二级展开式圆柱直齿轮减速器设计说明书-课程设计.doc
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1、梧 州 学 院 课 程 设 计(2013 -2014学年第二学期)带式输送机传动装置的设计学生姓名:提交日期: 年 月 日 学生签名: 学 号1101901205班级2011级2班课程编号BS0210109专业机械设计制造及其自动化课程名称机械设计课程设计任课教师申毅莉1.图纸,装配图总分50分,零件图20分。(1)图框、图幅选择正确:装配图总分5分,得分_ _;零件图总分2分,得分_ _。(2)表达正确:装配图总分20分,得分_ _;零件图总分8分,得分_ _。(3)尺寸标注规范、正确:装配图总分20分,得分_ _;零件图总分8分,得分_ _。(4)标题栏(含明细表)、边框:装配图总分5分,
2、得分_ _;零件图总分2分,得分_ _。2. 设计说明书:20分(1)按照给定的格式模版,内容齐全:总分1分,得分_ _。(2)内容计算过程详细、条理清晰:总分16分,得分_ _。(3)摘要、参考文献等完整:总分3分,得分_ _。3.答辩环节,回答清晰,总分10分,得分_。成绩评定: 分,等级: 任课教师签名: 年 月 日机械课程设计计算说明书设计题目 二级直齿轮减速器(展开式)机械设计制造及其自动化2班设计者 指导老师 申毅莉2014年5月9日- 53 -目录一、设计任务二、减速器结构选择及电动机性能参数计算三、计算、分配传动比四、运动参数计算五、带传动的设计六、各级传动齿轮的设计计算七、轴
3、的设计和键的选择八、轴承的选择九、箱体及减速器附件说明十、润滑油的选择与计算十一、参考文献 摘要本设计讲述了带式输送机的传动装置二级圆柱直齿齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述,选择齿轮减速器作为传动装置,然后进行减速器的设计计算(包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算轴承、联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容)。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计,完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。 本次设计综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、几何精度、理论力学、材料力学、机械原理等知识,进行结构设计,并完成带式输送机传动装置
4、中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。关键词:减速器;齿轮;轴;传动第一章 设计任务书1. 课程设计的主要内容带式输送机传动装置设计的内容包括:(1)单级/双级减速器传动零件设计;(2)画出传动装置装配图;(3)编写设计说明书。2. 课程设计的要求与数据已知条件:(1) 运输带工作拉力F= 3 kN;(2) 运输带的工作速度v= 2 m/s;(3) 卷筒直径D= 320 mm;(4) 使用寿命:10年,每年300个工作日;(5) 工作情况:两班制,连续单向运转,工作时有轻微振动;(6) 制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量;(7) 工作环境:室内,轻度污染;(8) 边界连
5、接条件:原动机采用一般工业用电动机。(9) 输送机工作轴转速允许误差5%。带式输送机的传动效率0.96。3. 课程设计应完成的工作(1) 装配图1张,输出轴零件图1张;(2) 设计说明书1份。第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构二级展开式圆柱直齿轮减速器的传动方案如图2-1所示。图2-1 二级展开式圆柱直齿轮减速器传动装置简图1输送带 2联轴器 3减速器 4带传动 5电动机2.2 电动机的选择电动机的选择见表2-1表2-1 电动机的选择计算项目计算及说明1.电动机类型和结构型式的选择根据减速装置的工作条件:连续单向运转,工作有轻微振动,而选用效率高、性能好、噪音低的Y系列
6、电动机。三相交流异步电动机的结构简单,价格低廉,维护方便,可直接接于三相交流电网中。因此选用Y系列三相异步电动机。2.电动机功率的选择工作机所需功率Pw:Pw =6.25Kw计算项目计算及说明2.电动机功率的选择Pw为输送带阻力,为输送带的速带2为带式输送机的效率0.96。电动机至工作机的总效率:查机械设计课程设计表3-1,取V带传送的效率=0.96;圆柱齿轮传动的效率=0.97;联轴器传动的效率=0.99;滚子轴承传动效率=0.99。=0.960.99=0.86767电动机所需的功率:=7.2Kw电动机额定功率。 电动机容量主要由电动机运动时的发热条件决定,而发热又与其工作情况有关。对于长期
