =4.7

nⅠ / i齿轮 ? 240 / 4.7 ? 51.1r / min

i带

滚筒轴: n滚筒 ? nⅡ ? 51.1r / min ⑵各轴功率: Ⅰ轴: p =p0 ? ?0Ⅰ ? p0 ? ?带 ? 6.187 * 0.96 ? 5.94kw Ⅰ Ⅱ轴: pⅡ =pⅠ ? ?ⅠⅡ ? pⅠ ? ?齿轮 . ?轴承 ? 5.94 * 0.97 * 0.99 ? 5.70kw 滚筒轴: p滚筒=pⅡ ? ?Ⅱ滚筒 ? pⅡ ? ?联轴器 . ?轴承 ? 5.70 * 0.98 * 0.99 ? 5.53kw ⑶各轴转矩:电动机轴:T0 ? 9.55 ? 10 Ⅰ轴:T Ⅰ ? Ⅱ轴:TⅡ ?
6

=3

nⅠ =240r/mi
n

nⅡ =51.1r/
min

n 滚筒
/min

=51.1r

P0 ? 82063 .7N . mm nm

pⅠ=5.94kw pⅡ =5.70kw

T0i 0Ⅰ? 0Ⅰ ? T0i带?带 ? 236343 N . mm
T iⅠⅡ?ⅠⅡ ? T i齿轮?齿轮?轴承 ? 1066712 N . mm Ⅰ Ⅰ
TⅡiⅡ滚筒?Ⅱ滚筒 ? TⅡ?轴承?联轴器 ? 1034923 N . mm

p滚筒
w

=5.53k

滚筒轴:T滚筒 ?

根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表,见下表: 参 数 720 6.187 82063.7 4 0.96 轴 电动机轴 转速 n/(r.min-1) 功率 p/kw 转矩 T/N.mm 传动比 i 效率 Ⅰ轴 240 5.94 236243 Ⅱ轴 51.1 5.70 1066712 4.7 0,96 号 滚筒轴 51.1 5.53 1034923 1 0.98

T0 =82063.7
N.mm

T Ⅰ =236343
N.mm

TⅡ =106671
2 N.mm

T滚筒

=1034

?

923 N.mm

VI

三、传 动 零 件的设计计 算 ⑴普通 V 带 传动

本题目高速级采用普通 V 带传动, 应根据已知的减速器参数确定带的 型号、根数和长度,确定带传动的中心距,初拉力及张紧装置,确定大小 带轮的直径、材料、结构尺寸等内容。 带传动的计算参数见下表: 项目 P0/KW 6.187

nm /r.min-1
720

i 0Ⅰ
3

①计算功率

参数

根据工作条件,查教材取 KA=1.3 ②选择 V 带 类型

Pc ? K A ? P0 ? 1.3 ? 6.187KW ? 8.04KW


Pc ?
7.38KW

nm =720r/min、 Pc ? 8.04KW,查教材图 6.12,因处于 C 区域,因
A、B 型带 A 型带

③确定 V 带 的基准直径

此选择 C 带型来计算,最后根据计算结果来分析选择 查教材表 6.6 取 C 型带取 d d 1 ? 315mm ,取滑动率 ? =0.015

d d 2 ? id d 1(1 ? ? ) ? 3 ? 100 ? (1 ? 0.015) ? 295.5mm
取 d d 2 ? 380 mm B 型带取 d d 1 ? 140mm,取滑动率 ? =0.015

d d 1 ? 100mm

dd 2 ? 380mm

dd 2 ? idd1 (1 ? ? ) ? 4 ?140? (1 ? 0.015) ? 551.6mm
取 d d 2 ? 540mm ④验证带速 A 型带

B 型带

d d 1 ? 140mm

v?

?d d 1n1
60 ?1000

?

3.14 ?100 ?1440 m / s ? 7.536 m / s 60 ?1000

dd 2 ? 540mm

带速在 5~25m/s 范围内,合适。 B 型带

v?
⑤确定带的 基 准长 度 Ld 和实际中心 距

?d d 1n1
60 ?1000

?

