一级圆柱齿轮减速器设计课程设计说明书论文.doc
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1、机械设计基础课程设计计算说明书题目: 一级圆柱齿轮减速器设计目 录一、设计任务书1.1 机械课程设计的目的1.2 设计题目1.3 设计要求1.4 原始数据1.5 设计内容二、传动装置的总体设计2.1 传动方案2.2 电动机选择类型、功率与转速2.3 确定传动装置总传动比及其分配2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩三、传动零件的设计计算3.1 V带传动设计3.1.1计算功率3.1.2带型选择3.1.3带轮设计3.1.4验算带速3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度3.1.6包角及其验算3.1.7带根数3.1.8预紧力计算3.1.9压轴力计算3.1.10带轮的结构3.2齿轮传动设计3.2
2、.1选择齿轮类型、材料、精度及参数3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸五、轴的设计5.1高速轴设计5.1.1选择轴的材料5.1.2初步估算轴的最小直径5.1.3轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸5.2低速轴设计5.2.1选择轴的材料5.2.2初步估算轴的最小直径5.2.3轴的结构设计,初定轴径及轴向尺寸5.3校核轴的强度5.3.1按弯扭合成校核高速轴的强度5.3.2按弯扭合成校核低速轴的强度六、滚动轴承的选择和计算6.1高速轴上的滚动轴承设计6.1.1轴上径向、轴向载荷
3、分析6.1.2轴承选型与校核6.2低速轴上的滚动轴承设计6.2.1轴上径向、轴向载荷分析6.2.2轴承选型与校核七、联轴器的选择和计算7.1联轴器的计算转矩7.2许用转速7.3配合轴径7.4配合长度八、键连接的选择和强度校核8.1高速轴V带轮用键连接8.1.1选用键类型8.1.2键的强度校核8.2低速轴与齿轮用键连接8.2.1选用键类型8.2.2键的强度校核8.3低速轴与联轴器用键连接8.3.1选用键类型8.3.2键的强度校核九、减速器的润滑9.1齿轮传动的圆周速度9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择十、绘制装配图及零件工作图十一、设计小结十二、参考文献 一、 设计
4、任务书1.1 机械课程设计的目的 课程设计是机械设计基础课程中的最后一个教学环节,也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。其目的是:1. 通过课程设计,综合运用机械设计基础课程和其他先修课程的理论和实际知识,来解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践,掌握机械设计的一般规律,培养分析和解决实际问题的能力。2. 培养机械设计的能力,通过传动方案的拟定,设计计算,结构设计,查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节,要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法,并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。1.2 设计题目设计运送原料的带式运输机用的一级圆柱齿轮减速器。1.3 设计要求
5、根据给定的工况参数,选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计一级齿轮减速器(所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件)和与输送带连接的联轴器。滚筒及输送带效率(含滚动轴承)h=0.96。工作时,载荷有轻微冲击,产品生产批量为成批生产,允许总传动比误差4%,要求齿轮使用寿命为10年,二班工作制,轴承使用寿命不小于15000小时。1.4 原始数据表1 原始数据输送带拉力F (N)输送带速度v (m/s)输送带滚筒直径D (m)13642.400.241.5 设计内容1.5.1 绘制传动装置中一级圆柱齿轮减速器装配图一张(A1)。1.5.2 绘制低速轴、大齿轮零件图二张(建议A3)。
6、1.5.3 编写设计计算说明书一份。二、 传动装置设计2.1传动方案根据本课程设计要求,采用一般的单级圆柱齿轮(斜齿)传动方案,其传动简图如下:图1 传动装置简图2.2电动机选择类型、功率与转速1选择电动机类型:选用Y系列三相异步电动机。 2选择电动机功率 运输机主轴上所需要的功率 传动装置的总效率:其中,查机械设计基础表1.2,V带传动的效率, ,深沟球轴承的效率, ,闭式圆柱齿轮的效率(精度等级8),弹性联轴器的效率, ,工作机效率, 所以: 电动机所需功率: 查机械设计基础附表K.1,取电动机的额定功率为5.5kW3选择电动机的转速工作机的转速:V带传动比范围24,单级圆柱齿轮(闭式,斜
7、齿)传动比36,电动机转速范围: 选择电动机同步转速为1500r/min。查附表K.1,取Y系列三相异步电动机的型号为Y132M-4。表2 电动机主要参数型号额定功率同步转速满载转速堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132S-45.5Kw1500r/min1440r/min2.22.2查附表K.2,得电动机得安装及有关尺寸。表3 电动机安装及有关尺寸主要参数中心高外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE键公称尺寸Fh1324753453152161401238801082.3 确定传动装置总传动比及其分配传动装置得总传动比 :取单级圆柱齿轮减速器传动比:;
