机械设计专业课程设计二级圆柱齿轮减速器计算说明指导书.doc
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1、机械设计课程设计计算阐明书设计题目:二级圆柱齿轮减速器专业、班级:学号:学生姓名:指引教师:成绩: 7 月18 日 浙江科技学院 机械与汽车工程学院目 录1. 设计任务书22. 前言33.电动机选取及传动装置运动和动力参数计算 箱体设计及阐明 44.带传动设计 85.齿轮设计 116.轴类零件设计 267.轴承寿命计算 388.键连接校核 409.润滑及密封类型选取 4110.箱体设计及阐明 4211.设计小结 4412.参照文献 441.设计任务书1.1课程设计目 课程设计是机械设计课程最后一种教学环节。课程设计时要综合运用本课程所学知识,以及如制图、工程力学、机械制造、材料及热解决、极限与
2、配合等课程知识,独立地进行设计。本课程设计是学生学习过程中第一种比较全面独立进行设计训练,是一种很重要教学环节。 学习机械设计普通办法,理解简朴机械装置、通用零件设计过程和普通环节。 进行基本工程训练。例如,设计计算、验算、估算及数据解决,绘图表达,使用参照资料、设计手册、原则和规范,编制设计计算书等技术文献。 树立对的科学设计思想,培养独立进行工程设计能力,为此后进行专业课程设计和毕业设计,以及从事其她设计打下良好基本。 巩固和加深各先修课基本理论和知识,融会贯通各门课程知识于设计中。1.2课程设计内容 1、减速器内部传动零件(齿轮和轴)设计计算。 2、联轴器、轴承和键选取和校核验算。 3、
3、减速器附件选取及阐明。 4、箱体构造设计。 5、润滑和密封选取和验算。 6、装配图和零件图设计和绘制。7、设计计算阐明书整顿和编写。1.3课程设计任务和规定 1)装配图1张(1号或0号图纸);2)零件图3张(齿轮或蜗轮、轴或蜗杆、箱体或箱盖);3)设计计算阐明书1份(不少于6000字)。2.前言2.1传动方案拟定采用普通V带传动加二级斜齿轮传动,如图2.1 图2.12.2原始数据输送带工作拉力 F=2.8KN,输送带速度 V=0.8m/s,卷筒直径D=550mm。3. 电机选取3.1 电动机类型选取 按工作规定和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其构造为全封闭自扇冷式构造,电压为380V。
4、3.2 选取电动机容量工作机有效功率P=,依照题目所给数据F=2.8KN,V=0.8m/s。则有:P=2.24KW从电动机到工作机输送带之间总效率为 =式中,分别为V带传动效率,滚动轴承效率,齿轮传动效率,联轴器效率,卷筒效率。据机械设计课程指引书表1可知=0.96,=0.98,=0.97,=0.99,=0.96,则有: =0.960.970.990.96 =0.79因此电动机所需工作功率为: P=2.84KW 3.3 拟定电动机转速按机械设计课程指引书表1推荐两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I=840和带传动比I=24,则系统传动比范畴应为:I=I齿I带=(840)(24)=16160工作机
5、卷筒转速为 n= 因此电动机转速可选范畴为 n=In=(16160)27.78 =(444.54444.8)符合这一范畴同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min和3000r/min四种。依照容量和转速,由关于手册查出有四种合用电动机型号,因而有四种传动比喻案,如下表。型 号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skgY100L-236.4288082.00.872.27.02.374791.834Y100L2-436.8143082.50.812.27.02
6、.365701.835Y132S-637.296083.00.82.06.52.266711.866Y132M-837.771082.00.72.05.52.061661.876综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见第2种方案比较适当。因而选定电动机型号为Y132S-63.4 传动装置总传动比和分派各级传动比1)传动装置总传动比 I=2)分派到各级传动比 I=已知i0合理范畴为24。初步取V带传动比=2.5则i3)分派减速器传动比参照机械设计课程指引书图12分派齿轮传动比得高速级传动比,低速级传动比为3.5 传动装置运动和动力参数计算各轴转速 各轴输入功率(式中:
