机械设计基础课程设计任务书 _7P#?:h
kD{qW=Lpn
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 9S!
2r
$CP_oEb
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) qdY*y&}"J
iW$f1=i
目 录 u~\I
5A`T}~"X
一 课程设计书 2 Yj#4{2A
S3F8Chk5
二 设计要求 2 { 2\.
&* 1iW(x
三 设计步骤 2 SU80i`
jp|1S^b
1. 传动装置总体设计方案 3 WIkr0k
2. 电动机的选择 4 vAH `tPi>
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 z(JDLd
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 *Iir/6myM
5. 设计V带和带轮 6 6E0{(*
6. 齿轮的设计 8 ,bnrVa(I
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 %K7wScz7
8. 键联接设计 26 JVawWw0q
9. 箱体结构的设计 27 [rf.&
10.润滑密封设计 30 >cYYr@S
11.联轴器设计 30 TF7~eyLg
jGaI6G'N
四 设计小结 31 k<i#agq
五 参考资料 32 H(,D5y`k1
6
~LCj"
一. 课程设计书 %SJ2W>e
设计课题: 6&KvT2?tA`
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 NR|t~C+
表一: e3!0<A[X
题号 Q( g&/O
B>XfsZS
参数 1 C<u<:4^H
运输带工作拉力(kN) 1.5 GiGXV @dq
运输带工作速度(m/s) 1.1
RI</T3%~
卷筒直径(mm) 200 {j!+\neL
~4'AnoD1w
二. 设计要求 o b,%); m
1.减速器装配图一张(A1)。 ?X5Y8n]y\h
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 M#a1ev
3.设计说明书一份。 Yp(F}<f?
.QVZ!
三. 设计步骤 C]'ru
1. 传动装置总体设计方案 lS!uL9t.
2. 电动机的选择 RwyRPc_
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 h-+GS%
4. 计算传动装置的运动和动力参数 /@qnEP%
5. “V”带轮的材料和结构 w0(1o_F7.
6. 齿轮的设计 `+?g96
7. 滚动轴承和传动轴的设计 $7
FT0?kG
8、校核轴的疲劳强度 ;(I')[R"
9. 键联接设计 M>LgEc-v67
10. 箱体结构设计 5i|DJ6
11. 润滑密封设计 h#o?O k
12. 联轴器设计 "s3eO
B;=-h(E}vJ
1.传动装置总体设计方案: kD.KZV
9Impp5`/B
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 U\~9YX8
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, H)VzPe# {
要求轴有较大的刚度。 'wm :Xa
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 |b^+=
"
其传动方案如下: #ssSs]zl
\:vHB! 2E
图一:(传动装置总体设计图) {.mPe|
q47:kB{d
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 1
|T{RY5
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 !${7 )=|=1
传动装置的总效率 14Y<-OO:
k
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; & cV$`L
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, M|DVFC
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, +$y%H
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。
BWG*UjP
M
qGVf!R
2.电动机的选择 %!X9>i>
ckhU@C|=*
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, NcMohpkq
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, 6)j4-
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。 RJhafUJ zH
LfsqtQ=J`
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, B3C%**~:e
RM|2PG1m
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0
P#o"T4 >
ewrs
D'?
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 ta+MH,
F :p9y_W
R!Lh~~@{(
方案 电动机型号 额定功率 `G0GWh)`x
P [Rxbb+,U
kw 电动机转速 k3yA*Ec
电动机重量 1O,:fTG<
N 参考价格 cN3!wE
元 传动装置的传动比 ;vuqI5k
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 *l{GD1ZDk
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 w_ONy9
HzQY\Y6
中心高 0ub0[A
外型尺寸 {'@`:p&3r
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 eEl71
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 dn1Fwy.
``:+*4e9
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 tN1xZW:
hH(w O\s
(1) 总传动比 ,7h0y
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 R(AS$<p{!>
(2) 分配传动装置传动比 ,[UK32KWI
=× NXHe;G
式中分别为带传动和减速器的传动比。 r7^oqEp@B
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 wG@f~$
4.计算传动装置的运动和动力参数 (J 1:J
(1) 各轴转速 N}gPf
i
==1440/2.3=626.09r/min ?RQ_LA;
==626.09/5.96=105.05r/min cMK}BHOC
(2) 各轴输入功率 sXaudT
=×=3.05×0.96=2.93kW 7z;X@+O}s
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW w&[&ZDsK
则各轴的输出功率: B&L-Lc2
=×0.98=2.989kW cXod43
=×0.98=2.929kW ?>/9ae^Bw
各轴输入转矩 K;Fs5|gFU
=×× N·m oH='\M%+
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· 38#Zlcf
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m u*=8s5Q[
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m H! P$p-*.
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m _)kTlX:,
=×0.98=242.86N·m !9t,#?!
运动和动力参数结果如下表 ^_gH}~l+U
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min XY^]nm-{I
输入 输出 输入 输出 .]w=+~h
电动机轴 3.03 20.23 1440 .+(R,SvN%<
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 p|+TgOYOc
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 6UKZ0~R
$a'}7Q_
5、“V”带轮的材料和结构 i_e%HG
确定V带的截型 gY&WH9sp?9
工况系数 由表6-4 KA=1.2 Qo~|[]GE
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 U'aJCM
V带截型 由图6-13 B型 U#Wg"W{
46##(4RF
确定V带轮的直径 FrC)2wX
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm 5=&ME(fmV
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s N 9W,p2
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm i__f%j`!W
t0_4jVt
确定中心距及V带基准长度 YeS5%?Fk
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 7!dj&?
