机械课程设计二级齿轮减速器.doc
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1、第一章 任务书21.1课程设计说明21.2课程设计任务书21.2.1运动简图21.2.2原始数据31.2.3已知条件31.2.4设计工作量:3第二章 减速器设计步骤42.1电动机的选择42.1.1选择电动机的类型52.1.2选择电动机的容量52.1.3确定电动机转速62.2确定传动装置的总传动比和分配传动比72.2.1分配减速器的各级传动比72.2.2计算各轴的动力和动力参数72.3传动零件的设计计算102.3.1 V带设计102.3.2齿轮设计:122.4减速器结构设计172.5轴的设计及效核182.5.1初步估算轴的直径182.5.2联轴器的选取182.5.3初选轴承192.5.4轴的结构
2、设计(直径,长度来历)192.5.5低速轴的校核202.6轴承的寿命计算242.7键连接的选择和计算262.8减数器的润滑方式和密封类型的选择272.8.1齿轮传动的润滑272.8.2润滑油牌号选择272.8.3密封形式272.9设计总结28第一章 任务书1.1课程设计说明本次设计为课程设计,通过设计二级齿轮减速器,学习机械设计的基本过程、步骤,规范、学习和掌握设计方法,以学习的各种机械设计,材料,运动,力学知识为基础,以机械设计、机械原理、机械制图、机械设计课程设计手册、制造技术基础、机械设计课程设计指导书以及各种国标为依据,独立自主的完成二级减速器的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过
3、程中遇到的种种问题和解决的方法,思考、分析最优方案,这是第一次独立自主的完成设计过程,为毕业设计以及以后的就业工作做下铺垫。1.2课程设计任务书课程设计题目1:带式运输机1.2.1运动简图1.22原始数据题 号参 数12345678910运输带工作拉力F(KN)3.03.23.53.844.24.555.56运输带工作速度v(m/s)2.01.81.61.91.91.91.81.71.61.5滚筒直径D(mm)400450400400400450450450450450每日工作时数T(h)16161616161616161616使用折旧期(y)88888888883、已知条件:1、工作情况:传
4、动不逆转,载荷平稳,允许运输带速度误差为5%;2、滚筒效率:j=0.96(包括滚筒与轴承的效率损失);3、工作环境:室内,灰尘较大,最高环境温度35C;4、动力来源:电力,三相交流,电压380/220V;5、检修间隔期:四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修;6、制造条件及生产批量:一般机械厂生产制造,小批量。4、设计工作量:1、减速器装配图1张(A0或A1);2、零件工作图13张;3、设计说明书1份。第二章 减速器设计步骤1、组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2、特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3、确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率
5、大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下:2.1电动机的选择2.1.1选择电动机的类型按工作要求和条件,选用三机笼型电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。传动装置的总效率;其中:为V带的效率,为滚动轴承效率=0.983=0.941为闭式齿轮传动效率,为联轴器的效率,卷筒效率=0.96(包括其支承轴承效率的损失)。2.1.2选择电动机的容量负载功率: 折算到电动机的功率为:2.1.3确定电动机转速卷筒轴工作转速为:经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比,二级圆柱斜齿轮减速器传动比,则总传动比合理范围为,电动机转速的可选范围为n(16160)
6、80.681290.8812908.80r/min。可供选择电机有:序号电动机型号额定功率Kw满载转速r/min堵转转矩最大转矩额定转矩额定转矩1Y160M1-21129302.02.22Y160M-41114602.22.03Y160L-6119702.02.04Y180L-8117301.72.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比,可以选择的电机型号为Y160M-4,其主要性能如上表的第2种电动机 2.2确定传动装置的总传动比和分配传动比2.2.1分配减速器的各级传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为式中分别为带传动和减速器的传动比。为使