7、连续运转、载荷不变或变化很小,常温工作的机械,选择电机时只要使电动机的负载不超过其额定值,电动机便不会过热。也就是可按电动机的额定功率等于或略大于所需电动机的功率,即。3.电动机转速的确定根据一般最常用的,市场上供应最多的是同步转速为1500和1000的电动机,又。查机械设计课程设计表17-7,选用磁极较少的Y132M-4并且采用B3的安装型式。Y160M-4-B3技术数据和安装及外形尺寸如表2-2,图2-2,表2-3。表2-2 Y132M-4-B3技术数据同步转速1500,4极电动机型号额定功率Kw满载转速()质量/KgY132M-47.514402.22.381图2-2 Y132M-4-B
8、3电动机的安装表2-3 Y132M-4-V3电动机的外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDBBL2161788980103313212280270210315238515第三章 计算、分配传动比3.1 传动比分配传动比的分配及计算见表3-1表3-1 传动比的计算及分配计算项目计算及说明1.总传动比由=,得输送带滚筒的转速为=119.42电动机的满转速和工作电机的转速即可确定传动系统的总传动比i,即i=12.062.分配传动比取平带传动的传动比i=2。为了使减速器的两个大齿轮具有相近的波油深度,应使两级的大齿轮具有相近的直径(低速级大齿轮)计算项目计算及说明2.分配传动比的直径应略大
9、一些,使得高速级大齿轮的齿顶圆与低速轴之间有适量的间隙)。设高速轴的传动比为,低速轴转动比为,减速器的传动比为。故 =6.03又=2.82.906取=2.9,则=2.08四、运动参数的计算4.1 动力运动参数计算传动装置的运动、动力参数的计算见表4-1表4-1 传动装置的运动、动力参数的计算计算项目计算及说明1.各轴转速高速轴转速:=720中间轴转速:=248低速轴转速:滚筒轴转速:=1192.各轴的输入功率高速轴输入功率:=7.50.96=7.2Kw计算项目计算及说明2.各轴的输入功率中间轴输入功率:=7.20.970.99=6.914Kw低速轴输入功率:=6.9140.970.99=6.6
10、40Kw滚筒轴输入功率:=6.6400.990.99=6.508Kw 其中:为电动机的额定功率,为传送带的效率,为高速级齿轮传动的效率和低速级齿轮传动的效率,为联轴器的传动效率,为一对滚动轴承的传动效率。3.各轴的输入转矩高速轴输入转矩:95.5Nm中间轴输入转矩:Nm低速轴输入转矩:532.874Nm滚筒轴输入转矩:Nm五、带传动的设计5.1 V带的参数计算对带式输送机传动系统,已知电动机的额定功率=7.5Kw,转速传动比,每天工作16h(即两班制)。带传动的设计计算见表5-1。表5-1 带传动的设计计算计算项目计算及说明1.确定计算功率由机械设计表8-8查得工作情况系数2.选择V带的带型根
11、据、由机械设计图8-11选用A型带3.确定带轮的基准直径并验算带速v初选小带轮的基准直径。由机械设计表8-7和表8-9,取小带轮的基准直径=112mm。验算带速v。V=因为5,故带速合适。根据机械设计表8-9,取标准直径为4.确定v带的中心距a和基准长度由式0.7(+)2(+)得235.2mm672mm,初定中心矩为=450mm。计算带所需的基准长度:2+(+)+ =2450+(112+224)+mm1435mm,由机械设计表8-2选带的基准长度。计算实际中心距计算项目计算及说明4.确定v带的中心距a和基准长度由和算出中心距的变化范围为484.25mmmm5.验算小带轮上的包角=6.确定V带根
12、数计算单根V带的额定功率。由=112mm和,查机械设计表8-4得=1.61Kw 。根据,i=2和B型带,查机械设计表8-5得,查表8-6得,表8-2的,于是=()1.674624Kw 。计算V带根数ZZ= 取6根7.计算单根V带的初拉力由机械设计表8-3得B型带的单位长度质量q=0.105,所以=500N=150N计算项目计算及说明8.计算压轴力 9.主要设计结论选用A型普通V带6根,带基准长度为1550mm。带轮基准直径中心距控制在之间。单根带初拉力=150N5.2 V带轮的设计 根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件,确定带轮的材料,结构形式,轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸,公差和表面粗糙度及
13、相关的技术要求。见表5-2表5-2 带轮的设计计算项目计算及说明1.带轮材料的确定带轮材料选用HT150,因为带速v=8.445较高,故采用铸钢焊接而成2.小带轮结构形式的确定由电动机Y-4-B3的转动轴D=mm,故选小带轮的轮毂d=38mm。基准直径,因而带轮的结构形式可采用腹板式。带轮槽的截面尺寸见表5-3。小带轮的结构形式见表5-4表5-3 B型带轮的轮槽对应的14.03.5010.81911.5表5-4 小带轮的结构形式,d为轴的直径38mm取;B=3e+2f=319+211.5=80mm ;=,取=12.5mm ;L=,取L=78mm。表5-5 大带轮的结构形式计算项目计算及说明1.
