广工我的机械设计专业课程设计单级圆柱齿轮减速器说明指导书.doc
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1、机 械 设 计 基 础课 程 设 计学生姓名:学 号:年 级:级专 业:高分子模具院 (系):材料科学和工程学院指导老师:时 间:6月目录设计任务书1第一章 绪论1.1设计目标31.2传动方案分析和确定3第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构选择42.2 电动机选择42.3 确定电动机转速42.4确定传动装置总传动比和分配级传动比52.5动力运动参数计算5第三章 传动零件设计计算减速器外部零件设计计算-一般V形带传动7第四章 齿轮设计计算4.1直齿圆柱齿轮84.2齿轮几何尺寸设计计算 4.2.1 根据接触疲惫强度计算8 4.2.2 按齿根弯曲接触强度校核计算9 4.2
2、.3 齿轮几何尺寸确实定94.3齿轮结构设计9第五章 轴设计计算5.1输入轴设计115.2输出轴设计135.3轴强度校核16第六章 轴承、键和联轴器选择6.1轴承选择及校核176.2键选择计算及校核186.3联轴器选择18第七章 减速器润滑、密封7.1润滑选择确定19 7.1.1润滑方法197.1.2润滑油牌号及用量197.2 密封选择确定19 第八章 减速器附件选择确定19第九章 箱体关键结构尺寸计算20第十章 减速器绘制和结构分析10.1拆卸减速器2110.2分析装配方案2110.3分析各零件作用、结构及类型2110.4减速器装配草图设计2110.5完成减速器装配草图2210.6减速器装配
3、图绘制过程2210.7完成装配图2310.8零件图设计23 第十一章 设计总结24参考文件设计任务书 设计一用于带式运输上单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续单向工作,一班工作制,载荷平稳,室内工作,有粉尘(运输带和滚筒摩擦阻力影响已经在F中考虑)。使用期限:。生产批量:20台。生产条件:中等规模机械厂,可加工78级齿轮和蜗轮。动力起源:电力,三相交流380/220V题目数据:组号1运输带工作拉力F/(KN)1.5运输带速度V/(m/s)1.1卷筒直径D/(mm)220121.40225运输带许可速度误差为5%设计任务要求:1. 减速器装配图纸一张(号图纸) 一张2. 轴、齿轮零件图纸各一张(号
4、图纸) 两张3. 设计说明书一分 一份第一章 绪论1.1 设计目标(1)培养我们理论联络实际设计思想,训练综合利用机械设计课程和其它相关课程基础理论并结合生产实际进行分析和处理工程实际问题能力,巩固、深化和扩展了相关机械设计方面知识。(2)经过对通用机械零件、常见机械传动或简单机械设计,使我们掌握了通常机械设计程序和方法,树立正确工程设计思想,培养独立、全方面、科学工程设计能力和创新能力。(3)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能力和计算、绘图数据处理等设计方面能力。1.2传动方案确定1、传动系统作用及传动方案特点:机器通常是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置
5、是用来传输原动机运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置需要,是机器关键组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器工作性能、重量和成本。合理传动方案除满足工作装置功效外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采取了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低,在传输相同转矩时,结构尺寸较其它形式大,但有过载保护优点,还可缓解冲击和振动,故部署在传动高速级,以降低传输转矩,减小带传动结构尺寸。齿轮传动传动效率高,适用功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛机构之一。本
6、设计采取是单级直齿轮传动。减速器箱体采取水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。2、传动方案分析和确定1、工作条件:使用年限,工作为一班工作制,载荷平稳,室内工作。2、原始数据:滚筒圆周力F=1500N;带速V=1.1m/s;滚筒直径D=220mm;3、方案确定:采取带传动和齿轮传动组合,即可满足传动比要求,同时因为带传动含有良好缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。图1 带式输送机传动系统简图计 算 及 说 明结果第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 电动机类型及结构选择本减速器设计为水平剖分,选择Y系列三相异步电动机,封闭卧式结构。2.2 电
7、动机选择(一)工作机功率Pw =FV/1000=150001.1/1000=1.65kw(二)总效率 =0.960.980.990.995=0.91(三)所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw2.3 确定电动机转速 卷筒工作转速为: n卷筒=601000V/(D)=95.54 r/min依据机械设计课程设计表2-3推荐传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比=36范围。取带传动比。则总传动比理论范围为: =624。故电动机转速可选范为 =573.241910.8 r/min则符合这一范围同时转速有:750、1000和1500r/min,由标准查出三种适用电动机型号:方
8、案电 动 机型 号额 定 功 率电动机转速(r/min)同 步满 载1Y100L-43kw100014202Y132S-63kw15009603Y132M-83kw3000710综合考虑电动机和传动装置尺寸、结构和带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。所以选定电动机型号为Y132S-6,=960 r/min。2.4确定传动装置总传动比和分配级传动比1、确定传动装置总传动比由选定电动机满载转速和工作机主动轴转速可得传动装置总传动比为: =/=960/95.54=10.05 2、分配各级传动装置传动比: 总传动比等于各传动比乘积 = 取=2.5(一般V带 i=24)因为:=所以:10.05/
9、2.54.022.5 动力运动参数计算(一)转速n=960=/=/=960/2.5=384(r/min) =/=384/4.02=95.52(r/min) =95.52(r/min) (二)功率P 轴: 轴: 卷筒轴(三)转矩T 电动机额定功率Ped = 3 kw选定电动机型号为Y132S-6 =4.02=384(r/min)=95.52(r/min)=95.52(r/min)计 算 及 说 明结果 (Nm) 轴 轴 (Nm) 卷筒轴(Nm)将上述数据列表以下:轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 01.8196018 2.5 11.7238442.78 21.6895.
