广东石油化工学院机械设计基础课程设计任务书.docx

1、广东石油化工学院机械设计基础课程设计任务书机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器班级：班姓名：学号：指导老师：莫才颂一、 传动方案拟定二、 电动机的选择三、 计算总传动比及分配各级的传动比四、 V带设计五、 齿轮的设计六、 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计七、 轴的设计八、 轴承校核计算九、 键的设计一十、 润滑与密封十一、设计小结十二、参考文献计 算 及 说 明结 果一、 传动方案拟定题目：带式输送机一级斜齿圆柱齿轮减速器1） 工作条件：皮带式输送机单向运转，载荷平稳，空载启动、二班制工作，运输带允许速度误差为5%，使用期限10年，小批量生产。2） 原始数据：

2、输送带拉力F=770N，带速V=1.3m/s，卷筒直径D=250mm二、 电动机的选择1、 电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机（工作要求：连续工作机器），卧式封闭结构。2、 选择电动机的容量 工作机的有效功率Pw为Pw=FV=0.77x1.4=1.078KW从电动机到工作机传送带间的总效率为 =122345 由机械设计课程设计指导书可知： 1：V带传动效率0.96 2：滚动轴承效率0.98(球轴承) 3：齿轮传动效率0.97 (8 级精度一般齿轮传动) 4：联轴器传动效率0.99(齿轮联轴器)5：卷筒传动效率 0.96 由电动机到工作机的总效率=122345=0.87因此可知电动机的工作功

3、率为： Pd=PW/=1.078/0.87kw=1.24KW式中：Pd工作机实际所需电动机的输出功率， kW； Pw工作机所需输入功率。 kW； 电动机至工作机之间传动装置的总功率。3、确定电动机转速工作机卷筒轴的转速nW=60x1000xV/D r/min=106.95r/min按推荐的传动比合理范围，V带传动在(24)之间，一级圆柱齿轮传动在（36）之间，所以总传动比的合理范围i=624，故电动机的转速可选范围为nm=nWi=6422567 r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比。因此选定电动机型号为Y100L1-4，额定功率为Ped =2.2kW，满载

4、转速nm=1430r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比 1、传动装置的总传动比为i=nm/nw=1430/106.95=13.372、分配各级传动比 因i=i带i减，初取i带=3.2，则齿轮减速器的传动比为 i减=i/i带=13.37/3.2=4.183、计算传动装置的运动参数和动力参数 （1） 各轴转速 轴 n=nm/i带=1430/3.2=446.88 r/min 轴 n=n/i减=446.88/4.18=106.9 r/min 卷筒轴 n=n=106.9r/min（2） 各轴功率 轴 P Pd1=1.19kW轴 P P23=1.13kW 卷筒轴 P P24=1.10kW（3）

5、各轴转矩 轴 T=9550P/n=25.43Nm轴 T=9550P/n=100.95Nm卷筒轴T=9550P/n=98.27Nm四、V带设计设计参数应该满足带速5m/sV10m/s、小带轮包角120、一般带根数Z45等方面的要求。1、求计算功率Pc 查得 KA=1.2 Pc=Ka x Pd=1.2X1.24=1.488kW选用SPZ型 窄V带2、确定带轮基准直径，并验算带速，由设计标准取主动轮基准直径为dd1=71mm 从动轮基准直径dd2= i x dd1=3.271=227.2mm 取dd2=228mm 带速V：V=dd1nm/601000 =711420/601000 =5.28m/s在

6、525m/s范围内，带速合适。3、确定带长和中心矩 0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 0. 7(71+228)a02(71+228) 所以有：209.3a0598 初步确定a0 =300mm 由 L0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0得： L0=2300+(71+228)/2+(228-71)2/4300 = 1108.91mm 确定基准长度Ld=1120mm 计算实际中心距aa0+Ld-L0/2=300+（1120-1108.91）/2 =305.545mm4、验算小带轮包角 1=1800-（dd2-dd1）/a57.30 =1800-（228-7

7、1）/305.54557.30=150.5601200（适用）5、确定带的根数由n0=1420r/min dd1=71mm i=3.2 查得 P0=1.25kw P0=0.22kw 查得K=0.93 查得KL=0.93 由Z=Pc/p=KAP/(P0+P0)KKL得： Z=1.21.24/(1.25+0.22) 0.930.93 =1.17取Z=26、计算张紧力F0 查得q=0.07kg/m，则： F0=500Pc/（ZV）（2.5/K-1）+qV2 =5001.488/（21.4）(2.5/0.93-1) +0.071.42N =157.53N 则作用在轴承的压轴力FQ： FQ=2ZF0si

