机械设计基础课程设计任务书 Q>IH``1*e
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课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 S'?fJ.
!~d'{sy6
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) ou;qO
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M;qb7Mu
目 录 !
o^Ic`FhS
%uEtQh[
一 课程设计书 2 !2tw, QM
=43d%N
二 设计要求 2 y.fs,!|%@
}3sN+4
三 设计步骤 2 leIy|K>\m
k<, u0
1. 传动装置总体设计方案 3 2C{/`N
2. 电动机的选择 4 bx7\QU+
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 wDZ
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 b=_{/F*b?
5. 设计V带和带轮 6 :;_#5
6. 齿轮的设计 8 C1D !
V:
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 p6[#f96^u
8. 键联接设计 26 (h|ch#
9. 箱体结构的设计 27 TC@bL<1
10.润滑密封设计 30 wlL8X7+:
11.联轴器设计 30 s<d!+<
QnP{$rT
四 设计小结 31 Me<du&
T
五 参考资料 32 u/#&0_
P
2x6<8J8v*
一. 课程设计书 `11#J;[@G
设计课题: ,{pGP#
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 yIa[yJq
表一: +h|K[=l\
题号 }z?xGW/k
$kIo4$.Y$
参数 1 T|!D>l'
运输带工作拉力(kN) 1.5 [='p!7z
运输带工作速度(m/s) 1.1 9,w}Xe=C
卷筒直径(mm) 200 r/^tzH's
*i%.{ YH
二. 设计要求 mw ?{LT
1.减速器装配图一张(A1)。 |GuKU!
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 6#fOCr;f7
3.设计说明书一份。 D>ojW|@}
Z6NJ)XQy6F
三. 设计步骤 J
&{qppN
1. 传动装置总体设计方案 7TnM4@*f
2. 电动机的选择 <8g=BWA
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 sE-x"c
4. 计算传动装置的运动和动力参数 32s5-.{c/f
5. “V”带轮的材料和结构 {ip=iiW2
6. 齿轮的设计 //~POm
7. 滚动轴承和传动轴的设计 " \`BPN
8、校核轴的疲劳强度 BSOjyy1f
9. 键联接设计 -g9^0V`G
10. 箱体结构设计 W^003*m~~K
11. 润滑密封设计 n}=rj7
12. 联轴器设计 lt{lHat1
ZGA)r0]
P`
1.传动装置总体设计方案: Q@7l"8#[t
qbEKp HnB
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 p(~Y"
H
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, <%M\7NDWDA
要求轴有较大的刚度。 #-}kG"
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。 w'!ECm>*`
其传动方案如下: u82h6s<'W
f3/SO+Me}
图一:(传动装置总体设计图) o<Xc,mP
W+8BQ-2
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 xOwNCh
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 lr-12-D%-
传动装置的总效率 lTxY6vi
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; Jq=00fcT+
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, g@<sU0B
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, q1U&vZ3]c
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 .=>\Qq%
c9\B[@-q
2.电动机的选择 8.*\+nH
FYp|oD2=1
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, XC*uz
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, NS7@8 #C
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。 )w
Z49>Y
_= o1?R
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, xN e_qO
kyy0&L
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 [SCw<<l<
_L?v6MTj
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 C<r(-qO{5
`%FIgE^
xIS\4]F?r
方案 电动机型号 额定功率 Ix*BI9E
P vh<]aiY
kw 电动机转速 "V*kOb&'*Z
电动机重量 ATKYjhc _
N 参考价格 4$0jz'
元 传动装置的传动比
jz|Wj
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 jHs<s`#h
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 @o}1n?w
aEcktg6h
中心高 +CsI,Uf4*
外型尺寸 g2+l@$W
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 ."~7 \E> t
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 4y|xUO:
s,1pZT <E
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 @m+pr\h(
j~+[uzW98
(1) 总传动比 S
23S.]r
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 JK@izI
(2) 分配传动装置传动比 /W"Bf
=× hg[l{)Q
式中分别为带传动和减速器的传动比。 tU+@1~
~
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}zOuB,S
4.计算传动装置的运动和动力参数 GOv92$e
(1) 各轴转速 w o-O_uZB
==1440/2.3=626.09r/min LVPt*S= /
==626.09/5.96=105.05r/min >$7wA9YhL
(2) 各轴输入功率 [<#<:h&\
=×=3.05×0.96=2.93kW 1$='`@8I
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW N oX_?
则各轴的输出功率: ?RgU6/2
=×0.98=2.989kW jw:4fb
=×0.98=2.929kW A2g"=x[1@K
各轴输入转矩 O ,Pl7x%tK
=×× N·m "|.+L
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· AJ;u&&c4C\
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m 7&;[an^w
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m
At`1)
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m TEaD-mY3
=×0.98=242.86N·m es.\e.HK
运动和动力参数结果如下表 ^}i50SG:y
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ~pd1)
输入 输出 输入 输出 jSeA%Te
电动机轴 3.03 20.23 1440 jMz1s%C
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 )8 "EI-/.
