机械设计基础课程设计任务书 \m#{{SGm
$Y[C A.F
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 PAXm
MB+a?u0\
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) :@~mN7O*
7*>,BhF#
目 录 \: R Akf<
#9t3 <H[
一 课程设计书 2 GYtp%<<9;
EzU3'x
二 设计要求 2 %*OQH?pyx}
}(!3)k7*
三 设计步骤 2 Z6#(83G4
a1z*Z/!5
1. 传动装置总体设计方案 3 Bw>)gSB5$k
2. 电动机的选择 4 rC6@
]
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 ,6aF~p;wI|
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 wZt2%+$6m
5. 设计V带和带轮 6 @4Lol2
6. 齿轮的设计 8 Va^(cnwa
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 7GRPPh<4
8. 键联接设计 26 $pauPEe
9. 箱体结构的设计 27 RO| }WD)
10.润滑密封设计 30 ]{18-=
11.联轴器设计 30 6S^JmYq
=m6<H
四 设计小结 31 Zou;o9Ww
五 参考资料 32 i4mP*RwC
/|@~:5R5H
一. 课程设计书 ]xPy-j6C
设计课题: i<*W,D6
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 cG{
表一: 6foiN W+
题号 ;_m;:<
m}'!W`<
参数 1 3-BC4y/
运输带工作拉力(kN) 1.5 7=a
e^GKo
运输带工作速度(m/s) 1.1 r%%@~ \z
卷筒直径(mm) 200 9JO1O:W
|OIU)53A-
二. 设计要求 4ULdf|o P"
1.减速器装配图一张(A1)。 UL"
M?).5
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 V^_U=Ed@M
3.设计说明书一份。 $`<-;kI
X?Or.
三. 设计步骤 lD$\t/8B
1. 传动装置总体设计方案 8d(l)[GZt
2. 电动机的选择 );{76
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比
czH# ~
4. 计算传动装置的运动和动力参数 I2z6iT4nB
5. “V”带轮的材料和结构 NMESGNa)z
6. 齿轮的设计 7,Y+FZ
7. 滚动轴承和传动轴的设计 <4TF ]5
8、校核轴的疲劳强度 +@~e9ZG%a
9. 键联接设计 G)&!f)6
10. 箱体结构设计 %`lLX/4~
11. 润滑密封设计 .dj}y
jd]f
12. 联轴器设计 7{38g
,fvhP $n
1.传动装置总体设计方案: I7W?}bR*6
f/U~X;
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 R| XD#bG
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, oz7=1;r
要求轴有较大的刚度。 fJ+4H4K
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 _O&P!hI
其传动方案如下: _ o==
l=C|4@
图一:(传动装置总体设计图) tv5N
wM
h{^MdYJ
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。
p]jG
,S
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 H=9{|%iS
传动装置的总效率 #)4p,H
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; o)8VJ\ &
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, g\ H~Y@'{
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, BwVq:)P/R
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 (/7cXd@\6
Ct$\!|aR
2.电动机的选择 ]+>Kl>@
|#Q0UM|'Q
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, Th4}$)yrkN
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, sHQO*[[
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 KK4rVb:-
tO3#kV\,
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, zek>]l`!
0|,Ij$
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 &&C'\,ZK5
3!8 u
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 H%{k.#O
| NyANsI
gCbS$Pw
方案 电动机型号 额定功率 mNJCV8 <
P 34L1Gxf
kw 电动机转速 QFFFxaeJg
电动机重量 j%gle%_
N 参考价格 +5GPU 9k
元 传动装置的传动比 b`;Cm)@X!)
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 :g{ybTSEe
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 biRkqc;
Us_1 #$p,
中心高 {D8yqO A}
外型尺寸 zX6Q7Bc
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 T>,[V:
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 E0.o/3Gw6
BC#O.93`
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 PoLk{{l3
KfQ?b_H.
(1) 总传动比 D#[<N
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 B/Ltb^a
(2) 分配传动装置传动比 YR[I,j
=× cGlpJ)'-{
式中分别为带传动和减速器的传动比。 NTVaz.
