烟台工程职业技术学院.doc

《烟台工程职业技术学院.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烟台工程职业技术学院.doc（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、烟台工程职业技术学院 数控技术 系 机械制造与自动化 专业 09304级毕业设计（论文）题 目: 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器 姓名 尉旭政 学号 指导教师（签名） 二一一 年 十 月 日 目录第一节、机械设计课程设计任务书3一、课程设计的目的3二、设计题目3第二节、传动方案的分析4第三节、电动机的选择5一、电动机类型与结构形式的选择5二、确定电动机的功率5三、确定电动机转速6第四节、计算传动装置运动和动力参数8一、计算总传动比和分配传动比8二、计算传动装置的运动与动力参数8第五节、传动件的设计计算10一.设计减速器外传动零件10（二）、齿轮传动123)按齿面接触疲劳强度设计134)主要

2、尺寸计算13五、按齿根弯曲疲劳强度校核14六、验算齿轮的圆周速度15七、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图15第六节、轴的设计计算17一、低速轴的选择及计算17第七节、滚动轴承的选择及计算21一、高速轴轴承的选择与计算21二、低速轴轴承的选择与计算21第八节、键连接的选择和计算22一、高速轴上的键22二、低速轴上的键22三、对各轴的挤压强度进行计算校合22第九节、连轴器的选择231、电动机轴与主带轮轴的联轴器选择232、低速轴上联轴器选择23第十节、减速器附件的选择241.机体有足够的刚度242.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。243.机体结构有良好的工艺性.244.对附件设计24第十一节、润

3、滑及密封251、齿轮的润滑252、机体结构的设计25十二、设计小结26参考文献：26第一节、机械设计课程设计任务书一、课程设计的目的机械设计基础课程设计是机械设计的一个重要环节，又是一个十分重要的实践环节，是对学生进行的第一次较全面的设计训练，其目的是：1.通过课程设计，巩固、加深和扩大在机械设计基础课程及相关课程教育中所学到的知识，训练学生综合运用这些知识去分析和解决工程实际问题的能力。2.学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计方法、设计步骤，为今后从事相关的专业课程设计、毕业设计及实际的工程设计打好必要的基础。3.使学生在计算、制图、运用设计资料。熟练

4、有关国家标准、规范、使用经验数据、进行经验估算等方面受全面的基础训练。二、设计题目用于带式输送机传动装置中的同轴式一级圆柱齿轮减速器运动简图： 1电动机 2带传动 3联轴器 4 皮带式输送机 5 一级圆柱齿轮减速器第二节、传动方案的分析在分析传动方案时应注意常用机械传动方式的特点及在布局上的要求；1.带传动平稳型性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级；2.链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级；3.蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料英选用锡青铜，否则课选用铝铁青铜；4.开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级；5.锥齿轮、斜齿轮应放在高速级。表2.1 减速器的主要类型和特点

5、类型特点一级圆柱齿轮减速器传动比一般小于5，使用直齿、斜齿或人字齿轮，传递功率可达数万千瓦，功率高。工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，应用广泛。轴线可作水平布置、上下布置或铅垂布置二级圆柱齿轮减速器传动比一般为840，使用斜齿、直齿或人字齿齿轮。结构简单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。一级圆锥齿轮减速器传动比一般小于3，使用直齿、斜齿或曲齿齿轮一级蜗杆减速器结构简单，尺寸紧凑，但效率较低，适用于载荷较小、间歇工作的场合。蜗杆圆周速度45m/s时用蜗杆下置式。采用立轴布置时密封要求高第三节、电动机的选择一、电动机类型与结构形式的

6、选择电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般工厂都采用三项交流电，因而多采用交流电动机，目前应用最广的是Y系列自扇冷试笼型三相异步电动机，起结构简单、启动性能好、工作可靠、价格低廉二、确定电动机的功率电动机的选择直接影响到电动机的工作性能和经济性能的好坏，课程设计的题目一般为长期连续远转、载荷不变或很少变化的机械,确定电动机功率的原则是电动机的额定功率PP，这样电动机在工作时就不会过热。1)工作机所需要的电动机输出功率为：为工作机所需输入功率，单位为kW；为电动机至工作机主动端之间的总效率。式中：F为工作机的工作阻力，单位为N；为工作机卷筒的线速度，单位为 m/s；为工作机的效率。由电动机至工