3.14 ?140 ?1440 m / s ? 10.55m / s 60 ?1000

A 型带 因没有给定中心距的尺寸范围,按公式

A 型带 v

? 7.536 m / s
B 型带 v

0.7(dd1 ? dd 2 ) ? a0 ? 2(dd1 ? dd 2 )
计算中心距为 336mm ? a0 ? 960mm,取 a0 ? 600mm B 型带

? 10.55m / s

mm,取 a0 ? 900mm 中心距范围为 470mm ? a0 ? 1360
VII

A 型带

A 型带 计算 V 带基准长度

a0 ? 600mm

L0 ? 2a0 ?

?
2

(d d 1 ? d d 2 ) ?

(d d 2 ? d d 1 ) 2 ? 1986 .27mm 4a0
B 型带

查教材表 9.4 取标准值 L0 ? 2000 mm 计算实际中心距离

a0 ? 900mm

a ? a0 ?

Ld ? L0 ? 606 .87 mm 2

考虑安装、调整和补偿张紧力的需要,中心距应有一定的调节范围,调节 范围为

amin ? a ? 0.015Ld ? 576.87mm amax ? a ? 0.03Ld ? 666.87mm
B 型带

A 型带

L0 ? 2000 mm
A 型带 a

L0 ? 2a0 ?

?
2

(d d 1 ? d d 2 ) ?

(d d 2 ? d d 1 ) 2 ? 2911 .04mm 4a0

? 606.87 mm
A 型带

查教材表 9.4 取标准值 L0 ? 3150 mm 计算实际中心距离

amin ?
576 .87 mm

L ? L0 a ? a0 ? d ? 1019 .48mm 2
考虑安装、调整和补偿张紧力的需要,中心距应有一定的调节范围,调节 范围为

amax ?
666 .87 mm

amin ? a ? 0.015Ld ? 972.23mm amax ? a ? 0.03Ld ? 1066 .73mm
⑥验算小带 轮包角 A 型带 B 型带

?1 ? 180 ? ?
B 型带

d d 2 ? d d1 ? 57.3? ? 154 ? ? 120 ? 合适 a d d 2 ? d d1 ? 57.3? ? 158 ? ? 120 ? 合适 a

L0 ? 3150 mm

?1 ? 180 ? ?
⑦确定 V 带 根数 A 型带

B 型带 a

? 1019 .48mm

查教材表 9.7, 单根 V 带的额定功率 P0=1.322,

?P0 =0.045kw,查教材图 9.12,
B 型带

K? =0.938,查教材表 9.4 K L =1.03
VIII

amin ?

?z ?

Pc Pc ? ? 5.59 因大于 5,应取 z=6 根 [ Pc ] ( P0 ? ?P0 ) K a K L

972 .23mm

amax ?
1066 .73mm
A 型带

B 型带 与 A 型带相似,P0=2.817,

?P0 =0.115kw, K =0.942, K =1.07 L ?

代入公式计算得 z=2.497,取 z=3 根 计算结果见下表: Dd1 /mm A B 100 140 Dd2 /mm 380 540 V /m.s-1 7.536 10.55 Ld /mm 2000 3150 a/mm 607 1019

?1 ? 154?
B 型带

?1
154° 158°

Z /根 6 3

比 较 两 种 计 算 结

?1 ? 158?

