机械设计课程设计-二级减速器机械设计说明书.docx
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1、学号06141306成绩课程设计说明书设计名称 设计带式运输机传动装置设计时间 2016年9-12月系 别 机械与汽车工程系专 业 车辆工程班 级 13班姓 名 指导教师 2016 年 12月 26日 目录一、课程设计任务书3(一)、设计课题3(二) 、设计工作量4(三)、设计步骤4二、电动机的选择5三、计算总传动比及分配各级的传动比6四、运动参数及动力参数计算7五、传动件的设计计算8(一)、V带传动的设计8(二)、高速级直齿圆柱齿轮设计:11(三)、低速级直齿圆柱齿轮设计:14七、 轴的设计18(一)、中间轴的设计18(二) 、输入轴的设计19(三) 、输出轴的设计21八、 轴的校核23(一
2、)、中间轴的校核23(二)、输入轴的校核25(三)、输出轴的校核27九、 轴承的选择与校核28十、键的选择与校核29十一、润滑方式及密封方式的选择30十二、减速器箱体及附件的设计30十一、总结感想32附表331. 书面材料33(1)课程设计说明书1份;33(2)二级减速器装配图1张(A0);33(3)箱盖零件图1张(A2);332.电子文档33附图36参考文献37一、课程设计任务书(一)、设计课题设计带式运输机传动装置(1-7号)已知条件:(1)运输带工作拉力; (2)运输带工作速度; (3)滚筒直径; (4)工作机传动效率; (5)输送带速度允许误差为5%; (6)工作情况:两班制,连续单向
3、运转,载荷较平稳; (7)工作环境:室内工作,湿度和粉尘含量为正常状态,环境最高温度为35度; (8)要求齿轮使用寿命为10年(每年按300天计); (9)生产批量:中等。 (10)动力来源:电力,三相交流,电压380V。传动方案:如图1所示。设计工作量:(1)建立组成减速器的各零件的三维模型及减速器装配模型; (2)减速器装配图1张(A0或A1图纸); (3)零件工作图1张(同一设计小组的各个同学的零件图不得重复,须由指导教师指导选定); (4)设计计算说明书1份。图1(二) 、设计工作量(1)建立组成减速器的各零件的三维模型及减速器装配模型;(2)减速器装配图1张(A0或A1图纸);(3)
4、零件工作图1张(同一设计小组的各个同学的零件图不得重复,须由指导教师指导选定);(4)设计计算说明书1份。(三)、设计步骤(1)设计计算:电动机的选择一总体设计传动比的分配各传动轴的运动和动力参数计算V带传动的设计二传动零件的设计计算齿轮传动的设计轴的材料选择和最小直径估算三轴的设计减速器装配草图的设计轴的结构设计四轴的校核五键的选择和校核滚动轴承的选择六滚动轴承的选择和校核滚动轴承的校核七联轴器的选择八箱体及其附件设计九润滑、密封的设计2用Catia软件构建零件三维模型及装配模型每位同学都要依据自己的设计参数独立建模。3绘制典型零件的零件图、绘制装配图。零件图每人一张,由指导教师分配任务。4
5、整理说明书(A4)按指导书78、79页的要求编写。注:附图内容包括:零件三维模型图、装配模型图、零件图、装配图、爆炸图二、电动机的选择(1)、选择电动机类型:根据工作和电源条件,选择Y系列三相异步电动机。(2)、选择电动机功率:工作机使用功率; Pw=Kw=5.06 Kw电动机到滚筒轴的传动总效率:, , , 分别代表V带轮传动,滚动轴承,直齿圆柱齿轮,联轴器的效率,由设计指导书查表分别取0.95、0.99、0.99、0.98,则: 故:所需电动机功率: (3)、选择电动机额定功率:工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;工作环境:室内工作,湿度和粉尘含量为正常状态,环境最高温度为35度;
6、电动机额定功率只需略大于Pn即可,所以(4)、选择电动机转速:滚筒直径D=300mm滚筒工作转速:按照表查得:V带传动比范围:二级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围:总传动比推荐范围:电动机转速可选范围:型号额定功率P/kW满载转速nm/(rmin-1)同步转速n/(rmin-1)电动机中心高H/mm外伸轴直径和长度D/mm*E/mmY132M-47.51440150013238*80综合考虑电动机、传动装置尺寸、重量以及传动比分配,因此选定电动机型号为Y132M-4,其主要外形尺寸查表得下表:三、计算总传动比及分配各级的传动比(1)、传动系统的总传动比: i=28.26(2)、分配传动系统的各级
