2023年机械课程设计说明书设计说明书0001x.docx

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1、2023年机械课程设计说明书设计说明书0001x 单级直齿圆柱齿轮减速器 默认分类 2023-12-31 18:49:07阅读543评论0 字号：大中小 订阅焦作大学机电工程学院机械设计基础课程设计说明书设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器专业：机械制造与自动化 目录 TOC o 1-5 h z 1设计任务书 45 2设计说明书 562.1齿轮的设计与校核 682.2轴的设计与校核 8142.3键的选择与校核 14162.4轴承的选择 16182.5减速器箱体的设计 18193设计小结 2022参考书目22 1设计任务书、工作简图二、原始数据滚筒直径D=500mm ;减速器传递功率（P/kW）：

2、7.5主动轴转速n1（r/min） : 600箱体材料：5年；最高工作温度5年；最高工作温度 60 C。每日工作时速24h，连续单向运转，载荷平稳，室内工作；工作年限四、设计工作量：减速器总装图1张（A2）； 从动轴、从动齿轮、主动齿轮（含轴）零件图 3张（A3）；设计说明书1份。2设计说明书设计项目计算及说明结果计算传动装置的 远动和动力参数计算各轴的转速：主动轴：n =600r/min从动轴：n = =150r/mi n计算各轴的功率：主动轴：P =7.5kw从动轴：P =7.35kw计算各轴的转矩：主动轴：T =9500 =119.375n/m从动轴：T =9500 =424.975n/

3、m 传动参数表轴号功率 P(kw)转矩T(N*m)转速n(r/mi n)传动比i效率主动轴7.5119.37560040.98从动轮7.35424.975150一、齿轮的设计直齿圆齿轮的 传动设计按齿面接触面 疲劳强度设计选载荷系数选齿厚系数 计算转矩 确定许用应 力按齿面接触 强度设计中心距a校核轮齿变曲 疲劳强度选择齿形系 数Y Y，和齿根 应力集中系数Y计算齿宽b确定许用弯由于没用特殊要求的传动，选择一般的材料，查教材表17.8.2 选取，小齿轮45号钢调质，齿面强度 HBS =220，大齿轮45 号钢正火，齿面强度HBS <=350又是闭合传动应按齿面接触 强度设计尺寸，按齿根弯

4、曲强度校核。a>-48.5(i+1)因为载何度不大，且齿轮不对称布置，查教材17.9.1 选 k=1.2查标准圆柱齿轮减速器，T =9.55 W =71.54N/m由图 17.10.4 查取 =570Mpa=380Mpa 有教材 17.10.2 取 s =H-=518Map - =345Map 选择两者之间较小值带入解除疲劳强度公式计算设计即：=345Mpaa>=48.5(i+1) =171.46mm 拟中心距 a=180mm=Y Y由查教材17.10.1，查得：丫 =2.38 ; Y =1.67 ;丫 =1.34 ; Y =1.83;b= a=0.4*180=72mm由教材表17

5、.10.2查得：-=157Mpa小齿轮选 45 号钢调质，齿 面 硬 度HBS=220 大 齿轮选45号 钢，正火，齿 面硬度 HBS=190K=1.2T =71.54N/ma=180mm曲应力=114Mpa=57Mpa<=11Mpa<V= =1.49m/s查教材表17.6.3，可选用9级精度4.校核轮齿弯曲 疲劳强度计算齿轮圆周 速度计算齿轮的主 要尺寸分度圆直径d齿顶圆直径d齿根圆直径d齿宽b二、轴的结构设计1）低速轴的设计选择轴的材 料轴的结构设 计d =mz =2*36=72mmd =mz =2*144=288mmd =m(z +2)=76mmd =m(z +2)=192m

6、md =m(z -2.5)=67mmd =m(z -2.5)=192mmb = a=72mmb =b + (510)取 b =80mm设计之初，一般仅考虑轴的扭转强度计算，确定出一个轴的 最小直径，而后进行轴的结构设计，轴设计的最小直径往往 是轴外伸端直径，轴的结构既要满足强度的要求，有必须满 足轴上零件的定位要求，还要能够方便安装和拆卸轴上的零 件，即具有良好的工艺性，一般设计为阶梯轴，阶梯轴的结 构包括轴向和径向两方面的尺寸。因轴的材料为无特殊的要求，故选用45钢，正火处理。b=72mmS =1.4=157Mpa =114Mpa强度足够九级精度合 适d =72mmd =88mmd =76m

