2022年课程方案 .pdf

个人资料整理仅限学习使用课程设计书设计课题 ：带式输送机传动用的双级圆柱齿轮展开式减速器工作条件 ：1. 主要用于运送谷物型砂碎矿石煤等。2. 工作时输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3. 输送鼓轮的传动效率为0.96。4. 工作寿命 5 年，每年 300 个工作日，每日工作8h。设计参数1 2 3 4 输送带的牵引力kNF /2.0 1.8 2.4 2.2 输送带的速度 v/(m s-1 0.9 1.1 1.2 0.9 输送带鼓轮的直径 D/mm 300 350 300 300 设计要求：1. 选择第二组数据 F= 2200N D= 300mm V=0.9m/s 2. 部件装配图一张 A0）3. 零件工作图一张 转速 n/(rmin-1 传动比 i 效率 电机轴2.33 23.67 940 1 0.99 2.31 23.47 940 4.79 0.99 2.22 108.17 196 3.42 0.97 2.13 356.87 57 1 0.96 卷筒轴2.09 350.17 57 设计计算与说明计算结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用五、 齿轮的设计（一） 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮精度8 级，因传递功率不大，转速不高，故采用软齿面齿轮传动。参考表1-13，小齿轮： 45 钢调质），硬度为 230HWB 轮：45 钢初选载荷系数 K=1.1，由表 10-8. 选齿宽系数1d(2初选螺旋角o15(3计算当量齿数4 .2415cos22coszzo3311v5 .11615cos105coszzo3322v由图 10-1 查得MPa5701HlimMPa3902Hlim由表 10-3 查得1SH(4接触应力循环次数为8h1110768. 685300194060jLn60N8811210413.179.410768.6iNN由图 10-3 查得接触疲劳寿命系数93. 01NTZ96.02NTZ(5许用接触应力为a1.530193.057011lim1MPSZHNTHHa4.374196. 039022lim2MPSZHNTHH(6计算小齿轮分度圆直径32117.31HEdIZKTd42.6 (7确定模数1m =11zd=226.42=1.94 齿轮精度 8 级小 齿 轮 ： 45 钢 调质）230HWB 大 齿 轮 ： 45 钢 计算分度圆直径1d1nm1z /cos=45.55mm 2d1nm2z /cos=217.41mm (9计算传动中心距12=15cos/zzm2121n1）（131.48mm 圆整为12=131mm (10确定螺旋角=arccos2zzm21n115o(11计算齿宽b=1dd =1 45.55=45.55mm 圆整后取mm50b1mm45b2(12计算齿轮的圆周速度100060ndv1112.24m/s 由表 10-4 可知，选用 8 级精度较为合适3、校核弯曲疲劳强度（1） 齿形系数FaY和应力修正系数SaY由表 10-7 查得72. 21FaY57.11SaY18.22FaY79.12SaY（2） 许用弯曲应力F由图 10-2 查得MPa2201limFMPa1602limF由表 10-3 查得3 .1FS由图 10-4 查得弯曲疲劳寿命系数89.01NTY92. 02NTY3）许用弯曲应力为FNTSTFFSYY11lim1=3 .189.02220=300.89MPa FNTSTFFSYY22lim2=3.192.02160=226.46MPa 1F=11a11n1zmbcos6.1SaFIYYKT=37.85MPa 300.89MPa 2F=1F1a1a2a2aSFSFYYYY=37.8957.172.279.118.2=34.62226.46MPa 满足齿根弯曲疲劳强度要求1nm=2 1d45.55mm 2d217.41mm 12=131mm o15mm50b1mm45b21v =2.24m/s 72. 21FaY57.11SaY18. 22FaY79. 12SaYMPa2201limFMPa1602limF3.1FS89. 01NTY92. 02NTY1F=300.89MPa 2F=226.46MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用设计计算与说明计算结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用二）低速级圆柱齿轮传动设计1、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮精度8 级，因传递功率不大，转速不高，故采用软齿面齿轮传动。