机械设计课程设计说明书两级圆柱齿轮减速器设计.doc
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1、机械设计课程设计 课程名称 机械设计课程设计 题目名称 两级圆柱齿轮减速器设计 年级专业 2012级信息工程专业 姓名学号 陈剑锋 136042012191 陈 俊 136042012192 叶德森 136042012193 郑俊强 136042012195 指导教师 王 敏 2015 年 4 月目 录机械设计基础课程设计任务书.1一、传动方案的拟定及说明.3二、电动机的选择.3三、计算传动装置的运动和动力参数.4四、传动件的设计计算.6五、轴的设计计算.15六、滚动轴承的选择及计算.23七、键联接的选择及校核计算.26八、高速轴的疲劳强度校核.27九、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择
2、.30十、润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择.31参考资料目录一、课程设计的内容设计一带式运输机传动装置(见 图1)。设计内容应包括:传动装置的总体设计;传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择;减速器装配图和零件工作图设计;设计计算说明书的编写。图2为双级圆柱齿轮传动方案。图1 带式运输机传动装置图2 双极圆柱传动方案二、课程设计的数据要求一、工作条件与技术要求1. 输送带速度允许误差为5。皮带输送机效率为w=0.95;2工作情况:单班制,连续单向运转,轻微冲击,工作年限为5年(年工作300天)3工作环境:室内,清洁;动力来源:电力,三相交流,电压380V ;检修间隔期间:四年一次大修,
3、二年一次中修,半年一次小修:制造条件极其生产批量:一般机械厂,小批量生产。4 .运输带曳引力F(KN):5 KN运输带速度V(m/s):1.5m/s滚筒直径D (mm):400 mm三、课程设计的设计任务1. 确定传动装置的类型,画出机械系统传动方案简图;2. 选择电动机,进行传动装置的运动和动力参数计算;3. 传动系统中的传动零件设计计算;4. 绘制减速器装配图草图和装配图各1张(A0);5. 绘制减速器箱体零件图1张、部件装配图、全部零件图6. 设计说明书一份- 1 -设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为三级减速器(包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速),说明如下:为了估
4、计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和拟定传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速,即二、电动机选择1电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y132M-4吗系列三项异步电动机。它为卧式封闭结构2电动机容量1) 卷筒轴的输出功率 2) 电动机输出功率d 传动装置的总效率 式中,为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计表2-2查得:弹性联轴器;滚子轴承;圆柱齿轮传动;卷筒轴滑动轴承;V带传动=0.96则故 3电动机额定功率由机械设计课程设计表16-1选取电动机额定功率4电动机的转速由机械设计课程设计表2-3查得V带传动常用传动比范围,查得
5、两级展开式圆柱齿轮减速器传动比范围: ,则电动机转速可选范围为可见同步转速为750r/min、1000r/min和1500r/min的电动机均符合。这里选该两种电动机进行比较,方案电动机型号额定功率(kw)电动机转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩传动比满载1Y160M-41114602.22.320.42Y160L-6119702.02.013.53Y180L-8117301.72.010.2根据以上比较情况可知,采用方案1更符合设计要求。因此,选定电动机型号为Y160M-4。5、计算传动装置的总传动比并分配传动比1)、总传动比2)、分配传动比 假设V带传动分配的传动比,则二级
6、展开式圆柱齿轮减速器总传动比=二级减速器中:高速级齿轮传动比低速级齿轮传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为:轴、轴、轴。各轴转速为:2各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率,即分别为电动机的输入功率,第一根轴的功率,第二根轴的功率,第三根轴的功率。3各轴输入转矩T(Nm)将计算结果汇总列表备用。项目电动机高速轴中间轴低速轴N转速(r/min)146073014236P 功率(kW)9.579.198.748.31转矩T(Nm)i传动比25.153.96效率0.950.980.97四、传动件的设计计算1设计带传动的主要参数。已知带传动
7、的工作条件:单班制(8小时),查得工作情况系数;连续单向运转,轻微冲击,工作年限为五年。所需传递的额定功率p=9.57kw小带轮转速,大带轮转速,传动比。设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等(因为之前已经按选择了V带传动,所以带的设计按V带传动设计方法进行)1)、计算功率 : =2)、选择V带型 根据、,选择A型带(d1=112140mm)3)、确定带轮的基准直径并验算带速v(1)、初选小带轮的基准直径,由机械设计表8-6和表8-8,取小带轮基准直径(2)、验算带速v因为5m/s19.0m/s90 包角满足条件(6).计算带的
