机械设计基础课程设计任务书 `.v(fC
9wh2f7k
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ir[jCea,
VQxpN 1
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) Jpj!rXTX*
+sZUJ
目 录 y%cO#P@
x0Z5zV9
一 课程设计书 2 {{!Y]\2S
L?RF;jf
二 设计要求 2 50~K,Jx6B
!;3PG9n3|h
三 设计步骤 2 ^p=L\SJ
W?Xiz TW
1. 传动装置总体设计方案 3 [j9E pi(
2. 电动机的选择 4 z"
QJhCh7
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 ig_2={Q@
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 11UB4CA
5. 设计V带和带轮 6 kXc25y'blP
6. 齿轮的设计 8 EKZVF`L
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 Z|*!y]We
8. 键联接设计 26 vkcRm`.
9. 箱体结构的设计 27 n(vDytrj;
10.润滑密封设计 30 \2kPq>hu
11.联轴器设计 30 RBGX_v?
HY}j!X
四 设计小结 31 L,]=vba'$
五 参考资料 32 ]v 29 Rx
" I+p
一. 课程设计书 =f 7r69I"
设计课题: ,mFsM!|
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 ;4#D,z lO^
表一: 3,eIB(
题号 [L~@uAMw:
0$P/jt
参数 1 #kmh:P
运输带工作拉力(kN) 1.5 lU2c_4
运输带工作速度(m/s) 1.1 d- E4~)Qy
卷筒直径(mm) 200 oC|WB S
E]} n(
二. 设计要求 C>QIrZu
1.减速器装配图一张(A1)。 KEr\nKT1
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 nU
z7|y
3.设计说明书一份。 :@3Wg3N
`\Unpp\I
三. 设计步骤 [_6 &N.
1. 传动装置总体设计方案 Mi7y&~,
2. 电动机的选择 3f76kl(&
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 f [o%hCS
4. 计算传动装置的运动和动力参数 )Y]/^1hx
5. “V”带轮的材料和结构 /VTM 9)u
6. 齿轮的设计 +cB&Mi5
7. 滚动轴承和传动轴的设计 &tI#T)SSs
8、校核轴的疲劳强度 \h{r;#g
9. 键联接设计 `,>wC+}
10. 箱体结构设计 7C,T&g
1:
11. 润滑密封设计 tj1JB%
12. 联轴器设计 Q(@IK&v
" Ar*QJ0]
1.传动装置总体设计方案: g!J0L7i|
n(;:*<Rh
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 +a+`Z>
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, y2yKm1<Ru<
要求轴有较大的刚度。 xFFr
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 )Hw:E71h2
其传动方案如下: _YHu96H;
I$q>
图一:(传动装置总体设计图) w~\%vXla
]s1 YaNq
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 6`H.%zM
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 &jQ?v@|1c
传动装置的总效率 (?&=T.*^
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; n&XGBwgW
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, ;3ft1
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, 5z/Er".P
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 m:CTPzAt
.p6+l!"
2.电动机的选择 0Bolv_e
!]?$f=
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, ":;@Hnb/
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, HK=[U9 o?
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。 A}VYb:u/
hkL5HzWn
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, r0dDHj~F
<,%:
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 ?pGkk=,KB
&*,:1=p
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 o4^Fo p
U bz"rCjq
%1U`@0
方案 电动机型号 额定功率 '3(l-nPiG^
P Q=cQLf;/'
kw 电动机转速 kJK,6mN
电动机重量 SAv<&
N 参考价格 JiS5um=(.
元 传动装置的传动比 6tjcAsV
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 $.mQ7XDA9
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 ?/#}ZZK^
7S^""*Q^
中心高 '` CspY
外型尺寸 r64u31.)
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD .m4;^S2cO
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 `TKD<&oL
KpiF0K
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 W0`Gc
{
- M5=r>1;
(1) 总传动比 p='-\M74K
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 *wbZ;rfF
(2) 分配传动装置传动比 A7XnHPIw
=× b3$k9dmxV+
式中分别为带传动和减速器的传动比。 0Fr1Ku!
