机械设计基础课程设计任务书 Ic{'H2~4,
%KJhtd"q
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 m.HX2(&\3
#zSi/r/=1
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) lNA'M&
]cLEuE^&
目 录 &w;^m/zP3
:@QK}qFP
一 课程设计书 2 <r7qq$
N.5KPAvg%
二 设计要求 2 "S B%02
zO).<xIq+
三 设计步骤 2 0$f_or9T
N'eQ>2>O@
1. 传动装置总体设计方案 3 iJdrY6qd
2. 电动机的选择 4 >p]WCb'PH
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 j h1 bn
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 J:g<RZZ1
5. 设计V带和带轮 6 W>q*.9}Y"
6. 齿轮的设计 8 ;9p#xW6
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 f 74%YY
8. 键联接设计 26 ?O<`h~'$+
9. 箱体结构的设计 27 RWh9&O:6'
10.润滑密封设计 30 r3[t<xlFf
11.联轴器设计 30 H IPcZ!p
e8XM=$@
四 设计小结 31 ^(dGO)/
五 参考资料 32 dJ%wVY0z=
^Hz
一. 课程设计书 KlVi4.]
设计课题: ~{1/* &P
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V C}(<PNT
表一: 8m/FKO (r
题号 v2M"b?Q
]=?X*,'
参数 1 %jbJ6c
运输带工作拉力(kN) 1.5 Qfkh0DX
B
运输带工作速度(m/s) 1.1 Tsm)&$JI8
卷筒直径(mm) 200 .q5J^/kr
B^8ZoF
二. 设计要求 3:]{(@J
1.减速器装配图一张(A1)。 *}
*!+C3
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 eD*?q7
3.设计说明书一份。 klK-,J
nV!2Dfd
三. 设计步骤 r,`Z.A
1. 传动装置总体设计方案 $'A4RVVT
2. 电动机的选择 m%e^&N#%6r
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 Fe_::NVvk
4. 计算传动装置的运动和动力参数 936Ff*%(l
5. “V”带轮的材料和结构 Tm%$J
6. 齿轮的设计 8N=%X-R%
7. 滚动轴承和传动轴的设计 Whv]88w{
8、校核轴的疲劳强度 GN:Ru|n
9. 键联接设计 bDciZ7[b
10. 箱体结构设计 ,~?A,9?%:
11. 润滑密封设计 w8AJ#9W
12. 联轴器设计 _-4n~(
2x7(}+eD
1.传动装置总体设计方案: & cM
u/ }
4)3g!o?
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 o/tVcv
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, h|J;6Sm@
要求轴有较大的刚度。 9nT?|n]>
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。 /~H[= Pf
其传动方案如下: fkdf~Vb
:`:xP
图一:(传动装置总体设计图) e+NWmu{<_
jo 7Hyw!g
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 ,|e} Y
[
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 tP}Xhn`
传动装置的总效率 8ku?
W
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; bin6i2b
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, e%PCe9
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, Hfh@<'NL]
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 2-B6IPeI
+\+Uz!YS
2.电动机的选择 *e(:["v
Dl0/-=L
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, `)rg|~#k
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, fUb1/-}
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。 *<B)Z
v57N^DR{
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, Oamv9RyDvC
whV&qe;sw
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 Q{H17]W
*,E;
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 <\>+~p,
9uuta4&uI
RxlszyE
方案 电动机型号 额定功率 6{5q@9F
P N YCj; ,V
kw 电动机转速
W;^Rx.W
电动机重量 aML#Z |n
N 参考价格 qIB>6bv#x
元 传动装置的传动比 x}v1X`6b
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 5iP8D<;o5
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 Q}WL/X5
5i^ `vmK
中心高 [m~b[ZwES
外型尺寸 H":/Ckok
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 f_oq1 W)9
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 ^&C&~}Zv
yPSVwe|g
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 - o4@#p> >
| @uq()
(1) 总传动比 "]v
uD
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
~q*i;*
(2) 分配传动装置传动比 64?Pfir6
=× VK9Q?nu
式中分别为带传动和减速器的传动比。 q5%2WM]6
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 iOl%-Y
4.计算传动装置的运动和动力参数 U9x4j_.q
(1) 各轴转速 o1e4.-xI
==1440/2.3=626.09r/min *nLIXnm
==626.09/5.96=105.05r/min =D{B}=D\IM
(2) 各轴输入功率 ]y.Rg{iv
=×=3.05×0.96=2.93kW HC?0Lj
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW YbzM6u2
则各轴的输出功率: ]Qd{ '}+
=×0.98=2.989kW %Nl`~Kz9U
=×0.98=2.929kW RV}GK
L>gn
各轴输入转矩 :]yg
=×× N·m Jff 79)f
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· wcwQj Hwd
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m Hc M~
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m \N? 7WQ
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m 9WOu8Ia
=×0.98=242.86N·m Np$z%ewK.