7、 )各轴转矩TI=Tdi001=28.252.50.96=67.8NmTII=TIi112=67.84.40.980.97=283.58NmTIII=TIIi223=283.583.150.980.97=849.15NmT工作机轴=TIII42=849.150.980.99=823.85NmT输出=T输入0.98(式中: )运动和动力参数表轴名效率PKw转矩TNm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.8428.259602.50.96I 轴2.732.6867.866.443844.40.95II 轴2.602.55283.58277.9187.33.150.95III 轴2
8、.472.42849.15832.1727.71.000.97卷筒轴2.402.35823.85807.3727.74.带传动设计4.1 拟定计算功率P 据机械设计表8-8查得工作状况系数K=1.1。故有: P=KP4.2 选取V带带型 据P和nm查机械设计图8-11选用A带。4.3 拟定带轮基准直径d并验算带速 (1)初选小带轮基准直径d由机械设计表8-7和8-9,取小带轮直径d=100mm。 (2)验算带速v,有: =5.03 由于5.03m/s在5m/s30m/s之间,故带速适当。 (3)计算大带轮基准直径d 取=250mm4.4 拟定V带中心距a和基准长度L (1)依照机械设计式8-2
9、0初定中心距a=500mm(2)计算带所需基准长度 =1561mm由机械设计表8-2选带基准长度L=1550mm(3)计算实际中心距 中心局变动范畴: 4.5 验算小带轮上包角4.6 计算带根数z(1)计算单根V带额定功率P由和r/min查机械设计表8-4得 P=0.95KW据nm=960,i=2.5和A型带,查机械设计8-5得 P=0.11KW查机械设计表8-6得K=0.96,K=0.98,于是: P=(P+P)KK =(0.95+0.11)0.960.98 =0.9972KW(2)计算V带根数z 故取4根。4.7 计算单根V带初拉力最小值(F)由机械设计表8-3得A型带单位长质量q=0.1
10、05。因此 =158.1N4.8 计算压轴力F F=2Fsin(/2)=24158.1sin(162.6/2) =1250N设计结论选用A型普通V带4根,基准带长L0=1640,基准直径dd1=100mm,dd2=250mm,中心距a=471.75541.5mm,F0=158.1N5.齿轮设计5.1高速级齿轮设计1.选定齿轮类型,精度级别,材料及模数 (1)按规定传动方案,选用圆柱斜齿轮传动,压力角取20; (2)运送机为普通工作机器,速度不高,参照机械设计表10-6, 故用8级精度; (3)材料选取。由机械设计表10-1选取小齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(正
11、火)硬度为200HBS,两者硬度差为40HBS; (4)选小齿轮齿数为Z1=24,大齿轮齿数Z2可由Z2=Z1得 Z2=105.6,取107; (5)初选螺旋角=142.按齿面接触疲劳强度设计 (1)按公式: 1)拟定公式中各数值 试选KHt=1.3。 由机械设计表10-7选用齿宽系数=1。 计算小齿轮传递转矩,由前面计算可知: T1=6.78N。 由机械设计表10-5查材料弹性影响系数ZE=189.8MP 由机械设计表10-20查取区域系数ZH=2.433 由机械设计式(10-21)计算接触疲劳强度重叠度系数 =arctan() =arctan() = = arcos()= = arcos
12、()= = = 1.66 = = =1.905 = = 0.66由机械设计式(10-23)可得螺旋角系数 计算接触疲劳许用应力 由机械设计图10-25d按齿面硬度查小齿轮接触疲劳强 度极限=580MP;大齿轮接触疲劳强度极限=560MP。由机械设计式(10-15)计算应力循环次数 = = 6038413651610= 1.34 = = = 3.06 由机械设计图10-23取接触疲劳寿命系数 = 0.91 , = 0.97 取失效概率为1,安全系数S=1,有 = = MPa = 528 MPa = = MPa= 543.2 MPa取和中较小者作为该齿轮副接触疲劳需用应力=528 MPa2) 试算