7、md =192mmd =67mmd =192mmb =72mmb =80mm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 孔内，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。零件的拆装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 可以从右侧装拆。从方便加工的角度选轴上的零件从轴上的 右侧装拆，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的 右侧装入，左端的轴承从左端装入。轴的结构设计为了便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段的轴的直径大于前段轴的直径，轴的

8、设计如下：轴段1安装联轴器，用键轴向固定；轴段2高于轴段1形成轴肩，用来定位联轴器；轴段3咼于轴段2,方便安装齿轮；齿轮在轴段4上用键轴向固定。轴段5咼于轴段4形成轴环，用来定位齿轮。初选轴外伸段直径 d.由公式 d 查有关表可得45#钢，A=126103； d =(126103) Xmm=45.7737.41mm考虑该轴段上有一个键槽，故应将直径增大5%，即d=(37.4145.77)mm (!+0.05)=3948mm .查附表 3.4,按联轴 器标准直径系列，取 d仁42mm 确定轴的各段尺寸。附图。 1>,(1)轴段的直径已有前面的计算确定d仁42mm.(2)轴段的直径d2应在d

9、i的基础上加上两倍的轴肩咼度，这里的轴的疋位轴肩。这里h12=40mm ,取 h12=4mm，即 d2=d1+2h12=40+2 X=48mm ,，考虑该轴段安 装密圈，故直径 d2不应符合密封圈标准，取d2=50mm。(3)轴段的直径d3应在d2的基础上增加两倍的轴肩咼度， 此处为非定位轴肩，一般，非定位轴肩可取h=1.52mm。因该轴移要安装滚动轴承，故其直径要与流动轴承处的内径相 符合。滚动轴承内径在 20495mm范围内均为5的倍数，这 里取d3=55mm轴段4安装齿轮，取d4=58mm。轴段4大于 轴段3只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算，取 h45=1.5mm。

10、轴段5的直径d5=d4+2h45 , h45 是定位轴环的高度，取 h45= ( 0.070.1 ) d4=5mm ,即 d5=58+10=68mm，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6311轴承(深沟球轴d1=42mm d2=50mm。d3=55mmd4=58mmd5=68mmd6=65mmd7=55mm承）查得d6=65mm。2>,各轴段的长度。为下箱壁厚，应查表知这里取-8mm ;为轴承轴段4因安装有齿轮，故该轴段长度L4与齿轮宽有关，为了方便 套筒能顶紧齿轮，应使L4略小于齿轮轮毂的长度，一般情况下，b 齿轮一L4-23mm， b 齿轮-94

11、.4mm，取 L4-92mm， 轴段3的长度包括三部分，再加上L4小于齿轮轮毂宽的数值（b 齿-L4）=94.4-92mm=2.4mm 即 L3-B+ 2+ 3+2.4.B 为滚动 轴承的宽度，查表可知6311轴承的B-29mm。2为齿轮端面至箱体内壁的距离，查表4.2.1知，通常取 2-1015mm ;3为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离。这里选取润滑方 式为油润滑。查表 4.2.1可取3-35mm，本例取 2-15mm , 3-5mm , L3-B+ 2+ 3+2.4-29+15+5+2.4-51.4-52mm;轴段 2的长度应包括三部分；L2-L1+e+m，其中L1部分为联轴器的内壁面至

12、轴承端盖的距离，查表4.2.1 （ 6311轴承 D-120mm , d3-10mm ） ,e-1.2d3-12mm ;要知道 m 的尺寸， 必须要先知道轴承座孔的宽度，L座孔-10mm，座旁连接螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，这里假设轴承座旁连接螺栓 d仁16mm ,查表得c仁24mm, c2-20mm ;为加工轴承孔座端 面方便，轴承座孔的端面应咼于箱体的外表面。一般可取两 者的差值为 510mm ;故最终得 L 座孔 -8mm+24mm+20mm+6mm-58mm。反算 m-L 座孑L -3-B-58mm-5mm-29mm-24mm。所以 L2-L1+e+m-15mm+12mm+24mm-5