7、作机的传动装置总效率为=，分别为带传动、滚动轴承、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。查表2-3得：=0.96、=0.99、=0.97、=0.97、=0.98、=0.96，则=0.960.990.970.970.980.96=0.816所以三、确定电动机转速卷筒轴的工作转速为：按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比i=24,单级齿轮动比i=35,则合理总传动比的范围为i=620,故电动机的转速范围为：符合这一范围的同步转速有750r/min 1000r/min、1500r/min，再根据计算出的容量，有附表8.1查出有两种适用的电动机型号，起技术参数及传动比的比较情

8、况见下表 方案 电动机型号额定功率电动机转速（r/min）传动装置的传动比Ped/kW同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y100L-61.5100094012. 3034.12Y90L-41.51500140018. 323.55.234综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较二个方案可知:方案二电动机转速较高，但是总的传动比大，传动装置尺寸较大，方案一适中，比较适合。因此，选定电动机的型号是Y100L-6，所选电动机的额定功率为P=1.5kW，满载转速n=940 r/min，总的传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示：第四节、计算

9、传动装置运动和动力参数一、计算总传动比和分配传动比有选定电动机的满载转速n和工作机主动轴的转速n，可得传动装置的总传动比为对于多级传动比i为i=iiii计算总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减小运动载荷，降低转动精度等级。电动机的传动比i=3.0则i=i/ i=3.4二、计算传动装置的运动与动力参数轴 轴卷筒轴 n=n=91.7r/min各轴的输入功率轴 P=P12=1.320.960.99kW=1.25kW轴 P= P34=1.250.970.97kW=1.17kW卷筒轴 P= P356=1.170.970.980.96kW=1.06 kW各轴的输入转矩电动机 轴 轴

10、 卷筒轴 TIII= 2 =121.0Nm运动和动力参数的计算结果列于下表：轴名参数电动机轴I轴II轴卷筒轴转速n/(r/min)940313.391.791.7输入功率P/kW1.51.251.171.06输入转矩T/Nm13.438.6126.0121.0传动比i12.30效率0.816第五节、传动件的设计计算一.设计减速器外传动零件（一）、带传动根据工作的工作要求,带传动可以选择V带传动。具体的设计内容有：确定V带的型号、长度过根数、传动中心距及带轮直径和画出带轮零件图。1)确定计算功率Pc功率Pc是根据传递的额定功率P，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的，即Pc=K

11、AP=1.11.5kW=1.65kW式中P传递的额定功率，单位为kW;K工作情况系数，查表得 K=1.12）确定带的型号根据Pc=1.65kW，nm=940r/min，由参考书可查得先取Z型普通V带。3)确定带轮基准直径dd1、dd2根据参考书可选取：dd1=80mm,且dd1ddmin=50mm大带轮基准直径为：dd2=i1dd1=3.080mm=240mm 取250mm4)验证带速V带速在525m/s范围内，为可取值。5）确定带的基准长度Ld和实际中心距a由公式初定中心距：07（dd1dd2）a02（dd1dd2）所以231a0660则中心距先中间值a0=450mm由参考书可查得取标准值L

12、d=1400mm则实际中心距为：中心距a变动范围为：amin=a-0.015Ld=(432.9-0.0151400)mm=411.9mmamax=a+0.03Ld=(432.9+0.031400)mm=474.9mm6)验证小带轮的包角17）确定V带根数Z内插法可求得P0=0.253kW 查参考书可Kb=0.173410-3K=1.1373带长度修正系数: KL=1.14，Ka=0.96得普通V带根数：取整后得Z=48）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ ；查参考书可得Z型普通V带的每米质量q=0.06kg/m,则单根带的初拉力为则作用在轴上的压力FQ为：带设计结果：型号B型普通V带中心距a/m

