机械设计课程设计《带式运输机的传动装置》

机械设计课程设计姓名：仪忠山学号： 20100460246班级： 10级机械本科二班指导教师：李元宗完成日期： 2012-12-18机电工程学院课程设计任务书、已知条件：输入速率：n = 960 r/min ；输入功率：P = 15 KW ；速比 u = 5.3 ；、设计要求：目录第一章绪论 (4)1.1 概述 (4)1.1.1 开发背景及摘要 (4)1.1.2 齿轮减速器系统特点 (4)1.2 课程设计简述说明 (4)第二章齿轮的设计计算 (5)2.1 齿轮材料和热处理的选择 (5)2.2 齿轮几何尺寸的设计计算 (5)2.2.1 按齿面接触强度设计 (5)2.2.2 按齿根弯曲强度设计 (7)2.3 齿轮几何尺寸计算 (8)2.4 齿轮的机构设计 (9)第三章轴的设计计算 (10)3.1 主动轴的尺寸设计 (10)3.1.1 主动轴的材料和热处理的选择 (10)3.1.2 主动轴几何尺寸的设计计算 (10)3.2 从动轴的尺寸设计 (13)3.2.1 从动轴的材料和热处理的选择 (13)3.2.2 从动轴几何尺寸的设计计算 (13)3.3 轴的强度校核 (15)第四章轴承、键的选择 (19)4.1 轴承的选择及校核 (19)4.1.1 主动轴承的选择及校核 (19)4.1.2 从动轴承的选择及校核 (19)4.2 键的选择计算及校核 (20)第五章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算 (21)5.1 润滑的选择确定 (21)5.2 密封的选择确定 (21)5.3 减速器附件的选择确定 (21)5.4 箱体主要结构尺寸计算 (22)第六章总结 (23)参考文献 (24)单级圆柱直齿轮减速器设计说明书◆第一章绪论⏹ 1.1概述● 1.1.1开发背景及摘要齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展。

● 1.1.2齿轮减速器系统特点齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动）速度范围广（齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高，转速可以从1r/min到20000r/min 或更高），结构紧凑，维护方便等优点。

因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。

本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。

其中小齿轮材料为40Cr（调质），硬度约为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度约为240HBS，齿轮精度等级为7级（GB 10095-88）。

轴、轴承、键均选用钢质材料。

⏹ 1.2 课程设计简述说明本设计说明书主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械原理》、《机械设计》、《机械制图》、《公差与互换性》等多门课程知识，并运用AutoCAD2007软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、具有规范性的训练。

通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。

本次设计培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。

另外培养了我们查阅和使用《机械设计手册》等相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

◆ 第二章 齿轮的设计计算⏹ 2.1齿轮材料和热处理的选择1) 按图显示的传动方案，减速器为直齿圆柱齿轮传动。

2) 此为一般工作机器所需减速器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095——88）。

3) 材料选择。

有《机械设计》表10-1选择大、小齿轮小齿轮选用40Cr ，调质处理，HBS ＝280 大齿轮选用45号钢，调质处理，HBS ＝240 二者材料相差为40HBS4) 选小齿轮齿数1Z =20，大齿轮2Z =20×5.3=106,取2Z =106。

⏹ 2.2 齿轮几何尺寸的设计计算● 2.2.1按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即1t d ≥2.32【Ⅰ】确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数K=1.5。

2)计算小齿轮传递的转矩。

55195.51095.51015960P T N mm n ⨯⨯⨯===51.49210N mm ⨯3)由《机械设计》表10-7选取齿宽系数1d Φ=。

4）由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数12189.8E Z MPa =。

5)由《机械设计》图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1H σ=600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限lim2H σ=550MPa 。

6）计算应力循环次数。

81606096013000 1.72810h N njL ==⨯⨯⨯=⨯872 1.72810 3.26105.3N ⨯==⨯7）由《机械设计》图10-19取接触疲劳寿命系数1 1.02HN K =；2 1.22HN K =。