7、传动比:假设V带传动分配的传动比i1=2.2,则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比i=12.85二级减速器中:高速级齿轮传动比:i2=3.14低速级齿轮传动比:i3=4.09四、运动参数及动力参数计算(1):各轴转速:减速器传动装置从各轴从高速至低速依次编号为:轴、轴、轴。各轴转速为:=1440 r/min=352.38r/min=112.10 r/min r/min(2)、各轴输入功率:按电动机所需功率Pn计算各轴输入功率,即电动机的输入功率:P0=Pn=5.89 kw第一根轴的输入功率:P=Pn=5.890.95=5.60 kw第二根轴的输入功率:P=P=5.600.990.97=5.38
8、kw第三根轴的输入功率:P=P=5.380.990.97=5.16 kw工作机轴功率:Pw=P5.16*0.99*0.99=5.06 kw(3):各轴转矩:电动机轴的转矩:T0=9550第一根轴的转矩:T=第二根轴的转矩:T=第三根轴的转矩:T=工作机轴的转矩:Tw=将计算结果汇总列表如下:轴名参数电动机轴轴轴轴工作机轴转速n/(rmin-1)1440352.38 112.10 50.9650.96功率P/kW5.89 5.60 5.38 5.16 5.06 转距T/(N)39.09 151.76 458.11 967.74 948.48 传动比i2.24.09 3.14 1效率0.950.9
9、6 0.96 0.96 五、传动件的设计计算(一)、V带传动的设计设计带传动的主要参数:已知带传动的工作条件:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;传递的功率Ped=7.07Kw,小带轮转速n1=1440r/min,大带轮转速n2=352.38r/min,传动比i1=2.2。设计内容包括:带的型号、长度、根数、传动中心距,带轮的直径及结构尺寸等等。(1)、确定设计功率PdPd= KAPed=7.07kw式中:KA=1.2(2)、选择带型根据设计功率Pd和小带轮转速n1,选择B型V带 (3 )、选择带轮的基准直径并验算带速为了避免弯曲应力过大,应使小带轮直径所以取小带轮基准直径D1=140mm验算带
10、速v其中普通V带vmax=2530m/s带速也不宜过低,否则带受的拉力过大。一般带速v=525m/s代入数据得: =10.55m/s带轮符合推荐范围。(4)、 计算大带轮的基准直径D2= D1i=2.2根据基准直径系列,初定D2=308mm转速误差=230HBS),8级精度,查表6-2得小齿轮45钢表面调质HB=230240HBS大齿轮45钢表面淬火HB=190200HBS因为小齿轮是高速极,在啮合过程中,小齿轮的啮合次数比大齿轮多,小齿轮齿面硬度比大齿轮高3050HBS。(2)、按齿根弯曲疲劳强度设计确定式中各项数值:A、由表查,故初选载荷系数B、由表,非对称分布,选取齿宽系数0.6C、小齿
11、轮传递的转矩 D、由弹性系数表,查得E、由节点区域系数图,查得F、接触重合度系数Z,查得由式 得由式得由接触强度的寿命系数图,查得,取由齿轮的接触疲劳极限图,查得取 设计齿轮参数将确定后的各项数值代入设计公式,求得修正: m/s 由使用系数表,查得 由动载系数图,查得 由齿轮载荷分布系数图,查得 由齿间载荷分配系数表,查得则 m= 由渐开线齿轮的标准模数表,选取第一系列标准模数m=2.5。齿轮主要几何尺寸:取,(3)、校核齿根弯曲疲劳强度;a、 重合度系数,;b、 由外齿轮的齿形系数图和外齿轮的应力修正系数图,查得:; ;c、 由弯曲强度的寿命系数图,查得,由齿轮的弯曲强度疲劳极限图,按齿轮齿
12、面硬度均值,查得:取将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得d、 故齿轮的弯曲疲劳强度足够。 将计算结果汇总列表如下:高速极小齿轮高速极大齿轮齿轮材料45钢45钢热处理方法表面调质表面淬火齿面硬度230240HBS190200HBS精度等级88齿数31127齿数比4.09模数2.5中心距197.5mm齿轮直径77.5mm317.5mm齿轮宽度60mm55mm(三)、低速级直齿圆柱齿轮设计:(1)、 选择齿轮材料、热处理、精度等级、齿轮齿数根据工作条件与已知条件,减速器应采用闭式软齿面齿轮;小齿轮齿数,大齿轮齿数,取;传动比,取117设计说明(HB=230HBS),8级精度,查表6-2得小齿轮