14、大带轮结构形式的确定先按式初步估算轴的最小直径,选取轴的最小直径,选取轴的材料为45钢调质处理,根据机械设计表15-3,取,=20.9mm取d=22mm,取长,。B=3e+2f=319+211.5=80mm=,取=12.5mm;L=,取L=80mm,取长2.大带轮的具体尺寸六、各级传动齿轮的设计计算6.1 高速级圆柱直齿轮的设计计算高速级圆柱直齿轮的设计计算。已知高速轴的输入功率,转速,齿数比,使用期为10年(每年300个工作日),两班制。详见表6-1。表6-1 高速级圆柱直齿轮的设计计算计算项目计算及说明1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按图2-1所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动,压
15、力角取;带式输送机为一般的工作机器,参考机械设计表10-6,选用7级精度。材料选择。由机械设计表10-1,选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度280HBS。大齿轮材料选45钢(调质),齿面硬度240HBS。选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取2.初步计算传动的主要尺寸1.按齿面接触疲劳强度设计计算小齿轮分度圆直径,即1)确定公式中的个参数值试选。计算小齿轮传递的转矩。9.5510NM由机械设计表10-7选取齿宽系数。计算项目计算及说明2.初步计算传动的主要尺寸由机械设计图10-20查得区域系数由机械设计表10-5查得材料的弹性影响系数。计算接触疲劳强度用重合度系数。=24(tan29.841ta
16、n20)+71(tan23.894tan20)/2=1.707计算接触疲劳需用应力由机械设计图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为,。计算应力循环次数:=607201(2830010)=2.073610由机械设计图10-23查取接触疲劳寿命系数,。取失效概率为1%,安全系数S=1,得计算项目计算及说明2.初步计算传动的主要尺寸=取和中的较小者作为该齿轮的接触疲劳许用应力,即=523MPa2)计算小齿轮分度圆直径=61.66mm调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度齿宽b3.确定传动尺寸计算载荷系数由机械设计表10-2得使用系数根据,7级精度,由机械设计图10
17、-8查得动载系数齿轮的圆周力=计算项目计算及说明3.确定传动尺寸=13.09810/61.66=50.243100查机械设计表10-3得齿间载荷分配系数由机械设计表10-4用插值法查得7级精度,小齿轮的相对支撑为非对称布置时,得齿向载荷分布系数,由此,得到实际载荷系数按实际载荷系数算得的分度圆直径相应的齿轮模数:4.按齿根弯曲疲劳强度设计试算模数1)确定公式中的个参数数值试选弯曲疲劳强度用重合度系数计算由机械设计图10-17查得齿形系数,;由机械设计图10-18查得应力修正数,;由机械设计图10-24C查得小齿轮和大齿轮的齿跟弯曲疲劳极限分别为计算项目计算及说明4.按齿根弯曲疲劳强度设计,;由
18、机械设计图10-22查得弯曲疲劳寿命系数,。取弯曲疲劳安全系数S=1.4=因为大齿轮的大于小齿轮,所以取=2试算模数=调整齿轮模数1)计算实际载荷系数前的准备圆周速度计算项目计算及说明4.按齿根弯曲疲劳强度设计齿宽宽高比=2计算实际载荷系数根据,7级精度,由机械设计查图10-8得动载荷系数由/40.69N=4.69410 =115.36 100查机械设计表10-3得齿间载荷分配系数由机械设计表10-4用插值法查得,结合=8.444查机械设计图10-13,得则载荷系数为3按实际载荷系数算得的齿轮模数5.对比计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大
19、小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.813mm,并圆整为标准值m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径:计算项目计算及说明 5.对比计算结果,算出小齿轮齿数=67.757/2=33.8785,取;则大齿轮齿数,取。互为质数,这样设计处的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到了结构紧凑,避免浪费。6.几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度考虑不可避免的安装误差,为了保证设计齿宽b和节省材料,一般将小齿轮略为加宽()mm,即取而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽,即7调整中
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