一级直齿圆柱齿轮减速器课程设计.docx

一级直齿圆柱齿轮减速器课程设计 课程设计说明书题目：一级直齿圆柱齿轮减速器 二级学院机械工程学院 年级专业机械设计制造及其自动化学号 1101210240 学生姓名李景 指导教师胡宾伟 教师职称 目录 设计任务书?1 绪论?2第一部分课程设计内容?3第二部分传动方案的拟定及说明?4第三部分电动机的选择和计算?5 3.1电动机的类型及结构的选择?5 3.2确定电动机容量及转速?5 第四部分传动装置的运动和动力参数计算?6 4.1传动比分配?6 4.2动力运动参数计算?6第五部分链传动的设计?7 5.1链传动的参数选择及设计计算?7 5.2链轮的结构和材料?8第六部分初选滚动轴承?10 6.1轴承的选择?10第七部分齿轮的设计?12 7.1齿轮材料和热处理的选择?12 7.2 齿轮的几何尺寸、结构设计计算及强度校核?12第八部分轴的设计、键和联轴器的选择?18 8.1轴的设计计算及校核?18 8.2键的选择计算及校核?25 8.3联轴器的选择及校核?25第九部分滚动轴承的寿命验算?26第十部分设计小结?27参考文献?28 设计任务书 （一）根据机械设计课程设计大纲要求，以减速器设计为主，按设计任务书完成以下设计任务： 1、确定机械传动装置的总体设计方案； 2、选择电动机型号； 3、传动装置的运动和动力参数的计算； 4、传动零件及轴的设计计算； 5、轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算； 6、机体结构及附件的设计； 7、绘制减速器装配工作图与零件图； 8、编写设计计算说明书，进行总结与答辩。 其简图如下： 设计任务：设计说明书一份 零件图一张 装配图一张 绪论 本本课程设计主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计、机械制图、材料力学、公差与互换性等多门课程知识。 课程设计是机械设计课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生第一次较为全面的机械设计训练，其目的为： 1综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 2通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。 3通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。 机械设计课程设计通常包括以下内容：根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机型号；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；机体结构及附件的设计；绘制装配工作图与零件工作图；编写设计计算说明书，进行总结与答辩。 机械设计课程设计的方法与步骤： (1) 设计准备 (2) 传动装置的总体设计 (3) 传动零件的设计计算 (4) 设计减速器装配图 (5) 设计正式减速器装配图 (6) 零件工作图设计 (7) 编写设计计算说明书 (8) 设计总结和答辩 第一部分 课程设计内容 1.1 课题题目 用于皮带运输的单级直齿圆柱齿轮的减速器的设计 1.2 原始数据 名称 运输带曳引力 （KN) 运输速度 （ m/s) 卷筒直径 （mm ） 使用年限 （Y) 数据 2.7 2.2 450 5 输送带速度：传送带允许误差±5% 工作条件：两班工作制（16时）有轻微震动，批量生产 其简图如下： 设计任务：设计说明书一份 零件图一张 装配图一张 第二部分传动方案的拟定及说明 1传动方案的拟定及说明 机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置在原动机和工作机之间传递运动和动力，通过变换原动机运动形式、改变速度大小和转矩大小，来满足工作机的需要，是机器的重要组成部分。传动装置一般包括传动件和支承件两部分。它的重量和成本在机器中占很大的比重，其性能和质量对机器的工作效率影响很大。因此，必须合理拟定传动方案。 如上图:拟定传动方案，原动机是电动机，输出一定量的转矩，转速高，通过联轴器传给单级直齿圆柱齿轮变速，再传给链传动变速，使合理的比较低的转速传送给卷筒，让卷筒的运动符合工作要求。 我们知道齿轮传动有如下优点： （1）效率高 （2）结构紧凑 （3）工作可靠、寿命长 （4）传动比稳定 链传动有如下优点： （1）平均传动比准确、压轴力小 （2）效率高，容易实现多轴传动 （3）安装精度要求低，成本低 （4）适用于中心距较大的传动，远距离传动比较轻便我们把直齿圆柱齿轮放在高速级，是因为它传动很准确、承载能力大、结构紧凑、工作可靠，适宜高速传动。把链传动放在低速级，是因为链传动运转平稳性差，有冲击，不适于高速传动，宜布置在低速级。 第三部分电动机的选择与计算 3.1 电动机的类型及结构的选择 电动机的类型主要根据电源种类，载荷性质及大小，工作情况及空间位置尺寸，启动性能、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能等要求来确定。我们生活中工作电源一般是220v和380v，并且是三相交流电，我们一般优先选择额定交流工作电压为380v，综合各种因素，我们选择Y系列三相交流异步电动机。 3.2 确定电动机容量及转速 (1)确定工作机（卷筒）所需功率P1。 