13、45钢表面调质HB=230240HBS大齿轮45钢表面淬火HB=190200HBS因为小齿轮是高速极,在啮合过程中,小齿轮的啮合次数比大齿轮多,小齿轮齿面硬度比大齿轮高3050HBS。(2)、按齿根弯曲疲劳强度设计确定式中各项数值:A、由表查,故初选载荷系数B、由表,非对称分布,选取齿宽系数0.9C、小齿轮传递的转矩 D、由弹性系数表,查得E、由节点区域系数图,查得F、接触重合度系数Z,查得由式 得由式得由接触强度的寿命系数图,查得,取由齿轮的接触疲劳极限图,查得取 设计齿轮参数将确定后的各项数值代入设计公式,求得修正: m/s 由使用系数表,查得 由动载系数图,查得 由齿轮载荷分布系数图,查
14、得 由齿间载荷分配系数表,查得则 m= 由渐开线齿轮的标准模数表,选取第一系列标准模数m=3。齿轮主要几何尺寸:取,(3)、校核齿根弯曲疲劳强度;e、 重合度系数,;f、 由外齿轮的齿形系数图和外齿轮的应力修正系数图,查得:; ;g、 由弯曲强度的寿命系数图,查得,由齿轮的弯曲强度疲劳极限图,按齿轮齿面硬度均值,查得:取将确定出的各项数值代入弯曲强度校核公式,得h、 故齿轮的弯曲疲劳强度足够。 将计算结果汇总列表如下:高速极小齿轮高速极大齿轮齿轮材料45钢45钢热处理方法表面调质表面淬火齿面硬度230240HBS190200HBS精度等级88齿数37117齿数比3.14模数3中心距231mm齿
15、轮直径111mm351mm齿轮宽度105mm100mm七、 轴的设计(一)、中间轴的设计1、中间轴的材料选择和最小直径估算材料选45钢,调质处理,其各项数据列表如下:抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳强度剪切疲劳极限许用弯曲应力640355275155602、 初步估算轴的直径按扭转强度法进行最小直径估算,即:初算轴径时,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽是,两个键槽是, 。查表可知:取中间轴=110。中间轴:,因中间轴最小直径处安装滚动轴承,取为标准值。3、 .中间轴各段轴的结构设计(1)、中间轴各轴段直径设计d21: 最小直径,滚动轴承处轴段,d21
16、=d2min=40mm,滚动轴承选取6008号轴承,其尺寸为d22: 安装高速级大齿轮,d22=55mmd23: 轴向定位,d23=65mmd24: 安装低速级小齿轮,d24=60mmd25: 轴承处轴段,滚动轴承选取6008号轴承,其尺寸为d26=d21=40mm,取d25=40mm(2)、中间轴各轴段长度设计L21: 由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定,L21=40mmL22: 高速大齿轮宽度,为使结构紧凑,故取L22=53mmL23: 轴向定位宽度 L23=27.5mmL24: 低速小齿轮宽度,取L24=103mmL25:由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定,L25=37.50mm(3)、
17、其他结构设计齿轮与轴之间的定位均采用A型普通平键连接,第段查表得平键bhL=16mm10mm45mm,第段查表得平键bhL=16mm10mm45mm,其与轴配合都为H7/r6,轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。(4)、中间轴结构图如下:(二) 、输入轴的设计1、输入轴的材料选择和最小直径估算材料选45钢,调质处理,其各项数据列表如下:抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳强度剪切疲劳极限许用弯曲应力640355275155602、初步估算轴的直径按扭转强度法进行最小直径估算,即:初算轴径时,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个
18、键槽是,两个键槽是, 。查表可知:取中间轴=115。输入轴: ,因高速轴最小直径处安装皮带轮,要有一个键槽,则: 。取,3、输入轴各段轴的结构设计(1)、输入轴各轴段直径设计 d11:安装皮带轮,由机械设计手册取为B型带带轮基准孔径系列标准值。,d11=d1min=31mmd12:安装轴承端盖段,取d12=36mmd13:安装滚动轴承,滚动轴承选取6208号轴承,其尺寸为取d13=40mmd14:轴肩定位,d14=46mmd15:轴环 ,d15=51mmd16:安装高速小齿轮,d16=45mmd17:安装滚动轴承,滚动轴承选取6208号轴承,其尺寸为取d13=40mm(2)、输入轴各轴段长度设
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