8、 V带传动比:2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩2.4.1计算各轴的输入功率电动机轴轴(高速轴) 轴(低速轴)24.2计算各轴的转速 电动机轴 = 轴 轴 2.4.3计算各轴的转矩电动机轴轴 轴 2.3.4上述数据制表如下:表4 各级传动功率、转速与转矩参数输入功率(kW)转速n(rpm)输入转矩T(Nm)传动比i效率h电动机轴3.88144025.732.230.95轴I3.69645.1254.623.380.96轴II3.54191.017.71三、 传动零件的设计计算3.1 V带传动设计3.1.1 计算功率Pc ,根据机械设计基础149页表8.3,此处为带式运输机,载荷变动小
9、,Y系列三相异步电动机为类原动机,每天两班制工作16小时,选择工作情况系数1.2 3.1.2 带型选择 根据 机械设计基础149页图8-11,此处功率=4.66kW与小带轮的转=1440r/min,选择A型V带。3.1.3 带轮设计dd1、dd2 根据机械设计基础151页表8.5,且带轮直径尽量取最大值,所以取小带轮直径 =112mm,大带轮的直径3.1.4 验算带速v 在5m/s25m/s之间。故带的速度合适。3.1.5 确定V带的传动中心距a和基准长度Ld 初选传动中心距范围为:0.72, 即264.1726,初定=470mm 初定V带的基准长度: 根据机械设计基础144页表8.2,选取带
10、的基准直径长度。 实际中心距: 3.1.6 包角及其验算a1 故主动轮上的包角合适。3.1.7 带根数z 由,=112mm, 根据机械设计基础151页表8.5、152表8.6, 根据机械设计基础152页表8.7, 根据机械设计基础144页表8.2, 所以取z=4根。3.1.8 预紧力计算F0 根据机械设计基础143页表8.1,q=0.11 3.1.9 压轴力计算FQ 3.1.10 带轮的结构表5 带轮结构尺寸(mm)小带轮外径da1大带轮外径da2基准宽度bd基准线槽深hamin基准线下槽深hamax槽间距e槽边距fmin最小轮缘厚dmin带轮宽B槽型112250112.7514.3150.3
11、96118,256A V带轮采用HT200制造,允许最大圆周速度为25m/s。直径较小的小带轮采用实心式(图a);中等直径的大带轮采用腹板式(图b);图2 V带大带轮结构简图3.2 齿轮传动设计3.2.1 选择齿轮类型、材料、精度及参数 (1)选用斜齿圆柱齿轮传动(外啮合) (2)选择齿轮材料(考虑到齿轮使用寿命较长): 小齿轮材料取为45号钢,调质, (GB699-1988) 大齿轮材料取为45号钢,正火, (GB699-1988) (3)选取齿轮为8级的精度(GB 100951998) (4)初选螺旋角 (5)选小齿轮的齿数;大齿轮的齿数=303.38=101,两齿数互质3.2.2 按齿面
12、接触疲劳强度设计 确定计算参数 式中: 根据机械设计基础112页图7.26, 对小齿轮: ;对大齿轮: 根据机械设计基础111页表7.5 ,软齿面,取。 则,。选用: K,载荷系数,根据机械设计基础108页表7.4,此处中等冲击,原动机为电动机,选用K=1.1 ,齿宽系数,轻型减速器 =0.3 ,高速轴的转矩,54.6Nm u,齿数比,u=3.38 所以 圆整取120.0mm 计算模数 根据机械设计基础97页表7.1,取模数标准值 计算中心距 圆整取中心距为135 修正螺旋角 验算模数: 又因为在8度到20度之间,合适。 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 计算齿宽 小齿轮齿宽(齿轮轴) 大
13、齿轮齿宽(大齿轮)3.2.3 按齿根弯曲疲劳强度强度校核 ,其中,根据机械设计基础111页表7.5 ,软齿面。K =1.2,根据机械设计基础表7.4。,齿形系数,根据机械设计基础图7.23。,弯曲疲劳强度极限,根据机械设计基础110页图7.24。所以: 均满足弯曲疲劳强度要求。3.2.4 齿轮传动的几何尺寸计算表6 齿轮几何尺寸名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距135传动比5=101/30法面模数设计和校核得出2.0端面模数2.06端面压力角tt =arctan(tan/cos)法面压力角标准值螺旋角一般为齿顶高2mm齿根高2.5mm全齿高4.5mm齿数Z30101顶隙cC=0.250.6
14、25mm0.625mm分度圆直径61.83 mm208.17mm齿顶圆直径=+265.83mm212.17mm齿根圆直径dfdf =-2.556.83mm203.17.0mm齿轮宽b45mm50mm螺旋角方向两轮旋向相反左旋右旋四、 铸造减速器箱体的主要结构尺寸表7铸造减速器箱体主要结构尺寸计算结果名称代号尺寸(mm)底座壁厚d8箱盖壁厚d18座上部凸缘厚度h013底座下部凸缘厚度h113轴承座连接螺栓凸缘厚度h213底座加强肋厚度e7箱底加强肋厚度e17地脚螺栓直径d16地脚螺栓数目n6轴承座连接螺栓直径d212底座与箱盖连接螺栓直径d38轴承盖固定螺钉直径d48视孔盖固定螺钉直径d55轴承
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