一级圆柱齿轮减速器设计项目说明指导书(2).doc
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1、 机械设计课程设计 一级圆柱齿轮减速器 设计说明书姓名 学 号 学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计及其自动化 班 级 指导老师 张 涵 课程设计任务书目 录一 序言3二 设计题目5三 电动机选择6四 传动装置动力和运动参数7五 传动零件设计计算9六 减速器轴设计17七 滚动轴承验算24八 键选择验算26九 联轴器选择 26十 铸铁减速器结构关键尺寸 28十一小结29十二 致谢 29十三 参考文件 30课程设计任务书一、机械设计课程目标和意义机械设计基础课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全方面机械设计训练,是机械设计和机械设计基础课程关键综合性和实践性教学步骤。其基础目标
2、是:(1) 经过机械设计课程设计,综合利用机械设计课程和其它相关先修课程理论,结合生产实际知识,培养分析和处理通常工程实际问题能力,并使所学知识得到深入巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计通常方法,掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械设计原理和过程。(3) 进行机械设计基础技能训练,如计算、绘图、熟悉和利用设计资料(手册、图册、标准和规范等)和使用经验数据,进行经验估算和数据处理等。(4)机械设计基础课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定了基础。二、机械设计课程内容选择作为机械设计课程题目,通常是通常机械传动装置或简单机械。课程设计内容通常包含:确定传动装置总体设计方案;选择电动机;计
3、算传动装置运动和动力参数;传动零件、轴设计计算;轴承、联轴器、润滑、密封和联接件选择及校核计算;箱体结构及其附件设计;绘制装配工作图及零件工作图;编写设计计算说明书。在设计中完成了以下工作: 减速器装配图1张(A0或A1图纸); 零件工作图23张(传动零件、轴、箱体等); 设计计算说明书1份,60008000字。三、机械设计课程设计步骤机械设计课程设计步骤通常是依据设计任务书,确定若干方案并进行分析比较,然后确定一个正确、合理设计方案,进行必需计算和结构设计,最终用图纸表示设计结果,用设计计算说明书表示设计依据。机械设计课程设计通常可根据以下所述多个阶段进行:1 设计准备 分析设计计划任务书,
4、明确工作条件、设计要求、内容和步骤。 了解设计对象,阅读相关资料、图纸、观察事物或模型以进行减速器装拆试验等。 浮系课程相关内容,熟悉机械零件设计方法和步骤。 准备好设计需要图书、资料和用具,并确定设计计划等。2 传动装置总体设计 确定传动方案圆柱斜齿齿轮传动,画出传动装置简图。 计算电动机功率、转速、选择电动机型号。 确定总传动比和分配各级传动比。 计算各轴功率、转速和转矩。3 各级传动零件设计 减速器外传动零件设计(带传动、链传动、开式齿轮传动等)。 减速器内传动零件设计(齿轮传动、蜗杆传动等)。4 减速器装配草图设计 选择百分比尺,合理部署试图,确定减速器各零件相对位置。 选择联轴器,初
5、步计算轴径,初选轴承型号,进行轴结构设计。 确定轴上力作用点及支点距离,进行轴、轴承及键校核计算。 分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件结构设计。5 减速器装配图设计 标注尺寸、配合及零件序号。 编写明细表、标题栏、减速器技术特征及技术要求。 完成装配图。6 零件工作图设计 轴类零件工作图。 齿轮类零件工作图。 箱体类零件工作图。四、课程设计基础要求1、 认真、仔细、整齐。2、 理论联络实际,综合考虑问题,努力争取设计合理、实用、经济、工艺性好。3、 正确处理继承和创新关系,正确使用标准和规范。4、 学会正确处理设计计算和结构设计间关系,要统筹兼顾。5、 所绘图纸要求正确、表示清楚、
6、图面整齐,符合机械制图标准;说明书要求计算正确、书写工整,并确保要求书写格式。五、减速器设计计算、校核、说明和结果1.设计任务书1.1设计任务设计一用于带式运输机上三角带单级圆柱齿轮减速器,传动系统为采取两级圆柱齿轮减速器和圆柱齿轮传动。1.2原始数据运输带拉力:F=4750N运输带速度:V=1.6m/s卷筒直径:D=390mm1.3工作条件工作机空载开启,载荷改变不大,单向运转使用期限,天天工作8小时,每十二个月工作300天。运输带许可速度误差5%。2.传动系统方案确定 传动方案图:3.电动机选择3.1选择电动机类型按按工作要求和条件,选择三相笼形异步电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。
7、3.2选择电动机容量电动机所需工作功率为 P= KW因为 P= KW所以 P= KW由电动机至运输带传动总效率为 =式中:,分别为带传动、轴承、齿轮传动和联轴器传动效率。取=0.96,=0.98,=0.97,=0.96则=0.960.980.970.96=0.85所以 P=8.94kW3.3确定电动机转速卷筒机工作转速:n=r/min. 按表1推荐传动比合理范围,取V带传动传动比 i=24,一级圆柱减速器传动比 i=36,则总传动比合理范围为:i=624,故电动机转速可选范围为: nd= in=(624)78.35=(4701880.4) r/min.符合这一范围同时转速有:750,1000和
8、1500 r/min.性能以下页表1依据容量和转速,由相关手册查出,列表以下表,综合考虑选第二方案较适宜,所以选型号Y160L6,表1方案电动机型号额定功率Pkw电动机转速 r/min电动机重量N传动装置传动比同时转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M4111500146012318.633.55.322Y160L611100097014712.382.84.423Y180L8117507301849.322.53.734.计算传动装置总传动比和分配各级传动比4.1总传动比由式(7)i= 4.2分配传动装置传动比由式(8) i=ii式中i,i分别为带传动和减速器传动比。为使V带传动外廓
