机械设计课程设计设计计算说明书目录一、课程设计任务书- 1 -二、传动方案的拟定- 1 -三、电动机的选择- 2 -四、确定传动装置的有关的参数- 4 -五、传动零件的设计计算- 7 -六、轴的设计计算- 20 -七、滚动轴承的选择及校核计算- 28 -八、连接件的选择- 31 -九、减速箱的附件选择- 34 -十、润滑及密封- 36 -十一、减速箱的附件选择- 37 -十二、课程设计小结- 39 -十三、参考资料- 40 -一、课程设计任务书1、设计题目 ：设计铸造车间碾砂机的传动装置2、设计条件：使用寿命为8年，每日三班制工作，连续工作，单向转动。工作中载荷有轻度冲击，允许转速偏差为5%。3、工作原理图：1-电机 2-传动装置 3-碾机主轴 4-碾盘 5-碾轮 4、已知条件：碾机主轴转速28 (r/min)碾机主轴转矩1450 (N m)- 1 -二、传动方案的拟定根据设计要求拟定了如下两种传动方案：a) c)方案对比：方案传动方式评价a电机一级圆柱直齿轮 一级锥齿输出对轴刚度要求较大；结构简单；有较大冲击；外形尺寸太大。b电机联轴器二级斜齿轮一级锥齿输出工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，适合于小批量生产。根据题目要求：“结构要求碾砂机主轴垂直布置，卧式电机轴水平布置。使用寿命为8年，每日三班制工作，连续工作，单向转动。工作中载荷有轻度冲击，允许转速偏差为5%”。我们选用a方案。三、电动机的选择电动机特点（）选择电动机类型和结构形式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源。结构较复杂，价格较高，维护比较不方便。，因此通常采用交流电动机。生产单位一般用三相交流电源，其中以普通笼型异步电机应用最多。在经常启动、制动和反转的场合（如起重机等），要求电机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机型或型（绕线型）。电动机的额定电压一般为380。（）选择电机的容量电动机的容量（功率）选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作的正常工作，或使长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因素都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。（）标准电动机的容量有额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率低而造成浪费。（4）电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要起电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必检验和启动力矩。按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围 n=(i*i*ii)nw r/min式中：n电动机可选转速范围，r/min电动机类型的选择 (1)传动装置的总效率：= =0.9830.9820.970.99=0.868式中：=0.98 (滚动轴承传动效率)=0.98（圆柱斜齿传动效率）=0.97（圆锥齿轮传动效率）=0.99（联轴器）(2)电动机所需的工作功率：=4.25kw=4.90kw电动机功率：=4.90kw(3)确定电动机转速按机械设计课程设计指导书P7表1推荐的传动比合理范围，一级圆锥齿轮减速器传动比ia=24，二级圆柱齿轮减速器传动比ib=840，则总传动比合理范围为16160，故电机转速的可选范围为：（16160）（4481680）可选电机：Y132S1-25.5KW2900r/minY132S-45.5KW1440r/minY132M2-65.5KW960r/minY160M2-85.5KW720r/min根据以上选用的电机类型，所需的额定功率及满载转速，选定电动机型号Y132M2-6。其主要性能，额定功率5.5kw；满载转速960r/min四、确定传动装置的有关的参数确定传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比的计算。 由选定电动机满载转速和工作主动轴转速,可得传动装置总传比式中：r/min； r/min。(2)分配传动装置传动比 式中 、分别为圆锥齿轮传动和减速器的传动比。 为使圆锥齿轮传动外廓尺寸不致过大，初步取，则减速器传动比为：其中 为高速级传动比，为低速级传动比。 由二级圆柱齿轮减速器传动比分配，图（b） =4.5，所以计算传动装置的运动和动力参数。(1)各轴的转速 轴 r/min 轴 r/min 轴 r/min式中：分别为.轴的转速；电机满载转速。(2)各轴输入功率轴 KW轴 KW轴 KW式中：Pd电动机的输出功率；、，,轴的输入功率；，（滚子轴承），（齿轮精度为7级，不包括轴承效率），（齿轮联轴器）。