机械设计基础课程设计任务书 P%?|V_m
p<b//^
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 %@/"BF;r
W\mj?R
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) `Y HnL4
Z05kn{<a8
目 录 L%G/%*7;c
,(d\! T/]'
一 课程设计书 2 ~)!yl. H
? yL3XB>
二 设计要求 2 }DH3_M!
T:
zO9C/
三 设计步骤 2 5`su^
)8`7i{F
1. 传动装置总体设计方案 3 HgH\2QL3&
2. 电动机的选择 4 0#\K9|.
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 cd_\?7
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 q-7C7q
5. 设计V带和带轮 6 ;U7o)A;
6. 齿轮的设计 8 R]{zGFnx
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 &72
( <
8. 键联接设计 26 f
uzz3#
9. 箱体结构的设计 27 _v~c3y).
10.润滑密封设计 30 Q-A:0F&{t
11.联轴器设计 30 yVF1*#"
W 7xh
四 设计小结 31 @VdkmqXz
五 参考资料 32 9o)sSaTx=
yT[CC>]l
一. 课程设计书 n7Em
t$Hi>
设计课题: G$#Q:]N
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 @bPR"j5D
表一: ;/ wl.'GA
题号 s
&4k
6I)[6R
参数 1 --S1p0
运输带工作拉力(kN) 1.5 a1^CpeG~
运输带工作速度(m/s) 1.1 9jwcO)p^
卷筒直径(mm) 200 F4M )x`
P{T\zT
二. 设计要求 y]3`U
UvXD
1.减速器装配图一张(A1)。 o%EzK;Df
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 &%@e6..Ex
3.设计说明书一份。 ++9?LH4S4
W=E+/ZvPt
三. 设计步骤 Q#k Sp8
1. 传动装置总体设计方案 PjwDth
A1
2. 电动机的选择 *R'r=C`
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 F747K);_
4. 计算传动装置的运动和动力参数 *lZ;kW(}p
5. “V”带轮的材料和结构 .[8!
E_
6. 齿轮的设计 w\V1pu^6@
7. 滚动轴承和传动轴的设计 0o2*X|i(
8、校核轴的疲劳强度 H1bHQB
9. 键联接设计 ON(OYXj
10. 箱体结构设计 Dx)>`yJk$;
11. 润滑密封设计 mS$9D{
12. 联轴器设计 s=S9y7i(R
%rFR:w`{
1.传动装置总体设计方案: PL/g@a^tY
Oy}^|MFfA
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 W8blHw"
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, 8k( zU>^
要求轴有较大的刚度。 8+f{ /
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。 }nEa9h
其传动方案如下: `Wl_yC_*G;
G_m $?0\
图一:(传动装置总体设计图) HbI'n,+
saRYd{%+
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 /b1+ ^|_
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 us5<18M5
传动装置的总效率 Ie<H4G5Vh
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; V),wDyi
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, GyC/39<P
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, kk`K)PESi
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 !1b}M/Wx
I`~Giz7@
2.电动机的选择 f]pHJVgFV
cp:U@Nh(
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, lGlh/B%
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, k~0#Iy_{M
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 eS`ZC!W
]/9@^D}&
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, B_uhNLd
\?D~&d,a=
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 oSf6J:?*e
2jVvK"C
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 U#iGR5&^3
uIy$|N
I[6ft_*
方案 电动机型号 额定功率 A'tv[Td8,
P } =p e;l
kw 电动机转速
UVd
^tg
电动机重量 b FMBIA|
N 参考价格 bA-/"'Vp9
元 传动装置的传动比 aMJW__,
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 erQQ_
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 p
uZY4}b_
qEvbKy}
中心高 4C#r=Uw`
外型尺寸 |2Y/l~
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 0{OafL8&l
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 WK.K-bd
cq`!17"k
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 Al3*? H&
{/|tVc63
(1) 总传动比 z j F'CY
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 8U%y[2sT
(2) 分配传动装置传动比 ,rNv}
=× dw-o71(1d
式中分别为带传动和减速器的传动比。 X:/7#fcG8
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 o?g9Grk
4.计算传动装置的运动和动力参数 fB)S: f|
(1) 各轴转速 KY%LqcC
==1440/2.3=626.09r/min &R))c|>OT&
==626.09/5.96=105.05r/min S^x?<kYQau
(2) 各轴输入功率 #Q1
|]
=×=3.05×0.96=2.93kW <^w4+5sT/
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW FfC\uuRe
则各轴的输出功率: Eb7GiRT#
=×0.98=2.989kW M+VAol}1
=×0.98=2.929kW 1{<r~
各轴输入转矩 &X6hOc:``\
=×× N·m VBtdx`9
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· C)mR~Ey
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m `< 82"cAT{
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m sE])EwZ
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m O'{g{
=×0.98=242.86N·m d}2(G2z^
运动和动力参数结果如下表 (j-_iOQ]i+
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min eUKl(
输入 输出 输入 输出 489xoP
电动机轴 3.03 20.23 1440 r+usMF<'
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 Mt*V-`+\
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 9DmFa5E
]m :Y|,:6
5、“V”带轮的材料和结构 'A,)PZL9i
确定V带的截型 $q##Tys
工况系数 由表6-4 KA=1.2 HF<h-gX
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 GvBmh .