8、n1/2=22157.53sin150.560/2 =609.43N五、齿轮的设计1、选定齿轮材料及精度等级及齿数 (1)材料选择。选择小齿轮材料为45 调质处理 硬度为260HBS 大齿轮材料为45钢 正火处理 硬度为215HBS(2)机器为一般工作机器 速度不高 故选用8级精度GB10095-88。 (3)按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式d1 (5902KT1(u1) /duH2)1/3 1.选择载荷系数K=1.2 2.计算小齿轮传递的转矩 T1=9.55x106xPI/nI=9.55x106x1.19/446.88=2.5x104Nmm 3.计算接触疲劳许用应力H H= Hmin

9、Zn/sHmin查得Hlim1=610Mpa, Hlim2 =500Mpa接触疲劳Zn 由公式 N=60njtH得 N1=60x446.88x5x365x16=7.8x108 N2=N1/i齿=7.8x108/4.18=1.87x108 Zn1=1.06, Zn2=1.13取sHmin =1 H1 =646.6 Mpa H2= 565 Mpa 试算小齿轮分度圆直径d1 选择d=1.1 d1 (5902KT1(u1) / duH2)1/3 =69.58 mm 取70mm4.确定主要参数 1) 选小齿轮齿数 z1=30 大齿轮齿数z2=30x4.18=123。 2) 初选螺旋角=15o 3) 计算

10、模数m0 m0= d1cos/ z1=69.58cos15o/302.23 mm 取m0=2.25mm 4)计算中心距a d2 = d1i齿=290.84mm a0=176.6mm 取a=180mm5)计算螺旋角 cos=m0(z1 + z2)/2a=0.95625 176)分度圆直径 d1= z1 (m0)/ cos=70.59mm d2= z2 (m0)/ cos=289.41mm 齿宽b b=dd1=1.1x70.59mm76.53mm 取b2 =80mm 则 b1 =85mm7) 计算圆周速度v。 v=d1nI/60x1000=1.26m/s 因为 v6m/s 故取8级精度合适。2、校

11、核弯曲疲劳强度 1)复合齿形因素yFs Zv1=z1/cos3=34.31Zv2=z2/cos3=140.67 得yfs1=4.1 yfs2=3.92)弯曲疲劳许用应力 bb bb= bblim/sflim x yN弯曲疲劳应力极限bblim1=490 paM bblim2=410 paM 弯曲疲劳寿命系数 yn1=1 yn2=2 弯曲疲劳最小安全系数S Flim=1bb1=490 Mpa bb2=410 Mpa 3)校核计算 bb1=1.6KT1Yfscos/bm0z1=124 bb1bb2= bb1yfs2/yfs1=119 bb1 bb2综上可知 齿轮的设计参数如下 小齿轮分度圆直径 d

12、1=70.59mm 大齿轮分度圆 d2=289.41mm 中心距 a=180mm 小齿轮齿宽 B1=85mm 大齿轮齿宽 B2=80mm模数m=2.25六、 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计名称符号尺寸 mm箱体壁厚6 箱盖壁厚 15箱体凸缘厚度b9箱盖凸缘厚度b18机座底凸缘厚度b215地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径D116机盖与机座联接螺栓直径D210轴承端盖螺钉直径D38df，d1, d2至外机壁距离C126，22，16df，d2至凸缘边缘距离C224，14箱座高度h60外机壁至轴承座端面距离L1114大齿轮顶圆与内机壁距离18齿轮端面与内机壁距离218箱盖、箱座

13、肋厚m1,m5，4轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近以Md1和Md2互不干涉为准 一般s=D2七、轴的设计选取轴的材料为45钢调质处理，硬度217255HBs 抗拉强度极限 B=640Mpa 屈服极限s= 355MPa 弯曲疲劳极限-1=275MPa 许用弯曲应力-1=60MPa 取C0=110I轴：d1min=C0p1/n11/3=15.2mmII轴：d2min=C0p2/n21/3=24.1mm1、 低速轴的设计计算 取低速轴最大转矩轴进行计算,校核.考虑有键槽,将直径增大5%,则:d2min=24.1x（1+5%）=25.305mm d2=30mm轴的结构设计联轴器的计算转矩: Tca =KA

14、T2查得KA=1.5 Tca=1.5x100.95=151.425Nm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查设计手册, 选择II轴与III轴联轴器为弹性柱销联轴器。型号为LX2型联轴器，半联轴器I的孔径30mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm(1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位(2)确定轴各段直径和长度 1）II-I段:为了满足半联轴器的轴向定位要求,I-II轴段右端需制出一轴肩,故取II-III段的直径dII-III=35mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度:L1=60mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故此段的长度应略短,取LI-II=58mm2