机械设计基础课程设计任务书 !ZFr7Xz
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课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ]UDd :2yt
6cM<>&e
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) <fN;
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目 录 Vclr)}5
~12_D'8D[
一 课程设计书 2 S_J,[#&
qAoAUDm
二 设计要求 2 \tY"BC4.
>lrhHU
三 设计步骤 2 {m[s<A(
<OTWT`G2
1. 传动装置总体设计方案 3 (a[.vw^g
2. 电动机的选择 4 /Rj#sxtdw
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 XAe\s`
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 2
P=[
5. 设计V带和带轮 6 pz{'1\_+9
6. 齿轮的设计 8 bmu6@jT
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 L>dkrr)e
8. 键联接设计 26 yL6^\x
9. 箱体结构的设计 27 k<H%vg>{~s
10.润滑密封设计 30
2nv[1@M
11.联轴器设计 30 1BJ<m5/1%
*i^`Dw^~y
四 设计小结 31 @5xu>g Kn
五 参考资料 32 U@'F%nHw
<47k@Ym
一. 课程设计书 Y;Ap9i*
设计课题: gV8"VZg2
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 [E7MsX
表一: 3X;{vO\a1
题号 =!BobC- [b
~2@Lx3t$
参数 1 ef=K_,
_
运输带工作拉力(kN) 1.5 ^"9*
'vTtc
运输带工作速度(m/s) 1.1 yEq#Dr
卷筒直径(mm) 200 fiVHRSX60
0"78/6XIs
二. 设计要求 d|XmasGN
1.减速器装配图一张(A1)。 =7%oE[
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 T>A{qu
3.设计说明书一份。 S,''>`w
7{e=="#*
三. 设计步骤 iXFP5a>|
1. 传动装置总体设计方案 }u%"$[I}
2. 电动机的选择 ySe$4deJ
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 o:"anHs
4. 计算传动装置的运动和动力参数 :]PM_V|
5. “V”带轮的材料和结构 D'b#,a;V
6. 齿轮的设计 $d/&k`
7. 滚动轴承和传动轴的设计 -Fxmsi
8、校核轴的疲劳强度 Dzl;-]S
9. 键联接设计 ~>Kq<]3~
10. 箱体结构设计 (u hd "
11. 润滑密封设计 6?qDdVR~]
12. 联轴器设计 paW@\1Q
V5mlJml2(
1.传动装置总体设计方案: @%hCAm
}fZ`IOf
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 bc I']WgB-
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, x[Im%k
要求轴有较大的刚度。 k`\R+WK$
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。 >\2:\wI
其传动方案如下: [8XLK 4e
;
A,#;%j
图一:(传动装置总体设计图) JWv{=_2w
>9H@|[C
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 ;`dh
fcU
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 t*G/]
传动装置的总效率 VsK>6S\T
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; 47r&8C+&\
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, y
"w|g~x]c
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, +GF#?X0^
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 Sv'y e
9H0Hu]zM
2.电动机的选择 -%CoWcGP
]Mi.f3QlO6
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, yxt[=
C
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, UPiW73Nu
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。 ({^9<Us
::5E 8919
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, a4MZ;5
T ?Fcohz(
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 ;CHi\+` 5
'heJ"k?
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 ])DX%$f
bFS>)
N K]B?
方案 电动机型号 额定功率 Iu@y(wyg
P ->^~KVh&
kw 电动机转速 *?ITns W<
电动机重量 a:TvWzX,
N 参考价格 +pm[f["C.
元 传动装置的传动比 8.J(r(;>
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 cO2& VC
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 AK!hK>u`
oR1^/e
中心高 Y-mK+12
外型尺寸 &MZ$j46
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 l v&mp0V+
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 O,2~"~kF
g7V8D
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 B/JO~;{
{6 6sB{P
(1) 总传动比 A>`945|
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 !" #9<~Q,p
(2) 分配传动装置传动比 J5p"7bc
=× 6qWdd&1
式中分别为带传动和减速器的传动比。 CT9
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 TL$EV>Nr
4.计算传动装置的运动和动力参数 B(?Yw>Xd[
(1) 各轴转速 im7nJQ^H$q
==1440/2.3=626.09r/min J_;N:7'p
==626.09/5.96=105.05r/min .nu @ o40
(2) 各轴输入功率 w]b,7QuNz
=×=3.05×0.96=2.93kW u%/fx~t$
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW /MMd`VrC2
则各轴的输出功率: \0l>q ,
=×0.98=2.989kW 0P^L }VVX
=×0.98=2.929kW \!vN
各轴输入转矩 \Ng\B.IQ
=×× N·m PWRy7d
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· j*"3t^|-
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m X"gCRn%tn
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m 'i;|c
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m )#|<w9uec
=×0.98=242.86N·m fDE%R={!n5
运动和动力参数结果如下表 J:uW`R
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min \!IMaB]
输入 输出 输入 输出 9Zry]$0~R
电动机轴 3.03 20.23 1440 dkgSvi :!
