精密机械设计课程设计报告.docx

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1、精密机械设计课程设计报告 1、题目 设计某一带式运输机用一级直齿圆柱齿轮减速器。运输机二班制、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10年，运输带速度允差5。室内环境最高温度：35；动力来源：三相交流380/220伏；卷筒效率：0.96。 2、参考方案 （1）V带传动和一级闭式齿轮传动 （2）一级闭式齿轮传动和链传动 （3）两级齿轮传动 3、原始数据 4、其他原始条件 输送带工作拉力F/N 输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm 2900 1.3 300 （1）工作情况：二班制、连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。（2）使用期限：10年，大修

2、期三年，每年工作300天。 （3）生产批量：小批量生产。 （4）工厂能力：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮。 （5）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。 （6）允许误差：允许输送带速度误差5% 。 一、 传动装置的总体设计 1、 确定传动方案 本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V 带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。 图1 带式输送机的传动装置示意图 F ：运输带拉力； V ：运输带速度； D ：卷筒直径 2、 选择电动机 （1） 选择电动机的类型 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V ，Y 系列。 （2） 选择电动机的额定功率

3、 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据，即： 输送带工作拉力F/N 输送带工作速度v/m s -1 卷筒直径D/mm 2900 1.3 300 表一 工作机所需功率为： kW k Fv w 77.3s 1.3m N 9.2P -1=?= 从电动机到工作机的传动总效率为：2 12345= 其中1、2、3、4、5分别为V 带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套 柱销联轴器和滚筒的效率，查取机械基础P 459的附录3 选取1=0.95 、2=0.97（8级精度）、3=0.99（球轴承）、4=0.995、5=0.96 故22123450.950.970.990.9950.960.8609664143

4、520.862=?= 电动机所需功率为 kW kW P w d 374.4862 .077.3P = = 又因为电动机的额定功率ed d P P 查电机型号大全，选取电动机的额定功率为5.5kW ，满足电动机的额定功率 d ed P P 。 （3） 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速：m in /803.8230014.31000 603.11000601r mm s m D v n w =?=?= - 查机械基础P 459附录3， V 带常用传动比为i 1=24，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i 2=35（8级精度）。根据传动装置的总传动比i 与各级传动比i 1、i 2、i n 之

5、间的关系是i=i 1i 2i n ，可知总传动比合理范围为i=620。 又 因为 w m n n i =， 故 电动机的转速可选择范围相应为 min /06.1656min /818.496r n r 符合这一范围的同步转速有750r/min 、1000r/min 和1500r/min 三种。 （4） 确定电动机的型号 选上述不同转速的电动机进行比较，查电动机型号大全及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表： 方案电机型号额定 功率 kW 电机转速r/min 电机 质量 kg 参考 价格 （元） 总传动比同步 转速 满载 转速 1 Y132S-4 5.5 1500 1440 68 1

6、01017.183 2 Y132M2-6 5.5 1000 960 85 1398 11.594 3 Y160M2-8 5.5 750 720 115 2050 8.695 表二 为降低电动机重量和价格，由表二选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机，型号为Y132S-4。 查电机型号大全，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm)，见以下二表： 型号额定 功率 额定 电流 满载 转速 效率 功率 因数 堵转转矩堵转电流最大转矩振动 速度 重量 额定转矩额定电流额定转矩 kW A r/min%COS倍倍倍mm/s kg 同步转速1500r/min 4 级 Y132S-4 5.511.

7、6144085.50.84 2.27.0 2.3 1.868 表三 电动机的安装及有关尺寸(mm) 中心 高H(m m) 总高度h 总长L1 底脚安装尺 寸 AB 地脚螺 栓孔直 径K 轴伸尺 寸 DE 键公称 尺寸 FH 132 315 475 216140 12 3880 8100 表四 3、传动装置的总传动比的计算和分配 （1）总传动比 17.183 （2）分配各级传动比 各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据V带的传动比范围i1=2 4 ，初选i13.4366，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为5，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35（8级精度），且符合了在设计带传动和一

8、级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即i带 d dmin .（d d1根据机械设计基础90P 图64查得） 4366.31 2 1= d d d d i ，所以mm mm d d 575.4294366.31252=?= 根据机械设计基础90P 图64查得“V 带轮的基准直径”，得2d d =425mm 误差验算传动比： 434.3%) 11(125425 )1(12=-?=-=d d d d i 误（为弹性滑动 率） 误差 %5%076.0%1004366 .3| 4366.3434.3|%100|11=?-=?-=a d d a d d 符合要求。 （5）确定带的

