一级减速器机械设计基础课程设计汇总(共20页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上重庆机电职业技术学院课程设计说明书设计名称： 机械设计基础 题 目： 带式输送机传动装置 学生姓名： 彭 浪 专 业： 机械设计与制造 班 级： 2012级 5 班 学 号： 02 指导教师： 杨 阳 日 期： 2013 年 12 月 8 日 重庆机电职业技术学院课程设计任务书 机械设计与制造 专 业 2012 年级5 班一、设计题目带式输送机传动装置已知条件：1.工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为±0.5%；2.使用折旧期：五年；3.动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；4.滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。原始数据表参数题号12345运输带工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6运输带工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直径D/(mm)400400400450450参数题号678运输带工作拉力F/（KN）2.42.22.1运输带工作速度V/（m/s）1.51.41.5卷筒直径D/(mm)400400500选择的题号为 5 号数据为：运输带工作拉力F = 3200 N运输带工作速度v = 1.5 m/s卷筒直径D = 400 mm二、主要内容1.拟定和分析传动装置的设计方案；2.选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；3.进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴的强度；4.绘制减速器装配图；5.绘制零件工作图；6.编写设计计算说明书。三、具体要求本课程设计要求在2周时间内完成以下的任务：1.绘制减速器装配图1张（A2图纸）；2.零件工作图2张（齿轮和轴，A4图纸）；3.设计计算说明书1份，约3000字左右。四、进度安排次序设计内容时间分配（天）1指导老师介绍课程设计注意事项12拟定设计方案13传动件的设计计算24画装配图25画零件图26编写设计说明书2五、成绩评定指导教师 杨 阳 签名 日期 2014 年 1 月8 日系主任 张利国审核 日期 2014 年1 月 10 日专心-专注-专业目 录 0124三 箱体的选择和确定56 一 设计任务的分析1.1本课程设计的目的(1)通过课程设计使学生运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，是学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生机械设计的基本能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生具有查阅设计资料（标准手册、图册等）的能力，掌握经验估算等机械设计的基本技能，学会编写一般的设计计算说明书。1.2 本课程设计的内容、任务及要求1.2.1课程设计的内容（1）拟定和分析传动装置的设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置的运动的动力参数；（3）进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴、轴承、联轴器、键等零部件的强度，选择润滑和密封方式；（4）绘制减速器装配图；（5）编写设计计算说明书，准备答辩。1.2.2课程设计的任务（1）绘制减速器装配图1张用A1或A0图纸绘制）；（2）绘制零件工作图12张A4或A3（齿轮、轴、箱体等）；（3）编写设计计算说明书一份。1.2.3 课程设计的要求在课程设计前，应认真阅读任务书，了解设计题目及设计内容，搞清楚所要设计的传动装置包含哪些机构及传动路线。如果任务书中没有给出传动简图，则应首先了解设计的已知数据及工作类型，并对所学的有关传动机构的运动特点、总体传动性能及某些传动数据的常用范围进行复习，然后根据工作的要求将有关机构进行不同的组合，画出不同的传动简图，依据先修知识，选出12种较合理的传动方案，同时进行设计（在进行装配图设计之前，对两种传动的数据进行比较，选择最合理的一组进行后续设计）。上述工作完成之后，应认真阅读课程设计指导书有关总体及传动设计计算的章节，开始设计计算。1.3 课程设计的步骤1.3.1设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。1.3.2 总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；、（4）计算各轴的转速。功率和转矩。1.3.3传动件的设计计算（1）计算齿轮传动、带传动、的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。1.3.4装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、键连接的强度；（4）绘制减速器箱体结构；（5）绘制减速器附件。