《机械设计基础》课程设计一级圆柱齿轮减速器要点.docx
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《机械设计基础》课程设计一级圆柱齿轮减速器要点
机械设计基础课程设计说明书
机械课程设计任务书……………………………2
一、电动机的选择……………………………………4
二、计算传动装置的总传动比………………………6
三、计算传动装置的运动参数和动力参数…………7
四、带传动设计………………………………………8
五、齿轮传动设计……………………………………12
六、轴的设计…………………………………………16
七、键的设计与校核…………………………………24
八、轴承的选择与校核………………………………26
九、联轴器的选择……………………………………28
一十、减速器的箱体设计………………………………29
一十一、减速器的润滑、密封和润滑油牌号的选择……31
一十二、参考资料…………………………………………31
机械零件课程设计任务书
设计题目:
带式传动机装置的一级圆柱齿轮减速器。
运动简图:
工作条件:
传动不逆转,载荷平稳,启动载荷为名义载荷的1.25倍,每天工作24小时,使用年限5年,输送带允许误差为±5%.
原始数据:
已知条件
数据
传送带工作拉力F/KN
2.1
传送带工作速度v/(m/s)
1.6
滚筒直径D/mm
400
每日工作时数T/h
24
传动工作年限/a
5
设计工作量:
设计说明书一份;
减速器装配图一张;
零件工作图1-3张。
一、电动机的选择
设计项目
计算及说明
主要结果
(1)选电动机类型
按已知工作要求和条件,选用Y型全封闭型笼型三相异步电机
(2)选择电动机功率
(3)确定电动机的转速
工作机所需的电动机输出功率为:
所以
由电动机至工作机之间的总效率(包括工作机效率)为:
之中
分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的效率。
所以
=3.86kw
卷筒轴的工作转速为:
=76.43r/min
按推荐的合理传动比范围,取V带传动的传动比
单级齿轮传动比
,则合理总传动比的范围
,故电动机转速的可选范围为:
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min三种
。
再根据计算出的容量,由附录8附表8.1查出有三种适合的电动机型号,其技术参数及传动比的比较情况见下表。
方案
电动机型号
额定功率
电动机转速/
传动装置的总传动比
同步转速
满载转速
1
Y132M2-6
5.5
1000
960
12.56
2
Y132S-4
5.5
1500
1440
18.84
3
Y160M2-8
5.5
750
720
9.42
Pd=3.86kw
nw=76.43r/min
选择Y132M2-6电动机
二、计算总传动比和分配传动比
设计项目
计算及说明
主要结果
(1)计算总传动比
由选定电动机的满载转速
和工作机主动轴的转速
可得传动装置的总传动比为:
对于一级传动有:
把总传动比合理地分配给各级传动比,限制传动件的圆周速度以减小动载荷,降低传动精度等级,在满足使传动装置结构尺寸较小、重量较轻和使各传动件的尺寸协调,结构匀称、合理、避免相互干涉碰撞的条件下取:
三、计算传动装置的运动和动力差数
设计项目
计算及说明
主要结果
(1)各轴的转速
由式(2.8)~式(2.10)得出:
(2)各轴的输入功率
由式(2.11~2.13)得出:
(3)各轴的转矩
运动和动力参数的计算结果列与下表:
轴
参数
电动机轴
1轴
2轴
滚筒轴
功率p/kw
3.86
3.71
3.45
3.29
转速n/r/min
960
320
80
80
转矩T/N.m
38.4
110.7
411.8
392.7
传动比i
3
4
1
效率
0.96
0.97
0.99
四、带传动设计
设计项目
计算过程及计算说明
主要结果
(1)确定计算功率
查参考资料
,查表8.21有
则
5.02kw
(2)选择V带的型号
根据使用要求,选择普通B型V带
普通B型V带
(3)确定带轮基准值
根据表8.6和图8.12选取
,
且取
所以大带轮
按表8.3取大带轮的标准值
则实际传动比
所以
从动轮与转速相对误差为:
在允许范围内。
(4)验算带速
(5)初定中心距a和基准带长
初定中心距为a=750mm
=2414.13mm
取标准值为
得实际中心距a为:
中心距a的变动范围为:
(6)校验小带轮包角
(7)确定V带根数Z
由式
得
根据
查表8.10用内插法得:
由表8.18查得
根据传动比
表8.19
得
由表8.4查得带长度修正系数
由图8.11查得包角系数
得
普通带根数
圆整得Z=3根
Z=3
(8)单根V带的初拉力
由参考资料1表8.6得q=0.1kg/m
(9)带轮轴上的压边力
(10)设计结果
选用3根A-4000GB/T11544_1997V带;
带基准长度2500mm;轴上压
力
;
3根A-4000GB/T11544_1997V带
综上结果各参数列表如下:
参数
电动机轴
1轴
2轴
滚筒轴
功率p/kw
3.86
3.71
3.45
3.29
转速n/r/min
960
320
80
80
转矩T/N.m
38.4
110.7
411.8
392.7
传动比i
3
4
1
效率
0.96
0.97
0.99
五、齿轮设计
设计项目
计算过程及计算说明
主要结果
(1)选择齿轮材料及精度等级
因传递功率不大,选用软齿面齿轮组合,小齿轮用45钢调质,硬度为220~250HBS,大齿轮选用45钢正火。
硬度为170~210HBS,选齿轮精度等级为9级,要求粗糙度
。
(2)按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮均为钢质齿轮,可应用式(10.21):
确定相关参数:
转矩
:
载荷系数K:
查表10.10取K=1.1
齿数
和齿宽系数
:
小齿轮的齿数
取25,则大齿轮的齿数
实际齿数比为
齿数比的误差为
因单级直齿圆柱齿轮为对称布置,而齿轮表面又为软齿面,由表10.20选取
.
