机械设计课程设计说明书

吉林大学设计计算说明书设计题目:机械设计—热处理车间链板式运输机的传动装置—二级减速器学院:生物与农业工程学院专业:包装工程设计者:指导教师:2004年9月5日—2004年9月26日1目录一、设计任务书2（一）设计题目：2（二）设计要求：2（三）设计数据：2（四）设计内容2二、传动方案拟定与分析2三、电动机的选择3四、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比4五、计算传动装置的运动，动力参数4六、传动零件设计计算5㈠、锥齿轮传动设计5㈡、圆柱齿轮传动设计9七、减速器装配草图设计12㈠、选择结构方案12㈡、初绘装配草图13㈢、校核低速轴上的键联接，轴与轴承15㈣、校核滚动轴承的寿命和键联结强度19八、联轴器的选择21九、润滑和密封22十、设计小结22十一、参考资料222机械设计课程设计—二级减速器一、设计任务书：（一）设计题目：设计热处理车间链板式运输机的传动装置—二级减速器（二）设计要求：链板运输机由电机驱动；电机转动经传动装置带动链板式运输机的驱动链轮转动，拖动输送链移动，运送原料或产品，输送机的使用寿命为5年，每日两班工作，连续运转，载荷平稳，单向转动，输送链速5%，工作效率为0.95,该机器由机械厂小批生产。（三）设计数据：输送链拉力F=2200牛，输送链速度V=1.35m/s驱动链轮直径D=230mm,工作效率：95.0I（四）设计内容:1、确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。2、选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。3、传动装置中的传动零件设计计算。4、绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。5、绘制减速器箱体（A1）,齿轮及轴的零件图各一张（A2）。6、编写设计计算说明书一份。二、传动方案拟定与分析:1、设计要求电动机轴与工作轴垂直，且传动比较大,同时为使传动更加平稳，齿轮强度应较高，考虑采用直齿锥齿轮-斜齿圆柱齿轮传动。2、锥齿轮的加工比较困难,特别是大尺寸锥齿轮。一般应放在高速级，以减小其直径和模数。但需注意，当锥齿轮的速度过高时，此时还应考虑能否达到制造精度及成本问题。3、采用闭式齿轮传动，可以得到良好的润滑与密封，更能适应在铸造车间繁重恶劣的条件下长期工作，且使用与维护方便。4、综上所诉，所采用的系统传动方案如下图所示：3计算及说明结果三、电动机的选择：1、择电动机类型：按已知条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机。2、择电动机的容量：Pw=95.0maxP=IVF=95.035.12200=3.126kw8级精度锥齿轮传动效率ηg1=0.95,滚子轴承效率ηr=0.98,联轴器效率ηc=0.99，8级精度圆柱齿轮传动效率ηg2=0.97,则η=ηg1×ηg2×ηr3×ηc2=0.95×0.97×0.983×0.992=0.85Pd=ηPw=85.0126.3kw=3.678kw3、确定电动机转速：工作机轴转速为mn=Dv601000r/min=23014.360100035.1r/min=112.2r/min,按机械设计课程设计指导书表2–4推荐的各级传动比范围i=8~15，可见电动机转速可选范围：nd=ia×nw=(8~15)×112.2=897.6~1683r/min，考虑到重量和价格，选用同步转速为1000r/min的Y系列异步电动机Y132S–6，其满载转速mn=960r/min。Pw=3.126kwη=0.85Pd=3.678kwmn=960r/min4主要机型号及主要尺寸：型号：Y132M1-6，额定功率Pd=4kw,满载转速mn=960r/min，同步转速1000r/min,电动机中心高H=132mm,外伸轴直径和长度D=38mm,E=80mm.四、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比：1、传动装置总传动比：i=112.2960=8.62、分配传动比装置各级传动比：i=i1×i2，取i1=0.25i，得i1=2.15，i2=15.26.8=4.五、计算传动装置的运动，动力参数：1、各轴转速：nⅠ=960r/minnⅡ=nⅠ/i1=960/2.15=446.5r/minnⅢ=nⅡ/i2=446.5/4=112.5r/min工作机轴：nw=nⅢ=112.5r/min2、各轴功率：PⅠ=Pd×ηc=3.678×0.99=3.641kwPⅡ=PⅠ×ηr×ηg1=3.641×0.98×0.95=3.390kwPⅢ=PⅡ×ηr×ηg2=3.390×0.98×0.97=3.223kw工作机轴：Pw=PⅢ×ηr×ηc=3.223×0.98×0.989=3.126kw3、各轴转矩：电机轴：Tw=9550×Pw/nw=9550×3.126/122.5=243.70NmTⅠ=9550×PⅠ/nⅠ=9550×3.641/960=36.22NmTⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×3.390/446.5=72.570Nmi=8.6i1=2.15i2=4nⅠ=960r/minnⅡ=446.5r/minnⅢ=112.5r/minnw=112.5r/minPⅠ=3.641kwPⅡ=3.390kwPⅢ=3.223kwPw=3.126kwTw=243.70NmTⅠ=36.22NmTⅡ=72.570Nm5TⅢ=9550×PⅢ/nⅢ=9550×3.223/122.5=251.262Nm工作机轴：Tw=9550×Pw/nw=9550×3.126/122.5=243.70Nm传动装置运动和运动参数计算结果：轴参数电动机轴I轴II轴III轴工作机轴转速n(r/min)960960446.5122.5122.5功率P（kw）3.6783.6413.3903.2233.126转矩（N.m）36.28836.2272.570251.262243.370传动比I12.1541效率0.990.9220.8760.85六、传动零件设计计算：㈠、锥齿轮传动设计：1、择齿轮材料，热处理，精度等级：齿轮材料选用45钢，软齿面齿轮传动，选小齿轮调质，齿面硬度为220~230HBS,取225HBS；大齿轮正火，齿面硬度为190~200HBS，取195HBS，精度等级为8级。