V带截型 由图6-13 B型 y
q!{\@-
!-m 'diE
确定V带轮的直径 25;(`Td5
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm FY)US>
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s N<O<wtXIj
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm cEIs9;
k+zskfo
确定中心距及V带基准长度 X2E=2tXl`7
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 0 _N.s5~N
360<a<1030 _`.Q7
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm 4>Y*owa4
9TZ 6c
初定V带基准长度 4N5\sdi
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm _h I81Lzq
/z)Nz2W
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm p~v0pi
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm lMgPwvs'
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 (3 Z;c_N
m:c0S8#:
确定V带的根数 VHG}'r9KC%
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw qFI19`?8E
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 ?aguAqG$
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 pM~-o?
带长修正系数 由表6-2 KL=1 V ONC<wC
}/4),W@<
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 ('2Z&5
DUwms"I,%
取Z=2 >2ha6A[
V带齿轮各设计参数附表 $$XeCPs0
.vie#,la
各传动比
WtC&Qyuq
R+El/ya:6
V带 齿轮 i]Bu7Fuu
2.3 5.96 0]zMb^wo
5z:#Bl-,L
2. 各轴转速n R\-]$\1D
(r/min) (r/min) L#S|2L_hC
626.09 105.05 j@{ B 8
X6BOB?
3. 各轴输入功率 P 4(,M&NC
(kw) (kw) av_ +M;G
2.93 2.71 'hFL`F*
e-%q!F(Bf
4. 各轴输入转矩 T /t*Q"0X5
(kN·m) (kN·m) HBZ6 Pj
43.77 242.86 8T[<&<^-
^9><qKbO
5. 带轮主要参数 s~ou$!|
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) v3G$9(NE;
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 rs,'vV-2\
带的根数z HA[7)T N1E
160 368 708 2232 B 2 4_# (y^9
QP<.~^ao
6.齿轮的设计 *U$%mZS]1
8c>xgFWp9
(一)齿轮传动的设计计算 Vt,P.CfdC
Xkk 8#Y":
齿轮材料,热处理及精度 ;%k C?Vzi
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 D]5j?X'
(1) 齿轮材料及热处理 ?<S fhjU
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 .Hk.'>YR
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 >nvnU`\
② 齿轮精度
6Kw?
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 o' v!83$L
]u:_r)T
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 `xZ,*G7(*
按齿面接触强度设计 ^+0>,-)F
m/;fY>}3
确定各参数的值: V(g5Gn?
①试选=1.6 c|Z6p{)V
选取区域系数 Z=2.433 Z{/GT7 /
KzJJ@D*4M]
则 JcMl*k
②计算应力值环数 KUpj.[5qo
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) m# -&<=
=1.4425×10h 7-C])9
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) g)!q4
-q
③查得:K=0.93 K=0.96 1f'msy/
④齿轮的疲劳强度极限 Wc,`L$Jx
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: "d/uyS$6
[]==0.93×550=511.5 bAy\Sr
#/
z:
[]==0.96×450=432 {;6a_L@q;|
许用接触应力 3_.%NgES|
vF&0I2T~l
⑤查课本表3-5得: =189.8MP cmAdQ)(Kzd
=1 _g-0"a{-
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 LFZ*mRiuKE
=4.47×10N.m `~=NBN=tiL
3.设计计算 EXwU{Hl
①小齿轮的分度圆直径d Z3=N= xY]
k8l7.e*
=46.42 6'.)z,ts
②计算圆周速度 Rg+#(y
1.52 EEo I|
③计算齿宽b和模数 b`%!\I
计算齿宽b j(}pUV B
b==46.42mm iX WB
计算摸数m UJ(UzKq8
初选螺旋角=14 wQ~]VVRN
= >_ G'o
④计算齿宽与高之比 g_A#WQyh\'
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 %NTJih`
=46.42/4.5 =10.32 ] W$V#
⑤计算纵向重合度 W$`#X
=0.318=1.903 K-K>'T9F}
⑥计算载荷系数K }Z t#OA
$
使用系数=1 #{^qBP[
根据,7级精度, 查课本得 2?v }w<Ydl
动载系数K=1.07, XHOS"o$y
查课本K的计算公式: BjA$^ i|8
K= +0.23×10×b A)Rh
Bi
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 @,-D
P41g
查课本得: K=1.35 |[>yJXxEL@
查课本得: K==1.2 Aon.Y Z
故载荷系数: z#rp8-HUDS
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 Plhakngj
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 ,V^$Meh
d=d=50.64 ;t,v/(/3
⑧计算模数 Pl-9FLJ
= {"2CI^!/U.
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 E7_OI7C
由弯曲强度的设计公式 p=zTY7L
≥ 4S[)5su
pYu6[
⑴ 确定公式内各计算数值 @*- 6DG-f
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m OdNcuiLa
确定齿数z N8x.D-=gG
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 GCX?W`
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 c@)?V>oe
Δi=0.032%5%,允许 b`,Sd.2=('
② 计算当量齿数 &-X51O C
z=z/cos=24/ cos14=26.27 jW-;Y/S
z=z/cos=144/ cos14=158 yy&L&