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 ,d,\-x-+/
4.计算传动装置的运动和动力参数 !>^JSHR4t
(1) 各轴转速 LJzH"K[Gg6
==1440/2.3=626.09r/min adEJk
==626.09/5.96=105.05r/min T~8
.9g
(2) 各轴输入功率 V_^@
=×=3.05×0.96=2.93kW Z'v-F^
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW mryN}
则各轴的输出功率: kAzd8nJ'
=×0.98=2.989kW tx7~SUr
=×0.98=2.929kW kMxazx1
各轴输入转矩 V L( <
=×× N·m jdqj=Yc
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· 3ha|0[r9
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m lT8\}hNI+
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m t` ^Vb-
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m kUHE\L.Y]
=×0.98=242.86N·m ``Q2P%
运动和动力参数结果如下表 ,5k-.Md>2*
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min M~T.n)x2
输入 输出 输入 输出 &%aXR A#+
电动机轴 3.03 20.23 1440 mXWTm%'[
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 wVK*P
-C
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 dx_6X!=.J
+*nGp5=^GE
5、“V”带轮的材料和结构 tB(4Eq
\
确定V带的截型 ;^k7zNf-
工况系数 由表6-4 KA=1.2 ph:3|d
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 ;-mdi/*g
V带截型 由图6-13 B型 ik1tidw
/L=(^k=a.;
确定V带轮的直径 (il0M=M
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm *tQk;'/A]
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s p
QE)p
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm E;\M1(\u
7()?C}Ni-
确定中心距及V带基准长度 j#A%q"]8
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 5CYo7mJ6+
360<a<1030 Y#V8(DTyH
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm Sq]pQ8
i\}:hU-U
初定V带基准长度 0`#(Toe{B
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm {kB `>VS
2i=H"('G)+
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm 3SG?W_
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm ^y.UbI
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 nn~YK
pJpNO$$w
确定V带的根数 czWw~'."
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw Iq5pAHm>M6
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 w:=V@-S8
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 F}?<v8#z0
带长修正系数 由表6-2 KL=1 Va<HU:<
H-t|i
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 N_wp{4 0/
{5Lj8N5
取Z=2 gvavs+H%
V带齿轮各设计参数附表 E$\~lcq
$< %B#axL
各传动比 :Hy]
j.?:Gaab?#
V带 齿轮 F#r#}.B='U
2.3 5.96 Nud,\mXrY[
(RL>Hn;.
2. 各轴转速n <>&=n+i
(r/min) (r/min) 6Z:YT&,f
626.09 105.05 :KE/!]z
7ETjn)%bs
3. 各轴输入功率 P mB 55PYA
(kw) (kw) "PWl4a&
2.93 2.71 a' FN 3
y=N"=Z
4. 各轴输入转矩 T OKue" p
(kN·m) (kN·m) !XE aF]8
43.77 242.86 iw]k5<qKj
'&yg{n
5. 带轮主要参数 ^QL 877
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) mw$Y
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 4cgIEw[6
带的根数z n]? WCG}cd
160 368 708 2232 B 2 kT oOIx
7}
O;FX+x
6.齿轮的设计 .(Y6$[#@
$ @1u+w
(一)齿轮传动的设计计算 UPh=+s #Q
NP
t(MFK\
齿轮材料,热处理及精度 t 0O4GcAN
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 4SVW/Zl.?
(1) 齿轮材料及热处理 wz(K*FP
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 [s6C
ZcL
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 khX|"d360
② 齿轮精度 a:!uORQby
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 )c<6Sfp^B
APBK9ky
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 d,#.E@Po
按齿面接触强度设计 n'w,n1z7
7Ua7A
确定各参数的值: W4(?HTWZ
①试选=1.6 m#@_8_ M
选取区域系数 Z=2.433 z/|BH^Vw
nfE@R."A
则 SG]K
②计算应力值环数 <4X?EYaTq
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) R, 0Oq5
=1.4425×10h Z5)eREi=
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) f6ZZ}lwaV
③查得:K=0.93 K=0.96 l gq=GHW
④齿轮的疲劳强度极限 V|?WF&
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: sg?@qc=g
[]==0.93×550=511.5 {U @3yB
ej[S u
[]==0.96×450=432 &a #GXf
许用接触应力 qd2xb8r
L]-w;ll-
⑤查课本表3-5得: =189.8MP *8A6Q9YT
=1 %v=!'?VT
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 -F`he=Ev9
=4.47×10N.m ;;#nV$
3.设计计算 kK[duW=6
①小齿轮的分度圆直径d "sbBe73 m
>;lKLGJrd>
=46.42 L(o#4YH}>J
②计算圆周速度 9M2f!kJP$
1.52 ^#SBpLw
③计算齿宽b和模数 {*xBm#
计算齿宽b wq\G|/%
b==46.42mm PdE>@0X?M
计算摸数m 0s%6n5>
初选螺旋角=14 ~"7J}[i5
= J W"
④计算齿宽与高之比 RaNeZhF>M
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 .h8M
=46.42/4.5 =10.32 &HF]\`RNr
⑤计算纵向重合度 ^Q2ZqAf^a
=0.318=1.903 +VOb
⑥计算载荷系数K UKs$W`
使用系数=1 mK\aI
根据,7级精度, 查课本得 h}6_ybmZ
动载系数K=1.07, $KQ,}I
查课本K的计算公式: y^s1t2]%
K= +0.23×10×b > V%Q O>C
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 sR79
K1*j
查课本得: K=1.35 %zljH"F
查课本得: K==1.2 dU+0dZdKO
故载荷系数: xrI}3T
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 uPU#c\
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 Oxa5Kfpa
d=d=50.64 h$&rE@N|
⑧计算模数 ua#K>sur.