9、根数z 查机械设计手册，取P 1=1.92KW 。 由机械设计基础P 96表67查得，取Ka=0.95 由机械设计基础P 85表62查得，K L 1.03 则带的根数806.303 .195.092.115 .71=?= L a d K K p p z 所以z 取整数为4根 （6）确定带轮的结构和尺寸 根据V 带轮结构的选择条件，Y132S-4型电机的主轴直径为d=38mm ； 由机械设计与创新P142 ，“V 带轮的结构”判断：当3d d d1(125mm)300mm ，可采用H 型孔板式或者P 型辐板式带轮，这次选择H 型孔板式作为小带轮。 由于d d2300mm ，所以宜选用E 型轮辐式

10、带轮。 总之，小带轮选H 型孔板式结构，大带轮选择E 型轮辐式结构。 （7）确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 （8）计算压轴力 计算预紧力： N qv K zv P F a d 674.16342.91.01-95.05.242.9415.750015.25002 20=?+? ?=+? ? ?-= 上面已得到 544.1581=a ，z=4，则： N a zF F 506.12862 544.158sin 674.163422sin 210=?= （9）带轮的材料 选用灰铸铁，HT200。 2、 减速器内传动件的设计（齿轮传动设计） （1）选择齿轮材料、热

11、处理方法及精度等级 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度 因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础P 322表1410，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度260HBS ；大齿轮选用45号钢，调质处理，硬度为220HBS 。 精度等级初选 减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据机械设计学基础P 145表57，初选8级精度。 （2）设计齿轮 查精密机械设计基础121P 表7-2得： 齿数 小齿轮齿数一般在2040之间，所以：201=z 10020512=?=iz z 为了使两齿轮数互质，最终取：1012=z 模数m 模数一般取

12、标准模数：3=m 分度圆直径d mm mm mz d 6020311=?= mm mz d 303101322=?= 中心距a ()()mm mm mm d d a 5.181303602 121 21=+=+= 齿轮宽度b 大齿轮宽度 mm m b 30310102=?= 小齿轮宽度 mm m b 33311112=?= 其他几何尺寸的计算 由于所设计的齿轮为正常齿轮，所以 齿顶高： mm m h a 3=， 齿根高： mm mm m h f 75.3325.125.1=?= 全齿高： mm mm m h 75.6325.225.2=?= 齿顶圆直径： mm mm mm h d d a a

13、663260211=?+=+= mm mm mm h d d a a 30932303222=?+=+= 齿根圆直径： mm mm mm h d d f f 5.5275.3260211=?-=-= mm mm mm h d d f f 5.29575.32303222=?-=-= 3、 轴的设计 （1） 高速轴的设计 选择轴的材料和热处理 采用45钢，并经调质处理，查机械设计与创新P 300表152，得其许用弯曲应力160MPa -=，106118=A 。 初步计算轴的直径 由前计算可知：m in /019.419,225.511r n kW P = 其中，A 取112。 mm r kW n

14、 P A d 972.25min /019.419225.511233 11 =?=主 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 mm d 3.27%105972.25?= 查机械基础P 458附录1，取d=30mm 轴的结构设计 高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有7个轴段。 1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为30mm ，所以该轴伸 mm mm d L 45305.15.11=?=。 2段： 参考机械基础P 373，取轴肩高度h 为1.5mm ，则d 2=d 1+2h=33mm 。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分

15、伸出箱体外。 3段：此段装轴承，取轴肩高度h 为1mm ，则d 3=d 2+2h=35mm 。 选用深沟球轴承。查机械基础P 476附录24，此处选用的轴承代号为6307，其内径为35mm ，宽度为21 mm 。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm 。取此段长L 3=19mm 。 轴承型号 内径 d 外径 D 宽度 B 倒角 rsmin 轴承型号 6307 35 80 21 1.5 6307 4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间 要有一定距离，取轴肩高度为h=2mm ，则d 4=d 6=d 3+2h=39mm ，长度取5mm ，则L 4= L 65mm 。 5段：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d 1=60mm 可知，d5=60mm 。因为 小齿轮的宽度为33mm ，则L5=33mm 。 7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d 7=35mm ，L 719mm 。 由上可算出，两轴承的跨度：mm 62332519L =+?+= 高速轴的轴段示意图如下：