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 [MF&x9Ss?%
4.计算传动装置的运动和动力参数 2"WP>>b80
(1) 各轴转速 ,x?Jrcx~'C
==1440/2.3=626.09r/min Kd*=-
==626.09/5.96=105.05r/min 1/%5pb2\
(2) 各轴输入功率 vi` VK&+r
=×=3.05×0.96=2.93kW +K,T^<F;
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW D-e?;<
则各轴的输出功率: N|/gwcKe
=×0.98=2.989kW _/YM@%d
=×0.98=2.929kW c GyBml1
各轴输入转矩 Lz!H@)-mr
=×× N·m )"_&CYnd
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· gL`aLg_
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m Hk$do`H-=Y
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m <`NtTG
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m h;R>|2A
=×0.98=242.86N·m 3E}j*lo
运动和动力参数结果如下表 &AVX03P
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min Yy,XKIqU
输入 输出 输入 输出 SAE'y2B*
电动机轴 3.03 20.23 1440 O^_CqT%
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 kV4L4yE
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 mZ.gS1Dq
w*X(bua@
5、“V”带轮的材料和结构 ):fu]s"
确定V带的截型 O\h%ZLjfO
工况系数 由表6-4 KA=1.2 ux)Wh.5
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 @.,'A[D!K
V带截型 由图6-13 B型 !Z0S@]C
%g69kizoWi
确定V带轮的直径 @9l$jZ~x
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm 6XnUs1O
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s 2>f3nW
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm yoz-BS
Ml/K~H
tN
确定中心距及V带基准长度 <RcB: h
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 HcrlcxwM\i
360<a<1030 Ox@$ }
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm E+/XKF
# wyjb:Ql
初定V带基准长度 W,:j>vg
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm zoBp02j
O2xqNQ`d
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm *%%n9T
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm R_2#7Xs
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 B_C."{G
uWi pjxS
确定V带的根数 >y$*|V}k
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw Q8_5g$X\
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 _>^Y0C[?5
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 [Scao $
带长修正系数 由表6-2 KL=1 [8vqw(2Tm(
bNHsjx@
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 ,+x\NY2d
Wxgs66
取Z=2 6=x]20
V带齿轮各设计参数附表 G]dHYxG
y^ D3}ds
各传动比 AjsjYThV
'1d0
*5+6k
V带 齿轮 !e~d,NIy
2.3 5.96 ob/HO(h3
YVk
+zt~S
2. 各轴转速n \aN5:Yy
(r/min) (r/min) '1zC|:,
626.09 105.05 zLPCWP.u
Ds@K%f(.?w
3. 各轴输入功率 P wkp$/IZKMj
(kw) (kw) g^U-^f
2.93 2.71 MfA%Xep
~se
;L
4. 各轴输入转矩 T (~(FQ:L%U
(kN·m) (kN·m) ~8'HX*B]z
43.77 242.86 @JOsG-VW~
-:wV3D
5. 带轮主要参数 ) P|/<>z
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) \?^ EFA+;
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 xX~m Fz0C
带的根数z "*KOU2}C
160 368 708 2232 B 2 l a_
\\ZhM
6.齿轮的设计 |r4&@)
X*e:MRw[
(一)齿轮传动的设计计算 1Sv$!xX`n
N8!e(YK_
齿轮材料,热处理及精度 fL gHQ
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 F^!mgU X
(1) 齿轮材料及热处理 p4K
8L'nZ
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 Iapzh y2l
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 y;hco
② 齿轮精度 (unJwh{7Q
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 qLB(Th\&'
%F<3_#Y
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 NNRKYdp,
按齿面接触强度设计 PG'I7)Bv
=g=Vv"B_
确定各参数的值: #QW%
;^
①试选=1.6 r?`7i'
选取区域系数 Z=2.433 _$v$v$74^
*C> N
则 D.h <!?E%
②计算应力值环数 l_(4CimOZ
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) zf^@f%R
=1.4425×10h ~SEIIq
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) , qhv(
③查得:K=0.93 K=0.96 /jOug>s
④齿轮的疲劳强度极限 ~>}7+p
?;
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: eh3CVgH91;
[]==0.93×550=511.5 b~K-mjJI
1$"wN z
[]==0.96×450=432 ,Nev7X[0
许用接触应力 eBW]hwhKzM
jF5oc
⑤查课本表3-5得: =189.8MP u?8e>a
=1 o5NrDDH
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 "C+Fl
/v
=4.47×10N.m D&8*4>
3.设计计算 y(Q.uYz*
①小齿轮的分度圆直径d yn{U/+
M]e _@:!
=46.42 ;] #Q!
②计算圆周速度 AdRt\H <
1.52 yy\d<-X~
③计算齿宽b和模数 H, O_l%
计算齿宽b JZcW? Or
b==46.42mm GZ"J6/0-|
计算摸数m OH~I+=}.