13、1mm 。轴段 1 安装联 轴器，其长度L1与联轴器有关，因此先选定联轴器的类型及型号，才能确定 L1长度。假设选用 TL7弹性套柱销联轴 器，查得L联轴器-84mm，考虑到联轴器的连接和固定的需 要，使得L1略小于L联轴器，取L仁82mm。轴段5的长度L5即轴环的宽度 b （一般b-1.4h45）,取L5-7mm。轴段6 的长度 L6由2 , 3的尺寸减去 L5来确定，L6- 2+ 3-L5-15mm+5mm-7mm-13mm。轮段7的长度L7应等于或 大于滚动轴承的宽度 B, B-29mm，取L7-31mm。轴的总长 度等于各轴段的长度之和；L 总长 -L1+L2+L3+L4+L5+L6+

14、L7-328mm 。段轴 6, 7 之间的砂轮越程樔包含在段轴 7的长度之内。选用弹性套 柱销联轴器TL7L1-82mmL2-51mmL3-52mmL4-92mmL5-7mmL6-13mmL7-31mm L总长- 328mm结果 J按扭转和弯曲组合进行强度校核。1）绘制轴的计算简图，为计算轴的强度，应将载荷简化处 理直齿圆柱齿轮，其受力分解为圆周力Ft，径向力Fr。两端轴承可简化为一端活动铰链，如下面附图所示。为计算方便，选择两个危险截面1-1,11-11,1-1危险截面选择安装齿轮的轴段2)3)4)5)6)7)8)9)10)11)12)13)2主动轴的设计14)的中心位置，位于两个支点的中间

15、，轴的支撑间距。L=52+92+7+13=164mm 距 B 之座的距离为 16/2=8mm ,11 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 29/2+20+2=36.5mm。2)计算轴上的作用力。从动轮的转矩T=458000N?mm。齿轮分度圆直径d2=376mm 齿轮圆原力 Ft= = N?mm=2436N?mm 齿轮的径向 力 Fv=Fttan 2436tan N?mm=887N?mm2)计算支力及弯矩。(1 )计算平面内的支反力及弯矩，求支反力；对称布置，只受一个力，故FAv=FBv=Fr/2=87/2=43.5N.求垂直平面弯矩。-I 截面；MIv=443.5 8

16、2=36367N.mmI-截面；Mllv=443.536.5=16188N.mm.(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=Ft/2=2436/2=1218N.b.求水平平面的弯矩。截面；MIH=1218 X82=99876N.mm截面；MIIH=1218 >36.5=4457N.mm(3 )求各截面的合成弯矩。MI= = =106291N.mm截面；MII= = =47321N,mm计算转矩 T=458000N.mm 确定危险截面及校核强度，按弯扭组合计算时，矩按脉 动变化考虑，取。按两个危险截面校核。I-I截面的应力；=MPa=15.

17、10MPaI截面的应力；=16.75MPa 查表得=55MPa。,均小于， 故轴的强度满足要求。1.选择轴的材料因轴的材料无特殊要求，故选用45钢，调质处理：d仁 28mm d2=35mm d3=40mm d4=43mm d5=51mm d6=49mm d7=40mmL1=45mmL2=57mmL3=40mmL4=98mmL5=5.6mmL6=14.4mmL7=25mmL总 长项目Pl/kwN1(r/mi n)参数3.84kw3022.初选轴外伸段直径 d由公式d1> A查有关表得：45钢：A=126103d1 > A =(126103) +29.4024.04考虑该轴段上有一个键

18、槽，故应将直径增大5%即d仁(24.0429.40) mmK (1+0.05) =25.2430.87,取d仁28mm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。有些轴段的长度可以根据轴上零件来确定。经设计，高速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。d仁 28mm ; d2=35mm; d3=40mm;d4=43mm;d5=51mm;d6=49mm=280mmd7=40mm （轴承型号 6308）=280mm设计备轴段长因为轴段上装带轮，所以轴段的长度L1=（ 1.52）d1=4256， 所以取 L仁45mm，第二段轴的长度取和低速轴