7、V带传动外廓尺寸不致过大,初步取2.3,则减速器传动比为18.096/2.37.87按展开式布置。考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,可由展开式曲线查得,则。2.2.2计算各轴的动力和动力参数(1)各轴转速轴:1460/2.3634.78r/min轴:634.78/2.81225.90r/min轴:/183.46/2.8= 80.68r/min 卷筒轴:=80.68r/min(2)各轴输入功率轴:9.880.969.48kw轴:29.480.9410.9418.39kW轴:28.390.9410.9417.43kW 卷筒轴:24=7.430.9410.996.92kW各轴输入转矩 = Nm电
8、动机轴的输出转矩=9550 =95509.88/1460=64.63Nm所以:轴: =64.632.30.96=142.70 Nm轴:=142.702.810.9410.941=355.07 Nm轴:=355.072.80.9410.941=880.34 Nm卷筒轴:=880.340.9410.99=820.12 Nm运动和动力参数计算结果整理表如下:轴名功率 P/KW转距T/N*M转速nr/min转动比i效率输入输出输入输出电机轴9.8864.6314602.30.96轴9.488.39142.70355.07634.782.810.941轴8.397.43355.07880.34255.9
9、02.800.941轴7.436.92880.34820.1280.6810.99卷筒轴6.927.98820.12787.3280.6810.962.3传动零件的设计计算2.3.1 V带设计(1)、已知条件和设计内容 设计V带传动时的已知条件包括:带传动的工件条件;传动位置与总体尺寸限制;所需传递的额定功率P;小带轮转速;大带轮(2)、设计步骤:1)、确定计算功率 根据工作条件载荷平稳,由表5.51查得=1.2,计算功率为 2)、选择V带的带型根据计算功率 ,小带轮的转速,由图5.141 选用A型带。3)、确定带轮的基准直径,并验算带速v初选小带轮基准直径 根据v带的带型,由表5.41和表5
10、.61,取小带轮的基准直径=125mm。 验算带速 v 由于5 m/s v 25 m/s ,故带速合适。4)、计算大带轮的基准直径由,传动比,有 =2.3125=287.5mm,根据表5.61,取=280 mm5)确定V带的中心距 ,并选V带的基准长度确定小带轮中心距根据式5.181 0.55(+)+h=230.752(+)=810初定中心距=520mm。 计算相应的带长由表5.21选带的基准长度=1400mm 计算实际中心距a及其变动范围 中心距的变化范围为6)、验算小带轮上的包角 包角合适。7)、计算带的根数计算单根V带的额定计算功率,由 和,查表5.31得P0=2.20kw查表5.41得
11、查表5.71得,查表5.21得=0.96,取6根。8)确定带的最小初拉力由表5.11得A型带的单位长度质量 q=0.10 kg/m,9)计算带传动的压轴力Fp 压轴力的最小值为(3) 把带传动的设计计算结果记入表2-4中表2-4 带传动的设计参数带型A中心距548.3小带轮直径125包角163.8大带轮直径280带长1400带的跟数6初拉力177.92带速9.55压轴力1330.132.3.2齿轮设计:一、高速级齿轮传动计算已知条件:输入功率=9.48kw,小齿轮转速传动比 =2.81,工作寿命为8年(年工作日250天),两班制。(1)选定齿轮类型、材料和齿数1)选用斜齿圆柱齿轮传动2)材料选
12、择。由表6.11选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。3)选择小齿轮齿数=32,大齿轮齿数=2.8132=89.92,取=90。4)由1142页,初选螺旋角=14。(2)按齿面接触强度设计由1公式(6.14)知齿面接触强度设计公式为1)确定上公式内的各计算数值计算载荷系数K由1表6.2查得使用系数=1,由1134页得=1,。由1公式(6.2)得载荷系数 K= =111.11=1.89计算小齿轮传递的转矩=9.55=9.55=14.26Nmm由表6.81选取齿宽系数=1。由1图6.14按齿面硬度查得小齿轮
13、的接触疲劳极限=700 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。计算应力循环次数 =60j=60634.781(162508)=1.2188109 =4.3373108由1图6.6取接触疲劳寿命系数=1;=1.2计算接触疲劳许用应力 由1表6.5,取失效概率为1%,安全系数S=1,则 =1700=700MPa =1.2550=660 MPa查1中:图6.12,得节点区域系数=2.433。参考1中143页,取Z=0.86;Z=0.985;由表6.3查得材料的弹性影响系数=189.8 MPa。4许用接触应力= 660 MPa2)计算试算小齿轮分度圆直径d1,由计算公式得 76mm计算齿轮
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