闭式二级圆柱斜齿减速器说明书本科学位论文.doc
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1、机械设计基础课程设计说明书课题名称 机械设计基础课程设计 专业班级 机械143 姓 名 学 号 201410824333 指导老师 张瑞华 答辩日期 目录第一章 设计任务书l 设计目的 设计题目l 设计步骤第二章 传动装置总体设计方案l 传动方案l 该方案的优缺点第三章 电动机的选择l 选择电动机类型l 确定传动装置的效率l 选择电动机的容量l 确定电动机参数l 确定传动装置的总传动比和分配传动比第四章 计算传动装置运动学和动力学参数l 电动机输出参数l 高速轴的参数l 中间轴的参数l 低速轴的参数l 工作机轴的参数第五章 减速器高速级齿轮传动设计计算l 选精度等级、材料及齿数l 按齿面接触疲
2、劳强度设计l 确定传动尺寸l 计算齿轮传动其它几何尺寸l 校核齿根弯曲疲劳强度l 齿轮参数和几何尺寸总结第六章 减速器低速级齿轮传动设计计算l 选精度等级、材料及齿数l 按齿面接触疲劳强度设计l 确定传动尺寸l 校核齿根弯曲疲劳强度l 计算齿轮传动其它几何尺寸l 齿轮参数和几何尺寸总结第七章 轴的设计l 高速轴上联轴器l 高速轴设计计算l 高速轴与联轴器配合处的键连接l 高速轴上的轴承校核l 中间轴设计计算l 中间轴上的轴承校核l 中速轴与齿轮2配合处的键连接l 中速轴与齿轮3配合处的键连接l 低速轴设计计算l 低速轴上的轴承校核l 低速轴与齿轮4配合处的键连接l 低速轴与链轮配合处的键连接第
3、八章 减速器的密封与润滑l 减速器的密封l 齿轮的润滑l 轴承的润滑第九章 减速器附件设计l 轴承端盖l 油面指示器l 通气器l 放油孔及放油螺塞l 窥视孔和视孔盖l 定位销l 启盖螺钉l 螺栓及螺钉第十章 减速器箱体主要结构尺寸第十一章 设计小结第十二章 参考文献第一章 设计任务书设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节,同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练,其目的是:(1)通过课程设计实践,树立正确的设计思想,增强创新意识,培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。
4、(2)学习机械设计的一般方法,掌握机械设计的一般规律。(3)通过制定设计方案,合理选择传动机构和零件类型,正确计算零件工作能力,确定尺寸和掌握机械零件,以较全面的考虑制造工艺,使用和维护要求,之后进行结构设计,达到了解和掌握机械零件,机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。(4)学习进行机械设计基础技能的训练,例如:计算,绘图,查阅设计资料和手册,运用标准和规范等。 (5)培养了我们理论联系实际的设计思想,训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力,巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。(6)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的
5、设计,使我们掌握了一般机械设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。(7)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。(8)加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。一、课程设计内容题目参数学 号带拉力F(N)3700传送带转速 V(r/s)50滚筒直径D(mm)3301带式输送机用来运送谷物、型沙、碎矿石、煤等2. 输送机运转方向不变,工作载荷稳定3. 输送带鼓轮的传动效率取0.974.工作寿命15年,每年300天,每天16小时二、课程设计的要求与数据 已知条件
6、 1.带拉力 F=3.7kN2.滚筒直径 d=330mm3.转速 n=50r/s三、设计的内容和步骤1.传动方案的分析与拟定2.电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算3.传动件(如齿轮或蜗杆传动、带传动的设计)4.轴的设计5.轴承及其组合部件的设计6.键联接和联轴器的选择与校核7.润滑设计8.箱体、机架及附件的设计9.装配图和零件图的设计与绘制10.设计计算说明书的编写四、课程设计应完成的工作 1减速器装配图1张; 2 零件工作图 2张(输出轴、大齿轮); 3设计说明书 1份。第二章 传动装置总体设计方案传动方案传动优点和缺点通过联轴器把电机和减速器连接。联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭
