机械设计基础课程设计任务书 ku/vV+&O
/w?zO,!
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 oM1C/=8
)
YB'W_
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) nKd'5f1
t[;-gi,,
目 录 6 _V1s1F
pj7al;
一 课程设计书 2 7
2i&-`&4
{|$kI`h,3-
二 设计要求 2 s Y4wdG
s5v}S'uO{
三 设计步骤 2 ]Ky`AG`2~
Z;NaIJiL-
1. 传动装置总体设计方案 3 i<$?rB!i<1
2. 电动机的选择 4 (mbm',%- (
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 =,6X_m
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 i{9.bpp/
5. 设计V带和带轮 6 `_.:O,^n^
6. 齿轮的设计 8 G_qt~U
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 #'@@P6o5
8. 键联接设计 26 cjtcEW
9. 箱体结构的设计 27 4lCbUk[l
10.润滑密封设计 30 7}NvO"u
11.联轴器设计 30 ;9#%E
^[R/W VNk
四 设计小结 31 IR3+BDE)>
五 参考资料 32 w_"-rGV
v6wg,,T
一. 课程设计书 8LF=l1=~
设计课题: pub?%
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V 5w~ 0Q
表一: \'zloBU
题号 Wm}T=L`
J@i9)D_
参数 1 a;a1>1
运输带工作拉力(kN) 1.5 >`[+24e
运输带工作速度(m/s) 1.1 jT]R"U/Q
卷筒直径(mm) 200 f fI=Bt]t
CX2qtI8N?
二. 设计要求 @K S .H
1.减速器装配图一张(A1)。 EqBTN07dZS
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 =/xx:D/
3.设计说明书一份。 Jw;G_dQ[
.i )n1
三. 设计步骤 ZmkH55Cn
1. 传动装置总体设计方案 ,jW a&7
2. 电动机的选择 xEq? [M
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 1Ke9H!_P
4. 计算传动装置的运动和动力参数 Z6-
5. “V”带轮的材料和结构 ,*\s
6. 齿轮的设计 "9X!Ewm"P
7. 滚动轴承和传动轴的设计 NBBR>3nt
8、校核轴的疲劳强度 f8UJ3vB
9. 键联接设计 lSoAw-@At8
10. 箱体结构设计 ![4_K':=
11. 润滑密封设计 Hj1?c,mo4
12. 联轴器设计 *aFh*-Sj2I
#RyTa
/L
1.传动装置总体设计方案: ttB>PTg#
MLiaCG;
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 p1.3)=T
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, )p#L "r^)
要求轴有较大的刚度。 9GT}_
^fb
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 2dB]Lw@s
其传动方案如下: B>S>t5$
']sjW'~
图一:(传动装置总体设计图) +BhJske
JJs*2y
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 B\aVE|~PB
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 ?|Z~mE
传动装置的总效率 g-ZXj4Ph!
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; {,(iL8,^
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, q<^MC/]
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, 6f
t6;*,
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 .!+7|us8l\
k}qCkm27
2.电动机的选择 o!&+ _BKw
0`v-pL0|
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, %h,&N D
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, C CLc,r>)
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 +M#}(hK
Eg}U.ss^
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, /2*BdE[yG
^B}q@/KV
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 H?ug-7k/
W4P+?c>'2
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 @J qo'\~&
a2]ZYY`R7
0S&J=2D!
方案 电动机型号 额定功率 G^.tAO5:f
P 4#:Eq=(W
kw 电动机转速 #W.vX=/*
电动机重量 SXE@\Afj
N 参考价格 fz8 41 <Y
元 传动装置的传动比 VfDa>zV3
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 G;[O~N3n.