19、的第二段轴长一样的对应关系， 但考虑该轴上的轴承（6308的B=23mm），故取该轴段的 L2=57mmL3=40mmL4=b齿轮L4=23mm，因使L4略小于齿轮毂的宽度，b 齿轮=100mm 取 L4=98.0mm轴段长度L5即轴环的宽度b （一般b=104h45 ）取L5=1.4 X=5.6mmL6= 2+ 35=15mm+5mm-5.6mm=14.4mm轴段的长度应等于或略大于滚动轴承的宽度BB=23mm , 取 L7=25mm ,-总长=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=45+57+40+98+5.6+14.4+25=280mm高速轴的校核计算转矩T=121000N?mm确定

20、危险截面及校核其强度为L=L3-6=158mm将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力Ft，径向力Fr，为计算方便，选择一个危险截面1-1。选择为带齿轮的中心位置，距B支座的距离为158/2mm=79mm计算轴上的作用力T=121000Nmm齿轮分度圆直径d仁96mm齿轮的圆周力 Ft=2T/d=2 X121000-96N?mm=2520Nmm齿轮的径向力Fr=Fttan a =2520tan20oNmm=917N?mm计算支反力及弯矩求支反力对称布置，只受一个力，故=917/2N=458Nb:l-l 截面：M =458 X79=36182N?mm计算水平面内的支反力及弯矩a）求支反

21、力，对称布置，只受一个力，故=2520/2=1260N?mmb）求水平面的弯矩-I 截面：M =1260 X79=95274NmmM = =101913N?mm按弯扭组合计算时，取z=0.6，危险截面的校核：合=/0.1d =19.55Mpa查教材得合1=60Mpa ,即卩S小于筝，故该轴的强度满足 要求。高速轴选深沟球轴承，型号为 6308.低速轴选深沟球轴承，型号6311轴承寿命的计算高速轴：高速轴的外端安装有带轮，中间安装于齿轮，要计算轴承寿命，就要先求出轴承支座支反，进一步求出轴承 的当里动载何，然后计算轴承的寿命。带轮女装在轴山的轮毂款L- ( 1.52)d ，d为女装带轮处.的轴径

22、 L1- (1.5 2) 疋8-42 56 取 L仁45mm ,第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关系，但考虑该轴段上的轴承宽度(6308的B-23mm ),故取该轴段长L2-57mm，带轮中心到轴承 A点的距离L3-45/2mm+57mm+23/2mm-91mm.高速轴鲁两轴承之间的支点距离为原低速轴的两支点的 距离减去两轴承宽度之差，应为164-6-158mm因对称布置，故 L2-L1-158/2mm-79mm咼速轴上齿轮的受力和低速轴的力大小相等 ，方向相 反，即卩FM-887N ?mm F6仁2436N ?mm，注：高速轴上安 装有带轮，带对轴的压力 F -1281N作用在

23、高速轴上。因齿轮相对于轴承对称布置，A , B支座的支反力数值一样，故知计算一边即可，求轴承A出支反力：水平平面：垂直平面：求和力：考虑带的压力对轴承支反力的影响，因方向不定，以最不利 因素考虑：；轴承受到的最大力为-1296+2424-3720N正常使用情况，查表得：，e -3查表知轴承6308的基本额 定动载荷，代人公式：低速轴：正常使用情况，查教材得：，e -3查表轴承6311的基本额定动载荷 Cr-55.2Kw因齿轮相对于轴承为对称布置，轴承的受力一样，可只算一处，计算A处： 当量动载荷 P- 代入公式从计算结果看，高速轴承使用时间较短。按最短时间计算， 如果按两班制工作，每年按300

24、天计算，约使用四年，这只是理论计算，实际情况比较复杂，应根据使用情况，注意检 查，发现损坏时及时更换。低速轴承因转速太低，使用时间 太长，实际应用中会有多种影响，要助于观察，发现损坏及 时更换。从动轴轴段上选择 A型普通平键中的 GB/T.1096键16X10 X84.从动轴段上安装联轴器，选择A型普通平键中的GB/T1906 键 12 X3 X70。，查表知键材料为45#钢时，t -60Mpa, S -100MPa解：(1)计算键受到的作用力 FF1- - -15793(N)F2- - -21809(N)(2)校核抗剪强度三、选择轴承和计 算轴承的寿命四、键的选择五、箱体的设计计算剪切力 F

