机械设计基础课程设计任务书 y3@x*_K8
v'bd.eqw
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 X#Dhk6
02# b:
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) giSG 6'WA
G0 nH Z6
目 录 FkxhEat8
k`2B9,z
一 课程设计书 2 +,F=
-
\MFWK#W
二 设计要求 2 8x^H<y=O
zZ+LisS s&
三 设计步骤 2 eRl?9
Y;> p)'z
1. 传动装置总体设计方案 3 q/w6sQx$
2. 电动机的选择 4 0LHiOav
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 a`@<Z sR
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 21/a3Mlx#
5. 设计V带和带轮 6 ;FgEE%
6. 齿轮的设计 8 O%++0k;
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 P=SxiXsr$
8. 键联接设计 26 R/Dy05nloe
9. 箱体结构的设计 27 9tc@
10.润滑密封设计 30 X!MfJ^)q
11.联轴器设计 30 Dho^^<`c+
9h,yb4jPP
四 设计小结 31 WEV{C(u<k!
五 参考资料 32 i:Z.;z$1
t6L^
#\'
一. 课程设计书 xBI"{nGoN
设计课题: T`'3Cp$q
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 c;|&>Fp
表一: MlC-Aad(
题号 I|3v&E1
]O9f"cj
参数 1 W}e[.iX;
运输带工作拉力(kN) 1.5 x4m_(CtK
运输带工作速度(m/s) 1.1 Aya;ycsgE
卷筒直径(mm) 200 %wjU^Urya
seD+~Y\z
二. 设计要求 0&rH 9
1.减速器装配图一张(A1)。 : .w'gU_
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 %CE@}
3.设计说明书一份。 wmcp`8w.
Y'a(J 7
三. 设计步骤 = cI\OsV&?
1. 传动装置总体设计方案 -ZoOX"N}
2. 电动机的选择 ah6F^Kpl{
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 "6NNId|Y
4. 计算传动装置的运动和动力参数 bd 1J#V]
5. “V”带轮的材料和结构 gmAKW4(
6. 齿轮的设计 f+*2K^B
7. 滚动轴承和传动轴的设计 'a{5}8+8
8、校核轴的疲劳强度 h9n<ped`A;
9. 键联接设计 lSbM)gL
10. 箱体结构设计 kFa?q}47
11. 润滑密封设计 cV!/
12. 联轴器设计 AO 7qs:+
o Jp_c
1.传动装置总体设计方案: }9Dv\"t5
.
;@)5"
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 UUEDCtF)
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, fUWm7>6VA>
要求轴有较大的刚度。 #/v_h6$
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。 >93{=+
其传动方案如下: uy-Ncy
.W+4sax:
图一:(传动装置总体设计图) n]{}C.C=
B)cb}.N:
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 m}'@S+k^
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 j83Y'VJJC
传动装置的总效率 YK+Z0ry
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; |2&mvjk@H
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, r`g;k&"a
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, _ktSTzH0
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 _C8LK.M#j
yhn
$4;m
2.电动机的选择 Pk]9.e1_
-bu. *=
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, ZXDMbMD
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, @dKf]&h%%
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 fU~y481A
!9cP NIi
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, GQ)cUrXQz
i&Cqw~.H
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 u]-El}*[
KIY_EE$?
