机械设计基础课程设计任务书 {to(?`Y
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课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 po\jhfn
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专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) SjpCf8Z(
VcXr!4M
目 录 F_g(}wE#
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\y%"tJ~N{
一 课程设计书 2 \At~94
YFPse.2$a
二 设计要求 2 0^\H$An*k
n#Dy
YVb
三 设计步骤 2 1*G&ZI
)/JVp>
1. 传动装置总体设计方案 3 ,YjjL
2. 电动机的选择 4 &bfM`h'
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 FyWf`XTO
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 )B+o
F7
5. 设计V带和带轮 6 yUD@oOVC0
6. 齿轮的设计 8 kTfRm^
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 DBHHJD/q
8. 键联接设计 26 0^Vw^]w
9. 箱体结构的设计 27 qTRP2rH,L&
10.润滑密封设计 30 !vRN'/(Vyu
11.联轴器设计 30 7Hv6>z#m
lK7:qo
四 设计小结 31 0tL5t7/Gr
五 参考资料 32 f4*(rX
EPLHw
一. 课程设计书 /m;Bwu
设计课题: j^8HTa0Cy|
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 Og1\6Q
表一: N0}[&rE 8
题号 568M4xzi
D</?|;J#/
参数 1 R!7--]Wcg
运输带工作拉力(kN) 1.5 2]Cn<zJ
运输带工作速度(m/s) 1.1 FN/l/OSb
卷筒直径(mm) 200 y7CXE6Y
"Dk@-Ac
二. 设计要求 ~,};FI
1.减速器装配图一张(A1)。 .#Z'CZO|
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 bv(+$YR
3.设计说明书一份。 yx&}bu\
a6ryyt 5
三. 设计步骤 2-qWR<E
1. 传动装置总体设计方案 mZ? jpnd
2. 电动机的选择 eYoc(bG(+
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 ZVJ6 {DS/
4. 计算传动装置的运动和动力参数 CdCY#$Z
5. “V”带轮的材料和结构 Gs|a$^V|o
6. 齿轮的设计 Gw-{`<CxE
7. 滚动轴承和传动轴的设计 5xnEkg4q4
8、校核轴的疲劳强度 F?MVQ!K*
9. 键联接设计 ? eI)m
10. 箱体结构设计 u81F^72U
11. 润滑密封设计 y]obO|AH
12. 联轴器设计 (QqeMG,Y
]
s 2ec
1.传动装置总体设计方案: oNl-!W
@>~S$nw/
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 Z ]ZUK
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, h82y9($cZ
要求轴有较大的刚度。 sA: /!9
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 oa7 N6
其传动方案如下: !=;Evf
u 1}dHMoX~
图一:(传动装置总体设计图) PIFZ '6gn
H&F2[ j$T
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 +kxk z"fP
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 d/*EuJYin<
传动装置的总效率 HlkjyD8
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; %Gu=Dkz
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, tVX|e2Y
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, cMy?&
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 l,A\]QDvl
]k1N-/
2.电动机的选择 _3f/lG?&-
F/A)2 H_
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, T}XJFV
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, ^dxy%*Z/
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。 T?u*ey~Tv
+U<Ae^V
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, e2;=OoBK
MfLus40;n
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 R~TG5^(
rvnm*e,
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 >2mY%
(lit^v,9
EmP2r*"rb
方案 电动机型号 额定功率 uSCI
P pAN$c"
kw 电动机转速 ih:%U
电动机重量 5=8_Le
N 参考价格 vl%Pg!l
元 传动装置的传动比 b_~KtMO
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ={ 190=\9
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 Hpp;dG
9x8Ai
中心高 GCcSI;w
外型尺寸 OW> >6zM
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 1BzU-Ma
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 .N#grk)C
%=v<3
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 *;.:UR[i
hM(Hq4ed,
(1) 总传动比 \WVY@eB
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 #M[Cq= 2
(2) 分配传动装置传动比 $:D hK
=× rIH+X2x
式中分别为带传动和减速器的传动比。 uC`)?f*I
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 G&0JK ,Y
4.计算传动装置的运动和动力参数 y=}a55:qE
(1) 各轴转速 #xrE^Txh
==1440/2.3=626.09r/min (W`=`]!
==626.09/5.96=105.05r/min ve=1y)
(2) 各轴输入功率 lCK:5$
z0
=×=3.05×0.96=2.93kW NsSl|m
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW !P _'n
则各轴的输出功率: sE(mK<{pk
=×0.98=2.989kW 3Q+THg3~?