= ]
09y y
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 9ECS,r*B
由弯曲强度的设计公式 (#u{ U=
≥ w%u5<
-1m vhR~
⑴ 确定公式内各计算数值 # #>a&,
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m 3+ asP&n
确定齿数z [4gjC
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 <7RfBR.9
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 _LLshV3
Δi=0.032%5%,允许 uBRw>"c_*8
② 计算当量齿数 Q\WXi
z=z/cos=24/ cos14=26.27 ~d+O/:=K_
z=z/cos=144/ cos14=158 A$m<@%Sz
③ 初选齿宽系数 ha>SZnKD{
按对称布置,由表查得=1 /Sj_y*x1e
④ 初选螺旋角 a7 )@BzF#
初定螺旋角 =14
FV8\+ep
⑤ 载荷系数K MPG+B/P&
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 ZgBckb
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y ;MZbL)
查得: )0F^NU
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 O3xz|&xY&
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 d+1x*`U|
o16~l]Z|f
⑦ 重合度系数Y $Sw,hb
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 J/[7d?hI/
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 6vWii)O.D
=14.07609 \7DCwu[0M
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 !qS05
⑧ 螺旋角系数Y B[7A
轴向重合度 =1.675, &<t79d%{
Y=1-=0.82 `&,_xUA
NYwGK|
⑨ 计算大小齿轮的 ]:!8 s\#
安全系数由表查得S=1.25 )u
Qvt-
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 >vxWx[fRu
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 1O4D+0@
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 &m4f1ZO*
查课本得到弯曲疲劳强度极限 o{g@Nk'f
小齿轮 大齿轮 8E=vR 8
C\/b~HU
查课本得弯曲疲劳寿命系数: ~QO<
B2hS}
K=0.86 K=0.93 CQjV!d0j
BiE$mM
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 > XZg@?Iw
[]= Sy:K:Z|[U
[]= 'N|2vbi<
(E IR z>
d(\ 1 }l
大齿轮的数值大.选用. 6T]Q.\5BZ
wH!}qz/
⑵ 设计计算 9Mnem*
计算模数 x@Sra@
W=F3XYS
> `0| X
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: TftOYY.hQ
i >J:W"W
z==24.57 取z=25 jigbeHRy
69-$Wn43<
那么z=5.96×25=149 9M;I$_U`vj
cS5w +`,L
② 几何尺寸计算 vg5E/+4gp%
计算中心距 a===147.2 O${r^6Hh
将中心距圆整为110 #'#4hJ*YC
P mC82"
按圆整后的中心距修正螺旋角 fo*!a$)
$=7H1 w
=arccos s~/57S
rdFs?hO
因值改变不多,故参数,,等不必修正. #qPVQt
RlPjki"Mg
计算大.小齿轮的分度圆直径 xL|?(pQ/BK
)!BB/'DRQ
d==42.4 FV`3,NFk
FU^Y{sbDg
d==252.5 #T
Z!#,q
MG;4M>H
计算齿轮宽度 3HXh6( e
Qb@BV&^y&
B= l
DgzM3
;.L!%$0i#
圆整的 NT'Ie]|
<JG Yr 4V
大齿轮如上图: K~P76jAe$
4
3}qaf[
CzK%x?~]
?exALv'B
7.传动轴承和传动轴的设计 *
.oi3m
Lqg7D\7j
1. 传动轴承的设计 x/pC%25
VOD1xWrb
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 k&n\
=tKN
P1=2.93KW n1=626.9r/min y>?k<