13、小齿轮分度圆直径 = mm =41.18mm(2)调节小齿轮分度圆直径 1)计算实际载荷系数前数据准备 计算圆周速度。 v= m/s =0.82m/s 计算齿宽b b=141.18 mm =41.18mm 2)计算实际载荷系数KH。 由机械设计表10-2查得使用系数= 1 依照v = 0.82 m/s ,8级精度,查机械设计图10-8得动载系 数 = 1.05 齿轮圆周力Ft1=2T1/dlt=26.78/41.18N=3293N KA Ft1/b=13293/41.18N/mm=79.97N/mm100N/mm 查机械设计表10-3得齿间载荷分派系数=1.4 由机械设计表10-4用插值法查得
14、8级精度、小齿轮相对支承 非对称布置时,=1.45 则载荷系数为 K = = 1 1.05 1.4 1.45 = 2.13 3)实际载荷系数校正所算得分度圆直径: = = 41.18 mm= 48.55 mm 及相应齿轮模数 =3.按齿根弯曲疲劳强度设计(1)由式(10-20)试算齿轮模数,即 mnt 1)拟定计算参数试选载荷系数KFt=1.3由机械设计式(10-18),可得计算弯曲疲劳强度重叠度系数 。 =0.25 + = 0.25 + = 0.68由机械设计式(10-19),可得计算弯曲疲劳强度螺旋角系数 计算 由当量齿数 查机械设计图10-17,得齿形系数YFa1=2.62,YFa2=2
15、.18。 由机械设计图10-18查得应力修正系数Ysa1=1.6、Ysa2=1.80 由机械设计图10-22查得弯曲疲劳寿命系数 = 0.9 , = 0.95由机械设计图10-24c查得小齿轮和大齿轮齿根弯曲疲劳极限分别为 = 330 MPa = 310 MPa 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由机械设计式(10-14)得 = = = 212.14 MPa = = = 210.36 MPa 由于小齿轮不不大于大齿轮,因此取2)计算齿轮模数mnt =4(2)调节齿轮模数 1)计算实际载荷系数前数据准备 圆周速度v d1=mntz1/cos=1.6424/cos14mm=40.56mm v= m/s
16、 =0.82m/s 齿宽b b=140.56 mm =40.56mm 齿高h及宽高比b/h b/h=40.56/3.69=10.992)计算实际载荷系数KF。 依照v = 0.82 m/s ,8级精度,查机械设计图10-8得动载系 数 = 1.04齿轮圆周力Ft1=2T1/dlt=26.78/40.56N=3343N KA Ft1/b=13343/40.56N/mm=82.40N/mm100N/mm 查机械设计表10-3得齿间载荷分派系数=1.4由机械设计表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承 非对称布置时,=1.45,结合b/h=10.99,查图10-13,得=1.35 则载荷系数为
17、 K = = 1 1.04 1.4 1.35 = 1.973)由机械设计式(10-13),可得实际载荷系数算得齿轮模 数: = = 1.64 mm= 1.88 mm4.几何尺寸计算(1)计算中心距 a =135mm考虑模数从1.64增大到2,取中心距为134.5(2)按调节后中心距修正螺旋角=13.1(3)计算分度圆直径 (4)计算齿轮宽度 b= 取b1=55mm,b2=50mm5. 大小齿轮各参数见下表高速级齿轮有关参数(单位mm)表5-1名称符号数值模数mn2压力角20螺旋角13.1齿顶高2齿根高2.5全齿高4.5分度圆直径49.28219.7齿顶圆直径53.28223.7齿根圆直径44.
18、28214.7基圆直径46.3206.5中心距134.55.2低速级齿轮设计1.选定齿轮类型,精度级别,材料及模数 (1)按规定传动方案,选用圆柱斜齿轮传动,压力角取20; (2)运送机为普通工作机器,速度不高,参照机械设计表10-6, 故用8级精度; (3)材料选取。由机械设计表10-1选取小齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(正火)硬度为200HBS,两者硬度差为40HBS; (4)选小齿轮齿数为Z1=24,大齿轮齿数Z2可由Z2=Z1得 Z2=75.6,取77; (5)初选螺旋角=142.按齿面接触疲劳强度设计 (1)按公式: 1)拟定公式中各数值 试选KHt
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