8）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1%，安全系数S=1，可得1lim11[] 1.02600612HN H K MPa MPa S σσ==⨯=2lim22[] 1.22550671HN H K MPa MPa Sσσ==⨯=【Ⅱ】计算1） 试算小齿轮分度圆直径1t d ，代入[]H σ中较小值。

1t d ≥2.322.32==68.333mm2） 计算圆周速度V 。

1168.333960 3.43601000601000t d n m V s ππ⨯⨯===⨯⨯3） 计算齿宽b 。

1168.33368.333d t b d mm mm =Φ=⨯=4） 计算齿宽与齿高之比bh。

模数 1168.333 3.41720t t d m mm Z === 齿高 2.25 2.25 3.4177.69t h m mm ==⨯=68.3338.897.69b h == 5） 计算载荷系数。

根据 3.14V m s =，7级精度，由《机械设计》图10-8得动载系数1.13V K =；直齿轮，1Ha Fa K K ==；由《机械设计》表10-2查得使用系数1A K =；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时1.316H K β=。

由8.89bh=， 1.316H K β=查图10-13得 1.26F K β=；故动载系数 A V H H K K K K K αβ= =1×1.13×1×1.316=1.4876） 按实际的载荷系数校正所计算的分度圆直径，得：1168.333t d d == 7） 计算模数m 。

1168.135 3.4120d m mm z ===2.2.2按齿根弯曲强度设计由计算公式得弯曲强度的设计公式为M【Ⅰ】确定公式内的各计算数值1） 由《机械设计》图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE MPa σ= 大齿轮的弯曲强度极限2380FE MPa σ=；2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数10.90FN K =，20.94FN K =； 3） 计算弯曲疲劳许用应力。

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，有公式得[]1110.90500321.431.4FN FE F K MPa MPa S σσ⨯=== []2220.94380255.151.4FN FE F K MPa MPa S σσ⨯=== 4） 计算载荷系数K 。

A V F F K K K K K αβ= =1×1.13×1×1.26=1.4245） 查取齿形系数。

由表10-5查得 1 2.80Fa Y =；2 2.1752Fa Y =。

6） 查取应力校正系数。

由表10-5查得 1 1.55Sa Y =；2 1.7948Sa Y =。

7） 计算大、小齿轮的[]Fa SaF Y Y σ并加以比较。

[]1112.80 1.550.01351321.43Fa Sa F Y Y σ⨯==[]2222.1752 1.79480.01530255.15Fa Sa F Y Y σ⨯==大齿轮的数值大。

【Ⅱ】设计计算m ≥= =2.53m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大与由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面解除疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数 2.53并就近圆整为标准值m=3mm ，按接触强度算得的分度圆直径168.135d =mm ，可算出小齿轮齿数 1168.135233d z m ==≈ 大齿轮齿数 223 5.3121.9z =⨯≈ ，取2z =122。

这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

2.3齿轮几何尺寸计算1） 计算分度圆直径1123369d z m mm ==⨯= 221223366d z m mm ==⨯= 2） 计算中心距1269366217.522d d a mm mm ++===3）计算齿轮宽度116969d b d mm =Φ=⨯=取270B mm = 175B mm =由计算公式计算得以下数据：（单位/mm ）[计算公式参照教材]模数m=3mm ()``2 2.253 6.75a h h c m =+=⨯=⏹ 2.4齿轮的结构设计由于小齿轮1d =69mm ，可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径d=65 mm轮毂直径1D =1.6d=1.6×65=104 mm ； 取1D =104 mm; 轮毂长度L=2B =70 mm轮缘厚度0δ=（3～4）×3 =9～12 mm ； 取0δ=12 mm轮缘内径22022a D d h δ=--=372-2×6.75-2×12=327 取2D =327mm 腹板厚度c=0.32B =0.3×75=22.5 mm ； 取c=20 mm 腹板中心孔直径()0120.5D D D =+=215.5 mm 腹板孔直径 ()0210.25d D D =-=55.9 mm ；取0d =60 mm 齿轮倒角n=0.5 m=2mm齿轮结构图详见零件附图◆ 第三章 轴的设计计算轴的设计计算与校核：按承载性质，减速器中的轴属于转轴。