1.3.5装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。1.3.6 零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件的工作图；（2）绘制轴类零件的工作图；（3）绘制其它零件的工作图。1.3.7 编写设计说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图； (2)写出设计总结，一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获、体会及不足之处。二 传动装置的总体设计2.1选择电动机2.1.1选择电动机类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇式冷式笼型三相异步电动机，电压380V。2.1.2选择电动机的容量电动机所需工作功率为P×d=Pw/nw=60×1000V/D=(60×1000×1.5)/ (3.14×400)=71.66 r/min其中联轴器效率=0.99，滚动轴承效率（2对）0.98，闭式齿轮传动效率=0.97，V带效率=0.96，滚筒效率=0.96代入得 传动装置总效率：=0.85工作机所需效率为：Pw=FV/1000=3200×1.5/1000=4.8Kw则所需电动机所需功率：Pd=Pw/=4.8/0.85=5.64Kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可由机械设计基础实训指导附录5查得Y系列的点击数据，选电动机的额定功率为7.5Kw.2.13确定电动机转速卷筒轴工作转速：由nw=71.66r/min，V带传动的传动比为i1=24;闭式齿轮单级传动比常用范围为i2=38,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：I总=i1×i2=632 故电动机的转速可选范围为nd=nw×I总=71.66×(632)=429.96 r/min2293.12 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min。可供选择的电动机如下表所示:方案电动机型号额定功率Kw同步转速/满载转速nm(r/min)1Y132S2-47.51500/14402Y132M2-67.51000/9603Y160L-87.5750/720则可选用Y132M2-6电动机，满载转速960r/min, 额定功率为7.5Kw2.2计算总传动比和分配传动比2.2.1总传动比Iz=960/71.66=13.4V带的传动比为I1=2.68减速器的传动比为i2=Iz/i1=13.4/2.68=52.2.2运动和动力参数计算0轴（电动机轴）P0=Pd=5.5Kw7.5Kw960r/min=9550×7.5/960=74.61（N.m）1轴（高速轴既输入轴）=/i1=960/2.68=358.21r/min=9550×7.2/358.21=191.95（N.m）2轴（低速轴既输出轴）=/i2=358.21/5=71.64 r/min=9550×6.84/71.64=911.81（N.m）根据以上数据列成表格为： 轴名 功率 P/Kw 转矩 T(N.m) 转速 n(r/min) 传动比 电动机轴（0轴） 7.5 74.61 960 1轴 7.2 191.95 358.21 2.68 2轴 6.84 911.81 71.64 52.3 传动零件的设计计算2.3.1 V带的设计（1）确定计算功率 Pc=Ka×7.5=8.25Kw（2）选取普通v带型号 根据Pc=8.25Kw,n1=960r/min,由图6-7选用A型普通V带。（3）确定两带轮的基准直径 根据表6-2选取dd1=112mm 大带轮基准直径为dd2=ixdd1=2.68x112=300.16mm 由表6-2选取标准值为dd2=315mm 则i实际=dd2/dd1=2.8 n2=n1/i=960/2.8=342.86r/min 从动轮的误差率为:(358.21-342.86)/358.21x100=4.2 误差率在±5内，为允许值。（4) 验算带速 v=3.14dd1n1/60×1000=3.14x112x960/60x1000=5.63m/s 带速在525m/s内，为允许值。s（5）确定中心距a和带的基本长度Ld 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 298.9a0854 取a0=500mm 则L0=2a0+/2(dd1+dd2)+（dd2dd1）2/4a0 =2X500+3.14/2x(112+315)+(315-112)2/(4X500) =1691mm 由表6-3，选取Ld=1600mm 则a实=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1691)/2=454.5mm 取a=460mm（6）校验小带轮的包角 a1=180o-(dd2-dd1)/ax57.3=180o-(315-112)/454.5x57.3=154.4o a1>120,满足条件 （7 确定V带根数Z 根据dd1=112mm,n1=960r/min,由表6-5，用线性插值法得P0=1.16kw 