果,A 型带根数较多,选 B 型带合理。 查普通 V 带单位长度质量表,B 型带 Q=0.17kg/m

F0 ?
⑧计算初拉 力

500Pc 2.5 ( ? 1) ? Qv2 ? 194.61N zv K a

FR ? 2 zF0 sin

?1
2

? 1146 .13 N

⑨计算对轴 的压力 ⑵圆柱齿轮 设计

齿轮相对于轴承为对称布置,单向运转、输送机的工作状况应为中等冲击 已知齿轮传动的参数,见下表: A 型带 z=6 根 B 型带 z=3 根

项目 参数

P1/KW 4.427

n1/r.min-1
360

i ⅠⅡ
4.7

①选择齿轮 材料及确定 许用应力

由于该减速器无特殊要求,为制造方便,选用价格便宜、货源充足的优质 碳素钢,采用软齿面 查教材图 11.8、图 11.9 得 接 材料 热处理方法 齿面硬度 触 42SiMn 250~280HRW 小齿轮 调质 疲 42SiMn 170~200HRW 大齿轮 钢正火 劳 极限应力: 小齿轮: ?H lim 1 ? 720 MPa 大齿轮: ?H lim 2 ? 460 MPa 弯曲疲劳极限应力: 小齿轮: ?F lim 1 ? 530 MPa 大齿轮: ?F lim 2 ? 360 MPa 安全系数:SHmin=1.1,SFmin=1.1 许用接触应力
IX

F0 ?
194.61N

FR ?
1146.13N

小齿轮: ??H 1? ? 720MPa 大齿轮: ??H 2? ? 460MPa 许用弯曲应力: 小齿轮: ??F1? ? 530MPa 大齿轮: ??F 2? ? 360MPa 查教材表 11.10、表 11.19 得 K=1.1; ??H ? ? ??H 2? ? 460MPa 传动比 iⅠⅡ ? 4.7 ; 外啮合时设计公式中的 “? ” 取 “+” 号; T1=117451N.mm, 代入设计公式:

②按齿面接 触强度设计 计算

d1 ? 3 (

671 KT1 i ? 1 )2 ? 74.69mm ??F ? ?d 1

⑴确定齿数 对 于软 齿面 闭式 传动 ,取 z1=30 , z2= i z1=4.7 ? 30=141 ;取 z2=141 ; ③确定齿轮 的参数及计 算主要尺寸

i? ?

z2 (i ? i?) (4.7 ? 4.7) ? 4.7 ; ?i ? ? ? 0% ;在 ? 5% 范围内,合适。 z1 i 4.7 d1 ? 2.49 mm ;取 m=2mm z1

小齿轮 42SiMn 调 质 大齿轮 45 钢正火

⑵确定模数

m?

⑶确定中心距

mm;取 a=171mm 初算中心距 a0 ? ( z1 ? z 2)m / 2 ? 171
⑷计算主要几何尺寸 分度圆尺寸:

d 1 ? z1m ? 60 mm d 2 ? z 2 m ? 282 mm
齿顶圆尺寸:

da1 ? m(2 ? z1)mm ? 64mm da 2 ? m(2 ? z 2)mm ? 286mm
齿宽: b ? ?dd 1 ? 48mm;取大齿轮齿宽 b 2 ? 50 mm ;小齿轮齿宽

b1 ? 65 mm
查教材表 11.12 得:复合齿系数 YFS1 ? 2.54, YFS 2 ? 2.16 ;代入公式:

?F 1 ?
④验算齿根

2 KT1YFs1 ? 113 .94 MPa ? [?F 1] bm 2 z1
X

z1=30 z2=141

的弯曲疲劳 强度

?F 2 ? ?F 1

? F 1 、 ? F 2 值分别小于各自的许用接触应力值,故安全。

YFs 2 ? 93.03MPa ? [?F 2] YFs1

m=2mm

v?

?d1n1
60 ?1000

? 1.1304 m / s

a=171mm

⑤验算齿轮 的圆周速度 ⑥齿轮的结 构设计

注:在设计减速器俯视图的过程中,还要用到齿轮的很多尺寸,包括 齿轮的结构设计,这里就不再给出具体结构设计和尺寸,可以在减速器零 件设计中专门设计齿轮结构,也可在设计过程中来完善、补充这些尺寸

d1 ? 60mm

d2 ? 282 mm
da1 ? 64mm da 2 ? 286 mm

? F 1 ? [?F1]
?F 2

? [?F 2]