参考表1-13，小齿轮：45(钢 调质），硬度为 230HBW 大齿轮： 45 钢初选载荷系数 K=1.1，由表 10-8. 选齿宽系数1d(2初选螺旋角o15(3计算当量齿数63.2615cos24coszzo3313v9115cos82coszzo3324v由图 10-1 查得MPa5703HlimMPa3904Hlim由表 10-3 查得1SH(4接触应力循环次数为8h13104112.185300119660jLn60N781141013.442.3104112.1iNN由图 10-3 查得接触疲劳寿命系数96. 03NTZ02.14NTZ(5许用接触应力为a2.547196.057033lim3MPSZHNTHHa4 .413102.139044lim4MPSZHNTHH(6计算小齿轮分度圆直径32317. 31HEdIIZKTd68mm (7确定模数2m =33zd=2468=2.834 齿轮精度 8 级小齿轮45(钢 调质）硬度 230HBW 大齿轮45(钢 正火）硬度 190HBW ，K=1.1 1d63.26z3v91zv4MPa5703HlimMPa3904Hlim1SH3N8104112.14N =71013.43H=a2 .547MP4H=a4.413MP精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用2nm=2m cos=2.74 查表取标准值为2nm=3 (8计算分度圆直径3d2nm3z /cos=74.54mm 4d2nm4z /cos=254.68mm 计算传动中心距23=cos/zzm2121n1）（164.6mm 圆整为23=165mm 确定螺旋角=arccos2343n22zzm17.34o计算分度圆直径3d2nm3z /cos=75.4mm 4d2nm4z /cos=254.67mm 计算齿宽b=3dd =1 75.4=75.4mm 圆整后取mm80b3mm75b4计算齿轮的圆周速度100060ndv3330.22m/s 由表 10-4 可知，选用 8 级精度较为合适3、校核弯曲疲劳强度(1齿形系数FaY和应力修正系数SaY由表 10-7 查得65.23FaY58. 13SaY22.24FaY77.14SaY(2许用弯曲应力F由图 10-2 查得MPa2203limFMPa1604limF由表 10-3 查得3 .1FS由图 10-4 查得弯曲疲劳寿命系数92.03NTY94. 04NTY(3许用弯曲应力为FNTSTFFSYY33lim3=3.192.02220=311.385MPa FNTSTFFSYY44lim4=3.194.02160=231.4MPa 3F=33a32n3zmbcos6.1SaFIIYYKT=42.4MPa 311.385MPa 4F=3F3a3a4a4aSFSFYYYY=42.458.165.277.122.2=39.8231.4MPa (4满足齿根弯曲疲劳强度要求2nm=3 3d75.54mm 4d254.68mm 23=165mm =17.34o3d75.4mm 4d254.67mm mm80b3mm75b43v=0.22m/s 65.23FaY58.13SaY22. 24FaY77. 14SaYMPa2203limFMPa1604limF3.1FS92. 03NTY94.04NTY3F=311.385MPa 4F=231.4MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用小结：高速级，低速级齿轮传动数据总结如下：高速级齿轮传动数据：齿数：22z1，105z2模数：2nm齿宽：mm50b1mm45b2螺旋角：o15分度圆直径：mm55.45d1mm41.217d2中心距： a12=131mm 低速级齿轮传动数据：齿数：243z，82z4模数：3nm齿宽：mm80b3mm75b4螺旋角：o242017分度圆直径：mm4.75d3mm67.254d4中心距： a23=165mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用设计计算与说明计算结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用六、 轴的结构设计一）高速轴的设计1选择轴的材料，确定许用应力选 择 轴 的 材 料 为45钢 ， 调 质 处 理 。 由 表1-14查 得 ，a591MPb2初估轴的最小直径，选取联轴器安 装 联 轴 器 处 轴 的 直 径d2A图为 轴 的 最 小 直 径 ， 根 据 表2-14，118107A，按公式）（2-14得33960306.2)118107(dIIInPA14.315.8mm 考虑到轴上键槽削弱，轴径须加大000053，但该轴外伸与电动机轴通过联轴器联结，因电动机轴轴径为38mm ，外伸距离为60mm 。