减速器设计
广东科学技术职业学院机电学院
机械设计基础课程设计说明书
设计题目:
一级直齿圆柱齿轮面粉搅拌机的减速器输入、输出组件
班级:10汽车3班
姓名、(学号):钟锡泉(0510100123)
张伟健(0510100128)
郑泽勋(0510100130)
陈雄宾(0510100138)
指导老师:叶玉春
2011年6月22日
目录
(1)设计任务书………………………………3
(2)减速器轴组件方案简图…………………5
(3)齿轮传动的设计与校核…………………6
(4)轴的设计与校核…………………………9
(5)键的选择计算……………………………16
(6)轴的组件装配图…………………………16
2011年6月22日
《机械设计基础》课程设计任务书广东科学技术职业学院机电学院10汽车三班
2011年6月23日星期四
一、课程设计任务书
一、设计目的和意义
机械设计基础课程设计是机械类专业和近机械类专业的学生在完成机械设计基础以后,所设的一个重要的实践教学环节,也是学生首次较全面地进行设计训练,把学过的各学科的理论较全面地综合应用到实际工作上,力求从课程内容上,从分析和解决问题的方法上,从设计思想上培养学生的工程设计能力。其基本目的是:
1、通过机械设计基础课程设计,综合应用机械设计基础课程及其他有的已修课程的理论和产生实际知识进行机械设计训练,从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展
2、学习和掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的方法和步骤,培养学生的工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。
3、通过机械设计基础课程设计,提高学生的计算、制图、运用设计资料、进行经验估算和数据处理等机械设计方面的基础能力
4、进行基本技能的训练,对计算、制图、运用设计资料(如手册、图册、技术标准、规范等)的运用以及经验估算等机械设计方面的基本技能综合训练,以提高学生的技能水平。
二、设计题目
设计一级直齿圆柱齿轮面粉搅拌机的减速器输入、输出组件
三、原始数据
项目
扭矩(N ·m )
输出转速n (r/min)
传动比i 数据10010014
四、任务和课程设计的内容
机械设计基础课程设计的内容主要包括计算和绘图说明的编写任务:
1. 设计并校核齿轮传动;
2. 设计并校核输入轴;
3. 画输入轴组件装配工作图(A3图纸,比例)
4. 编写设计计算说明书(A4)
设计计算
1.
2.
3.
4. 传动零件的设计计算.轴的初步估算和结构设计及轴的危险截面的强度校核轴承的选择校对联轴器的选择校对
绘图部分
1、
2、
3、减速器装配草图减速器装配设计主零件工作设计
课程设计阶段:
A、
B、
C、
D、
E、装备阶段传动件的设计计算,轴的初步设计计算,轴承型号的选择减速器装配草图设计绘制减速器装配图的设计绘制零件工作图的设计和绘制
课程设计的要求
1、
2、
3、具有正确的工作态度培养独立的工作能力培养合作精神
4、
5、树立严谨的工作作风培养按计划工作的习惯
二、减速器轴组件方案简图
简要说明:一级直齿圆柱齿轮减速器是由电动机产生动力源通过联轴把动力输入,再由输入轴带动小齿轮转动,通过大齿轮和输出轴把动力传递给工作机。主动齿轮
输入轴
从动齿轮
输出轴
皮带传动比:1:2.5
减速器传动比:1:5.6
输入转速:100·14=1400r/min
选用Y90S-4型号电机
三、齿轮传动的设计与校核
选择齿轮材料及热处理方式,确定许用应力
(1)由于无特殊要求,故小齿轮采用45号钢(调质处理),硬度值取229~286HBS;大齿轮采用45好钢(正火处理),硬度值取169~217HBS。
查图13-35,得:
取SH =1.1,得:
[δH 1]=δH 1lim =520Mpa,δH 2lim =500Mpa δH 1lim 520=H ≈472. 7Mpa
[δH 2]=δH 2lim 500≈454. 5MPa =H δF 1lim =200MPa ,δF 2lim =180MPa
δ200≈142. 9MPa =F 1. 4
δ180=S F 1. 4≈128. 6MPa 查图13-36,得:取S F =1.4,则得:[δF 1]=[δF 2]=
(2)按齿面接触强度设计计算
查表格13-9,取载荷系数K =1. 2;
取齿宽系数ψd =0. 9;
取[δH ]=[δH 2]=454. 5MPa ;
齿数比u =i =5. 6。
T 1=9.55X 106P 14=9.55X 106X =18759N ⋅mm 1
将以上的数值代入式(6-25),得:
d 1≥KT (μ±1)⎛671⎫ ⎪= ⎪μ⋅ψd ⎝δH ⎭. 2⨯18759⨯5. 6+1⎛671⎫⨯ ⎪=39. 436mm 0. 9⨯5. 6⎝454. 5⎭
(3)确定两齿轮的主要参数及尺寸
①齿数
②模数取Z 1=20,则模数m =Z 2=Z 1⨯i =20⨯5.6=112d 139. 436≈1. 9718=1查标准齿轮模数表,取m=2
③中心距a =m (z 1+z 2)2⨯(20+112)==132④计算主要几何尺寸
d 1=mz 1=2⨯20=40mm
d 2=mz 2=2⨯112=224mm
b =ψd d 1=0. 9⨯40=36mm
取b2=40mm