初选螺旋角=14 Q__1QUu
= =/HTe&
④计算齿宽与高之比 Lmyw[s\U
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 4buzx&
=46.42/4.5 =10.32 'gz@UE1
⑤计算纵向重合度 rW9ULS2d
=0.318=1.903 |Oe$)(`|h
⑥计算载荷系数K LD}ZuCp!
使用系数=1 vlZ?qIDe
根据,7级精度, 查课本得 Xdc>Z\0V
动载系数K=1.07, SyR[G*djl
查课本K的计算公式: 6.GIUM%D
K= +0.23×10×b FYeUz$/
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 CEb .?B
查课本得: K=1.35 ^VB_>|UN4
查课本得: K==1.2 gOA]..lh
故载荷系数: )Y,>cg:z~
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 {-\VX2:;[9
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 Hk;) l3oB
d=d=50.64 7~ok*yG w
⑧计算模数 q
oVp@=\:"
= 'q=Ly?9
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 }!RFX)T
由弯曲强度的设计公式 0@8EIQxK"
≥ v#`P?B\
Mo+HLN
⑴ 确定公式内各计算数值 d[I}+%{[
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m
&+Pcu5
确定齿数z 'm+)n08[
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 kculHIa\.
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 fmj-&6
Δi=0.032%5%,允许 ~4+=C\r
② 计算当量齿数 #N"K4@]{
z=z/cos=24/ cos14=26.27 mEe JK3D[
z=z/cos=144/ cos14=158 ? k*s!YCZ
③ 初选齿宽系数 iw^(3FcP@C
按对称布置,由表查得=1 |^E#cI
④ 初选螺旋角 A?*_14&
初定螺旋角 =14 i<nUp1r(
⑤ 载荷系数K ryp@<}A]!d
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 Af>Ho"i
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y ~;0J4hR
查得: ~?n)1Vr|
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 KCkA4`IeM
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 ?Y#0Je
nzHsyL
⑦ 重合度系数Y cC6W1K!
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 VZ8HnNAbX
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 d`;_~{sleR
=14.07609 "b"Q0"w
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 SD^6ib/]b
⑧ 螺旋角系数Y 64OgE!
轴向重合度 =1.675, v='h
Y=1-=0.82 e&(Di,%:
1[vmK,N=E
⑨ 计算大小齿轮的 ')/yBH9mR
安全系数由表查得S=1.25 uiIY,FL$
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 agFWye
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 ggUJ -M'2h
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 tc'`4O]c8
查课本得到弯曲疲劳强度极限 xA9{o+
小齿轮 大齿轮 p}NIZ)]$
:8bz+3p
查课本得弯曲疲劳寿命系数: NQ@."8
K=0.86 K=0.93 iVt*N$iZ
`AA[k
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 *@r)3
[]= |8b*BnS
[]= 1e>,QX
-$4#eG%3
do9@6[{Sv
大齿轮的数值大.选用. nkp!kqJ09
;m3SlP{F
⑵ 设计计算 <5Jp2x#
计算模数 7)NQK9~
}Zwse%;
~'e/lX9g-
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: KF|<A@V
mT8($KQ
z==24.57 取z=25 YN
~7 nOw
Fa$ pr`
那么z=5.96×25=149 {<a(1#{
b<B|p|
② 几何尺寸计算 D^Bd>Ey4
计算中心距 a===147.2 |:s4#3
将中心距圆整为110 37 wm[Z
aUN!Sd2,
按圆整后的中心距修正螺旋角 J}qk:xGL
+1H.5|
=arccos \ qc8;"@
-So&?3,\A@
因值改变不多,故参数,,等不必修正. \w!G
`}KK@(Y
计算大.小齿轮的分度圆直径 nl|}_~4U
+%G*)8N3
d==42.4 iXc-_V6
f$mfY6v
d==252.5 C
G~)`
1q*85[Y
计算齿轮宽度 0sq1SHI{
`RUr/|S
B= W
:PGj0?
#_}lF<k
圆整的 SnRTC<DDh
hSc$Sa8
大齿轮如上图: $Xw .iN]g
<D4.kM
ik77i?Hg
SeBbI&Ju
7.传动轴承和传动轴的设计 `Y-uNJ'.N
l
tr=_
1. 传动轴承的设计 YBN.
waL
3_2(L"S2
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 ~a8J"Wh
P1=2.93KW n1=626.9r/min [6Uc?Bi
T1=43.77kn.m *usfJ-
⑵. 求作用在齿轮上的力 [1'`KJ]
已知小齿轮的分度圆直径为 pr.Vfb
d1=42.4 KUVsCmiT
而 F= '|<