选取联轴器：按扭矩331.5010?TN mm查手册，选用3LX型弹性柱销联轴器，其半联轴器的孔径30dmm ，半联轴器长160Lmm，故取30dmm3轴的结构设计) 1(根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度段：由第三步已确定30dmm，半联轴器与轴配合部分长度160Lmm， 为 保 证 轴 承 挡 圈 压 紧 联 轴 器 ，l应 比1L小 ， 故 取mml581。 段 ： 联 轴 器 右 端 用 轴 肩 定 位 ， 轴 肩 高 度dh) 1 .007.0(， 取mmh5.2，则35d2，为方便轴a591MPb30dmmmml58135d2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用承端盖固定螺钉的装拆及轴承加注润滑剂，取轴承端盖至联轴器左端端面长度为10mm ，由于该段与轴承配合，初选角接触球轴承 7207AC ，尺寸为357217dDB，则有mm35d2，轴承左端由轴肩定位，轴承右端由轴承端盖压紧，综合调整后取mml672。段：为保证轴承左端面的定位，轴承左端由轴肩固定，轴肩高度 h=0.070.1 ）d，则取 h=2.5mm 。则40d3mm 根据中间轴小齿轮宽 B=50mm，综合调整后取mm1173l。 段 ： 由 于 该 段 齿 轮 与 轴 一 体 制 造 ， 则mm55.40df，mml504。 段 ： 考 虑段齿 轮和 箱 体径 向尺 寸且 与 段 协 调 ， 取mmd405，取mml235。 段 ： 该 段 安 装 轴 承 ， 因 选 用7207AC 型 号 轴 承 ， 则356dmm ，mml176。）（2轴上零件的轴向固定半联轴器与轴的轴向固定采用平键联接，配合为6/7 kH，滚动轴承与轴的配合为6/7 kH。）（3轴端倒角取451，见图2A）（4根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。二）中间轴的设计1选择轴的材料，确定许用应力mml67240d3mm mm1173lmml50442dmm90lmm53.73dmm48lmm42dmm15.5lmm35dmm17lmm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用设计计算与说明计算结果选 择 轴 的 材 料 为45钢 ， 调 质 处 理 。 由 表1-14查 得MPab5912轴的结构设计) 1(根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度错误 !段：安装滚动轴承处轴的直径1d)(3aA图为轴的最小直径，根据表2-14，118107A，按公式）（2-14得33203215.2)118107(dIIIIInPA23.726.2mm为 和 轴 承 配 合， 则此 段轴 径 应 与 轴 承 内 径符 合， 选轴 承7207AC ，尺寸为dDB=357217。故mmd351。为防止轴承端面与箱体内壁干涉，取距离为25mm，为防止齿轮与箱体内壁干涉，取套筒长25mm ，则1l17+25+2=44mm。段：为使齿轮装拆方便，设置过渡轴肩，取过渡轴肩高度2.5hmm， 则mmd402， 齿 轮 左 端 由 套 筒 定 位 ， 取mml432452。段：为保证大齿轮左端固定，轴肩高21 .007. 0dh）（，取mmdh41 .02，mmhdd484240223，轴肩长度取mml153段：由于该段齿轮与轴一体制造，mmdf9.67，长 度mml804段 ： 考 虑段 和 该 段 径 向 尺 寸 协 调 ， 取 ，mmd485mml255错误 !段：轴右端与轴承7207AC配合，mmd356mml176）（2轴上零件的轴向固定滚动轴承与轴的配合为6/7 kH，齿轮和轴的配合为6/7 rH）（3轴端倒角取451，见图3A）（4根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。三）低速轴的设计1选择轴的材料，确定许用应力选 择 轴 的 材 料 为45钢 ， 调 质 处 理 。 由 表1-14查 得a591MPb2轴的结构设计) 1(根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度错误 !