10、52167.964.02 31.6595.52164.971T0=18(Nm)T1=42.78(Nm)T2=167.96(Nm)T3=164.97(Nm)计 算 及 说 明结果第三章 传动零件设计计算减速器外部零件设计计算-一般V形带传动设计一般V形带传动须确定内容是:带型号、长度、根数,带轮直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力大小和方向1、选择带型号:查表64得, 则计算功率为PC=KAP=13= 3KW依据、查表和图68,选择A型带。2、确定带轮基准直径、验算带速查资料表65,66,选择带速带速验算: V=n1d1/(100060)=3.14112960/100060=5.6
11、3m/s 介于525m/s范围内,故适宜大带轮基准直径d2=n1/n2d1=2.5112=280mm 3、确定带长和中心距a: 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 0.7(112+280)a02(112+280)274.4mma0784mm 初定中心距a0=500 ,则带长为 L0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0) =2500+(112+280)/2+(280-112)2/(4500) =1629.55 mm查62表,按标准选带基准长度Ld=1600mm实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1629.55)/2=485.23 mm 4、验算小带轮
12、上包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a=160.16120 小轮包角适宜5、确定带根数由式确定V带根数,查63表得1.18kW,查67表得0.11kW查62表得0.99,0.89则 Z=PC/((P0+P0)=2.71/(0.97+0.11)0.990.89 = 2.47 故要取3根A型V带选A型带d1=112mmd2=280mm带中心距a =485.23mm小轮包角适宜选3根V带计 算 及 说 明结果第四章 齿轮设计计算4.1直齿圆柱齿轮 按输入转速384 r/min,传动比4.02计算,传动功率1.72kw,连续单向运转,载荷平稳来计算。(1) 选定齿轮材料、热处理方法和精度等级
13、因载荷平稳,小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮材料为40Gr钢调质,齿面硬度为250HBS,大齿轮选择45号钢正火,齿面硬度为220HBS。齿轮精度初选8级(2) 初选齿数和齿宽系数。 Z1=25 Z2=Z1i1=254.02=100 取d=1 滑动率及修正:=1- (d2)/d2=0% 带实际传动比:i=d2/d1(1-)=2.5 从动轮转速:=/ i=384 修正后齿轮传动比:i=100/250=4 输入转矩为42.78 Nm 传动比误差:=(4.02-4)/4=0.5% 符合误差要求4.2 齿轮几何尺寸设计计算4.2.1 按齿面接触疲惫强度计算小齿轮转矩为42.78 Nm确定各参数值
14、:1.载荷系数 因K取值在1.2-2.4之间,因为载荷平稳,取K=1.52.许用应力:Hlim1=700MPa Hlim2=560MpaFlim1=570MPa Flim2=440Mpa按通常可靠要求取安全系数为SF=1.25 SF=1, 则许用接触应力H1 =Hlim1/SF=700/1=700 MPa H2 =Hlim2/SF=570/1=560 MPa 许用齿根弯曲应力F1 =Flim1/SF=456MPa F2 =Flim2/SF=352MPa取两式计算中较小值,即H=560Mpa F=352MPa3.计算小齿轮分度圆直径 齿数比=100/25=4小齿轮为40Gr钢调质,齿面硬度为25
15、0HBS大齿轮为45号钢正火,齿面硬度为220HBSZ1=25Z2=100=2.5=4H=560Mpa F=352MPa=4计 算 及 说 明结果d176.6 将数值带入上述公式可知: d148.62mm 4.确定模数和齿宽 m=d1/Z1=48.62/25=1.94 取标准模数值 m=24.2.2按齿根弯曲接触强度校核计算 校核式中: a) 小轮分度圆直径d1=mZ=225=50mmb) 齿轮啮合宽度b=dd1 =1.050=50mmc) 查手册得两齿轮齿形系数和应力修正系数 YFa1=2.63 Ysa1=1.59YFa2=2.19 Ysa2=1.80将数据带入公式得:F1=107.34MP
16、a F2=101.19MPa因为F1F1 F2 F2故满足齿根弯曲疲惫强度要求4.2.3齿轮几何尺寸确实定分度圆直径:d1=50mm d2=mZ2=2100=200mm齿顶圆直径:da1= d1+2ha1m=54mm da2=d2+2ha1m=204mm齿根圆直径: df1= d1-2(ha+c)m=45mmdf2= d1-2(ha+c)m=195mm中心距:a=m (Z1+Z2)=125mm4.3 齿轮结构设计 小齿轮采取齿轮轴结构,大齿轮采取铸造毛坯腹板式结构大齿轮关尺寸计算以下:轴孔直径 d=41轮毂直径 =1.2d=1.241=49.2 圆整到50mm轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34
17、)m = 68(mm) 取 =8 m=2强度满足d1=50mmd2=200mmda1=54mmda2=204mmdf1=45mmdf2=195mma=125mm小齿轮采取齿轮轴结构大齿轮采取腹板式结构轮毂直径:=50mm轮毂长度: 计 算 及 说 明结果轮缘内径 =-2h-2=179mm 取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3b=0.345=13.5 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(180+70)=125(mm)腹板孔直径=0.25(-)=0.25(180-70)=27.5(mm) 取=27.5 (mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1齿轮工作以下图所表示:
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