13、m432.9根数Z/根4轴上压力FQ/N3180.4直径/mmdd180dd2250带轮的选择及外形尺寸1）带轮的材料 带轮的材料选用HT150。2）带轮的结构形式的选择带轮由轮缘、腹板（轮幅）和轮毂三部分组成。大带轮腹板结构选择H型4孔板带轮，小带轮腹板结构选择S型实心带轮，V带轮的轮槽参数如下表：基准宽度bd=8.5基准线上槽深hamin=2.0基准线下槽深hfmin=7.0槽间距e=120.3轮缘厚min=5.5外径da=dd2ha带轮宽B=（z-1）e+2f=60轮槽角=34槽边距fmin=7（二）、齿轮传动1)设计参数齿轮传动中传动参数有：传递功率 P=1.32传动转矩 T=33.7

14、 Nm齿轮1转速 n1=313.3 r/min齿轮2转速 n2=91.7in传动比 i=3原动机载荷特性 轻微振动工作机载荷特性 均匀平稳预定寿命 10年、约合小时为43680h2)选择齿轮材料及精度等级在此减速器中，传递功率不大，只为1.5 kw，为减少成本，选用软齿面齿轮组合。小齿轮用45钢进行调质处理，硬度为220250HBS，大齿轮选用45钢进行正火处理，硬度为170210HBS。因为是普通减速器、由参考书可选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2-6.3 m。3)按齿面接触疲劳强度设计因两轮均为钢质齿轮，可由求得d1 值 确定有关参数与系数：1.转矩T=33.7 Nm2.载荷系数K查参

15、考书可取K=1.13.齿数Z和齿宽系数小齿轮的齿数Z1取为25，则大齿轮齿数Z2=99。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由参考书可查取=1。4.许用接触应力由参考书可查得=560Mpa =530Mpa SH=1N=60n j L=60305.71(552168)=8.012108N=N/ i=8.012108/3.96=2.023108查参考书可得：ZN1=1.02，ZN2=1.06则：= =571 = =562 故：=62.36mmm= =2.494 由参考书可查取标准模数 m=2.5。4)主要尺寸计算d1=mz=2.525mm=62.5mmd2=mz=2.599mm=247

16、.5mmb=dd=162.5=62.5mm经取整后取b2=62mmb1=b2+5=67mm= 1/2 2.5(25+99)mm=155mm五、按齿根弯曲疲劳强度校核求出，如果 则校核合格。确定有关系数与参数：1）齿形系数Y查参考书可得Y=2.68 Y=2.182）应力修正系数Y查表可得Y=1.59 Y=1.803）许用弯曲应力查表可得=210MPa =190MPa S=1.3 Y=Y=1则： = =YY=MPa=125 = =MPa=115 因为 , 所以弯曲强度校核合格。六、验算齿轮的圆周速度=1.0查表可知，选9级精度是合适的。七、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图以大齿轮为例，齿轮的齿顶圆

17、直径为：d=d+2h=247.5+22.5mm=252.5mm由于200mm dMe,且轴上还有键槽，故截面I-I可能为危险截面。但由于轴径d3d2,故也应对截面-进行校核。I-I截面：-截面：查参考书可得-1b=60MPa，满足e-1b的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定充裕量。6、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再修改。绘制轴的零件图第七节、滚动轴承的选择及计算一、高速轴轴承的选择与计算已知：d=25mm n=427.74r/min Fr=427.985NFa=0 Lh=1052516=41600h1）求当量动载荷P据式（17.11）得 查表（17.11） 2）计算所需的

18、径向额定动载荷值由式（17.8）得查表得n=427.74r/min时=33）选择轴承型号查有关轴承的手册机械课程设计指导书表17-2，根据d=25mm选得6205型轴承：其Cr=10800N6562.629N 故可选用6005型轴承，其参数：d=25mm,B=15mm,D=52mm二、低速轴轴承的选择与计算已知：d=30mm n=106.94r/min Fr=398.540N Fa=0 Lh=1052516=41600h1)求当量动载荷P查表（17.11） 据式（17.11）2）计算所需的径向额定动载荷值由式（17.8）得查表得n=106.94r/min =33）选择轴承型号：查相关轴承的手册

19、机械课程设计指导书表17-2，根据d=30mm，选得6206型轴承：其Cr=15000N3849.090N故选用6206型轴承合适,其参数:d=30mm B=16mm D=62mm第八节、键连接的选择和计算本设计中总共有3个键需要选取就计算：高速轴中与齿轮连接的一个键，低速轴中2个。在此选用A型普通平键，平键为标准件，其剖面尺寸（键宽b键高h ）按轴径d从表（14.50)中选择，键长L应略小于轮毂长度L（56）lt 和条件 L(1.61.8)d一、高速轴上的键1)齿轮处的平键的选择轴径 d=30mm根据条件并查表(14.5)可选:键的主要尺寸如下:轮毂L=12(7-1)+27=86 L=(1.