段：安装联轴器轴的直径1d 为轴的最小直径，根据表2-14，118107A，按公式）（2-14得MPab591mmd3511l44mm mmd402mml432mmd483mml153mml804mmd485mml255mmd356mml176精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用3360127.2)118107(dIIIIIIInPA35.1538.76mm 考 虑 该 段 轴 上 键 槽 的 影 响， 将轴 径 增 大000053， 取 ，mmd3811l58mm 段：此处安装7209AC轴承和轴承端盖，其参数为：dDB=458519 故mmd452。2l的长度由轴承端盖的宽度和固定螺钉的装拆空间要求决定，取mml702。段：为保证轴承右端的固定，轴肩高dh）（1.007. 0，取h=7mm ，则mmd523；由于齿轮要与中间轴上小齿轮啮合故取，mml783。段：考虑齿轮 右端 定位和固定，为 轴肩 取mmd604，mml104。段：为保证齿轮装拆方便，考虑该段和段径向尺寸协调，取mmd505，为保证齿轮压紧，则5l 应比齿轮宽度略小，取5l =75-2=73mm 。段：轴左端与轴承7209AC配合，则mmd456，轴承左端面至箱体内壁间距为5mm, 箱体内壁距离齿轮右端面的距离为20mm, 且套筒要压紧齿轮，故取mml48。）（2轴上零件的轴向固定，滚 动 轴承 与 轴 的 配 合 为6/7 kH， 齿 轮和 轴 的 配 合 为6/7 rH，链轮与轴的配合为6/7 kH）（3轴端倒角取451，）（4根据以上各轴段直径和长度绘制轴的结构草图。MPab591mmd4011l58mm mmd452mml702mmd523mml783mmd604mml104mmd5055l =73mm mmd456mml48精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用七、 轴、轴承及键联接的校核计算一）轴强度的校核计算由各轴传递的扭矩可知低速轴扭矩最大，故只对低速轴校核强度即可，若低速轴满足强度要求，则其他轴均满足强度要求。下面对低速轴进行强度校核：1.计算轴的载荷轴所传递的扭矩为：mmNTIII10385. 35作用在齿轮上的力为：NdTFIIIt266057.254210385.3253NFFntr1014242017cos20tan2660costan NFFta830242017tan2660tan 2.画轴的计算简图，计算支反力由轴的结构简图，可确定轴承支点跨距mmL8 .581，mmL8.1192，悬臂mmL7.1223，由此可画出轴的受力简图，如图)(5 aA垂直面支反力，如图)(5 bANLLLFRtCV7.8758.588 .1198.582660211CVtAVRFRN3.1784水平面支反力，如图)(5 dANLLLFdFRraCH57.726.1788.5810142/57.2548302/211CHrAHRFRN7.12713.画弯矩图、扭矩图）（1垂直面弯矩图VM，如图)(5 cA截面B处：mmNLRMAVBV8.1049168.583 .17841）（2水平面弯矩图HM，如图)(5 eA截面B左边：mmNLRMAHBH96.747758 .58127111mmNTIII10385.35tF=N2660rF=N1014aF=N830mmL8 .581mmL8.1192mmL7.1223CVR=N7 .875AVR=N3.1784CHR=N57.72AHR=N7.1271BVMmmN8 .1049161BHMmmN96.747752BHMmmN5.30848精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用截面B右边：mmNLRMCHBH5 .308488.1197 .25722）（3合成弯矩图，如图)(5 fA截面B左边：mmNMMMBVBHB1288372121截面B右边：mmNMMMBVBHB1093582222）（4扭矩图，如图)(5 gA，4.按弯扭合成强度条件校核轴的强度mmNTIII10385.35由图)(5 fA可见截面B处弯矩最大，校核该截面的强度。截面B的当量弯矩212)(IIIBeTMMmmN3 .240517式中，6 .001bb由式)517(可得mmNdMWMeee24.191. 03校核结果，21/59mmNbe，截面B的强度足够所以，轴的强度满足要求。二）轴承寿命的校核仅选择轴承2e 所以41.0X87.0YNP89.25488.210587.04.174841.0由式 12-2 得RAF=N4 .1748RDFN5.2181SAFN9.1188hL10=120921h b=14mm h=9mm L=50mm k=4.5mm1tF2tF1rF2rF2aF1aFDVRDHR122sF1aFAVRAHR1sF43.5mm 77.5mm 61mm 1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用PCnLh1666710=120921h12000h 所以，轴承寿命满足要求。