7、矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力,为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷,联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。 联轴器属于机械通用零部件范畴,用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接,是机械产品轴系传动最常用的联接部件。 计算与说明第三章 电动机的选择 (1)选择电动机的类型、功率和转速。 1 )电动机类型选择。 根据题意,带式输送机是一般用途的机
8、械,因此选用价格 便宜、结构简单、市场供应充足的Y系列全封闭自扇冷笼型 三相异步电动机,标准电压380V。 2 )电动机功率与转速的确定。1.输送带工作速度 =0.86393797m/s2. 求出工作机所需功率 3. 电动机所需功率=-链效率-鼓轮效率-联轴器效率-轴承效率-齿轮效率查手册得 =0.96*0.99*0.97*=0.8333解得 =3.836kW 取P=4kw3.836kW4.确定电动机转速 =(2-6)*(8-40) =(16-240) 经查表按推荐的传动比合理范围,链传动的传动比范围为i0 = 26,二级圆柱齿轮减速器传动比i = 840,则总传动比合理范围为ia=16240
9、,电动机转速的可选范围为nd = ian = (16*240)45 = 82012000r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,选定型号为Y112M-4的三相异步电动机,额定功率为4KW,满载转速nm=1440r/min,同步转速1500r/min。,电动机质量49kg, Y112M-4电机是属于Y系列的三相异步电动机;具体参数包括:额定电压380V、额定频率50Hz、额定功率4KW、额定转速为1400rpm(每分钟1400转)、有4个极数、 防护等级为IP54、产品通过3C认证。Y系列电动机的优点1、Y系列电动机具有高效、节能、性能好、振动小、噪声低、寿命长、
10、可靠性高、维护方便、起动转矩大等优点;安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准;采用B级绝缘、外壳防护等级为IP44,冷却方式IC411;2、Y系列电动机应用于一般无特殊要求的机械设备、如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、拌搅机、空气压缩机等。电动机主要外形尺寸中心高外形尺寸地脚螺栓安装尺寸地脚螺栓孔直径伸出段尺寸键尺寸HLHDABKDEFG112mm40026519014012mm2860824二.传动比的计算和分配平均传动比 取链传动比高速齿轮传动比 低速齿轮传动比 以上传动比的分配只是初步的。传动装置的实际总传动比必须在各级传动零件的参数,如带轮直径,齿轮参数等确定以后才能计算出来。一般
11、,总传动比的实际值与设计要求值的允许误差为3%-5%。第四章计算传动装置运动学和动力学参数0轴 (电动机轴); =25.4 N*mI轴(高速轴); =25.18 N*mII轴(中间轴); 9550*3.65/336.37=103.628 N*mIII轴 (低速轴) 303.863 N*mIV轴 (滚筒轴) 636.03 N*m1-3轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99.例如1轴的输出功率Kw;输出转矩*0.99=25.18*0.99=25.00.,其余以此类推运动和动力参数的计算结果应加以汇总,列出表格,供以后计算使用各轴的运动和动力参数。轴功率P/Kw转矩T
12、/N*m转速r/min传动比输入输出输入输出电3.83625.40144014.2813.0582.213.7973.76025.18025.00144023.6503.610102.591102.591336.3733.5003.470300.820300.82311043.3303.300629.030629.67050齿轮的设计第五章 减速器高速级齿轮设计计算高速齿轮的设计采用硬齿面,小齿轮使用40Cr表面淬火,齿面硬度50HRC大齿轮选用45钢表面淬火,齿面硬度46HRC按齿根弯曲疲劳强度设计1)需用应力 齿轮单向安全系数 S=1.4需用弯曲应力 2)计算齿轮模数小齿轮转矩T=2518