(3)各轴输入转矩电机输出转矩 N m 轴 N m 轴 =206.44 N m 轴 698.62 N m五、传动零件的设计计算5.1、高速级齿轮设计5.1.1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m5.1.2、按齿面接触强度设计由标准斜齿圆柱齿轮的设计公式： （教材P218式10-21） 确定公式内的个计算数值1）试选2）由教材P217图10-3选取区域系数3) 传动比；取小齿轮；大齿轮；4）初选取螺旋角查教材P215图10-26 得，Z对应的=0.87 所以5) 许用接触应力取失效概率为1%，通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数安全系数S=1.由教材205式10-12得由教材P209图10-21查得：HlimZ1=520Mpa HlimZ2=460Mpa由教材P206式10-13计算应力循环次数NN1=60njLh=609601(243658)=2.901109N2=N1/i=2.901109/4.5=0.645109式中：n-齿轮转速；j-每转一圈同一齿面的系数；Lh-齿轮的工作寿命。由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数：KHN1=0.90 KHN2=0.94H1=Hlim1 KHN1/S=5200.90/1.0Mpa=468MpaH2=Hlim2 KHN2/S=4600.94/1.0Mpa=432.4Mpa所以 6）小齿轮的传递转矩： = N mm7）由教材P205表10-7取d=18）由教材P201表10-6查得材料的弹性系数 计算1) 小齿轮分度圆直径，根据教材P218式10-21得：2) 计算圆周速度3) 计算齿宽及模数4）计算纵向重合度5）计算载荷系数K已知使用系数m/s，7级精度。由教材P194图10-8查得动载系数用差值法计算得： 得出： 由教材P198图10-13查得：由教材P195表10-3查得：故载荷系数：6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由教材P204式（10-10a）得：7）计算模数5.1.3、按齿根弯曲强度设计由教材P216式（10-17）即 确定计算参数1）计算载荷系数 2） 由纵向重合度从教材P217图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数4）查取齿形系数由教材P200表10-5计算如下：5）查取应力校正系数由教材P200表10-5计算如下：6）由教材P208图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限。7) 由教材P206图10-18取弯曲疲劳强度寿命系数。8) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数为，由教材P205式（10-12）得：9）计算大小齿轮的并加以比较小齿轮的数值大 设计计算对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2mm，可满足弯曲强度，但为了同时满足疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有： 取=26，则： =4.526=117实际传动比 传动比误差：i-u/i=|(4.5-4.5)/4.5|=0%5% 可用 几何尺寸的计算 1) 计算中心距：取中心距2）按圆整后的中心距修正螺旋角由于值改变不多，故参数等不必修正。3）算大小齿轮的分度圆直径4）计算齿轮宽度圆整后取5）结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故选用腹板式结构为宜。5.2、低速级齿轮设计5.2.1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m5.2.2、按齿面接触强度设计由标准斜齿圆柱齿轮的设计公式： （教材P218式10-21） 确定公式内的计算数值1）试选2）由教材P218图10-3选取区域系数3) 传动比；取小齿轮；大齿轮4）初选取螺旋角查教材P215图10-26 得，Z对应的=0.85 所以5) 许用接触应力H取失效概率为1%，通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数安全系数S=1.由教材205式10-12得由教材P209图10-21查得：HlimZ1=520Mpa HlimZ2=460Mpa由教材P206式10-13计算应力循环次数NN3=60njLh=60213.31(243658)=8.97108式中：n-齿轮转速；j-每转一圈同一齿面的系数取；Lh-齿轮的工作寿命；N4=N3/i=8.97108/3.56=2.52108由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数：KHN1=0.94 KHN2=0.96H1=Hlim1 KHN1/S=5600.94/1.0Mpa=526.4MpaH2=Hlim2 KHN2/S=4600.96/1.0Mpa=443.52Mpa所以 6）小齿轮的传递转矩：=