机械设计课程设计报告

机械设计课程设计报告指导教师陆春晖专业机械工程及自动化姓名刘丹学号1061010502工作条件：单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制工作，使用期限10年，输送带速度容许误差正负5%原始数据：输送带拉力F=900N输送带速度V=1.2M/s滚筒直径D=360mm设计工作量：1.设计说明书一份2.减速器装配图1张3.减速器零件图2张摘要齿轮箱作为一种基础设备，被广泛应用，其性能优劣直接影响着机械设备的运行状况。而目前许多工厂尚不具备制造高精度齿轮箱的加工设备。另一方面，再好的设备加工出的零件也存在误差，其累积误差仍会影响齿轮箱装配后的传动性能。本文提出的无侧隙传动技术，从新的角度提出了在设备条件不足的情况下，利用主副齿轮来实现飞剪机的无侧隙传动。“零侧间隙啮合”是：在尽量周到地考虑飞剪机工作条件下，将齿轮加工成在某一特定状态（例如温度，轴承游隙等）为“零侧间隙啮合”，事实上并非没有侧隙,只能说齿轮啮合的齿侧间隙是很小的。常消除齿隙有很多方法，如提高加工精度，利用圆锥齿轮，四个齿轮串联布置机构，利用主副齿轮。本设计就是采用主副齿轮。在某些飞剪机上，为了改善上下滚筒同步齿轮的工作性能，被动轴上的齿轮往往采用主副齿轮结构，以便齿轮在无侧隙情况下工作，减少和消除冲击负荷。利用主副齿轮则能有效消除齿侧间隙，并且在减速器突然制动时，仍然能实现无间隙传动。关键词:飞剪机；减速器；间隙；主副齿轮AbstractReduceriswidelyusedasabasicfacility.It’sperformancewhichisexcellentorinferiorhasanimpactontherunningstateofthemechanicalequipment.Butmanyfactoriesdon’thavemachiningequipmentformanufacturinghigh-precisionreduceratpresent.Ontheotherhand,eventhoughthepartismanufacturedbythebestequipment,italsohaserror.Andtheiraccumulativeerrorsstillaffectonthetransmissionperformanceofreducerafterassembled.Nolateralgaptechnologyinthisarticleputforwardusingmain-secondgeartoachievenolateralgaptransmissionoftheflyingshearsatthestateofhavingnoadequateequipmentbyanewway.“Nolateralgapingear”isprocessinggeartoaparticularstate(suchastemperature,bearingclearance,etc.),consideringtheworkingconditionsasmuchaspossible.Butinfact,it’simpossiblethatthegearshavenolateralgap.Thelaterlgapofthegearisverysmall.Usuallytherearemanywaystoeliminatelateralgap,suchasimprovingtheprocessingaccuracy,usingbevelgear,usingfourtandemgearsandusingmain-secondgear.Thisdesignhasusedthemain-secondgear.Insomeflyingshearstherunningperformanceofthetopandbottomselsynrollerusuallycanbeimprovedbyusingmain-secondgearonthegearofthedrivenshaft.Itcanmakethegearworkingatnolateralgapandeliminateshockload.Theuseofthemain-secondgearcaneliminatelateralgap,anditstillcanachievenolateralgaptransmissionwhenthereducerissuddenlybraked.Keywords：Flyingshears；Reducer;Lateralgap;Main-secondgear目录1前言12研究内容23传动方案的分析与拟定24电动机的选择25传动装置的运动及动力参数的选择和计算25.1传动装备的总效率为25.2传动比的分配25.3传动装置的运动和动力参数计算25.3.1各轴的转速计算：25.3.2各轴的输入功率计算：35.3.3各轴输入转矩的计算：36齿轮的计算36.1第一对斜齿轮的计算36.1.1材料选择36.1.2初选齿轮齿数36.1.3按齿面接触强度设计36.1.4按齿根弯曲疲劳强度设计56.1.5几何尺寸计算76.1.6齿轮的尺寸计算76.1.7传动验算86.2第二对斜齿轮的计算86.2.1材料选择86.2.2初选齿数86.2.3按齿面接触强度设计96.2.4按齿根弯曲疲劳强度设计106.2.5几何尺寸计算126.3按标准修正齿轮126.3.1修正中心距126.3.2对第二对齿轮修正螺旋角：136.3.3第二对齿轮的分度圆和中心距：136.3.4计算齿宽：136.3.5齿轮的尺寸计算136.3.6传动验算147轴的设计157.1高速轴的设计157.1.1初步确定轴的最小直径:157.1.2根据轴向定位要求确定轴各段的直径和长度157.2中速轴的设计167.2.1初步确定轴的最小直径:177.2.2初步选择滚动轴承177