b 1=45mm
(4)验算齿根弯曲强度
查表13-10,根据z 1=20,z 2=112,得Y FS 1=4. 38,Y FS 2=3. 88由式(6-27),得δF 1=2KT 1Y FS 12⨯1. 5⨯18759⨯4. 38=≈61. 6MPa
Y FS 23. 88=61. 6⨯≈56. 57MPa
所以2齿轮齿根的弯曲强度足够。
(5)作大齿轮工作图
四、轴的设计与校核
1.选择轴的材料
参考表,该轴系中无特殊要求,传递功率不大,输出轴承的转速也不高,所以选用45号钢(调质处理),硬度值取217~255HBS,δb =640MPa
2.按扭距初步估算轴的直径
根据公式和参考表,取A 0=126
d 1n ≥A 0=126≈15. 8mm 1d 1=16mm 轴径取值为
从动轴:
d 2≥A 0=126≈28. 02mm n 2100
轴径取值为d 2=29mm
3.轴的复合强度校对
轴的复合强度校核与轴的支承点(轴承)间的跨距有关。因此校核计算应在草图设计过程中,通过绘图初步设计轴的结构、支承结构和各零件相关位置才可以进行。
4、从动轴的结构设计及结构草图的绘制
A、轴系各零件的位置和固定方式:齿轮安装在轴的部,两侧分别是用轴环和套管做轴向固定,用平键(键14×9×40,
GB/T1096-2003)联接作为周向固定。轴承安装在齿轮两边,右轴承用套筒作轴向固定,轴承孔与轴之间也是采用过渡配合;两边轴承外圆用轴承盖作轴向固定弹性套柱销联轴器安装在州的外伸端,用平键(8×7×20,GB/1096-2003)联接做周向固定,用轴肩作轴向固定、
B、确认轴的各段直径和长度:如图将轴分为6断分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG表示。
外伸端AB:取d1=33mm,取长度50mm。
轴身BC:取d2=37mm,其长度应根据轴承盖及考虑轴承盖与联轴器之
间有一定距离来确定,取长度40mm。
轴颈CD:取d3=40mm,取长度为35mm,(选择轴承型号为7008C,宽度
B=15mm,且齿轮端面与箱体内壁有适当距离)。
轴头DE:取d4=48mm因齿轮轮毂宽度为40mm,故取轴头长度为40mm。
轴环EF:取d5=55mm,取长度为5mm
轴颈FG:d6=40mm,取长度为30mm
C、轴的强度的验算
按弯、扭组合作用验算轴的强度。1求轴的作用力。
轴的跨度:L =93mm
悬臂长度:L 1=72. 5mm
从动轮转矩
M T2=9. 55⨯106P ⨯0. 961. 1⨯0. 96=9. 55⨯106N ∙mm ≈100848N ∙mm n 2100
圆周力
F 1=2M T22⨯100848=N ≈900. 43N 2径向力
F t =F t tan 20 =900. 43⨯0. 364N =327. 76N
2垂直平面的弯矩支承反力
R A V =R BV =F r 327. 76=N =163. 88N 22
D 点弯矩
M DV =R A V L 93=163. 88⨯N ≈7620. 42N 3水平平面的弯矩支承反力
M DY =R BH F t 900. 43=N =450. 22N D 点弯矩
M DH =R A V L 93=450. 22N =20935N 22
④、合成弯矩
2M D =M 27620. 422+20935. 22N =22279N DV +M DH =
⑤、因为减速器单项运转,故扭转剪应力按脉动循环变化,
取α=0. 6,最大当量弯矩在D 点处,其值为
M eD 左=M D =22279N ∙mm
22M =M 2=(αM )=22279+(0. 6⨯100848)N ∙mm =103280N ∙mm D T
⑥、确定危险剖面处得轴径:根据周所选的材料为45号钢调质,σb =640Mpa ,查表用对称循环弯曲应力σ-1b =655Mpa ,将以上数值代入下式,计算得
d ≥e =≈26. 5798mm σ-1b ⨯考虑键槽队轴的削弱,将轴径增大5%,及26.5798×
1.05=27.9088mm。设计草图的轴头直径为48mm。由上面计算可见强度较为富余,但是如果将轴径改小,则外伸端也必须相应减小,这样讲影响外伸端强度。因此仍按草图设计直径。
五、键的选择计算
1从动轴键的选择与校核
(2)外伸端:
根据轴径d=29mm,选择键8×7×20,GB/T1096-2003(b=8mm,h=7mm,L=20mm). 根据材料为钢、轻微冲击,从教材有关章节查得δjy =100Mpa择挤压强度为
2F 2⨯900. 43δjy ==≈21. 4MPa ≤δjy ⨯()
故及格。
(3)与齿轮联接的键:
根据轴径的d=48,选择键14×9×40,BG/T1096-2003(b=14mm,h=9mm,L=40). [][]根据材料为钢、轻微冲击,同上δjy =100Mpa 择挤压强度为
2F 2⨯900. 43=≈7. 7MPa ≤δjy hl 9⨯(40-14)
故及格。[]δjy =[]
2、主动轴键的选择和计算
外伸端
根据轴径d=16mm,选择键5×5×37GB/T1096-2003(b=5mm,h=6mm,L=37mm). 根据材料为钢、轻微冲击,同上δjy =100Mpa 则挤压强度为[]
δjy =2F t 2⨯900. 43=≈11. 3MPa ≤δjy hl 5⨯(37-5)[]
六、轴的组件装配图