一级斜齿圆柱齿轮减速器专业课程设计项目说明指导书.doc
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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目:一级斜齿圆柱齿轮减速器 学 院:机械工程学院 班 级:机械(卓越) 姓 名: 学 号: 指导老师:朱长顺 1月10日(江苏大学)江苏大学机械原理及设计()课程设计任务书(两周)设计题目:设计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机 两 班制连续工作,单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘。减速器小批量生产,使用期限 5 年,运输带速度允差5。已知工作条件:F:运输带拉力(kN): 2.5 V:运输带速度(m/s): 1.3 D:卷筒直径(mm): 400 详见设计参数表(学号和题号对应)设计任务:1减速器装配图一张;2零件工作图若干张(齿轮、轴或箱体等,
2、具体由老师指定);3设计计算说明书一份。评分标准:1图纸占40%;2计算说明书占30;3课程设计答辩占30。班 级: 机械(卓越)1402 指导老师: 朱长顺 时 间: 年 1 月 10日附:一级减速器设计参数表 学号F(kN)V(m/s)D(mm)012.21.0300022.21.2350032.21.4400042.21.6450052.31.2350062.31.3400072.31.4400082.31.5450092.51.2350102.51.3400112.51.4400122.51.5450132.61.0300142.61.2350152.61.4400162.61.545
3、0172.81.2350182.81.3400192.81.4400202.81.5450212.91. 1350222.91.2350232.91.3400242.91.4400253.01.2350263.01.3400273.01.4400283.01.5450293.21.0300303.21. 1350313.21.2350323.21.3400333.31.0200343.31.1250353.31.2300序言一、 设计背景计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机 两 班制连续工作,单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘。减速器小批量生产,使用期限 5 年,运输带速度允差5
4、。 1、V带传动 2、一级斜齿圆柱齿轮减速器 3、运输带 4、联轴器 5、电动机 6、卷筒 图1 带式运输机构 二、 设计目标和意义机械设计基础课程设计是机械设计基础课程设计关键实践步骤,是第一次较全方面设计能力训练,在实践学生总体培养目标中占相关键地位。1.综合利用机械设计基础课程及相关先修课程理论和生产实际知识进行机械设计训练,从而使这些知识得到深入巩固和扩张。2.学习和掌握设计机械传动和和简单机械基础方法和步骤,培养学生工程能力及分析问题处理问题能力。3.提升学生在计算、制图、计算机绘图、利用设计资料、进行经验估算、机械设计方面基础技能。目录一、 总体方案设计8二、电动机选择和运动、动力
5、参数计算81.电动机选择82.传动比分配103.机械装置运动和动力参数计算11三、 V带设计计算121.确定计算功率122.选择窄V带型号123.确定带轮基准直径124.确定窄V带基准长度和传动中心距a125.验算主动轮上包角136.计算窄V带根数z137.计算预紧力138.计算压轴力139.带轮结构设计14四、 齿轮设计141.选定齿轮精度等级、材料及齿数142.按齿根弯曲疲惫强度设计143.计算164.几何尺寸计算175.校核齿面接触疲惫强度176.结构设计18五、 轴设计计算191.初步估算转轴受扭段最小直径192.联轴器选型193.轴承选择204轴上零件周向定位205.校核低速轴(输出
6、轴)强度206.按疲惫强度条件校核输出轴强度23六、 滚动轴承寿命校核251.齿轮轴(高速轴)上轴承校核252.低速轴上轴承校核26七、 平键联接强度计算271.大齿轮和轴联接键校核272. 低速轴和半联轴器联接键校核283.高速轴和半联轴器联接键校核28八、减速器箱体设计29九、 润滑和密封设计31十、技术要求31设计小结32参考文件33项目-内容设计计算依据和过程计算结果一、 总体方案设计二、电动机选择和运动、动力参数计算1.电动机选择电动机和V带轮连接,经过V带传动将动力传动到一级斜齿圆柱齿轮减速器输入轴,输出到卷筒带动运输带进行工作。其中联轴器选择弹性联轴器,轴承选择圆锥滚子轴承。 通
7、常机械装置设计中,原动机多选择电动机。电动机输出连续转动,工作时经传动装置调整转速和转矩,可满足工作机多种运动和动力要求。电动机为标准化、系列化本品,由专门厂家按国家标准生产,性能稳定,价格较低。设计时可依据设计任务具体要求,从标准产品目录中选择。1.电动机类型和结构形式电动机按电源分有直流和交流两种。通常工程上常见三相异步交流电动机,其中Y系列为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电源电压380V,用于非易燃、易爆、腐蚀性工作环境,无特殊要求机械设备,如机床、农用机械、运输机等,也适适用于一些起动转矩有较高要求机械,如压缩机等。YZ系列和YZR系列分别为笼型转子和绕线转子三相异步电动机,含有较
8、小转动惯量和较大过载能力力,可适适用于项目-内容设计计算依据和过程计算结果可适适用于频繁起制动和正反转工作情况,如冶金、起重设备等。对有特殊要求工作场所,应按特殊要求选择,如井下设备对防爆要求严格,可选择防爆电动机等。2.电动机容量和转速电动机关键根据其容量和转速要求选择。电动机容量大,则体积大、重量重,价格高;转速高,磁极对数少,则体积小、重量轻,价格低。所选电动机容量应大于工作要求容量,即电动机额定功率Ped通常要略大于设备工作机所需电动机功率Pd,此功率也是电动机实际输出功率,即 Ped Pd式中,Pd由工作机所需功率Pw和传动装置总效率决定, Pd=Pw/式中,等于传动装置各部分连乘积
