机械设计基础课程设计任务书 s#3{c@^3
eKOTxv{
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ~gD]JiiA
ok'1
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) ^xrR3m*d
1;V5b+b
目 录 Xqk$[peS
3-D!Z S&
一 课程设计书 2 pV8,b
T}* '9TB
二 设计要求 2 '`u1,h
\N)FUYoHg
三 设计步骤 2 $n W>]S\|
_1~Sj*
1. 传动装置总体设计方案 3 K^ lVng
2. 电动机的选择 4 PZ s
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 Gmb57z&:
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 jWz-7BO
5. 设计V带和带轮 6 >*MB_m2|
6. 齿轮的设计 8 NKRXY~zHh
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 7>'F=}6[Y
8. 键联接设计 26 1 /`>Eh
9. 箱体结构的设计 27 [Zf<r1m
10.润滑密封设计 30 VO9<:R
11.联轴器设计 30 E9i WGSE
,Xw/
t>
四 设计小结 31 1NTe@r!y
五 参考资料 32 bu.36\78
'coqm8V[%
一. 课程设计书 H_Yy.yi
设计课题: !l~hO
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V 1#V0g Q
表一: [qz6_WOo
题号 ;u%h wlo
:X#(T-!t
参数 1 3Rm$
运输带工作拉力(kN) 1.5 Z6=!}a%
运输带工作速度(m/s) 1.1 u0,~pJvX
卷筒直径(mm) 200 86Rit!ih
U;31}'b
二. 设计要求 YW5E
| z
1.减速器装配图一张(A1)。 ms$o,[
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 PIA&s6U
3.设计说明书一份。 1ysA~2
O
Rfl v+
三. 设计步骤 LCG<
1. 传动装置总体设计方案 `XnFc*L 1
2. 电动机的选择 _eF*8 /z
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 LP87X-qkjW
4. 计算传动装置的运动和动力参数 4M:oa#gh@
5. “V”带轮的材料和结构 <
;g0?M\
6. 齿轮的设计 l`1ZS8 [.
7. 滚动轴承和传动轴的设计 '
Sl9xd
8、校核轴的疲劳强度 >#'6jm
9. 键联接设计 rUyT5Vf
10. 箱体结构设计 R38
w!6{
11. 润滑密封设计 5E%W;$3Pb
12. 联轴器设计 a5)+5
V +hV&|=
1.传动装置总体设计方案: `wq\K8v
`R^)<v*
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 =?}'\
>G "
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, WcdU fv(>
要求轴有较大的刚度。 rF5<x3
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 )&w\9}B:
其传动方案如下: A[b'MNsv
)JjfPb64
图一:(传动装置总体设计图) Lt*H|9
-AbA6_j
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 K<t(HK#[
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 2Zl65
传动装置的总效率 a{HvrWs?Q
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; A*$vk2VWw
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, OLiYjYd
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, M--6oR7
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 o~~_ >V)W
~v5tx
2.电动机的选择 xNx!2MrR;
Um|:AT}`^
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, bkY7]'.bz&
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, >s{[d$
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。 ^awl-CG
Ar\`OhR
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, zRKg>GG`
`aC#s3[
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 &r_:n t
X`22Hf4ct
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 t%/5$<!b
Sw0~6RZ
x|Q6[Y
方案 电动机型号 额定功率 6h5*b8LxA
P tvg7mU]l
kw 电动机转速 I*0W\Qz@
电动机重量 v"s}7trWV
N 参考价格 rVz#;d!`z
元 传动装置的传动比 F'Wef11Yz
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 DO0["O74
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02
Gjzhgz--
7`P(LQAr!
中心高 Im#3sn
外型尺寸 upX/fLc
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD q-uYfXZ{j
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 O/GD[9$i
F[J;u/Z
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 mxXQBmW
94n,13
(1) 总传动比 &"d4J?io`
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 Yc9 M6=E^
(2) 分配传动装置传动比 Kyv$yf9
=× ((H}d?^AJ
式中分别为带传动和减速器的传动比。 ]A_)&`"Cb
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 nc`[f y|}
4.计算传动装置的运动和动力参数 {6~W2zX&
(1) 各轴转速 u|Db%)[
==1440/2.3=626.09r/min @ws3X\`<C
==626.09/5.96=105.05r/min YWm:#{n.
(2) 各轴输入功率 $biCm$a
=×=3.05×0.96=2.93kW af> i
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW &oAuh?kTq
则各轴的输出功率: fIFB"toiPE
=×0.98=2.989kW (}}BZS&.
=×0.98=2.929kW Z EG
各轴输入转矩 fa$ Fo(.