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 WIlS^?5I<
]G&\L~P
44{:UhJkx
方案 电动机型号 额定功率 vlyNQ7"%
P cCKda3v!O
kw 电动机转速 <4HuV.K
电动机重量 G8-d%O p
N 参考价格 daJ-H
元 传动装置的传动比 m/B9)JzY
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ';!UJWYl
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 :*%\i' $!/
IX3yNTW"L
中心高 p
8Hv7*
外型尺寸 AG%es0D[H
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD ;ypO'
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 W&[9x%Ba
c+XR
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 2qR@:^
H$iMP.AK
(1) 总传动比 J@{Bv%
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 BU\NBvX$
(2) 分配传动装置传动比 U]&%EqLS
=× F+^[8zK^
式中分别为带传动和减速器的传动比。 $4)guG)
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 [/^g) ^s:
4.计算传动装置的运动和动力参数 2YEn)A@8
(1) 各轴转速 l{{ #tW
==1440/2.3=626.09r/min ,\RC gc
==626.09/5.96=105.05r/min ?UIb!k>
(2) 各轴输入功率 [o6<aE-
=×=3.05×0.96=2.93kW Y mSaIf
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW iU|C<A%Hh
则各轴的输出功率: \s rOU|
=×0.98=2.989kW "d*
=×0.98=2.929kW Ase 1 R=0
各轴输入转矩 [vJosbU;
=×× N·m }E_zW.{!
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· ~z"->.u
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m N.J:Qn`(
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m j}Mpc;XOc
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m Qd=/e pkm
=×0.98=242.86N·m :9>nY
运动和动力参数结果如下表
t/c^hTT
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min E_*T0&P.P
输入 输出 输入 输出 1O{67Pf
电动机轴 3.03 20.23 1440 6n4S$a
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 [)KfRk?};2
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 !2,.C+,
<m\TZQBD
5、“V”带轮的材料和结构 &$
9bC't6
确定V带的截型 s@9#hjv2
工况系数 由表6-4 KA=1.2 P=g+6-1
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 $x<-PN
V带截型 由图6-13 B型 {<Zqw]
oOw"k*,h:S
确定V带轮的直径 #7) 6X:/O
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm Cr"hu;
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s
#wcoLCjs)
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm z(` kWF1<
?/ g(Y
确定中心距及V带基准长度 B!lw>rUMQ
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 6Vo}Uaq4
360<a<1030 H$HhB8z3
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm S|i
//I%_
!o7.L%S
初定V带基准长度 ^^mi@&ApLD
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm (yVI<Os{a
3J{'|3x
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm @B <_h+
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm 5^i ^?
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 q1j[eru
3H2'HO
确定V带的根数 (n G
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw MDZb|1.AT
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 [\y>Gv%
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 rA7S1)Kq
带长修正系数 由表6-2 KL=1 NjLd-v"2
qxNV~aK
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 6I<`N
RdjUw#\33b
取Z=2 [VHt#JuN,
V带齿轮各设计参数附表 6{ Eh={:b
?xega-l
各传动比 a'r\e2/e?H
4D5)<3N=d'
V带 齿轮 N[%IrN3
2.3 5.96 Spb'jAKj'
x4(WvQ%O#
2. 各轴转速n B("kE`
(r/min) (r/min) %1<|.Dmd
626.09 105.05 hi%>&i*
O@VmV>m
3. 各轴输入功率 P n$8A"'.M
(kw) (kw) w67Pw
2.93 2.71 y[# U/2
d#su
4. 各轴输入转矩 T }T@AoIR0t
(kN·m) (kN·m) +a{>jzR
43.77 242.86 ^[6AOz+L
X|:O`b$G
5. 带轮主要参数 {Ffr l(*
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) uQ}kq7gd
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 .#SWfAb2h
带的根数z x$t=6@<]
160 368 708 2232 B 2 k 'o?/
Gvw el!6
6.齿轮的设计 bk|>a=o3
]`x~v4JU
(一)齿轮传动的设计计算 ]dH;+3}
?:,j9:m?
齿轮材料,热处理及精度
zcc]5>
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 fjf\/%
(1) 齿轮材料及热处理 xE:p)B-]
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 {chl+au*l
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 H"sey +-
② 齿轮精度 &j$k58mX
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 q>?oV(sF
i=+ "[ h^
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 59|Tmf(dS;
按齿面接触强度设计 IcN|e4t^J+
Lgy }Gm8u5
确定各参数的值: D<:9pLD(
①试选=1.6 YRl2e`&jt
选取区域系数 Z=2.433 *l}q,9iQ-
i4l?q#X
则 uKplPze?