9、,即=12n。 Pw=Fv/1000=Tnw/9550 kW 式中,F位工作机所需牵引力或工作阻力(N);v位工作机受力方向上速度(m/s);T位工作机所需扭矩(Nm);nw位工作机转速(r/min)。此次设计中运输带拉力F=2.5kN,运输带速度v=1.3m/s,卷筒直径D=400mm此次设计根据工作要求选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V。(1)选择电动机容量工作机所需功率为Pw=Fv/1000=3.25kW按表2-5确定各部分效率为:V带传动效率1=0.96,滚动轴承(一对)2=0.99闭式齿轮传动3=0.98,弹性联轴器4=0.992,传动滚筒效率5=0.96传动装
10、置总效率为 工作机所需电动机功率 Pd=Pw/=3.775kW运输带拉力F=2.5KN运输带速度v=1.3m/s卷筒直径D=400mm选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V。工作机所需功率为Pw=3.25kW传动装置总效率为 工作机所需电动机功率 Pd=3.775kW项目-内容设计计算依据和过程计算结果2.传动比分配因为载荷平稳,电动机额定功率Ped略大于Pd即可。由Y系列电动机技术数据,选电动机额定功率Ped为4kW。(2) 确定电动机转速,滚筒轴工作转速 通常,V带传动传动比常见范围为24,一级圆柱齿轮减速器传动比为18,通常传动比i5,则总传动比范围为故电动机转速可选范
11、围为符合这一范围同时转速有750、1000r/min。选择Y160M1-8,额定功率4KW,满载转速960r/min。传动装置总传动比依据电动机满载转速nd,和工作机轴转速nw.计算确定。i=nd/nw当传动装置为多级组合时,总传动比ia为各级传动比连乘积,即ia=i1i2in传动装置各级传动比分配结果对传动装置外廓尺寸和重量全部有影响。分配合理,能够使其结构紧凑、成本降低,且较易取得良好润滑条件。传动比分配关键应考虑以下几点1)对于不一样传动形式、不一样工作条件下,传动比常见值见表2-4。其传动比通常应在推荐范围内选择,不要超出最大值。2)各级传动零件应做到尺寸协调,避免发生相互干涉,且要易
12、于安装。(1) 总传动比 (2) 分配传动装置各级传动比取V带传动传动比电动机额定功率 Ped=4kW滚筒轴工作转速电动机型号选择Y160M1-8总传动比项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.机械装置运动和动力参数计算取一级圆柱齿轮减速器传动比注意:以上传动比分配只是初步。0轴(电动机轴)1轴(高速轴) 2轴(低速轴)3轴(滚筒轴)见表1轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出0轴3.77537.559603.54.4210.960.970.981轴3.6243.588126.17124.9274.32轴3.5163.481541.14535.7362.
13、053轴3.4533.418531.44526.1362.05表1 各轴运动和动力参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果三、 V带设计计算1.确定计算功率2.选择窄V带型号3.确定带轮基准直径4.确定窄V带基准长度和传动中心距a由表2-6-7查得工矿系数依据图2-6-10选择SPZ型带小带轮转速由表2-6-4、表2-6-11及图2-6-10取主动轮直径依据式(2-16-19a),计算从动轮直径按表2-6-12取按式(2-6-20)验算带速依据式(2-6-21)、0.7()2()初步定中心距依据式(2-6-22)SPZ带速度合格项目-内容设计计算依据和过程计算结果5.验算主动轮上包角6.计算窄
14、V带根数z7.计算预紧力8.计算压轴力计算带所需基准长度由表2-6-3选择带基准长度按式(2-6-23)计算实际中心距依据式(2-6-25)、式(2-6-26)计算中心距变动范围最小中心距 按式(2-6-7)验算包角由表2-6-5查得由表2-6-6查得由表2-6-3查得依据式(2-6-28)计算带根数取带根数根由表2-6-5查得依据式(2-6-29)计算预紧力依据式(2-6-30)计算压轴力主动轮包角合格根项目-内容设计计算依据和过程计算结果9.带轮结构设计四、 齿轮设计1.选定齿轮精度等级、材料及齿数2.按齿根弯曲疲惫强度设计V带轮材料(v30m/s)选择HT200电动机轴径d=42mm故主
15、动轮为实心式结构从动轮选择轮辐式结构标准斜齿圆柱齿轮传动1) 运输机为通常机器,速度不高,故选择7级精度。2) 用硬齿面齿轮设计此传动。大、小齿轮材料为40Cr,并进行调质及表面淬火,齿面硬度为4844HRC,3) 选择小齿轮齿数,大齿轮齿数齿轮减速器传动比齿数应为互质数,取(1) 确定公式内各计算数值1) 由式(2-8-1)2) 试选初估由表2-8-7取3) 由图2-8-18h查得,由表2-8-8查得。4) 由式(2-8-14),计算应力循环次数V带路材料HT200主动轮为实心式结构从动轮为轮辐式结构项目-内容设计计算依据和过程计算结果5) 由图2-8-16查得6) 由式(2-8-13)计算
16、齿根弯曲许用应力 7)计算当量齿数8) 由表2-8-6插值计算: 9) 计算大、小齿轮 10) 由图2-8-12查得11) 由式(1-5-39)得当项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.计算12) 由是(1-5-35)及式(1-5-32)得13) 由式(2-8-21)得14) 由式(2-8-22)得1) 计算法向模数2)计算分度圆直径3)计算圆周速度4)计算齿宽5) 计算载荷系数K一直使用系数;依据,7级精度,由图2-8-7查得;假设由表2-8-3查得,由表2-8-4项目-内容设计计算依据和过程计算结果4.几何尺寸计算5.校核齿面接触疲惫强度中硬齿面齿轮查得小齿轮相对支撑对称部署、6级精度、
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