运动和动力参数结果如下表 +yCTH
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min #$FY+`
输入 输出 输入 输出 z9 O~W5-U
电动机轴 3.03 20.23 1440 o/WC@!wg K
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 N ,+(>?yE
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 vmvFBzLR
C>4UbU
5、“V”带轮的材料和结构 TiQ^}5~M
确定V带的截型 #XcU{5Qm5
工况系数 由表6-4 KA=1.2 eI0F!Yon
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 ]Dh1~k.Kp
V带截型 由图6-13 B型 O"\nR:\
aV<^IxE;
确定V带轮的直径 BMdSf(l
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm Nl
{7
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s $6#
lTYN~
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm Vg{Zv4+t
;@9e\!%
确定中心距及V带基准长度 b_|u<
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 4#_$@ r
360<a<1030 Q70bEHLA
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm jQ?LHUE
qcYNtEs*c
初定V带基准长度 +qhnP$vIe
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm 7-X/>v
H'Ln
P>@n#
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm gM#jA8gz
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm 3 "Yif
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 ;gUXvx~~r
&+G;R
确定V带的根数 +bUW!$G
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw ~,gLplpG0
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 \DS^i`o)rY
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 Yy hny[fa9
带长修正系数 由表6-2 KL=1 N
xFUO0O3
&wjB{%
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 GD&htob(
=JW[pRI5a
取Z=2 L,$3Yj
V带齿轮各设计参数附表 +I@cO&CY|
U(*yL-
各传动比 (ND%}
Xu6K%]i^
V带 齿轮 UOt8Q0)}
2.3 5.96 B?3juyB`--
I+"
lrU
2. 各轴转速n 4H-j
.|e
(r/min) (r/min) Xm|ib%no
626.09 105.05 Sy
_*E!gPO
3. 各轴输入功率 P iP#=:HZu;
(kw) (kw) )7Ixz1I9g
2.93 2.71 .$0Pr%0pWI
OKAkl
4. 各轴输入转矩 T @5E,:)T*wR
(kN·m) (kN·m) yFjVKp'P
43.77 242.86 41yOXy ;~l
,r`UBQ}?
5. 带轮主要参数 NR3`M?Hjf
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) smup,RNZRX
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 f{ ^:3"i
带的根数z ]Ik%#l.G_
160 368 708 2232 B 2 [l*;E
f,
YeyGN
6.齿轮的设计 V!&P(YO:
si(cOCj/
(一)齿轮传动的设计计算 D:JS)+]
J(s;$PG
齿轮材料,热处理及精度 e_rzA
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 u7].}60.'
(1) 齿轮材料及热处理 !d8A
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 Js{=i>D
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 x=*L-
② 齿轮精度 )yj:PY]
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 IzUo0D*@
pM2a(\K,k^
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 {Uq:Xw
按齿面接触强度设计 .~mCXz<x
:=fvZA WD
确定各参数的值: >emcJVYV`[
①试选=1.6 <kbyZXV@K
选取区域系数 Z=2.433 Wi$dZOcSJ
.Dw,"VHP
则 .=<$S#x^Hb
②计算应力值环数 ]db@RbaH
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) Lh ap4:
=1.4425×10h ^E,1V5
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) 0m)&YFZ[(
③查得:K=0.93 K=0.96 1*UNsEr
④齿轮的疲劳强度极限 4!%F\c46
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: d8OL!Rk
[]==0.93×550=511.5 'jjb[{g^}}
1@_T m
[]==0.96×450=432 F]_cbM{8/
许用接触应力 L`[z[p{?
1%`7.;!i
⑤查课本表3-5得: =189.8MP GwLFL.Ke
=1 }V`mp
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 ]'h; {;ug
=4.47×10N.m VKW|kU7Cs$
3.设计计算 Jpj!rXTX*
①小齿轮的分度圆直径d zoZH[a`H
2UadV_s+s
=46.42 &.N$
②计算圆周速度 '{[),*nC n
1.52 NlF}{
③计算齿宽b和模数 shgAhx
计算齿宽b Q6'nSBi:A_
b==46.42mm ]RIVc3?;$
计算摸数m mT.e>/pa
初选螺旋角=14 g/Wh,f3
= ,Em$ !n
④计算齿宽与高之比 51xk>_Hm}|
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 A3{0q>CC
=46.42/4.5 =10.32 m*e YC
⑤计算纵向重合度 n$["z
w
=0.318=1.903 Y(6Sp'0
⑥计算载荷系数K ]%dnKP~
使用系数=1 i7Z=|&
根据,7级精度, 查课本得 @pza>^wk
动载系数K=1.07, u8vuwbra!
查课本K的计算公式: )S@jDaU<