.2.4轴承端盖187.2.5键的选择187.3低速轴的计算187.3.1初步确定轴的最小直径187.3.2根据轴向定位要求确定轴各段的直径和长度198轴的校核198.1高速轴的校核208.1.1各支点间的距离208.1.2求轴上的载荷：208.2中速轴的校核218.2.1各支点间的距离228.2.2求轴上的载荷：228.3低速轴的校核248.3.1各轴段的距离248.3.2求轴上的载荷：249轴承的寿命计算269.1高速轴上轴承的寿命计算269.1.1求两轴承受到的径向载荷和269.1.2求两轴承的轴向力和279.1.3求轴承当量重载荷P1和P2279.2中速轴上轴承的寿命计算279.2.1求两轴承的轴向力和289.2.2求轴承当量重载荷P1和P2289.3低速轴上轴承的寿命计算289.3.1求两轴承受到的径向载荷和289.3.2求两轴承的轴向力和299.3.3求轴承当量重载荷P1和P22910键的校核3010.1高速轴上和联轴器相配处的键：3010.2中速轴上和齿轮相配处的键：3010.3低速轴上和齿轮相配处的键：3011主副齿轮的设计3111.1第一对主副齿轮的设计3111.2第二对主副齿轮的设计3212减速器箱体的设计3312.1箱盖各钢板的尺寸:3412.1.1箱盖左侧钢板的尺寸如图：3412.1.2箱盖轴承座的尺寸如图：3412.1.3箱盖吊耳环下钢板尺寸3412.1.4吊耳环的尺寸3512.1.5高速上肋板的尺寸3512.1.6中速轴上的肋板的尺寸3512.1.7视孔盖的尺寸3612.1.9箱盖顶钢板的尺寸3712.1.10箱盖凸缘钢板尺寸3712.1.11箱盖前后侧面的尺寸3812.2箱座上各钢板的尺寸3812.2.1箱座底座的尺寸3812.2.2箱座左侧面的尺寸3912.2.3轴承座的尺寸3912.2.4吊钩的尺寸3912.2.5箱座凸缘的尺寸3912.2.6低速端肋板钢板尺寸4012.2.7高速轴端肋板的尺寸4012.2.8中速端肋板的尺寸4112.2.9箱座右侧面钢板的尺寸4112.2.10箱座前后端面的尺寸4212.2.11箱座底板4213结束语42参考文献:43致谢:431前言齿轮箱作为一种基础设备，被广泛应用，其性能优劣直接影响着机械设备的运行状况。而目前许多工厂尚不具备制造高精度齿轮箱的加工设备。另一方面，再好的设备加工出的零件也存在误差，其累积误差仍会影响齿轮箱装配后的传动性能。本文提出的无侧隙传动技术，从新的角度提出了在设备条件不足的情况下，利用主副齿轮来实现飞剪机的无侧隙传动。“零侧间隙啮合”是：在尽量周到地考虑飞剪机工作条件下，将齿轮加工成在某一特定状态（例如温度，轴承游隙等）为“零侧间隙啮合”，事实上并非没有侧隙,只能说齿轮啮合的齿侧间隙是很小的。常消除齿隙有很多方法，如提高加工精度，利用圆锥齿轮，四个齿轮串联布置机构，利用主副齿轮。本设计就是采用主副齿轮（图1）。在某些飞剪机上，为了改善上下滚筒同步齿轮的工作性能，被动轴上的齿轮往往采用主副齿轮结构，以便齿轮在无侧隙情况下工作，减少和消除冲击负荷。利用主副齿轮则能有效消除齿侧间隙，并且在减速器突然制动时，仍然能实现无间隙传动。图1.1飞剪机同步齿轮传动的主副齿轮结构a）结构简图b）啮合关系1—从动轴的主齿轮2—从动轴的副齿轮3—主动轴上的齿轮4—弹簧5,6—销钉从动轴上的主齿轮1与轴用键固定，而副齿轮2则与主齿轮1的轮毂滑动配合（亦可直接空套在从动轴上）。主副齿轮通过压装在主齿轮轮毂上的销钉5及装在副齿轮上的销钉6与弹簧4相联，主副齿轮1和2同时与装在主动轴上的齿轮3啮合。在弹簧4的作用下，副齿轮始终越前主齿轮一个角度，这就保证了上下滚筒的同步齿轮在无侧隙下工作。弹簧4的设计应能克服飞剪机制动时所产生的惯性力。这种齿轮侧隙消除装通常用在低速大载荷飞剪机上，例如在设计FL—60型曲柄连杆飞剪机的同步齿轮时就采用了这种结构。2研究内容本设计对象为飞剪齿轮减速器，总传动比i=16,实际输入功率N=120KW；输入转速n1=1500rpm,输出转速n2≈85rpm,技术要求为满足上述功率及速比要求，减速器启动频繁，工作时一般不逆转，设计一台能消除传动时的齿轮侧间隙的减速器，要求减速器箱体为焊接结构件。合理公配速比，设计计算齿轮，轴及各零部件的强度，刚度。分析无侧间隙传动的基本理论及保证措施。3传动方案的分析与拟定减速器采用双级圆柱展开式齿轮减速器。4电动机的选择5传动装置的运动及动力参数的选择和计算5.1传动装备的总效率为η=η12η22η33η4=0.9920.9720.9930.96=0.872（5.1）η1为联轴器的效率，取0.99，η2为齿轮传动的效率，取0.97，η3为滚动轴承的效率，取0.99，η4为滚筒的效率，取0.96。5.2传动比的分配i1=(5.2)取系数1.35i=16则，i1=4.6476i2=i/i1=16/4.6476=3.4426(5.3)5.3传动装置的运动和动力参数计算5.3.1各轴的转速计算：n1=1500r/minn2=n1/i1=1500/4.6476r/min=322.747r/min(5.4)n3=n2/i2=322.747/3.4426r/min=93.751r/min(5.5)n4=n3=93.751r/min(5.6)5.3.2各轴的输入功率计算：P1=Nη1=1200.99kW=118.8kW(5.7)P2=P1η2η3=118.80.970.99kW=114.0836kW(5.8)P3=P2η2η3=114.08360.970.99kW=109.5545kW(5.9)P4=P3η3η1=109.55450.990.99kW=106.3744kW(5.10)5.3.3各轴输入转矩的计算：T1=9550P1/n1=9550118.81500Nm=756.36Nm(5.11)T2=9550P2/n2=9550114.0836322.7472Nm=3375.702Nm(5.12)T3=9550P3/n3=9550109.