20、61.8)d=3236mm b=6mm; h=6mm; L=35mm二、低速轴上的键3）齿轮处的键选择：轴径 d=20mm 轮毂;l1 =42mm 根据条件并查机械设计基础第133页表（8.1）可选：键的主要尺寸如下：b=10mm;h=7mm;L=35mm4）联轴器处的键选择轴径 d=25mm 根据条件并查表（8.1）可选：键的主要尺寸如下：b=8mm;h=7mm;L=36mm三、对各轴的挤压强度进行计算校合要满足以下公式：l=L-b查表（14.6）得键材料为钢，轻微冲击键（1） T=22010； d=20; b=6; h=6; L=35键（2） T=22010； d=30; b=8; h=7

21、; L=30键（3） T=89210； d=35; b=7; h=7; L=35键（4） T=89210; d=25; b=7; h=7; L=36都符合要求。第九节、连轴器的选择一般在传动装置中有两个联轴器：一个是连接电动机轴与减速器高速轴的联轴器，另一个是连接减速器低速轴与工作机轴的联轴器。1、电动机轴与主带轮轴的联轴器选择根据与联轴器配合的电动机轴外伸段的直径D=24mm则初步选择YL-5型的联轴器,其参数:T=63Nm;n=9000r/min;d=25mm进行校核:T=8.19 n=1400r/min 查表得K=1.5Tc=KT=1.58.19=12.2963 1400 r/min90

22、00 r/min符合要求,选择YL-5型的联轴器很适合2、低速轴上联轴器选择根据与联轴器配合的电动机轴外伸段的直径D=24mm则初步选择HL-2型的联轴器,其参数:T=315Nm;n=5600r/min;d=25mm进行校核:T=89.21 n=118.5r/min 查表得K=1.5Tc=KT=1.589.21=133.8315 118.5 r/min5600 r/min符合要求,选择HL-2型的联轴器很合适第十节、减速器附件的选择箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增

23、强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计 A 视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固 B 油螺塞：放油孔位于油池最

24、底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.。 D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度. F吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.第十一节、润滑及密封1、齿轮的润滑1

25、）润滑方式因两齿轮的圆周速度v1=0.98m/s;v2=0.94m/s都小于12m/s采用浸油润滑的润滑方式2）润滑剂的选择齿轮材料为钢，圆周速度v1=0.98m/s,v2=0.94m/s查表两齿轮的强度极限：B=580MPa；B=650MPa查表选用运动黏度都为v50C=180(mm2/s)再查表选用润滑剂的牌号为：L-CKC1503)不采用密封装置轴承的润滑(2对轴承)4)润滑方式及润滑剂的选择根据表征滚动轴承转速大小的速度因素dn值来确定润滑脂低速轴轴承: dn=30118.5=3555高速轴轴承:dn=25500=12500两dn都很小,采用润滑脂润滑很适合,而且都是滚动轴承,故采用润

26、滑脂,选择牌号为ZL-3的润滑脂5)密封装置两轴承的圆周速度都小于(45)m/s,查表选用接触式单毛毡密封2、机体结构的设计箱体尺寸要符合一定的规格，要做到既使整体结构紧凑，强度足够，又符合工艺要求，如设计螺钉的大小与位置需充分考虑扳手的活动余地。十二、设计小结这次关于带式运输机上的单级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 1机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械制图、机械设计基础

27、、工程力学、机械制造、CAD制图等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力.参考文献：陈立德 主编 机械设计基础.北京：高等教育出版社，2004陈立德 主编 机械设计基础课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2004