8、根数单根V带所能传达的功率根据=1460r/min 和=125mm 表8-4a用插值法求得=1.91kw单根v带的传递功率的增量已知A型v带,小带轮转速=1460r/min;转动比 i=/=2查表8-4b得=0.03kw计算v带的根数查表8-5得包角修正系数=0.95,表8-2得带长修正系数=0.99=(+)=(1.91+0.05) 0.960.99=1.863KWZ= =10.5/1.9=5.52 故取6根.(7)、计算单根V带的初拉力和最小值应使带的实际初拉力(8)计算带传动的压轴力2、齿轮传动设计 选择斜齿轮圆柱齿轮按低速级齿轮设计:小齿轮转矩,小齿轮转速,传动比。1)、选择材料热处理方
9、式根据工作条件与已知条件知减速器采用闭式软齿面计算说明(HB=350HBS),8级精度,查表10-1得小齿轮 40Cr 调质处理 HB1=280HBS大齿轮 45钢 调质处理 HB2=240HBS2)、按齿面接触强度计算:取小齿轮=20,则=,=204.12=82.4,取=83并初步选定15确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称,载荷比较平稳综合选择Kt=1.6b.由图10-30选取区域系数Zh=2.425c.由图10-26查得, ,则d.计算小齿轮的转矩:。确定需用接触应力e.由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPaf.由图10-2查得小齿轮的接触疲劳强度极限因软齿面闭
10、式传动常因点蚀而失效,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算轮齿的弯曲强度,查表9-5得齿轮接触应力=600MPa大齿轮的为=550MPah.由式10-13计算应力循环次数i.由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90 =0.96 =/S=540Mpa= /S=528 Mpa=(+)/2=543 Mpa3)、计算(1)计算圆周速度:V=n1/60000=3.26m/s(2)计算齿宽B及模数B=d=1X42.9mm=42.9mm=cos/=2.07mmH=2.25=4.66mmB/H=42.9/4.66=9.206(3)、计算纵向重合度=0.318dtan=1.704(4)、计算载荷
11、系数由表10-8.10-4.10-13.10-3分别查得:故载荷系数(5)、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式1010a 得 =46.22mm(6)、计算模数= Cos/Z1=2.232mm4)、按齿根弯曲强度设计由式10-17(1)、计算载荷系数:(2)、根据纵向重合度=1.704,从图10-28查得螺旋角影响系数(3)、计算当量齿数齿形系数,(4)、由1图10-5查得由表10-5 查得由图10-20C但得=500 MPa =380 MPa由图10-18取弯曲疲劳极限=0.85,=0.88计算弯曲疲劳应力:取安全系数S=1.4,由10-12得:=/S=303.57 MPa=/S=23
12、8.86 MPa(5)、计算大小齿轮的,并比较且,故应将代入1式(11-15)计算。(6)、计算法向模数对比计算结果,为同时满足接触疲劳强度,则需按分度圆直径=46.22mm来计算应有的数,于是有:取2mm;(7)、则,故取=22.则=90.64,取(8)、计算中心距取a1=116mm(9)、确定螺旋角(10)、计算大小齿轮分度圆直径:=(11)、确定齿宽取5)、结构设计。(略)配合后面轴的设计而定低速轴的齿轮计算1)、选择材料热处理方式(与前一对齿轮相同)(HB=350HBS),8级精度,查表10-1得小齿轮 40Cr 调质处理 HB1=280HBS大齿轮 45钢 调质处理 HB2=240H
13、BS2)、取小齿轮=20,则=59 取=59,初步选定153)、按齿面接触强度计算:确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称,载荷比较平稳综合选择Kt=1.6b.由图10-30选取区域系数c.由图10-26查得则d.计算小齿轮的转矩: 确定需用接触应力e.由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPaf.由图10-2查得小齿轮的接触疲劳强度极限因软齿面闭式传动常因点蚀而失效,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算轮齿的弯曲强度,查表9-5得齿轮接触应力=600MPa大齿轮的为=550MPah.由式10-13计算应力循环系数i.由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.96
14、 =0.97 =/S=576Mpa= /S=533.5 Mpa=(+)/2=554.8 Mpa4)、计算(1)、圆周速度:V=n1/60000=1.21m/s(2)、计算齿宽b及模数B=d=1X65.87=65.87mm=cos/ =3.18mmH=2.25=7.16mmb/h=65.87/7.16=9.200(3)、计算纵向重合度=0.318dZ1tan=1.704a 由表10-8.10-4.10-13.10-3分别查得:故 载荷系数 K=1*1.12*1.2*1.458=1.960(4)、按实际的载荷系数校正所得分度圆直径由式10-10a得 =70.48mm(5)计算模数= cos/=3.