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 '(3Nopl
A@@)lD.
5、“V”带轮的材料和结构 O?C-nw6kP
确定V带的截型 z:ru68
工况系数 由表6-4 KA=1.2 D,}'E0
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 ps!5HZ2:
V带截型 由图6-13 B型 rZ8Y=) e
Q.pEUDq/
确定V带轮的直径 GvZac
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm /XWPN(JC?
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s an$]IN
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm WTV3p,;6a
Vq .!(x
确定中心距及V带基准长度 *! r\GGb
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 |
Q1ubS
360<a<1030 Wvut)T
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm "W_jdE6v
.WL\:{G8;
初定V带基准长度 eB<V%,%N#
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm BDRYip[Sa
|g?/~%7
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm n3l"L|W^(<
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm <\}Y@g8
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 $+lz<~R
N#pl mPrZ
确定V带的根数 b2}QoJ@`
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw }l]3m=)
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 TzevC$m;z
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 6PzN>+t^y
带长修正系数 由表6-2 KL=1 :{wsd$Qlj
@Q$/eL
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 9?g]qy,1)
MUCJ/GF*
取Z=2 Z5*(W;;
V带齿轮各设计参数附表 7?Qt2tr
U>L=.\\|
各传动比 48~m=mI
A5.'h<
V带 齿轮 ZHiICh|et%
2.3 5.96 oxCs*
80 s~ae;
2. 各轴转速n B(en5|
(r/min) (r/min) I*vj26qvg
626.09 105.05 Z0F>"Z_qn
g<hv7?"[
3. 各轴输入功率 P 8)-t91hkL
(kw) (kw) qh)!| B
2.93 2.71 DX%8.@
WfTdD.Xx
4. 各轴输入转矩 T a_pCjG89
(kN·m) (kN·m) !7ZfT?&
43.77 242.86 Ltic_cjYd?
j0pvLZjM
5. 带轮主要参数 >+;
b>
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) c> U{,z
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 ek{PA!9Sk
带的根数z %8}ksl07
160 368 708 2232 B 2 MR)KLM0
$vw}p.
6.齿轮的设计 XJxs4a1[t
/_k hFw
(一)齿轮传动的设计计算 /[0 /8f6
P7>C4rmQ
齿轮材料,热处理及精度 ^zWO[$n}tP
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 YAC zznN
(1) 齿轮材料及热处理 qs
c-e,rl
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 >h!.Gj
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 #Rm=Em}d
② 齿轮精度 '9p5UC
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 1[gjb((
Eps\iykB
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 7].IT(
按齿面接触强度设计 2`FsG/o\T~
VU+ s7L0
确定各参数的值: |L_g/e1 A3
①试选=1.6 K_lL\
选取区域系数 Z=2.433 GaK_9Eg-2
%`\3V
{2*
则 <C.$Db&9
②计算应力值环数 G|G?h
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) U*R~w5W.[
=1.4425×10h ^`>Ysc(@&
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) |v%RjN
③查得:K=0.93 K=0.96 Znl>*e/|
④齿轮的疲劳强度极限 u&d v[
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: DHumBnQ
[]==0.93×550=511.5 ^SSOh#
k89gJ5B$
[]==0.96×450=432 p4t!T=o/
许用接触应力 hzPB~obC
K<7T}XzU$
⑤查课本表3-5得: =189.8MP WPp\sIP
=1 I`$I0
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 iQ}sp64
=4.47×10N.m 7@y!R
3.设计计算 b5 C}K
①小齿轮的分度圆直径d uuK]<h*
zm3MOH^a
=46.42 #2vG_B<M)
②计算圆周速度 Oi%~8J>
1.52 q(PT'z
③计算齿宽b和模数 K"6+X|yxE
计算齿宽b h, 6S$,UI
b==46.42mm X3=Jp'p$h
计算摸数m o`1V
初选螺旋角=14 BM$tywC
= F']%q 0
④计算齿宽与高之比 'SD|ObBY
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 ,N|R/Vk$+E
=46.42/4.5 =10.32 rRG\:<a
⑤计算纵向重合度 Rb}&c)4
=0.318=1.903 "O1*uwm
⑥计算载荷系数K dpn&)?f
使用系数=1 f,
j(uP
根据,7级精度, 查课本得 H6CGc0NS+
动载系数K=1.07, 7
} MJK)
查课本K的计算公式: U W)&Eky
K= +0.23×10×b b%jG?HSu
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 $HCAC4
查课本得: K=1.35 ABe^]HlH
查课本得: K==1.2 SU}oKii
/
故载荷系数: *7fPp8k+Z;
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 ?gMrcc/{
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 3)Awj++
d=d=50.64 +:Q/<^Z
⑧计算模数 5b4V/d*
'
= 6V6g{6W,/
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 Ihq@|s8
由弯曲强度的设计公式 %ih7Jt
≥ ="[](X^ l
ne24QZ~}
⑴ 确定公式内各计算数值 s!fY^3
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m +X(^Q@
确定齿数z Csm!\I
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 >rS<