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 4b,+;
Hr7pcz/#l
中心高 r1}1lJ>7H
外型尺寸 3Of!Ykf=
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD ^K4?uABc
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 .RAyi>\e
xsy45az<ip
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 Bc-/s(/Eq
Nz*,m'-1e
(1) 总传动比 \D]9:BNJ
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 3` D['
(2) 分配传动装置传动比 .N#KW
=× L8Z@Dk7Y
式中分别为带传动和减速器的传动比。 9`"#OQPn1
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 PY3bn).uR
4.计算传动装置的运动和动力参数 BnDCK@+|Q
(1) 各轴转速 z!.cc6R
==1440/2.3=626.09r/min F!4V!VWA}
==626.09/5.96=105.05r/min hd(TKFL^y
(2) 各轴输入功率 a<E9@
=×=3.05×0.96=2.93kW tTubW=H
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW OQKc_z'"
则各轴的输出功率: ^|hVFM2
=×0.98=2.989kW >LH}A6dUC
=×0.98=2.929kW f|F=)tJO
各轴输入转矩 =*zde0T?l
=×× N·m 23,pVo
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· xD~r Q$6sI
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m BgDWl{pm
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m cnw+^8
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m gf9U<J#&C
=×0.98=242.86N·m 0L ,!o[L*
运动和动力参数结果如下表 R7!v=X]i
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min L
8;H_:~_'
输入 输出 输入 输出 Tow! 5VAM
电动机轴 3.03 20.23 1440 hn/yX|4c(
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 sX*L[3!vN
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 02NVdpo[wU
2m*/$GZ
5、“V”带轮的材料和结构 .)p%|A#^
确定V带的截型 *
{~`Lw)y
工况系数 由表6-4 KA=1.2 G K3T w
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 /eXiWa sQ
V带截型 由图6-13 B型 vifw
FPe
)54a' Hp
确定V带轮的直径 )`ixT)
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm X%N!gy
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s ~F-lO1
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm #`K {vj
H8HVmfM
确定中心距及V带基准长度 HD2C^V2@M
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 oR,zr
360<a<1030 @3=q9ftm
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm Dsc0;7~6
rwio>4=
初定V带基准长度 "9"
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm ~Lg ;7i1L
B*Om\I
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm ".N{v1
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm YK$[)x\S
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 qbCU&G|)
#a2Z.a<V
确定V带的根数 >}2
,2
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw mO(Y>|mm
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 j8PeO&n>
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 #b:YY^{g_
带长修正系数 由表6-2 KL=1 A=Hv}lv
^q0`eS
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 +xsGa{`
6BEpnw>p(
取Z=2 F< 5kcu#iL
V带齿轮各设计参数附表 jvD_{r
=1(7T.t
各传动比 v}D0t]
9ZatlI,
V带 齿轮 V[]Pya|s+
2.3 5.96 1LhZmv
.3V L
2. 各轴转速n |:4?K*w",
(r/min) (r/min) 1[#sHj$Na`
626.09 105.05 LpSF*xm
iQT0%WaHl
3. 各轴输入功率 P J7%rPJ
(kw) (kw) SDNRcSbOD6
2.93 2.71 55UPd#E'
8 4reyA
4. 各轴输入转矩 T 4GeN<9~YS
(kN·m) (kN·m) 7ncR2-{g
43.77 242.86 4K dYiuz0`
1ah,Zth2
5. 带轮主要参数 ?EPHq,
E
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) A:2CP&*
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 tX@y ]"
带的根数z v.vkQQ0[9
160 368 708 2232 B 2 +]NpcE'
1>Vq<z
6.齿轮的设计 N#)Klq87z
S1@r.z2L
(一)齿轮传动的设计计算 Nq\)o{<1
Q=vo5)t
齿轮材料,热处理及精度 IR:{ { (
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 2@pEiq3
(1) 齿轮材料及热处理 P$N5j~*
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 Mqk|H~l5c
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 * a1q M?
② 齿轮精度 "lC>_A
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 F2_'U' a
h6<i,1gQ1
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 ZGI<L
按齿面接触强度设计 OpU9:^r
'+j;g
确定各参数的值: 4KSq]S.