由表6-6得，P0=0.126kw,由表6-3的，KL=0.99,由表6-7得，k=0.93 所以，Z=7.5/(1.16+0.126)X0.99X0.93=6.3 所以，Z=7（8）计算V带的初始拉力F0和带轮轴上的压力Fa，由表6-1查的q=0.105kg/m F0=500Pc/ZV(2.5/k-1)+qv2=163.96N Fa=2ZF0sin(a1/2)=2238.4N2.3.2齿轮的设计 已知电动机额定功率P=7.5Kw,转0速960r/min,各轴的转速如： 转动轴电机轴（0轴）输入轴（1轴）输出轴（1轴） 转速n 960 358.21 71.64 齿数比2.68 5 电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。1、选择齿轮的精度等级、材料 输送机为一般工作机器，转动速度不高，为普通减速器，故选用8级精度（GB/T10095-2008），要求齿面粗糙度Ra3.2-6.3µm。选择小齿轮材料为16MnCr5渗碳淬火，其硬度选为5662HRC，大齿轮为40Cr表面淬火，其硬度为4855HRC。2、按齿面接触疲劳强度设计 Mn1.17、 转矩 =9.55 ×106P1/n1=9.55 ×106×7.2/358.21=1.9×105（N.mm）、 载荷系数k及材料的弹性系数ZE查表7-10取K=1.5,查表7-11取ZE=189.8MPa1/2 1/2、 齿数Z1和齿宽系数d和螺旋角取小齿轮的齿数Z1，则大齿轮的齿数Z2=Z1×i=20×5=100.对称布置、硬齿面，查表7-14取d=0.9。初选螺旋角为15°。、 许用弯曲应力由图7-26查得Flim1=880MPa, Flim2=740MPaN1=60njLh=60×358.21×1×（5×52×5×16）=4.47×108N2= N1/i=4.47×108/5.38=8.94×107由图7-23查得YN1=1, YN2=1由表7-9查得SF=1.5根据【F】1=（YN1·Flim1）/SF=586.67MPa 【F】2=（YN2·Flim2）/SF=493.33MPa0.0075MPa-10.0082MPa-1则m1.17=2.6由表7-2取标准模数m=3 、确定中心距a及螺旋角a=186.35mm 取a=186mm=arccosMn(Z1+Z2)/2a=14°59 与设计值相差不大，故不必重新计算3、主要尺寸计算d1=mz1/cos=62.1mmd2=mz2/cos=310.6mmb=d1=0.9×62.1=55.89mm经圆整理后b2=60mm, b1=b2+5=65mm Da1=d1+2ha=66mm Da2=d2+2ha=306mm Df1=d1-2hf=52.5mm Df2=d2-2hf=292.5mm a=0.5×3（20+100）=180mm4、按齿面接触疲劳强度校核 齿数比U=i=5 许用接触应力【F】由图7-25查得Hlim1=1510MPa，Hlim2=1220MPa由表7-9查得SH=1.2由图7-24查得ZN1=1，ZN2=1.16【H】1=ZN1·Hlim1/SH=1258.33MPa【H】2=ZN2·Hlim2/SH=1179.33MPa由表7-11查得弹性系数ZE=189.8,故H= =957.73MPaH<【H】2齿根弯曲疲劳强度角和合格。5、验算齿轮的圆周速度VV=xd1n1/60x1000=3.14x62.1x358.21/60x1000=1.16m/s 由表7-7可知，选8级精度是最合适的。 根据以上数据可以制成表格： 齿轮参数 法面模数 m=3 齿数z1=20z2=100 齿顶圆直径Da1=66Da2=306 螺旋角=15° 齿根圆直径Df1=52.5Df2=292.5 中心距a=180 分度圆直径d1=60d2=300 齿轮宽度b1=65b2=606、选择润滑方式闭式齿轮传动，齿轮的圆周速度v12m/s，常将大齿轮的齿轮侵入油池中进行侵油润滑(推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度v50°c=120mm/s, v100°c=23mm/s)2.3.3轴的设计1、高速轴（1轴）的设计确定轴的最小直径 由已知条件可知此减速器的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得A=110，=55MPa,于是得 mm此处有键槽用于配套V带轮，所以可将其轴径加大5%，即d=29.86×105%=31.35mm(1) 轴各段的直径所以d1取32mm,轴肩高取h=（0.070.1)dd2=32+32×0.07×2=36.4,所以d2取38d3=38+1×2=40d3=d5=40(2) 轴承的选择 因轴承受到径向力作用，故选角接触球轴承，查附表6-3，选取轴承代号为7208AC，其尺寸为：d×D×B=40×80×18(3) 确定1轴各段长 L1=l2=100L2=l1+l+e=l1+(0.10.15)D+1.2d3=20+0.15×80+1.2×10=44L3=2+3+B=10+5+18=33L3=L5=33L4=65A1=B1=(L3+L4+L5-B)/2=56.52、低速轴（2轴）的设计确定轴的最小直径 由已知条件可知，此减速器传递的功率属中小功率，故选45钢并调质处理，由表11-1查得A=110、=55MPa，于是得： 