P1= F*V=2.7*2.2=5.94kw 查机械设计课程设计指导书表A-4得： 一对滚动轴承的效率1=0.98 直齿圆柱齿轮的传动效率2=0.96 联轴器的工作效率3=0.99 链传动的工作效率4=0.90 总=0.99*0.90*0.96*0.983=0.805 P=p1/总=7.38kw V=DW/2 W=2n/60 联立式解得卷筒转速n=93.4r/min 链传动的传动比范围i=25（取i=3） 直齿圆柱齿轮的传动比i=35（取i=5） 所以电机的转速范围n=93.4*3*293.4*5*5=560.4r/min2335r/min 我们选取电机的功率和转速分别为p0=7.5kw，n=1440r/min 查手册最终选择的电动机是Y2-132M-4 电动机的额定功率p=7.5kw 电动机的满载转速n=1440r/min 电动机的中心高H=132mm 第四部分传动装置的运动和动力参数计算 4.1 传动比分配 我们取链传动的传动比i1=3 总传动比i=1440r/min/93.4r/min=15.5 于是直齿圆柱齿轮的传动比i2=i/i1=15.5/3=5.2 4.2 动力运动参数计算 各零件的转速、功率和转矩计算如下： 高速轴： n0=1440r/min P0=p*3=7.4kw T0=9550*P0/n0=9550*7.4/1440=48.74N*m 低速轴： n1=n0/i2=1440r/min/5.2=278.85r/min P1=p0*1*2=7.4*0.98*0.96=6.96kw T1=T0*i2*1*2=48.74*5.2*0.98*0.96=238.44N*m 卷筒轴： n2=n1/i1=278.85r/min/3=92.95r/min P2=p1*2*4=6.96*0.98*0.90=6.14kw T2=T1*i1*2*4=630.91N*m 轴转速r/min功率kw 转矩N*m 高速轴1440 7.4 48.74 低速轴278.85 6.96 238.44 卷筒轴92.95 6.14 630.91 误差验算，经验算转速和功率误差都在允许误差±5%之内，符合设计要求。 第五部分链传动的设计 5.1 链传动的参数选择及设计计算 5.1.1选择z1，z2和确定传动比 我们知道链传动的传动比为3，查表选择z1=25，所以z2=z1*3=75 5.1.2计算当量的单排链的计算功率p ca 查机械设计手册表得各系数，计算如下 p ca=K A*K Z*P1/K P=1.1*1*6.96/1=7.66kw 5.1.3确定链的型号和节距p 根据当量单排链的计算功率和主动轮转速由图9-11得到，然后由表9-1确定链条的节距p。 结果是选择16A链，可得链的节距p=25.4 5.1.4计算中心距和链节数 初选中心距a0=40p=1004，按下式计算链节数L0 L0=2*a0/p+(z1+z2)/2+(p/a0)*(z2-z1)2=192.5 为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数L0圆整为整数L. 取L=194，链传动的最大中心距为： a=f1*p*2*L-(z1+z2) f1为中心距计算系数，由表9-7差得f1=0.24849 计算a a=0.24849*38.1*2*194-(25+75)=2726.63 5.1.5计算链平均速V V=z1*n1*p/60*1000=25*278.85*38.1/60*1000=4.43m/s 根据链速v，由图9-14选择合理的润滑方式：油池润滑或油盘飞溅润滑 5.1.6计算链传动工作的压轴力F P 有效圆周拉力F E； F E=1000*p/v=1000*6.14/4.43=1386N F PK FP*F E=1.15*1386=1593.9N 5.2链轮的结构和材料 5.2.1滚子链链轮的齿槽形状 小链轮: 尺侧圆弧半径r e R e=0.12d1(z+2)0.008d1(z2+180)=72.03143.16 滚子定位圆弧半径r i r i=0.505d10.505d1+0.069*d1(1/3)=11.2311.42 滚子定位角a a=120o-90o/z140o-90o/z=116.4o136.4o 大链轮： 尺侧圆弧半径r e R e=0.12d1(z+2)0.008d1(z2+180)=205.411032.36 滚子定位圆弧半径r i r i=0.505d10.505d1+0.069*d1(1/3)=11.2311.42 滚子定位角a a=120o-90o/z140o-90o/z=118.8o138.8o 5.2.2链轮的基本参数和主要尺寸 小链轮： 分度圆直径d d=p/sin（180o/z)=195.3 齿顶圆直径d a d a=d+p*(1-1.6/z)-d1d+1.25*p-d1=203.30211.17 齿根圆直径d f d f=d-d1=179.42 齿高h a h a=0.5（p-d1）0.625p-0.5d1+0.8*p/z=7.9413.92 最大轴凸缘直径d g d g=p*cot(180o/z)-1.04h2-0.76=146.62 大链轮： 分度圆直径d d=p/sin（180o/z)=635 齿顶圆直径d a d a=d+p*(1-1.6/z)-d1d+1.25*p-d1=643.99650.87 齿根圆直径d f d f=d-d1=619.12 齿高h a h a=0.5（p-d1）0.625p-0.5d1+0.8*p/z=4.768.21 最大轴凸缘直径d g d g=p*cot(180o/z)-1.04h2-0.76=608.15 大小链轮轴向齿廓尺寸： 齿宽b f1=0.95b1=23.96 齿侧倒角b a公称=0.13p=3.3 齿侧半径r x公称=p=25.4 齿全宽b fn=b f1=23.96 链轮的结构： 小链轮采用整体式，大链轮采用孔板式。 链轮的材料： 大小链轮：35钢，正火处理，处理后的硬度160200HBS 8链传动的布置、张紧、润滑与防护 链传动布置： 两链轮共面，中心线水平，紧边在上，松边在下。 链传动的张紧： 调节中心距或设置张紧轮，张紧轮可以是链轮，也可以是滚轮。 链传动润滑：采用油池润滑或油盘飞溅润滑 链传动的防护：为了防止工作人员无意中碰到链传动装置中的运动部件而受到伤害，同时为了与灰尘隔离，维持正常的润滑状态，应该用防护罩将其封闭。