25、Q:FQ1=15793(N) ;FQ2=21809(N)计算剪切面积：Aj1=16 >48=1344(mm);Aj2=1270=840(mm);j1=11.75MPa< t =60MPa ,Tj2= = =25.96MPa< t =强0度符合要求。(3)核挤压强度计算挤压作用力：Fjy1=F=15793(N);Fjy2=21809(N)计算挤压面积：Ajy1= X84=420 ;Ajy2= 70=280计算挤压工作主力：Gjy仁=37.60< S =100MPaGjy2= = =78.10< S =100MP以以上所选键强度足够。主动轴上键的选择：轴段选择 A型普

26、通平键中的 GB/T1096中的键8X25.轴 段上选择 A型普通平键中的 GB/T1096中的键12X8X90. 校核键：计算键受到的作用F: F1= = =8642NF2= = =5627N校核抗剪强度计算剪切力：FQ仁F仁8642N ; FQ2=F2=5627N计算剪切面积： Aj仁b XL=8X 25=200();Aj2=12 >90=1180()Tj仁=43MPa< t =60Mpa;Tj2= = =4.76MPa<t =620M强度符合。校核挤压强度计算挤压力作用 Fjy1=8642N ; Fjy2=5627N计算挤压面积：Ajy1= 25=87.5();Ajy2

27、= >0=360()Gjy1= = =98.7 MPa< S =100 MpaGjy2= = =15.6 MPa< S =100符合强度要求。<1>箱体的选择，一般使用情况下，为制造和加工方便，采 用铸造箱体，材料为铸铁。箱体结构采用部分式，部分线选 择在轴线所在的水平面。箱座壁厚取 6 =8mm箱盖壁厚：箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度：箱座底凸缘厚度为：。地脚螺栓直径：轴承旁联接螺栓直径：箱盖、箱座凸缘联接螺栓直径：箱体的中心高度 H=da2/2+ (5070) mmPa=384/2+（5070）=242262取中心高度H=250mm，取箱体厚度 =8mm。<2

28、>选择轴承端盖，选用凸缘式轴承端盖， 根据轴承型号设 计轴承盖的尺寸；高速轴；D=90mm，=8， n （螺钉数）=4.低速轴；D=120mm，=10mm， n （螺钉数）=6.<3>确定检查孔和孔盖；根据减速器中心距a=236mm查表得；检查孔尺寸；L=120mm， b=70mm。检查孔盖尺寸；，。<4>通气器；选用通气器，选M16X1.5.<5>油标装置，选用 M12.<6>螺塞，选用M16X1.5<7>定位销，定位销选用圆柱销。销钉公称直径d=8mm。<8>起吊装置；按中心距查表得，箱体重 350Kg，选用吊环

29、 螺钉M243设计小结设计是一门需要耐心和精力的学科，要有认真谨慎的态度才能做好。在老师的指导和小组成员的努力下，我们 顺利完成了上大学以来的第一次设计。听到要做课程设计的时候，我们既高兴又害怕。高兴的是我们终于可以 有一份属于自己的作品，害怕的是学识尚浅的我们是否能做出一份优秀的设计。坦白的说，这样的作品在工厂 里是肯定不实用的，正像古人说的那样：不积跬步，无以至千里。只要我们一步一步的走下去，一点一滴的积 累，终有一天我们一定可以拿出属于自己的完美作品。我们心里都明白这次的设计都是些按部就班的东西，机设指导书上都把课程设计计算说明的编写叙述得很详细,而我们所需做的只是简单的数据计算、绘图及数据输入。在我们分配好自己的工作，开始设计时，看似简单的 这一切忽然变得棘手起来。减速器装配图及零件工作图的尺寸标注需要从计算中得出，而数据的计算需要查阅 很多资料，有时还需要我们自己定夺哪一个数据更加适合，比如说齿数的选取、轴长度的选取等等。通过本次 设计训练，我们受益匪浅。不但使我们把课本内容联系了起来，还提高了我们对知识的整体理解。本次设计还 展现了团体精神的重要性，锻炼了自己分工合作的能力和人际协调能力等。