9、尺寸不致过大,初步取i=2.8,则i=n=87.31r/min.4.3分配减速器各级传动比因为为一级齿轮,故齿轮传动比为:i=4.425.计算传动装置运动和动力参数 5.1各级轴转速轴 n= r/min轴 n= r/min 卷筒轴 n= n=78.38 r/min5.2各轴输入功率 轴 P=P= P=8.940.96=8.5824KW 轴 P= P= P=8.58240.980.97=8.158KW 卷筒轴 P= P= P=8.1580.980.96= 7.84KW其输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98。轴 P= P0.98=8.58240.98=8.41kw轴 P= P0.98=8.1
10、580.98=7.99kw 卷筒轴 P= P0.98=7.840.98=7.68kw5.3各轴输入转矩电动机输出转矩:T=9550Nm、轴输入转矩:轴:T= Ti= Ti= Nm轴:T= Ti=Ti= Nm卷筒轴输入转矩:T= T= Nm 各轴输出转矩轴:T= T0.98=236.540.98=231.8m轴:T=T0.98=993.850.98=973.97 Nm卷筒轴输出转矩:T=T0.98=954.50.98=935.41 Nm输出转矩则分别为各轴输入转矩乘轴承效率0.98.6.传动零件设计计算6.1 V带设计6.1.1已知:电动机转速n=970r/min,轴n=346.43 r/min
11、,电动机输出功率P=8.94KW。查表13-8得 K=1.1,故P= KP=1.18.94=9.83Kw6.1.2选V带型号由P=9.83KW,n=970 r/min,由图13-15查知,选V.带B型带。6.1.3求大小带轮基准直径,由表13-9,取小带轮基准直径=160mm,现取160mm由式表13-9得,= d(1-)=2.8160(1-0.02)=448mm由表(13-9)取=450mm(虽使n略有减小,但其范围小于5,许可)。6.1.4验算带速VV= m/sV在525 m/s范围内,适宜。6.1.5求V带基准长度L和中心距a初步选择中心距a=1.5(+)=1.5(160+450)=91
12、5mm取a=600mm,符合0.7(+)a2(+ )式(13-2)得带长=2a+=2158mm查表13-2,对A型带选择L=2240mm,再由式(13-16)计算实际中心距:aa+ mm。6.1.6验算小带轮包角由式(13-1)得=180120,适宜。6.1.7求V带根数由式(1315)得 z=令n=970 r/m,=160mm,i=2.8查表(13-3)得 P=2.67KW查表(13-5)得 =0.33 KW由= 查表(13-7)得K=0.925查表(13-2)得K=1.0,由此可得Z=3.54取4根6.1.8求作用在带轮轴上压力表(131)得q=0.18 kg/m,故由式(1317)得单根
13、v带初拉力 = =应使带实际初拉力F(F)。作用在轴上压力=2zsin=2570N6.1.9带轮结构设计小带轮毂孔径 d= D=42mm小带轮基准直径 =84,即:故小带轮采取实心式大带轮基准直径 =450 350mm,故采取腹板式6.2齿轮设计已知:载荷改变不大,传动比i=4.42,小齿轮轴转速n=n=346.43 r/min,传动功率P=8.94 KW。6.2.1决定传动形式 因为i=4.42, 直齿圆柱齿轮传动比i4 斜齿圆柱齿轮传动比i7 所以选择斜齿圆柱齿轮传动。6.2.2 计算齿轮转矩6.2.3选择齿轮材料、精度等级及热处理方法考虑减速器功率不大(结构尺寸要小),中速中载材料工艺性
14、、价格等原因,决定大小齿轮均选择45#钢制造。采取软齿面 标准齿形()小齿轮调质处理 HBS1=241286 取260大齿轮常化(正火)处理 HBS2=217255 取240查图(10-20c),(10-20b) 得: =420 MPa =350 MPa查图(10-21d),(10-21c) 得:=590 MPa =550 MPa查表(108) 选8级精度齿轮。6.2.4 初选小齿轮齿数和螺旋角 初选z=21,则z=i z=214.41=92.82 取z=92实际齿数比: 传动比误差: 5%所以所选齿数可用。选6.2.5 按齿面接触疲惫强度设计参数由式(1021) 得:(1)初选=1.3 (表
15、11-3)(2)查表(10-7) 对称部署、软齿面=0.9-1.4 取1(3)查表(10-6) =188(4)查图(10-30) =2.45(5)査图(10-26)可依据公式计算 1.645(6)计算许用应力、应力循环次数N=60njL=60342.91830010 7.4810 应力循环次数 N=60njLi=7.4810/4.42 1.6910查图(10-18),(10-19) 得:=0.89 =0.94=0.92 =0.98 =1.251.50 取1.4(发生折断) 1(点蚀破坏)所以 :=267MPa=230 MPa=554.6MPa=539M Pa(7)计算小齿轮分度圆直径 由式(1
16、021)=48.62 mm(8)初算圆周速度=0.88m/s(9)查表(10-2) 载荷平稳 电动机KA1.0 查图(10-8) =0.88 8级 =1.08F=3619.91Nb=148.62=48.62=774.45N/mm100N/mm查表10-3 = =1.2查表10-4 对称部署 =1 b=48.62mm=1.15+0.18+0.311.342 =2.37 h=(2h+c)m=(2+0.25)2.37=5.33 查表10-4 1.34查图(10-13) =1.3K=1=1.74 K= =1=1.671(10)校正=48.62=53.58mm(11)重新计算模数=2.496 (12)计
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