②计算应力值环数 K-/fq=z
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) ?6|EAKJ`lK
=1.4425×10h *ZRQ4i[+
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) rd6?;K0
③查得:K=0.93 K=0.96 9ItsK
④齿轮的疲劳强度极限 .- w*&Hd7b
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: G'%mmA\
[]==0.93×550=511.5 y37@4p^@9
2Tp.S3
[]==0.96×450=432 F"_SCA?9?
许用接触应力 $?7}4u,
>R6Me*VR
⑤查课本表3-5得: =189.8MP *5 5yF`
=1 2`x[y?Tn
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 '_2~8w
=4.47×10N.m \JX8`]|&
3.设计计算 =2<
>dM#`
①小齿轮的分度圆直径d 6HyQm?c>a
(URWicaB
=46.42 ibh!8" [
②计算圆周速度 >n#Pq{7aF
1.52 mwBOhEefNJ
③计算齿宽b和模数 s iC/k*
计算齿宽b 6j0!$q^
b==46.42mm Nt/>RCh
计算摸数m SH"O<cDp
初选螺旋角=14 1^vN?#Kt
= `6'fX[j5
④计算齿宽与高之比 ]R(=)
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 \S
_ycn
=46.42/4.5 =10.32 dQt]r
⑤计算纵向重合度 rTQrlQ:@
=0.318=1.903 vU::dr
⑥计算载荷系数K
Rb?6N
使用系数=1 Y~,N,>nITu
根据,7级精度, 查课本得 [W`
_`
动载系数K=1.07, VCtj8hKDr
查课本K的计算公式: lO[[iMHl<
K= +0.23×10×b ka655O/)&
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 :\>@yCD
查课本得: K=1.35 WEZ)7H
查课本得: K==1.2 Fq:BRgCE
故载荷系数: @xR=bWY
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 I;9>$?t[
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 RCKb5p9
d=d=50.64 K^>+"
⑧计算模数 "4C b dD//
= Y}QtgZEt
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 =5isT
由弯曲强度的设计公式 ;BsyN[bF
≥ w(0's'
]FP(,:Yw
⑴ 确定公式内各计算数值 R]H/Jv\'
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m R!5j1hMN`
确定齿数z ~m'PAC"Q$
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 It&$R`k
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 !;>j(xc
Δi=0.032%5%,允许 e2~&I`ct
② 计算当量齿数 "{Lp'+wNw
z=z/cos=24/ cos14=26.27 [WW3'= e^
z=z/cos=144/ cos14=158 sk6C/ '0:
③ 初选齿宽系数 P`0}( '"U
按对称布置,由表查得=1 v25]}9 /C
④ 初选螺旋角 gm'8,ZL
初定螺旋角 =14 Dn1aaN6
⑤ 载荷系数K ]y:2OP
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 _XvSe]`f`
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y %v5 IR
查得: 7S|nn|\Kp
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 DAa??/,x7
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 yz.a Z
7,X5]U&A<x
⑦ 重合度系数Y 2NB/&60<
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 8cI<~|4_
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690
XnR9/t
=14.07609 EdR1W~JZ
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 #l2KJ7AMK
⑧ 螺旋角系数Y +es|0;Z4yP
轴向重合度 =1.675, xvU@,bzz
Y=1-=0.82 /{il;/Vj
?>
)(;Ir9
⑨ 计算大小齿轮的 3
vr T`
安全系数由表查得S=1.25 6ZKSet8
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 ^26vP7
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 e*K1";
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 Ls51U 7
查课本得到弯曲疲劳强度极限 !X5n'1&
小齿轮 大齿轮 I8M^]+c
},#@q_E
查课本得弯曲疲劳寿命系数: +9yV'd>U
K=0.86 K=0.93 NFsj
~6F#
IHC
{2 ^
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 @,kR<1
[]= &