v

? 1.1304 m / s

四、低 速 轴 的结构设计 ⑴轴的结构 设计

课程设计一般是先设计低速轴, 把低速轴设计出来后根据低速轴的长度尺 寸就可确定箱体的宽度等尺寸,故先设计低速轴 低速轴的参数见表 项目 PⅡ/KW

nⅡ/r.min-1
XI

参数

4.25

76.6

⑴轴上零件的布置 对于单级减速器,低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器,齿轮安装在箱 体的中间位置;两个轴承安装在箱体的轴承座内,相对于齿轮对称布置; 联轴器安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮的轴向位置,还应在齿轮和轴 承之间加一个套筒 ⑵零件的装拆顺序 轴上的主要零件是齿轮, 齿轮的安装可以从左侧装拆, 也可以右侧装拆。 本题目从方便加工的角度选轴上的右端装拆,齿轮、套筒、轴承、轴承盖、 联轴器依次从轴的右端装入,左端的轴承从左端装入 ⑶轴的结构设计 为便于轴上的零件的安装,把轴设计为阶梯轴,后段轴的直径大于前端轴 的直径,低速轴的具体设计如下 轴段①安装联轴器,用键周向固定 轴段②高于轴段①形成轴肩,用来定位联轴器 轴段③高于轴段②,方便安装轴承 轴段④高于轴段③,方便安装齿轮;齿轮在轴段④上用键周向固定 轴段⑤高于轴段④形成轴环,用来定位齿轮 轴段⑦直径应和轴段③直径相同,以使左右两端轴承型号一致。 轴段⑥高于轴段⑦形成轴肩,用来定位轴承;轴段⑥高于轴段⑦的部分 取决于轴承标准轴段⑤于轴段⑥的高低没有什么直接的影响, 只是一般的 轴身连接低速轴的结构如图所示

⑵确定各轴 的尺寸

各轴段的直径 因本减速器为一般常规用减速器,轴的材料无特殊要求,故选用 45 钢, 45 钢的 A=118~107 代入式子得

d ? A? 3

P ? 45 ~ 40.8m m n

考虑该轴段上有一个键槽,故应将轴增大 5%,即 d=47.26mm~42.85mm 轴段①的直径确定为 d1=46mm 轴段②的直径 d2 应在 d1 的基础上加上两倍的定位轴肩高度。 取轴肩高度 h12= (0.07~0.1) d1=4.0mm, 即 d2=a1+2h12=54mm; 考虑该轴段安装密封圈, d1=46mm 故直径 d2=55mm
XII

⑶确定联轴 器的型号

轴段③的直径 d3 应在 d2 的基础上增加两倍的定位轴肩高度,但因为该 轴段要安装滚动轴承,故直径要与滚动轴承内径相符合。取 d3=60mm 同一根轴上的两个轴承,在一般情况下应取同一型号,故安装滚动轴承 处的直径应相同,即 d7=d3=60mm 轴段④上安装齿轮,为齿轮安装方便,取 d4=63mm 轴段⑤的直径 d5=d4+2h45 , h45 是定位轴环的高度,取 h45=6mm ,即 d5=75mm 轴段⑥的直径 d6 应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得,预选 该轴段用 6212 轴承,查得径 d6=69mm 为了补偿由于制造、安装等的误差及两轴线的偏移,优先考虑弹性套 柱销联轴器,根据安装联轴器轴段的直径,查附录 F 选连轴型号为 TL7, 联轴器安装长度 L=84mm 因本例转轴较低,最后确定轴承润滑方式为脂润滑,故此处按脂润滑方 式确定轴的长度。取轴承距箱体内壁的距离△3 为 10mm。 根据轴承的结构的需要,各轴段的长度确定如下: L1=82mm L2=45mm L3=49mm L4=73mm L5=8mm L6=17mm L7=24mm

d2=55mm

d3=60mm d4=63mm d5=75mm

d6=69mm d7=60mm

L 总长=L1+L2+L3+L4+L5+L6 +L7=298mm
段轴⑥、⑦之间的砂轮越程槽包含在段轴⑦的长度之内 低速轴轴承的支点之间距离为

L1=82mm L2=45mm L3=49mm L4=73mm L5=8mm L6=17mm L7=24mm

l ? b2 ? 2 ? (?2 ? ?3) ? B / 2 ? 2 ? 147mm
⑴绘制轴的计算简图 为计算轴的强度,应将在和简化处理,直齿圆柱齿轮,其受力可分解 为圆周力 Ft、 径向力 Fr。 两端轴承可简化为一端活动铰链, 一端固定铰链, 如下图中 b 所示,为计算方便,选择两个危险截面Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ,Ⅰ— Ⅰ危险截面选择安装齿轮的轴段的中心位置, 位于两支点的中间, 距B支 座的距离为 73.5mm;Ⅱ—Ⅱ危险截面选择在段轴④和段轴③的截面处, 距 B 支座的距离为 38mm