13、0Nm载荷系数由原动机为电动机,工作机为带式输送机,载荷平稳,齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得,取K1.3齿宽系数根据齿轮为硬齿轮在两轴承间为非对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得,取0.6齿数 取取初取螺旋角当量齿数 =22.2=96.5复合齿形系数 取较大者带入计算模数=1.2 模数取2mm确定几何尺寸中心距 a=2*(20+87)/2/cos=110.7mm 取a=111mm实际螺旋角=arccos2.5*/2/111 =15.428分度圆直径 mmmm齿宽 取b2=b=25mm b1=b2+10=35mm齿顶圆直径mmmm齿根圆直径mmmm4.校核齿面接触疲劳
14、强度1.许用接触应力极限应力 安全系数 S=1需用弯曲应力 2.验算齿面接触应力节点区域系数 弹性系数 齿数比 齿面接触应力 ,故接触疲劳强度足够第六章 减速器低速级齿轮设计计算低速齿轮的设计采用硬齿面,小齿轮使用40Cr表面淬火,齿面硬度50HRC大齿轮选用45钢表面淬火,齿面硬度46HRC按齿根弯曲疲劳强度设计1)需用应力 齿轮单向安全系数 S=1.4需用弯曲应力 2)计算齿轮模数小齿轮转矩T=103628Nm载荷系数由原动机为电动机,工作机为带式输送机,载荷平稳,齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得,取K1齿宽系数根据齿轮为硬齿轮在两轴承间为非对称布置。查机械原理与机械
15、零件教材中表得,取0.6齿数 取取初取螺旋角当量齿数 =22.2=67.69复合齿形系数 =4.29 =4.00取较大者带入计算模数=2.14 模数取3mm确定几何尺寸中心距 a=3*(20+61)/2/cos=125.78mm 取a=126mm实际螺旋角=arccos3*/2/126 =18.3376分度圆直径 mmmm齿宽 mm取b2=b=40mm b1=b2+10=50mm齿顶圆直径mmmm齿根圆直径4.校核齿面接触疲劳强度1.许用接触应力极限应力 安全系数 S=1需用弯曲应力 2.验算齿面接触应力节点区域系数 弹性系数 齿数比 齿面接触应力 ,故接触疲劳强度足够选择链轮齿数 取小链轮齿
16、轮z1 = 17,大链轮的齿数为z2 = iz1 = 2.217 = 37 37。2.确定计算功率 由表查得工况系数KA = 1,由图查得主动链轮齿数系数KZ = 1.08,单排链,则计算功率为Pca = KAKZP = 11.223.1 = 3.822Kw3.选择链条型号和节距 根据Pca = 3.78 Kw,n4 = 50.00 r/min,查图可选16A。查表链条节距为p = 25.4 mm。4.计算链节数和中心距 初选中心距a0 = (3050)p = (3050)25.4 = 7621270 mm。取a0 = 1050 mm。相应的链长节数为Lp0 = = =108 取链长节数Lp
17、= 108。 查表,采用线性插值,计算得到中心距计算系数f1 = 0.24918,则链传动的最大中心距为amax = f1p2Lp-(z1+z2) = 0.2491825.42108-(17+37) = 1025.5 mm5.计算链速v,确定润滑方式v = n4z1p/(601000) = 50.001725.4/(601000) = 0.8 m/s由v = 0.8 m/s和链号16A,查图可知应采用滴油润滑。6.计算压轴力Fp有效圆周力为:Fe = 1000P/v = 10003.47/0.8 = 4337.5 N链轮水平布置时的压轴力系数KFp = 1.2,则压轴力为:Fp KFpFe =
18、 1.24337.5=5205 N7.主要设计结论 链条型号16A;链轮齿数z1 = 17,z2 = 37;链节数Lp = 108,中心距a = 1025.50 mm。第七章 轴的设计轴(输入轴)及其轴承装置、键的设计输入轴上的功率转矩求作用在齿轮上的力 初定轴的最小直径选轴的材料45为钢,调质处理。根据机械手册,取(以下轴均取此值),于是由式初步估算轴的最小直径输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩T=KAT1,考虑到转矩的变化很小,故取KA=1.5,则,查机械设计手册,选用LT4型弹性套柱销联轴器,其公称
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