此处有键槽用于配套V带轮，所以可将其轴径加大5%，即d=50.28×105%=52.794mm，则d1=54 ，轴肩高一般取h=(0.070.1)d d2=54+54×0.1×2=64.8,d2取64d3=64+2×3=70d6=d3=70d4=70+2×2=74d5=70+0.1×2×70=84轴承的选择 因轴承受到径向力作用，故选角接触球轴承，查附表6-3，选取轴承代号为7014AC，其尺寸为：确定2轴各段长 B2=10+5+11.5+30=56.5C2=30+11.5+2+3+10=56.5则有： 2.3.4输出轴的强度校核 （1）画输出轴的受力简图（a)（2）画出水平面的弯矩图（b)，通过列水平面的受力方程，有 FAH=FBH=1/2Ft=0.5×6078.7=3039.35N MCH=FAH×56.5=3039.35×56.5=.275N.mm（3）画竖直平面的弯矩图（c），通过竖直平面的受力平衡方程，有 . -Fr56.5-Fa×0.5d+FBV×113=0.由、两式，联立解方程得 （4） 画合成弯矩图，如图（d) （5） 画转矩图，如图（e) （6） 画当量弯矩图（f），转矩按脉动循环且，则 由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为（7) 验算轴的直径 因为C截面有一键槽，所需要将直径加大5%，则,而C截面的设计直径为74mm，所以强度足够。 (a) (b) (c) (d) T (e）（f) 2.3.5轴承的校核 已知：拟用一对角接触球轴承支承。初选轴承型号为7014AC，已知轴的转速,两轴承所受的径向载荷分别为,轴向载荷,预期寿命1200h计算轴承的轴向力 由表12-13查得7014AC轴承内部轴向力的计算公式为，故有：绘出如上图所示的计算简图，因为 故可有：轴承2被压紧，轴承1被放松，两轴承的轴向力分别为： 查表12-12则有： 查表12-11有 所以： 计算轴承的寿命Lh 因，且两个轴承的型号相同，所以只需计算轴承1的寿命，取 根据机械设计基础实训指导书查7014AC轴承的C=45.8KN，根据书机械设计基础P221可知。查表12-9可知： 由此可见轴承的寿命大于预期寿命，所以选用该轴承合适。2.3.6、键的选择齿轮、V带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。根据轴的直径可由机设基础表10-7、10-8查得：在输入轴上V带轮与轴连接平键截面b*h=10mm x8mm，L=40mm在输出轴上半联轴器与轴连接平键截面b*h=16mm x 10mm，L=70mm齿轮与轴连接平键截面b*h=20mm x 12mm，L=50mm键槽均用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的配合为。角接触轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6 。 三 箱体的选择和确定箱体的选择要求和轴与其它零件要配合使用，误差不能太大。本次设计的减速器输入轴和输出轴均有一端伸出箱体与联轴器联接,故采用中间的长度,最能准确的确定箱体的宽度。查表4-2得，箱体的数据初定为：箱座壁厚：=0.025a+18,则取=10mm箱盖壁厚: 1=0.025a+38,则取1=10mm箱座凸缘的最小厚度：b=1.5=15mm,故取b=20mm箱盖凸缘的最小厚度:b1=1.51=15mm,故取b=20mm箱座底凸缘的的最小厚度：,故取b2=30mm 箱盖上凸缘的的最小厚度 b2=2.5d=25mm,故取 b2=30mm地脚螺栓的最小直径:df=0.036a+12=16mm ,故取df=18mm地脚螺栓数目： 轴承旁连接螺栓直径d1=0.75df=13.5mm，取螺栓为M14箱盖与箱座连接螺栓直径：d2=0.6df=10.8mm，取螺栓为M11 连接螺栓的间距：l=125200,取l=180mm轴承端盖螺栓的直径: d3=（0.4-0.5）df d3 =9mm,故取d3=9mm检查孔盖螺钉直径：d4=（0.3-0.4）df d4 =7.2mm 故取M8定位销直径：d=（0.7-0.8）d2 d=8.46 取d=9df、d2、d1至外箱壁的距离C1=20mmdf、d2至凸缘边的距离C2=20mm轴承旁凸台半径R1=C2=20mm凸台高度h=55mm外箱壁至轴承座端面距离l1=C1+C2+10=50mm齿轮顶圆与内箱壁的距离1>1.2=15mm齿轮端面与箱体内壁的距离2>=15mm，箱盖、箱座肋厚m1=0.851=8.5mm、m2=0.85=8.5mm轴承端盖外径D2入=D入+2.5d3=105mm、D2出=D出+2.5d3=135mm轴承端盖上螺钉的数目都为4轴承旁连接螺栓的距离S入=D入+2d1=87mm、S出=D出+2d1=117mm箱座内的深度Hd=d大/2+（30-50）=225mm箱座总高度H=Hd+（5-10）=245mm箱座总长度L=a+2/1df1+2/1df2+2=417mm箱座内的宽度Ba=15+15+65=95mm螺纹油塞的直径:d油=10mm,取M10x1.25参考文献1、 机械设计基础实训指导，罗玉福等主编，大连理工大学出版社2、 机械设计基础，王少岩等主编，大连理工出版社3、 机械制图，钱可强主编，高等教育出版社4、 工程力学，张定华主编，高等教育出版社5、 机械设计手册，机械出版社