L





=298mm

⑷按扭转和 弯曲组合进 行强度核算

XIII

⑵计算轴上的作用力 从动轮的转矩 T=530104.477N.mm 齿轮分度圆直径 d2=282mm 齿轮的圆周力:

Ft ?

2T d

? 3272N ? m m

齿轮的径向力:

Fr ? Ft tan? ? 1190N ? mm
⑶计算支反力及弯矩 ①计算垂直平面内的支反力及弯矩 a .求支反力:对称布置只受一个力,故

FAV ? FBV ?
XIV

Fr ? 595 N 2

b .求垂直平面的弯矩 Ⅰ—Ⅰ截面: MⅠV ? 595 ? 73.5 ? 43732 .5 N ? m Ⅱ—Ⅱ截面: MⅡV ? 595? 38 ? 22610 N ?m ②计算水平平面内的支反力及弯矩 a .求支反力:对称布置只受一个力,故

FAH ? FBH ?
b .求水平平面的弯矩

Ft ? 1636 N 2

Ⅰ—Ⅰ截面: MⅠH ? 1636? 73.5 ? 120246 N ?m Ⅱ—Ⅱ截面: MⅡH ? 1636? 38 ? 62168 N ?m ③求各截面的合成弯矩 Ⅰ—Ⅰ截面: MⅠ ? Ⅱ—Ⅱ截面: MⅡ ? ④计算转矩 T=530104.477N.mm ⑤确定危险截面及校核其强度 按弯矩组合计算时,转矩按脉动循环变化考虑,取 ? ? 0.6 。按两个 危险截面校核: Ⅰ—Ⅰ截面: ?Ⅰe ?
2 MⅠ ? (?T) 2
2 MⅠV ? MⅠ N ?m H ? 127952 2 MⅡV ? MⅡ N ?m H ? 66152 2 2

0.1dⅠ
2

3

? 13.7 MPa

Ⅱ—Ⅱ截面: ?Ⅱe ? 查教材 [? 求。 五、高 速 轴 的设计

2 MⅡ ? (?T)

0.1dⅡ

3

? 15.04MPa

?1

] ? 55MPa 。 ?Ⅰe ?Ⅱe 均小于 [? ? 1] ,故轴的强度满足要

高速轴的设计主要是设计各轴段的直径,为设计俯视图做准备。 经设计。告诉轴可以做成单独的轴而不是齿轮轴。为使零件定位和固 定,高速轴也和低速轴一样设计为七段,各段的直径尺寸为: d1=30mm d2=35mm d3=40mm d4=42mm (取轴承的型号为 6208) d5=50mm d6=47mm d7=40mm
XV

d1=30mm d2=35mm d3=40mm d4=42mm d5=50mm d6=47mm d7=40mm

六、键 的 选 择及强度核 算

⑴选择键的尺寸: 低速轴上在段轴①和段轴④两处个安装一个键, 按一般使用情况选择采用 A 型普通平键联接,查教材表 8.1 选取键的参数如下表: 段轴① 段轴④ d1=46mm d4=63mm

b ? h ? 14 mm ? 9mm b ? h ? 18mm ?11mm

l1 ? 82 mm l 2 ? 73mm

标记为: 键 1:GB/T 1096 键 键 2:GB/T 1096 键

14 ? 9 ? 82 18 ? 11 ? 73

⑵校核键的强度 轴段①上安装联轴器,联轴器的材料为钢,载荷性质为冲击,查教材 8.2 得: [?p] ? 60 ~ 90MPa 轴段④上安装齿轮,齿轮的材料为钢,载荷性质为轻微冲击,

[?p] ? 100 ~ 120MPa
静联接校核挤压强度: 轴段①: ?p1 ?

