机械设计基础课程设计设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器.docx

1、机械设计基础课程设计设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器机械设计基础课程设计计 算 说 明 书设计题目 _设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 1. 设计题目1.1题目名称设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器1.2运动简图运动简图如下：图 1 传动方案设计简图1.3设计条件1）工作情况：单向转动，载荷平稳，空载启动；1） 运动要求：混料机主轴转速误差不超过7；2） 使用寿命：10年，每年300天，每天8小时；3） 检修周期：半年小修；两年大修；4） 生产厂型：中小型机械制造厂；5） 生产批量：成批生产。1.4原始数据原始数据具体如下：表1-1 原始数据已知条件题号19混料机主轴扭矩（Nm

2、）160混料机主轴转速（r/min）1201.5设计课程的内容（1） 电动机选型；（2） 带传动设计；（3） 减速器设计；（4） 键及联轴器选型设计；（5） 其他。1.6设计工作量（1）传动系统安装图1张；（2）减速器装配图1张；（3）设计计算说明书1份（A4纸）。2. 电动机选择计算计算项目计算及说明计算结果2.1选择电动机类型Y系列三相异步电动机此电动机高效、节能、振动小、噪声小、运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准，适合无特殊要求的各种机械设备。2.2选择电动机功率电动机功率选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。小于工作要求，不能保证正常工作，长期过载发热量大而过早损坏；

3、容量过大则电动机价格高，不满载运行，增加电能消耗，造成很大浪费。(1) 计算工作机所需功率 Pw=FV/1000T-工作机主轴扭矩，单位为Nm；nw-工作机转速，单位为r/min；(2) 传动装置的总效率总：由查得（联轴器）=0.98，（滚动轴承）=0.98，（齿轮传动）=0.97。（V带）=0.95总=带2轴承齿轮联轴器=0.950.9820.970.98=0.87(3) 电机所需的工作功率：Pd=Pw/总=7.2/0.87=8.28 KW(4) 确定电动机的额定功率PedPed=(11.3) Pd=8.28 KW10.764KW查表可知：Ped=11 KWPw=7.2kw总=0.87PPd

4、=8.28KWPed=8.28KW10.764 KWPed=11 KW2.3电动机转速及型号的确定混料机主轴转速（r/min）： 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=36。取V带传动比i2=24，则总传动比理时范围为ia=620。故电动机转速的可选范围为：nd=ianw=（620）120r/min=720r/min2400r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1000r/

5、min。根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y160L6。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速970r/min。nd（满载）=970r/min3.传动比的计算计算项目计算及说明计算结果3.1传动装置的总传动比传动装置总传动比为i总：（由已知条件可知nw=120r/min）i总=nd/nw=970/120=8.08i i总=8.083.2分配各级传动比根据查表得：取齿轮i齿轮=3（单级减速器i齿轮=36合理）i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=8.08/3=2.69i带=2.69i齿轮=34.运动参数及动力参数计算计算项目计算及说明计算结果4.1计算各轴转速n

6、I=n带=970r/minn=nI/i带=970/2.69=360.6(r/min)n=n/i齿轮=360.6/3=120.2(r/min)（nI=nw，n为齿轮高速轴转速，n为齿轮低速轴转速）nI=970r/minn=360.6r/minn=120.2r/min4.2计算各轴的功率电动机轴功率： P=Pd=8.28KW高速齿轮轴功率：P=P带=8.280.95=7.87KW低速齿轮轴功率：P=P轴承齿轮=8.280.980.97=7.86KW由查得（联轴器）=0.98，（滚动轴承）=0.98，（齿轮传动）=0.97。（V带）=0.95P =8.28KWP=7.87KWP=7.86KW4.3计

7、算各轴转矩电动机轴转矩：T = 9550P/n= 95508.28/970=81.52Nm高速齿轮轴转矩：T=9550P/n=95507.87/360.6=208.43Nm低速齿轮轴转矩：T=9550P/n=95507.87/120.2=625.28NmT =81.52NmT=208.43NmT=625.28Nm5.传动零件的设计计算计算项目计算及说明计算结果齿轮传动的设计计算5.1选择齿轮材料及热处理方式考虑到混料机为一般机械，减速器传递功率不大，故大小齿轮均选用45钢。为制造方便，所以齿轮采用软齿面。采用材料时一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBs。齿面粗糙度Ra1.63.2m。材料

8、相关属性表材料热处理方式硬度/HBs接触疲劳极限Hlim/MPa弯曲疲劳极限FE/MPa小齿轮45调质217286350400280340大齿轮45正火19728655062041048045钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度5.2确定齿轮传动的参数按上表取小齿轮硬度为260HBs，接触疲劳极限弯曲疲劳极限；大齿轮硬度为220HBs，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限按一般可靠度取最小安全系数，计算许用应力： 得：小齿轮； 大齿轮； （1）按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数1.3，齿宽系数，小齿轮上的转矩T195509550= 58.1N。 取,齿数取，则。模数，齿宽，b值应加以圆

9、整，作为大齿轮的齿宽b2，而使小齿轮的齿宽，取，按标准模数系列取，实际，中心距齿顶高： 齿根高： 全齿高： 齿顶圆： 齿根圆： （2）齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数， (3)验算结果：轮齿弯曲强度满足要求。6.轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果6.1输入轴的设计计算已知输入轴传递的功率，转速，小齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为轴的材料，调质处理。由，查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107，取C=115，计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。最终取值33mm6.2输入轴轴的结构设计（1）确定轴

10、的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。（2）确定轴的各段直径 轴结构示意图1轴段为最小径，安装带轮，；2轴段安装轴承端盖，按照轴肩原则，取；3轴段安装轴承及挡油圈，为减少装配轴承处的精加工面长度设置轴肩，其中d3为轴承内径大小(根据机械设计课程上机与设计续表13-3：取深沟球轴6309），轴承宽；轴两端装轴承处轴径相等，则7段取；4轴段安装齿轮，齿轮内径，齿轮的轴向定位轴肩，取；6、7之间有砂轮越程槽，取。（3）确定轴的各段长度 结合

11、绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据带轮结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为70mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度；则轴的全长为。按弯矩复合强度计算 已知： 转矩 小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 法向力两轴承间距离为162mm,因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=81mm（1）绘制轴受力简图如下（2）绘制垂直面弯矩图如下垂直面内的轴承支反力： 水平面内的轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为(3)绘制水平面

12、弯矩图如下：截面C在水平面上弯矩为：(4)绘制合弯矩图如上(5)绘制扭矩图如上 转矩：(6)当量弯矩计算 转矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：(7)校核危险截面C的强度 判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查机械设计基础表14-1得，表14-3查得则：该轴强度足够。 6.3输出轴的设计计算 已知输出轴传递的功率，转，大齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。1)初步估算轴的直径 按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为轴的材料，正火处理。 由，查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107，取C=115，

13、计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。最终取45mm2）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。（2）确定轴的各段直径 轴结构示意图 由图中个零件配合尺寸关系知；，。（3）确定轴的各段长度 结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据联轴器结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为65mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度（考虑到轴承的宽度及砂轮越程槽的宽度）；则轴的全长为。3）按弯矩复合强度计算 已知： 转矩： 大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力