①试选=1.6 &+ PVY>q
选取区域系数 Z=2.433 .3n\~Sn
|;t{L^
则 vlZmmQeJm
②计算应力值环数 `'EG7
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) B B'qbX3xK
=1.4425×10h KLVYWZib
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) =ud~
③查得:K=0.93 K=0.96 YRf$?xa
④齿轮的疲劳强度极限 @OUBo;/
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: }lhk;#r
[]==0.93×550=511.5 PO0Od z
_/cX!/"
[]==0.96×450=432 u>agVB4\F
许用接触应力 ^-mW k?>
LikCIO
⑤查课本表3-5得: =189.8MP ?1Vx)j>|
=1 :V#xrH8R
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 3vAP&i'I
=4.47×10N.m 5!$sQ@#}D
3.设计计算 89{;R
①小齿轮的分度圆直径d u;1[_~
!
9*l!(
=46.42 be]/ROP>H
②计算圆周速度 3B,dL|q(@J
1.52 {}iS5[H]
③计算齿宽b和模数 0.nkh6?
计算齿宽b 0Bkz)4R
b==46.42mm
$?gKIv>g
计算摸数m _K'Y`w']
初选螺旋角=14 :AqtPV'
= @icw:68
④计算齿宽与高之比 `_ M+=*}
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 ,D(Bg9C
=46.42/4.5 =10.32 DcM/p8da
⑤计算纵向重合度 `v<S
=0.318=1.903 OK`^DIr5l
⑥计算载荷系数K 1tiOf~)
使用系数=1 Y$c7uA:4
根据,7级精度, 查课本得 F6Q%<p a
动载系数K=1.07, 9xw"NcL
查课本K的计算公式: oAB:H\
K= +0.23×10×b f O+lD
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 '/0e!x/8
查课本得: K=1.35 }|[0FP]v
查课本得: K==1.2 <ME>#,
故载荷系数: f2SJ4"X
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 ;1nXJ{jKw
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 /dvronG
d=d=50.64 i`];xNR'
⑧计算模数 ZPq.|6&
= S>*i\OnI'
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 yIngenr$
由弯曲强度的设计公式 NRT]dYf"z
≥ 4t/ ?b
$9X?LGUz
⑴ 确定公式内各计算数值 #^9k&t#!6
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m Xc"
%-
确定齿数z e 6>j
gy
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 l=Pw
yJ
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 cT/mi":8{
Δi=0.032%5%,允许 gE=9K @
② 计算当量齿数 1|H4]!7kE
z=z/cos=24/ cos14=26.27 u#^l9/tl
z=z/cos=144/ cos14=158 Fi;OZ>;a
③ 初选齿宽系数 0_+
& [g}
按对称布置,由表查得=1 %VR{<{3f
④ 初选螺旋角 ?YV#
K
初定螺旋角 =14 g`C8ouy
⑤ 载荷系数K L{)t(H>O
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 e00}YWf%
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y (RG "2I3
查得: L,nb<
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 ;
2V$`k
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 $ywROa]
;C:|m7|
⑦ 重合度系数Y 5=<KA
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 41+WIa
L
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 1ZYo-a;)
=14.07609 P2C>IS
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 % a.T@E
⑧ 螺旋角系数Y S-~)|7d.
轴向重合度 =1.675, /]-yZ0hX0O
Y=1-=0.82 ~!g2+^G7+P
f/IQ2yT-:D
⑨ 计算大小齿轮的 +Ig%h[1a
安全系数由表查得S=1.25 N'aq4okoL
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 .7 LQ l?
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 c|aX4 =Z
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 WQiRbb X
查课本得到弯曲疲劳强度极限 L+
XAbL)
小齿轮 大齿轮 zks7wt]A
P?n4B \!
查课本得弯曲疲劳寿命系数: ~jHuJ`]DF
K=0.86 K=0.93 &y