4T ? 64 .02 MPa ,计算应力 ?p1 略大于许用用力, dhl

应相差不大,可以用已确定的尺寸,不必修改。 轴段④: ?p 2 ?

4T ? 43.71MPa ? [?p ] dhl

所选键联接强度满足要求 七、选 择 轴 承及计算轴 承的寿命 ⑴轴承型号的选择 高速轴选轴承类型为深沟球轴承,型号为 6208 低速轴选轴承类型为深沟球轴承,型号为 6212 ⑵轴承寿命的计算 ①高速轴: 高速轴的外端安装有带轮,中间安装有齿轮,要计算轴承寿命,就要先求 出轴承支座的支反力,进一步求出轴承的当量动载荷,然后计算出轴承的 寿命。 画出告诉轴的受力图,并确定支点之间的距离如下图:

键联接强度 满足要求 高速轴轴承 类 型 为 6208 低速轴轴承 类 型 为 6212

XVI

带轮安装在轴上的轮毂宽 L ? (1.5~ 2)d0 ,d0 为安装带轮处的轴颈,即高 速轴的第一段轴颈, d0=d1=30mm, L ? (1.5 ~ 2) ? 30mm? 45 ~ 60mm,取第一段轴的长度为 50mm。第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴一样的对应关系,但考虑 到该轴段上的轴承宽度,故去该轴段的长度为 49mm,带轮中心到轴承 A 支点的距离

L3 ? 50 mm / 2 ? 49 mm ? 18mm / 2 ? 83mm
高速轴两轴承之间的支点距离为原低速轴的两支点的距离减去俩轴承 宽 度 之 差 , 应 为 147mm-4mm=143mm , 因 对 称 布 置 , 故 L1=L2=143mm/2=71.5mm。 高 速 轴 上 齿 轮 的受 力 和低 速 轴 的 力 大 小相 等 ,方 向 相 反 , 即: Fr1=1190N,Ft1=3272N。 因齿轮相对于轴承对称布置,A、B 支座的支反力数值一样,故只计 算一边即可。求轴承 A 处的支反力: 水平平面: FAH ? FBH ? Ft1 / 2 ? 1636N 垂直平面: FAV ? FBV ? Fr1 / 2 ? 595 N 求合力: FA ?

FAH 2 ? FBH 2 ? 1740 .84 N
XVII

考虑带的压力对轴承支反力的影响,因方向不定,以最不利的因素考 虑: ? MB ? 0

FR ( L3 ? L 2 ? L1) ? FAR( L 2 ? L1) ? 0 FR ( L3 ? L 2 ? L1) FAR ? ? 1811.3 N L 2 ? L1
轴承受到的最大力为 FAmax=3552.16N 正常使用情况,查教材表 17.10 和 17.9 得: fT ? 1, fP ? 1.1, ? ? 3, 查附录 B:轴承 6208 的基本额定动载荷 C=29.5KN,代入公式得:

Lh1 ? 19923 h

Lh1 ?

106 fTC 3 ( ) ? 19923 h 60n fPP

②低速轴: 正常使用情况下,查教材表 17.10 和 17.9 得 fT ? 1, fP ? 1.1, ? ? 3, 查附录 B:轴承 6212 的基本额定动载荷 C=47.8KN,因齿轮相对于轴称为 对称位置,轴承的受力一样,可只计算一处,计算 A 处。当量动载荷:

Lh ?

