机械设计基础专业课程设计范文.doc
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1、机械设计基本课程设计计算阐明书设计题目:一级圆柱齿轮减速器学院:材料学院班级:冶金0901学号: 设计者: 夏裕翔指引教师:姜勇日期: 7月目录一设计任务书3二传动系统方案拟定3三电动机选取3四传动比分派4五传动系统运动和动力参数计算5六传动零件设计计算6七减速器轴设计11八轴承选取与校核18九键选取与校核19十联轴器选取22十一减速器润滑方式,润滑剂及密封装置22十二箱体构造设计23十三参照文献26 计算及阐明 成果一、设计任务书1、设计任务 设计带式输送机传动系统,采用带传动和一级圆柱齿轮减速器。2、 原始数据 输送带轴所需扭矩 =1050Nm 输送带工作速度 =0.8m/s 输送带滚筒直
2、径 =380mm 减速器设计寿命为8年(两班制),大修期限四年。3、 工作条件 两班制工作,空载起动载荷平稳,常温下持续(单向)运转,工作环境多尘;三相交流电源,电压为380/220V。二、 传动系统方案拟定带式输送机传动系统方案如图所示:(画方案图)带式输送机由电动机驱动。电动机1将动力传到带传动2,再由带传动传入一级减速器3,再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5,带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器,采用直齿圆柱齿轮传动。三、 电动机选取按设计规定及工作条件选用Y系列三相异步电动机,卧式封闭构造,电压380V。 1、电动机功率依照已知条件由计算得知工作机所需有效效率 设
3、:1联轴器效率=0.97; 2闭式圆柱齿轮传动效率=0.99 3V带传动效率=0.96 4对轴承效率=0.99 5输送机滚筒效率=0.96由电动机至运送带传动总效率为 工作机所需电动机总功率 由表所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以拟定,满足PmPr条件电动机额定功率Pm应取为5.5KW 计算及阐明 成果 2、电动机转速选取依照已知条件由计算得知输送机滚筒工作转速 额定功率相似同类型电动机,可以有几种转速供选取,如三相异步电动机就有四种惯用同步转速,即、。(电动机空载时才也许达到同步转速,负载时转速都低于同步转速)。电动机转速高,极对数少(相应电动机定子绕组极对数为2、4、6、8),尺寸和质
4、量小,价格也便宜,但会使传动装置传动比加大,结构尺寸偏大,成本也会变高。若选用低转速电动机则相反。普通来说,如无特殊规定,普通选用同步转速为或电动机。 选用同步转速为 电动机,相应于额定功率Pm为5.5KW电动机型号应为Y132M2-6型。关于技术算据及相应算得总传动比为: 电动机型号:Y132M2-6 额定功率:5.5KW 同步转速:1000r/min 满载转速:960r/min 总传动比:23.863 电动机中心高H=132mm,轴伸出某些用于装联轴器段直径和长度分别为 D=38mm和E=80mm。四、 传动比分派带式输送机传动系统总传动比 由传动系统方案,分派各级传动比 五、传动系统运动
5、和动力参数计算传动装置从电动机到工作机有三轴,分别为、轴,传动系统各轴转速、功率和转矩计算如下: 轴(电动机轴): 计算及阐明 成果 轴(减速器高速轴) 轴(减速器低速轴) 轴(输送机滚筒轴) 计算及阐明 成果将计算成果和传动比及传动效率汇总如表11 轴号电动机带传动圆柱齿轮传动工作机轴轴轴轴转速n(r/min)96019240.2340.23功率P5.154.9444.8464.65 (kw)转矩T51.23245.911150.371103.84(Nm)传动比i54.77261传动效率0.960.98010.9603六、传动零件设计计算传动装置中除减速器外,普通先设计减速器外部传动零件。
6、1、V带传动 已知条件:原动机种类和所需传递功率(或转矩)、转速、传动比、工作条件 和尺寸限制等。 设计计算重要内容:拟定带种类、选取带型号、选取小带轮直径、大带轮直径、 中心距、带长度、带根数、初拉力F0和作用在轴上载荷FQ。 计算功率Pc 由表8-3查得=1.2,故 选用V带型号 依照Pc=6.6KW和小带轮转速,由图8-10可知,工作点处在B、C 型相邻区之间,可取B型和C型分别计算,最后择优选用。现取B型带。 小轮基准直径和大轮基准直径 计算及阐明 成果 但愿构造紧凑,由表6-4并参照表8-2a,取=140mm,选用,则大轮 基准直径 由表6-4取=710mm。此时从动轮实际转速 转速
7、误差 适当 验算带速 适当 初定中心距 因 先依照构造规定,取=800mm。 初算带基准长度L0 由表8-1,选用带基准长度Ld=3150mm。 实际中心距中心距a可调节,则 计算及阐明 成果 小带轮包角 ,能满足规定。 单根V带所能传递功率依照和查表8-2a,用插值法求得Po=2.1KW。 单根V带传递功率增量已知B型V带,小带轮转速,传动比 查表8-2b得:=0.29KW。 计算V带根数 由表8-5查得K=0.90;由表8-6查得KL=1.07,故 取z=3根。所采用V带为B-31503 作用在带轮轴上力由式(8-17)求单根V带张紧力 查表8-8得 故 计算及阐明 成果 因此作用在轴上力