卷筒与轴端采用 A型普通平键，键 105020031096/TGB现仅对低速轴上的键进行校核查表可知键 1450 ，b=14mm ，h=9mm ，L=50mm 。校核其挤压强度，由式）（13-17可得pIIIpdklT2mmhk5.42mmbLl36查表717的许用应力2/)120100(mmNp，则2/6.83365.45033850022mmNdklTIIIpp校核结果：挤压强度满足要求。l=36mm255/ppNmm挤压强度满足要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用八、 减速器附件的选择为了保证减速器的正常工作，在减速器的箱体上通常设置一些附件，以便于减速器润滑油池的注油、排油、检查油面高度和拆装、维修等。减速器附件的选择如下：1. 窥视孔及视孔盖，便于检查箱内传动零件的啮合情况、润滑状态、接触斑点和齿侧间隙。2. 通气孔，在箱盖顶部或视孔盖上安装，使箱体内的热空气能自由的逸出，以此达到箱体内外的气压平衡。3. 油面指示器，方便检查箱内油面高度，以确保箱内油量适中。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4. 油螺塞，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，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。5. 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 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用九、润滑方法和密封形式因齿轮的圆周速度sm/12，所以采用浸油润滑的润滑方式。这样不仅可以减小摩擦磨损、提高传动效率，还可以防止锈蚀、冷却散热及降低噪声。由100060dnv得：高速级轴齿轮smv/275.210006096025.45中间轴大齿轮smv/275.2100060203214小齿轮smv/8.01000602034.75低速轴齿轮smv/8 .01000606057.254查表316所需润滑油运动黏度4500500500500vsmm /5002查表116，选用对轴承采用飞溅润滑，设置导油槽，采用毡圈密封。十、 箱体结构尺寸机座壁厚 =0.025a+5 10mm 机盖壁厚 11=0.025a+5 10mm 机座凸缘壁厚b=1.515mm 机盖凸缘壁厚b1=1.5115mm 机座底凸缘壁厚b2=2.525mm 地脚螺钉直径df=0.036a+12 20mm 地脚螺钉数目a df10mm 联接螺栓 d2间距L=150200 160mm 轴承盖螺钉直径d3=(0.4 0.5 df8mm 窥视孔螺钉直径d4=(0.3 0.4 df6mm 定位销直径d=(0.7 0.8 d210mm 轴承盖外径D= D1+5d3D21=112mm D22=112mm D23=125mm 大齿顶圆与箱体内壁距离111.212mm 齿轮端面与箱体内壁距离2220 mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 26 页个人资料整理仅限学习使用两齿轮端面距离4=5 15 mm df,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58 C1f=26mm C11=22mm C12=16mm df,d1,d2至凸台边缘距离C2 C2f=24mm C21=20mm C22=14mm 机壳上部 d1 20mm 吊环孔直径dq=0.8df 20mm 轴承连接凸起部分宽度L1C1+ C2+(35 45mm 十一、设计小结课程设计是培养我们学生实践的重要环节之一，它的主要目的是培养我们综合运用所学的知识来解决一般的工程技术问题，使我们建立正确地思想，掌握一般设计的大致步骤，为今后的工作打下一定的基础，同时也深化我们对所学知识的认识，在设计过程中培养了我们一丝不苟的学习精神和团队合作精神.真诚的感谢在设计过程中给予指导的老师和给予帮助的同学们, 我深刻的认识到了自己在知识的理解和应用方面的不足，在今后的学习过程中我会更加努力和团结！十二、 参考资料机械设计基础徐起贺主编科学出版社2007机械设计课程设计徐起贺 刘静香 程鹏飞主编机械工业出版社4.2009精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 26 页