P ? FAH 2 ? FAV 2 ? 1.74KN 代入公式得:
Lh ? 106 fTC 3 ( ) ? 3.39?106 h 60n fPP

3.39?106 h

从计算结果看,高速轴轴承使用时间短。按最短时间算,如每天按 两班制工作,每天按 250 天计算,约使用五年,这只是理论的计算,实际 情况比较复杂,应根据使用情况,注意检查,发现损坏及时更换。低速轴 轴承因转速太低,使用时间太长,实际应用中会有多种因素影响,要注意 观察,发现损坏及时更换。 八、选 择 轴 承润滑与密 封方式 轴承的润滑方式取决于浸油齿轮的圆周速度,即大齿轮的圆周速度, 大齿轮的圆周速度:

v ?π dan/(?60?1000 ) ? 1.15m / s ? 2m/s,应选脂润滑。
因轴的转速不高,高速轴轴颈的圆周速度为:

轴承的润滑 为脂润滑

v ?π d2n/(?60?1000 ) ? 1.146m / s ? 5m/s ,
故高速轴处选用接触式毡圈密封 低速轴轴颈的圆周速度为: 高速轴处选 用接触式毡 圈密封 低速轴处也 选用接触式 毡圈密封

v ?π d2n/(?60?1000 ) ? 0.2205 m / s ? 5m/s ,
故低速轴处也选用接触式毡圈密封

九、箱 体 及 附件的设计
XVIII

减速器的箱体采用铸造(HT200)制成,采用剖分式结构为了保证齿 ⑴箱体的选 择 轮佳合质量, 大端盖分机体采用 1. 2.

H7 配合. is 6

机体有足够的刚度 机体结构有良好的工艺性.

在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 铸件壁厚为 10,圆角半径为 R=3。机体外型简单,拔模方便. 箱体中心高度:

H ? Da 2 / 2 ? (50 ~ 70)mm ? 193mm ~ 212mm
取中心高度 H=200mm ⑵选择轴承 端盖 选用凸缘式轴承盖,根据轴承型号设计轴承盖的尺寸: 高速轴: D ? 80mm, d 3 ? 8mm, D0 ? 100mm, D2 ? 120mm 低速轴: D ? 110mm, d 3 ? 10mm, D0 ? 135mm, D2 ? 160mm 中心高度 H=200mm

⑶确定检查 孔与孔盖

在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的 空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一 块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制 成,用 M6 紧固 检查孔尺寸:L=120mm,b=70mm 检查孔尺寸:

l1 ? 150mm, b1 ? 100mm, b2 ? 85mm, l 2 ? 135mm, d 4 ? 8mm
材料:Q235,厚度取 6mm

⑷通气器

由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机 盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. 选用《机械设计课程设计指导书》表 5-16 中通气孔 1,选 M 16 ?1.5

⑸油标装置

油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. 选用《机械设计课程设计指导书》表 5-16 中 M12

⑹螺塞 螺塞: 放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便 放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加
XIX

工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 选用《机械设计课程设计指导书》表 5-19 中 M 16 ?1.5

⑺定位销 盖螺钉: 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. 位销: 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度, 在机体联结凸缘的长度 方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. 查《机械设计课程设计指导书》表 5-20 得:销钉公称直径 d=8mm

⑻起吊装置

吊钩: 在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. 按中心距查《机械设计课程设计指导书》表 5-21 得,箱体毛重 155kg,选 用吊环螺钉为 M10。

十、设 计 小 结

这次关于带式运输机上的单级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们 真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验,对于提高 我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践,使我对机 械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 1. 机械设计是机械工业的基础 ,是一门综合性相当强的技术课程,它融 《机械原理》、《机械设计》、《材料力学》、《公差与配合》、《机 械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。 2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运 用机械设计和有关先修课程的理论 ,结合生产实际反系和解决工程实 际问题的能力;巩固、 加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重 要的作用。 3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技 能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了 我们的理论水平、 构思能力、 工程洞察力和判断力,特别是提高了分析 问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了 宽广而坚实的基础。
XX

4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导 和帮助. 5. 设计中还存在不少错误和缺点,需要继续努力学习和掌握有关机械设 计的知识,继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

十一、参 考 书目

1.《机械设计基础》第 2 版 陈立德 主编 高等教育出版社 2.《机械设计课程设计指导书》第 2 版 柴鹏飞 王晨光 主编 机械工业出版社 3.《机械设计课程设计》 于晓文 主编 中国计量出版社 化学工业出版社 4.《机械设计课程设计图册》 向敬忠 宋欣 崔思海等主编

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