3、选择齿轮齿数、齿宽系数：选z1=23，z2=i1z1=49.45,取z2=50，u=12ZZ=2350=2.17锥齿轮推荐齿宽系数ΨR=0.25~0.3，因齿轮悬臂布置，取ΨR=0.26。4、确定相关系数：COSδ1=u1u2=17.2117.22=0.9082,δ1=21.84ºCOSδ2=u112=17.2112=0.4185，δ2=65.157ºTⅢ=251.262NmTw=243.70Nm齿轮材料45钢小齿轮齿面硬度为225HBS大齿轮齿面硬度为195HBSz1=23,z2=50u=2.176当量齿数：zv1=δ11cosz=25zv2=δ22cosz=119当量齿轮端面重合度εva:εva=1.88–3.2(z1v1+z2v1)=1.7255、按齿面接触疲劳强度计算：设计公式d1≥3HHE2R2R1ZZZu5.0185.0kT4σεΨΨmm确定式中各项数值：因载荷平稳，转速不高，可初选载荷系数Kt=1.5；T1=9.55×106PⅠ/nⅠ=9550×3.641/960=36.22Nmm;由表9-7，选取ZE=189.8MPa，ZH=2.5，Zε=0.88由式9-12，N1=60n1jLn=60×960×1×16×300×5=1.3824×109N2=N1/i1=6.4×108由图9-15，按允许一定点蚀，查得ZN1=0.99,ZN2=1.02由图9-16d,按小齿轮齿面硬度平均值235HBS,在MQ和ML线中间查取σHlim1=550Mpa同理，在图9-16c中查取σHlim2=390Mpa。由表9-8，选取SHmin=1.00[σ]H1=σHlim1ZN1/SHmin=550×0.99/1.00=544.5Mpa[σ]H2=σHlim2ZN2/SHmin=390×1.02/1.00=397.8Mpa取[σ]H2=397.8Mpa设计齿轮传动参数将确定出的各值代如接触强度设计式中得：δ1=21.84ºδ2=65.157ºT1=36.22Nmm[σ]H1=544.5Mpa[σ]H2=397.8Mpa7d1t≥322)8.39788.05.28.189(17.2)26.05.01(26.085.0100022.365.14=87.06mmvmt=1000601115.0ndRt=100060960)26.05.01(06.8714.33.80m/s由表9-5，查取得KA=1.00，由图9-7，查取得KV=1.22，由图9-10，查取得Kβ=1.2，由表9-6，查取得Kα=1.2，则K=KAKVKβKα=1.001.221.201.20=1.7568.d1=d1t(K/Kt)1/3=87.06×(1.7568/1.5)1/3=91.77mmm=d1/z1=91.77/23=3.99mm选取锥齿轮大端标准模数m=4mm6、校核齿根弯曲疲劳强度：F=u1mZ5.0185.0YYYkT42312R2RSaFa1≤FY=0.25+va75.0=0.25+725.175.0=0.685由图9-19，图9-20按zv查取得YFa1=2.57，YSa1=1.61YFa2=2.18，YSa2=1.81由图9-21查取得YN1=0.88,YN2=0.90由图9-22c,按小齿轮齿面硬度均值225HBS,在ML线上查取得m=4mm8σFlim1=440Mpa,同理，在图9-22b上查取得σFlim2=350Mpa由表9-8，选取SFmin=1.25[σ]F1=σFlim1YN1/SFmin=25.188.0440=309.76Mpa[σ]F2=σFlim2YN1/SHmin=25.190.0350=252Mpa将确定出的各项数值代如弯曲强度校核公式得：1F=17.242326.05.012322126.085.061.157.2685.0100022.3663.14=55.6Mpa[σ]F12F=17.242326.05.012322126.085.061.157.2685.0100022.367568.14=53.6Mpa2F[σ]F2齿根弯曲疲劳强度足够。7、确定锥齿轮传动的主要几何参数：d1=mz1=4×23=92mm，d2=mz2=4×50=200mmR=2212ZZ2m=50232224=110.07mmb=RR=0.26×110.07=28.62mm取齿宽B1=B2=29mmdf1=d1-2hfCOSδ1=92-2×1.2×4×0.9082=83.28mmdf2=d2-2hfCOSδ2=200-2×1.2×4×0.4185=195.98mmda1=d1+2haCOSδ1=92+2×4×0.9082=99.27mmda2=d2+2haCOSδ2=200+2×4×0.4185=203.35mm㈡、圆柱齿轮传动设计：1、选择齿轮材料，热处理，精度等级：齿轮材料选用45钢，软齿面齿轮传动，选小齿轮调质，齿面硬度为230~240HBS,取235HBS；大齿轮正火，齿面硬度为190~200HBS，取195HBS，精[σ]F1=309.76Mpa[σ]F2=252MpaσF1=55.6MpaσF2=53.6Mpad1=92mmd2=200mmR=110.07mmB1=B2=29mmdf1=83.28mmdf2=195.98mmda1=99.27mmda2=203.35mm齿轮材料45钢小齿轮齿面硬度为9度等级为8级。2、选取齿轮齿数和螺旋角：闭式软齿面齿轮传动，z3可多选些，初选z1=27，z2=i2z1=108，传动比i2=108/27=4，初选β=15º。3、按齿面接触疲劳强度设计：对闭式软齿面齿轮传动，承载能力一般取决于齿面接触强度，故按