15、404mm5)、按齿根弯曲强度设计 由式10-17a上式中b根据纵向重合度=1.704,从图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.85c计算当量齿数齿形系数,由1图10-5查得由图10-20C但得=500 MPa =380 MPa由图10-18取弯曲疲劳极限=0.86,=0.89d计算弯曲疲劳应力:取安全系数S=1.4,由10-12得:=/S=307.14 MPa=/S=241.57 MPae比较 且,故应将代入1式(11-15)计算。f法向模数对比计算结果,为同时满足接触疲劳强度,则需按分度圆直径=70.48mm来计算应有的数,于是有:取2.5mm .则g中心距取a1=138mmh确定螺旋角i
16、计算大小齿轮分度圆直径:=J 齿宽 取4)、齿轮结构设计,(略)配合后面轴的设计而定五、轴的设计计算为了对轴进行校核,先求作用在轴上的齿轮的啮合力。第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为1高速轴设计1)按齿轮轴设计,轴的材料取与高速级小齿轮材料相同,40Cr,调质处理,查表15-31,取2)初算轴的最小直径高速轴为输入轴,最小直径处跟V带轮轴孔直径。因为带轮轴上有键槽,故最小直径加大6%,=18.375mm。由机械设计手册表22-1-17查得带轮轴孔有20,22,24,25,28等规格,故取=20mm高速轴工作简图如图(a)所示首先确定个段直径A段:=20mm 有最小直径算出)B段:=25mm
17、,根据油封标准,选择毡圈孔径为25mm的C段:=30mm,与轴承(圆锥滚子轴承30206)配合,取轴承内径D段:=36mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mmE段:=45.58mm,将高速级小齿轮设计为齿轮轴,考虑依据课程设计指导书p116G段, =30mm, 与轴承(圆锥滚子轴承30206)配合,取轴承内径F段:=36mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=3mm第二、确定各段轴的长度A段:=1.6*20=32mm,圆整取=30mmB段:=54mm,考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mmC段:=28mm, 与轴承(圆锥滚子轴承30206)配合,加上挡油盘长度(参考减速器装配草图设计p24)=
18、B+3+2=16+10+2=28mmG段:=29mm, 与轴承(圆锥滚子轴承30206)配合,加上挡油盘长度(参考减速器装配草图设计p24)F段:,=2-2=10-2=8mmE段:,齿轮的齿宽D段:=92mm, 考虑各齿轮齿宽及其间隙距离,箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整得=92mm轴总长L=290mm两轴承间距离(不包括轴承长度)S=174mm,2、轴的设计计算1)、按齿轮轴设计,轴的材料取与高速级小齿轮材料相同,40Cr,调质处理,查表15-31,取2)初算轴的最小直径因为带轮轴上有键槽,故最小直径加大6%,=27.325mm。根据减速器的结构,轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分,初
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