许用接触应力
:
由图10.24查得
由表10.10查得
查图10.27得
确定模数:
由表10.3取标准模数
K=1.1
d
a=187.5
(3)主要尺寸计算:
综合选择取
(5)按齿根弯曲疲劳强度校核
(6)验算齿轮的圆周速度
由式(10.24)得出,如
则校核合格。
确定有关参数与系数:
(1)齿形系数
查表(10.13)得
查表10.14得
由图10.25查得
由表10.10查得
由图10.26查得
1
由式(10.14)可得:
故
齿根弯曲强度校核合格。
由表10.22可知,选8级精度是合适的。
齿轮的齿顶圆直径为
由于200mm
所以采用腹板式结构。
由表11.21可知,选9级精度是合适的。
六.轴的设计
高速轴设计
设计项目
计算及说明
主要结果
(1)选择轴的材料,确定许用应力。
(2)按扭矩强度估算轴径。
(最小直径)
(3)设计轴的结构并绘制草图
确定轴上零件的位置和固定方式
确定各轴段的直径
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率,对材料无特殊要求,故选45钢并经调质处理。
由表14.2查得强度极限δB=637MPa。
由表14.2得
.
根据表14.1得C=118~107。
又由式(14.2)得d≥C
=(118~107)
=26.71~24.22
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故将估算的轴的最小直径加大3%~5%,,取为,28.05~24.94mm。
由设计手册取标准直径d1=30mm
由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,将轴承对称安装在齿轮两侧,轴的外伸端安装半联轴器。
要确定轴的形状,必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。
轴承对称安装于齿轮的两侧,其轴向用轴肩固定,周向采用过盈配合固定。
轴段①(外伸端)直径最小,d1=30mm;考虑到要对安装在轴段①上的联轴器进行定位,轴段②上应有轴肩,同时为能顺利在轴段②上安装轴承,轴段②必须满足轴承内径的标准,因为齿轮为直齿,所以选角接触轴承,查参考资料2第87页附表7.2选6008型深沟型轴承。
故取轴段②直径为d2=40mm;用相同方法确定轴段③`④的直径d3=47mm;d4=53mm;为了便于拆卸左轴承,可查出6008型深沟型轴承的安装高度为2.5mm。
齿轮轮毂宽度为80mm。
齿轮轴段长度应略短于从动齿毂宽度,取为173mm,为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰,齿轮端面与箱体内壁间应留一定的间距,取该间距为15mm,为了保证轴承安装在箱体轴承座孔中(轴承宽度为18mm),并考虑轴承的润滑,取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。
d1=30mm
d2=40
d3=47
d4=53
d5=40
低速轴设计
(1)选择轴的材料,确定许用应力。
(2)按扭矩强度估算轴径。
(最小直径)
(3)设计轴的结构并绘制草图
确定轴上零件的位置和固定方式
确定各轴段的直径
确定各轴段的长度
选定轴的结构细节
(4)按弯扭合成强度校核轴直径
①画出轴的受力图(见图1b)。
②作水平面的弯矩图(见图图1c)。
支点反力为:
③作垂直内的弯矩图d,支点反力为:
④作合成弯矩图e
⑤作转矩图f:
⑥求当量转矩
⑦确定危险截面及校核强度
(5)修改轴的结构
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率,对材料无特殊要求,故选45钢并经调质处理。
由参考资料1第273页表14.4查得强度极限δB=637MPa。
由表16.3得[6.16]=58.7Mpa.
根据表16.2得C=118~107。
又由式(16.2)得d≥C
=(118~107)
=41.38~37.52
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故将估算的轴的最小直径加大3%~5%,,取为,