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 g4`Kp;}&'
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 D jk C
dY?`f<*
5、“V”带轮的材料和结构 gqXS~K9t
确定V带的截型 E$9Ys
工况系数 由表6-4 KA=1.2 Q9}dHIe1E
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 yR{x}DbG
V带截型 由图6-13 B型 MuoF FvAA
dm-pxE "
确定V带轮的直径 )jWOP,|
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm 1O].v&{
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s b'MSkEiQG
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm r`)L~/
M(#m0xB
确定中心距及V带基准长度 +^*iZ6{+7
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 SN4Q))dAU
360<a<1030 U\/5;Txy(
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm (~zd6C1.
'r(1Nj
初定V带基准长度 %r&-gWTQ,
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm zR!o{8
yc|VJ2R*
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm {`2R,Jb%S
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm ^[%%r3"$C
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 eC5 $#,HiC
6wco&7
确定V带的根数 zF5uN:-s
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw $/6;9d^
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 QwhRNnE=
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 I^o!n5VM
带长修正系数 由表6-2 KL=1 ikE<=:pe
jx acg^c
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 BBcV9CGU
Ax !+P\\2~
取Z=2 S+TOSjfis
V带齿轮各设计参数附表 4f(Kt,0
cYXM__
各传动比 .>z][2oz
xBu1Ak8w
V带 齿轮 :xKcpY[{
2.3 5.96 $gBd <N9|c
Y(.OF
Q
2. 各轴转速n .z13 =yv
(r/min) (r/min) :eo
626.09 105.05 ~=R SKyzt
eNiaM6(J
3. 各轴输入功率 P &rkEK4
(kw) (kw) (C]o,7cYS
2.93 2.71 i#%aTRKHd6
A(]H{>PMy
4. 各轴输入转矩 T r\nx=
(kN·m) (kN·m) m Sk5u 7
43.77 242.86 +cU>k}
=2w4C_
5. 带轮主要参数 eAPXWWAZJ1
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) pLv$\MiZ
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 =IAsH85Q
带的根数z Gycm,Cy
160 368 708 2232 B 2 QRLt9L
9'hv%A:\3
6.齿轮的设计 bI|2@HV2
xq"Jy=4Q*
(一)齿轮传动的设计计算 xC
C:BO`pw
|d6T/Uxo
齿轮材料,热处理及精度 |p$spQ
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 43V}#DA@
(1) 齿轮材料及热处理 a#T]*(Yq)
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 \@&_>us
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 / g 2b
② 齿轮精度 y^o@"IYu3
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 O{ /q-~_
+**!@uY
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 %Qk/_ R1
按齿面接触强度设计 JmEj{K<3I
l3 DYg
确定各参数的值: Xy%p "b<
①试选=1.6 KD^N)&k^Kp
选取区域系数 Z=2.433 1yqJwy;X
sUE?v9
则 KN-avu_Ix
②计算应力值环数 }`+B=h-dW
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) "Ky; a?Y
=1.4425×10h TwgrRtj'
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) z5TuGYb<
③查得:K=0.93 K=0.96 9uWY@zu
④齿轮的疲劳强度极限 VE8;sGaJ
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: o6//IOZ
[]==0.93×550=511.5 Ao/ jt<
N]RZbzK_5G
[]==0.96×450=432 J:skJ.Wx
许用接触应力 awz;z?~
"+unS)M;Y
⑤查课本表3-5得: =189.8MP 6d+p7x
=1 #h/Mbj~S
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 ^n+ !4(@=
=4.47×10N.m <I"S#M7-s
3.设计计算 FN[{s
①小齿轮的分度圆直径d 1IVuSp`{FU
|<O9Sb_
=46.42 2YDM9`5xs\
②计算圆周速度 a5w:u5
1.52 2=_gf
③计算齿宽b和模数 }K3x
计算齿宽b ~/*MY
b==46.42mm +o9":dl
计算摸数m ]Zmj4vK J
初选螺旋角=14 MQ"xOcD*F
= NB<A>baL*
④计算齿宽与高之比 B,{K*-7)MX
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 -I=l8m6L
=46.42/4.5 =10.32 JY6
Qp
⑤计算纵向重合度 #UbF9})q
=0.318=1.903 {P*m;a`}
⑥计算载荷系数K L5,NP5RC
使用系数=1 nR`ov1RH
根据,7级精度, 查课本得 o*J3C>
动载系数K=1.07, Xn{1 FJX/
查课本K的计算公式: o^
XtU5SVq
K= +0.23×10×b RSo&