=×× N·m FzW(An&x2
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· z<)?8tAgq
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m 8pPAEf
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m u dH7Q&"
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m cA_v*`YL
=×0.98=242.86N·m 3{
`fT5]U
运动和动力参数结果如下表 "4I`.$F%O(
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min {Rbc
输入 输出 输入 输出 xH*OEzN
电动机轴 3.03 20.23 1440 P
hn&hRAO
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 GT*\gZ
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 GXa-g-d
k~:B3p
5、“V”带轮的材料和结构 m,Os$>{Ok
确定V带的截型 4,FuQ}
工况系数 由表6-4 KA=1.2 qA&N6`
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 ]W]Vkkg]
V带截型 由图6-13 B型 %1xo|6hm-
F!N;4J5u
确定V带轮的直径 :0V <
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm @|r*yi
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s $UKV2c
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm HZ]'?&0
Pgb<;c:4
确定中心距及V带基准长度 z[V|W
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 :Iw)xd1d}\
360<a<1030 z]~B@9l
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm wB"&K;t
fM d]P:B
初定V带基准长度 L;>tuJY1
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm IL`5RZi1
7@MVInV9
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm CShVJ:u+K\
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm 5,;{<\c
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 HuCH`|v-
mG\,T3/*
确定V带的根数 N!aV~\E
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw EcFYP"{U
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 [\eUCt F
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 Spt[b.4m F
带长修正系数 由表6-2 KL=1 wbVM'E/&
NhXTt!S6C
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 *p p1U>,
|$^,e%bE
取Z=2 r(0I>|u
V带齿轮各设计参数附表 }G_ i+
$]!uX&
各传动比 }yC ve
.}%$l.#a
V带 齿轮 -Z)$].~|t
2.3 5.96 d8/lEmv[
&KX|gB'
2. 各轴转速n { SJ=|L6
(r/min) (r/min) K-(,,wS
626.09 105.05 0X~Dxs
!JJCG
3. 各轴输入功率 P G{$9e}#
(kw) (kw) XBdC/DM[
2.93 2.71 n-}.Yc
+7^{T:^ht
4. 各轴输入转矩 T Y?R;Y:u3Z
(kN·m) (kN·m) ^s_E |~U
43.77 242.86 &>p2N
k-Le)8+b
5. 带轮主要参数 s=u0M;A0Q
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) ^7vhize
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 #c./<<P5}
带的根数z -;_NdL@
160 368 708 2232 B 2 l3)(aay!
b8feo'4Z
6.齿轮的设计 *.~hn5Y|?
JIjqGxR
(一)齿轮传动的设计计算 l92#F*
w1h07_u;v
齿轮材料,热处理及精度 J<V}g v
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 *(& J^
(1) 齿轮材料及热处理 {y)s85:t
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 W9ZT=#>)[
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 j+88J
② 齿轮精度 (3&@c!E
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 '[{M"S
6oL-Atf
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 o>\j c
按齿面接触强度设计 vWXj6}
fI t:eKHr
确定各参数的值: hSQP
'6
①试选=1.6 b=Zg1SqV
选取区域系数 Z=2.433 |bVNlL"xN
AuX&
则 HEhdV5B
②计算应力值环数 4;7<)&#h
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) k'xnl"q
=1.4425×10h ~2S`y=*:
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) hUxpz:U*
③查得:K=0.93 K=0.96 D-8%lGS
④齿轮的疲劳强度极限 DOw<
XlvC
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: _C)u#]t
[]==0.93×550=511.5 O_FT@bo\
|&o1i~Y
[]==0.96×450=432 Q{Jz;6"
许用接触应力
ACU0
`Z{;
c
⑤查课本表3-5得: =189.8MP )><cL:IJ}S
=1 |rq~.cA
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09
u> %r(
=4.47×10N.m EJNj.c-#
3.设计计算 X.o[=E
①小齿轮的分度圆直径d |U8;25Y
X6N^<Z$
=46.42 3BKW
②计算圆周速度 !,V8?3.aJn
1.52 &bRmr/D
③计算齿宽b和模数 5lxC**NA
计算齿宽b K}1>n2P
b==46.42mm Ni"fV]'
计算摸数m @ J!)o d
初选螺旋角=14 Fu^^Jex
= ) Z0
④计算齿宽与高之比 +0^ N#0)
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 $lU~3I)
=46.42/4.5 =10.32
;TEZD70r
⑤计算纵向重合度 "Y7RvL!U
=0.318=1.903 Yu9Ccj`
⑥计算载荷系数K F<Z"W}I+6
使用系数=1 0;!aO.l]K
根据,7级精度, 查课本得 &pZ]F=.r+
动载系数K=1.07, "sUe:F;
查课本K的计算公式: 8Nd +
K= +0.23×10×b Ud*.[GRD~
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 JLT':e~PX
查课本得: K=1.35 8:huWjh]M
查课本得: K==1.2 +S<2d.&~
故载荷系数: 4:nmo@K&~
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 ?Xlmt$Jp
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 $gJMF(
d=d=50.64 Nr|.]=K)5n
⑧计算模数 shYcfLJ
= $qP9EZ]JC
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 6!+xf
由弯曲强度的设计公式 rfXM*h
≥ !r.X. C
TJ?}5h5
⑴ 确定公式内各计算数值 b1\z&IdC
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m -x:Wp*,
确定齿数z P2 !~}{-
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 wI#rAx7f-
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 [B+o4+K3
Δi=0.032%5%,允许 A}t.`FLP,j
② 计算当量齿数 L((z;y>q|
z=z/cos=24/ cos14=26.27 QbV)+7II=
z=z/cos=144/ cos14=158 !D7\$
g6g
③ 初选齿宽系数 (J\D"4q
按对称布置,由表查得=1 l1gAm #
④ 初选螺旋角 O<L/m[]
初定螺旋角 =14 TG{=~2
⑤ 载荷系数K 6Ck?O/^
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 t=xO12Z
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y NO`LSF
查得: u32wS$*8
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 dm8veKW'l
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 L6r&