8、为 2、齿轮设计 齿根弯曲强度计算 拟定作用在小齿轮上转矩T1 选取齿轮材料、拟定许用弯曲应力, 依照工作规定,采用齿面硬度 350HBS。 小齿轮选用合金钢,渗碳淬火为60HRC; 大齿轮选用碳素钢,表面淬火50HRC。 大齿轮=23HRC=1380MPa 小齿轮=500+11HRC=1050MPa 选取齿宽系数:查书P185得=0.4。 拟定载荷系数K :查书P183得K=1.8 计算中心距a 选取齿数并拟定模数 取 取原则模数(表9-1), 齿轮几何尺寸计算 小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 计算及阐明 成果 大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 中心距 大齿轮宽度 小齿轮宽度 因小齿轮齿面硬度高,
9、为补偿装配误差,避免工作时在大齿 轮齿面上导致压痕,普通比宽些,取 拟定齿轮精度级别 齿轮圆周速度 依照工作规定及圆周速度,由书P172表9-3选用8级精度。 轮齿接触强度验算 拟定许用接触应力 依照表9-5查得 =500-11HRC=1050MPa =1423HRC=1380MPa 验算弯曲应力 H1=969.4Mpa H2=467.8Mpa ,安全。 计算及阐明 七、减速器轴设计 1、减速器高速轴设计 (1)轴材料及热解决:选用45钢,正火解决,由书P259表12-1得: 毛坯直径100mm,硬度241HBS,抗拉强度MPa,屈服强 度MPa,弯曲疲劳极限MPa (2)初算轴最小直径,并进
10、行初步构造设计: 由书P261表12-2查得C=118107。 取 =32mm,,最小直径还要符合相配零件孔径(此处是V 带轮)原则尺寸,在此处开一键槽,因此d=1.0332mm=32.96mm, 取d=33mm。 (3)拟定轴各段直径:采用阶梯轴,尺寸按由小到大,由两端到中 央顺序拟定 A外伸端(与V带轮相连):取最小直径=40mm; BV带轮定位轴肩高H=0.08=3.2mm,故=+2H=46.4mm; C安装两滚动轴承处轴颈直径为=50mm; D要固定齿轮,需要安装一种套筒,取内径,外 径为60mm; E为便于齿轮安装,取齿轮轮毂与轴配合处直径d5=d3+2=52mm; 计算及阐明 取6
11、0mm。 F考虑轴承固定规定,取轴环直径; G。 (4)选取轴承类型: 由上述一系列直径,查手册P66表6-1得:轴承代号为6310。, 基本尺寸d=50mm,D=110mm,B=27mm。 安装尺寸。 基本额定动载荷,基本额定静载荷 (5)轴承盖设计: 带有密封件轴承盖,轴承外径D=72mm,取;即M8 时, (6)轴各段长度设计: A.箱盖壁厚,故 mm; B.箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙,取 ; C.箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙=8mm,故取; D.由于内壁至轴承座端面距离,查手册P161 表11-2得: E.依照,查手册P17表1-29得:外伸轴长度 F.轴承宽度B=27mm, 计
12、算及阐明 成果 G. ,5mm为套筒宽度; H.小齿轮宽度,故取 I.查手册P17表1-31得轴环宽度,取 (7)挡油环 因此轴承采用脂润滑,需要挡油环。取 (8)轴强度校核 按弯矩,扭矩合成强度计算轴计算简图如附图1所示: A决定作用在轴上载荷: 圆周力(d为小齿轮节圆直径) 径向力(为啮合角) B决定支点反作用力及弯曲力矩: 支承反力 截面I-I弯曲力矩 支承反力 截面I-I弯曲力矩 合成弯矩 轴上转矩,画出轴当量弯矩图,如附图2所示。 从图中可以判断截面I-I弯矩值最大,而截面承受纯扭,故校 核这两个截面。 计算及阐明 成果 C计算截面I-I与直径: 已知轴材料为45钢,正火,其;查书P
13、262表 12-3得:,。则 截面I-I处当量弯矩 轴截面-处当量弯矩 故轴截面I-I处直径 由于在截面I-I处有一键槽,因此轴直径要增长3%,即为38.9mm。 轴截面直径 由于在截面处有一键槽,因此轴直径要增长3%,即为30.5mm 前面取,故强度适当。 2、减速器低速轴设计 (1)轴材料及热解决:选用45钢,正火解决,由书P259表12-1 得:毛胚直径100mm,硬度241HBS,抗拉强度MPa, 屈服强度MPa,弯曲疲劳极限MPa (2)初算轴最小直径,并进行初步构造设计: 由书P261表12-2查得C=118107。 计算及阐明 取 =55mm,,最小直径还要符合相配零件孔径(此处
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