=×0.98=2.929kW `&/ zOMp
各轴输入转矩 RAEiIf!3
=×× N·m f^XfI H_#
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· GwlAEh P
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m pM@0>DVi
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m W}oAgUd
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m rMUQh~a/
=×0.98=242.86N·m Wuji'sxTs
运动和动力参数结果如下表 ?DJ,YY9P
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min :cTwp K
输入 输出 输入 输出 W;wu2 '
电动机轴 3.03 20.23 1440 ((_v>{
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 ;0++):30V
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 #1f8A5<
*W<g%j-a
5、“V”带轮的材料和结构 u:4?$%rB
确定V带的截型 ps?B;P
工况系数 由表6-4 KA=1.2 SbpO<8}8
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 C[(Exe
V带截型 由图6-13 B型 v~HfA)#JK
[k6 5i
确定V带轮的直径 ,t>/_pI+=
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm E|^~R}z)
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s nbz?D_
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm ~4~>;e
mh`VZQ@
确定中心距及V带基准长度 -n$fh::^
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 Eq/%k $6#1
360<a<1030 3&JsYQu
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm l4Y}<j\;
:j,e0#+sA
初定V带基准长度 BI6o@d;=4
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm ^?tF'l`
+hS}msu'
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm Lpdp'9>I
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm "%Eyb\V!
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 enT.9|vm/
tpi63<N
确定V带的根数 f8
M=P.jz
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw bKH8/*Yk
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 _nj?au(@`Y
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 ~3 z10IG
带长修正系数 由表6-2 KL=1 7nHlDPps)
vg1p{^N!
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 <%Re!y@OL
< F Cr
L
取Z=2 v 1O*
Q
V带齿轮各设计参数附表 asI:J/%+2
x3my8'h@
各传动比 =lG5Kc{B
UvOB`Vj
V带 齿轮 ,*V{gpC7
2.3 5.96 [0}^w[
B9^@]
2. 各轴转速n <H~ (iQ
(r/min) (r/min) ?H3xE=<X
626.09 105.05 o^},L?
#sEbu^
3. 各轴输入功率 P t
<#Yr%a
(kw) (kw) '5eW"HGU]`
2.93 2.71 {j
E}mzi
eW+z@\d9Gz
4. 各轴输入转矩 T u U>Bun
(kN·m) (kN·m) ]baO{pJi
43.77 242.86 jfHVXu^M
8\t~*@"
5. 带轮主要参数 ;^FV
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) C(_xqn
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 c X553&
带的根数z F,`y_71<
160 368 708 2232 B 2 I"9S
Zcv1%hI
6.齿轮的设计 9[B*CD|
8fJ- XFK$:
(一)齿轮传动的设计计算 =8fp4#]7
,?7URx*
齿轮材料,热处理及精度 #G^?4Za
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 t*^Q`V wQ
(1) 齿轮材料及热处理 Ohnd:8E
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 (6fh[eK86
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 ;
eq^m,oz
② 齿轮精度 \=4[v-3H
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 $q{-)=-BXQ
j#0@%d
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 y%\kgWV
按齿面接触强度设计 Ah28D!Gor
hn-9l1~!h
确定各参数的值: 5B@+$D[0?3
①试选=1.6 50Co/-)j
选取区域系数 Z=2.433 QVI4<Rxg
$v+Q~\'
则 ]7-*1kL8=~
②计算应力值环数 $AUC#<*C
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) 3xh~xE
=1.4425×10h 4lE
j/#}
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) BYrj#n5
③查得:K=0.93 K=0.96 9dr\=e6) C
④齿轮的疲劳强度极限 .T/\5_Bx
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: +EJIYvkFm
[]==0.93×550=511.5 _CBG?
*)ZDN~z7o
[]==0.96×450=432 R-"A*/A 2
许用接触应力 Lt.a@\J'_
kA{[k
⑤查课本表3-5得: =189.8MP \L(~50{(
=1 ,l#Ev{
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 {?17Zth
=4.47×10N.m B{lBUv(B
3.设计计算 `\P#TBM
①小齿轮的分度圆直径d YUat}-S
G@ XKE17
=46.42 U|={LU
②计算圆周速度 3@*J=LGhKc
1.52 lphQZ{8
③计算齿宽b和模数 b'4{l[3~nl
计算齿宽b ?k]^?7GN
b==46.42mm V lXUrJ9&
计算摸数m oEd+
初选螺旋角=14 K 38e,O
= v{"$:Z
ow
④计算齿宽与高之比
vX;WxA<