360<a<1030 R} X"di
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm G=/^]E
)G),iy
初定V带基准长度 0^vz /y1c
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm $5:I~-mx
:s*t\09V7
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm !bs5w_@
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm `ZU]eAV
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 ik#ti=.
wk#cJ`wG;
确定V带的根数 a<J<Oc!
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw ^8KxU
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 <JIqkGeAi
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 I?RUVs
带长修正系数 由表6-2 KL=1 d uP0US
8*;>:g
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 2@W`OW Njm
EU7nS3K)O~
取Z=2 EW`3$J;
V带齿轮各设计参数附表 R"j<C13;%
T|,/C|L
各传动比 w75Ro6y
)t((x
V带 齿轮 VTU(C&"S
2.3 5.96 aJ@lT&.
*j(UAVp
2. 各轴转速n fZoQQ[s
(r/min) (r/min) [dFe-2u ,$
626.09 105.05 ]ddH>y&o
k[)/,1
3. 各轴输入功率 P =YIosmr
(kw) (kw) 2}XxRJ0
2.93 2.71 O`$\Plt|v
+:W/=C
d(h
4. 各轴输入转矩 T -24ccN;
(kN·m) (kN·m) Ii#+JY0k
43.77 242.86 -(7oFOtg
`n@;%*6/
5. 带轮主要参数 * =*\w\
te
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) [nG[ x|;|
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 \r9E6LLX'
带的根数z k{O bm
g
160 368 708 2232 B 2 -g:i'e
%g^:0me`
6.齿轮的设计 _DAqL@5n
9kwiG7V1
(一)齿轮传动的设计计算 U_hzSf
u1gD*4+
齿轮材料,热处理及精度 C\Z5%2<Z
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 ej7L-~lxQ
(1) 齿轮材料及热处理 xs
)jO+.
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 I2krxLPd
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 RP^vx`9h
② 齿轮精度 gLY15v4?
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 bc:3 5.
;VE KrVD
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 scTt53v^
按齿面接触强度设计 C4GkFD
z`eMb
确定各参数的值: 24
.'+3
①试选=1.6 f3imkZ(
选取区域系数 Z=2.433 R](cko=
*K&
$9fah
则 Bz|/TV?X(
②计算应力值环数 11k}Ly
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) +~*e B
=1.4425×10h F>5b[q6~4
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) Sn^M[}we
③查得:K=0.93 K=0.96 g7lPQ_A*
④齿轮的疲劳强度极限 ;Wa&Dg/5`
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: [>U2!4=$M
[]==0.93×550=511.5 ~]`U)Aw
-PU.Uw]
[]==0.96×450=432 OOXP1L
许用接触应力 (Q&O'ng1
d'H gek{T
⑤查课本表3-5得: =189.8MP ZD7qw*3+
=1 ,b5vnW\
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 N7KG_o%
=4.47×10N.m MttFB;Tp
3.设计计算 )]LP8
J&
①小齿轮的分度圆直径d 2[j`bYNe
?>I
=46.42 =6f)sZpPh
②计算圆周速度 ]"?<y s
1.52 -3y
③计算齿宽b和模数 !N_eZPU.v
计算齿宽b .,U4 ATO
b==46.42mm "!fwIEG
计算摸数m 8H T3C\$s
初选螺旋角=14 A_e5Vb,u.
= aT+w6{%Z
④计算齿宽与高之比 D #7q3s
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 _
b</
::Tp
=46.42/4.5 =10.32 86!$<!I
⑤计算纵向重合度 :h/v"2uDN
=0.318=1.903 1)qD)E5&cf
⑥计算载荷系数K
=zDvZ(5
使用系数=1 \rg;xZa5
根据,7级精度, 查课本得 "q!*RO'a
动载系数K=1.07, ZR"qrCSw`
查课本K的计算公式: e\f\CMb
K= +0.23×10×b vA[7i*D{w
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 !,rF(pz
查课本得: K=1.35 WS?Y8~+{5
查课本得: K==1.2 tfh`gUV4
故载荷系数: 4Ss y (gt
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 rz2,42H]
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 9 g- 8u+&
d=d=50.64 z]LVq k
⑧计算模数 Iz;^D!
= DRTT3;,N
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 W^S]"N0u
由弯曲强度的设计公式 yD`pUE$
≥ .7:ecFKk
LyR<cd$W
⑴ 确定公式内各计算数值 \:'6_K
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m ,2i1 4H
确定齿数z &.#dZ}J
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 ne 3t|JZ
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 )q\6pO@
Δi=0.032%5%,允许 P"t Dq&
② 计算当量齿数 eNM"e-
z=z/cos=24/ cos14=26.27 )vg@Kc26
z=z/cos=144/ cos14=158 :f7vGO"t
③ 初选齿宽系数 Ke]'RfO\
按对称布置,由表查得=1 {yEL$8MC
④ 初选螺旋角 IG2z3(j
初定螺旋角 =14 >IA1 \?(
⑤ 载荷系数K E9t8SclV
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 -7o-d-d F
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y a40>_;}:x
查得: ,_D@ggL-
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 /F''4%S?E
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 gw%L M7yQR
a1[J>
⑦ 重合度系数Y yJlRW!@&:
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 )KkV<