一级直齿圆柱齿轮减速器课程设计

课程设计说明书题目：一级直齿圆柱齿轮减速器二级学院机械工程学院年级专业机械设计制造及其自动化学号1101210240学生姓名李景指导教师胡宾伟教师职称目录设计任务书•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1绪论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2第一部分课程设计内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••3第二部分传动方案的拟定及说明••••••••••••••••••••••••••••4第三部分电动机的选择和计算••••••••••••••••••••••••••••••53.1电动机的类型及结构的选择••••••••••••••••••••••••••••••53.2确定电动机容量及转速•••••••••••••••••••••••••••••••••5第四部分传动装置的运动和动力参数计算••••••••••••••••••••64.1传动比分配•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••64.2动力运动参数计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••6第五部分链传动的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••75.1链传动的参数选择及设计计算••••••••••••••••••••••••••••75.2链轮的结构和材料••••••••••••••••••••••••••••••••••••8第六部分初选滚动轴承•••••••••••••••••••••••••••••••••••106.1轴承的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10第七部分齿轮的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••127.1齿轮材料和热处理的选择••••••••••••••••••••••••••••••127.2齿轮的几何尺寸、结构设计计算及强度校核•••••••••••••••••12第八部分轴的设计、键和联轴器的选择•••••••••••••••••••••188.1轴的设计计算及校核••••••••••••••••••••••••••••••••••188.2键的选择计算及校核••••••••••••••••••••••••••••••••••258.3联轴器的选择及校核••••••••••••••••••••••••••••••••••25第九部分滚动轴承的寿命验算•••••••••••••••••••••••••••••26第十部分设计小结•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27参考文献•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28第1页设计任务书（一）根据机械设计课程设计大纲要求，以减速器设计为主，按设计任务书完成以下设计任务：1、确定机械传动装置的总体设计方案；2、选择电动机型号；3、传动装置的运动和动力参数的计算；4、传动零件及轴的设计计算；5、轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；6、机体结构及附件的设计；7、绘制减速器装配工作图与零件图；8、编写设计计算说明书，进行总结与答辩。其简图如下：设计任务：①设计说明书一份②零件图一张③装配图一张第2页绪论本本课程设计主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计》、《机械制图》、《材料力学》、《公差与互换性》等多门课程知识。课程设计是《机械设计》课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生第一次较为全面的机械设计训练，其目的为：1．综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。2．通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。3．通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。机械设计课程设计通常包括以下内容：根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机型号；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；机体结构及附件的设计；绘制装配工作图与零件工作图；编写设计计算说明书，进行总结与答辩。机械设计课程设计的方法与步骤：(1)设计准备(2)传动装置的总体设计(3)传动零件的设计计算(4)设计减速器装配图(5)设计正式减速器装配图(6)零件工作图设计(7)编写设计计算说明书(8)设计总结和答辩第3页第一部分课程设计内容1.1课题题目用于皮带运输的单级直齿圆柱齿轮的减速器的设计1.2原始数据名称运输带曳引力（KN)运输速度（m/s)卷筒直径（mm）使用年限（Y)数据2.72.24505输送带速度：传送带允许误差±5%工作条件：两班工作制（16时）有轻微震动，批量生产其简图如下：设计任务：①设计说明书一份②零件图一张③装配图一张第4页第二部分传动方案的拟定及说明1传动方案的拟定及说明机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置在原动机和工作机之间传递运动和动力，通过变换原动机运动形式、改变速度大小和转矩大小，来满足工作机的需要，是机器的重要组成部分。传动装置一般包括传动件和支承件两部分。它的重量和成本在机器中占很大的比重，其性能和质量对机器的工作效率影响很大。因此，必须合理拟定传动方案。如上图:拟定传动方案，原动机是电动机，输出一定量的转矩，转速高，通过联轴器传给单级直齿圆柱齿轮变速，再传给链传动变速，使合理的比较低的转速传送给卷筒，让卷筒的运动符合工作要求。我们知道齿轮传动有如下优点：（1）效率高（2）结构紧凑（3）工作可靠、寿命长（4）传动比稳定链传动有如下优点：（1）平均传动比准确、压轴力小（2）效率高，容易实现多轴传动（3）安装精度要求低，成本低（4）适用于中心距较大的传动，远距离传动比较轻便我们把直齿圆柱齿轮放在高速级，是因为它传动很准确、承载能力大、结构紧凑、工作可靠，适宜高速传动。把链传动放在低速级，是因为链传动运转平稳性差，有冲击，不适于高速传动，宜布置在低速级。第5页第三部分电动机的选择与计算3.1电动机的类型及结构的选择电动机的类型主要根据电源种类，载荷性质及大小，工作情况及空间位置尺寸，启动性能、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能等要求来确定。我们生活中工作电源一般是220v和380v，并且是三相交流电，我们一般优先选择额定交流工作电压为380v，综合各种因素，我们选择Y系列三相交流异步电动机。3.2确定电动机容量及转速(1)确定工作机（卷筒）所需功率P1。P1=F*V=2.7*2.2=5.94kw查机械设计课程设计指导书表A-4得：一对滚动轴承的效率η1=0.98直齿圆柱齿轮的传动效率η2=0.96联轴器的工作效率η3=0.99链传动的工作效率η4=0.90η总=0.99*0.90*0.96*0.98^3=0.805P=p1/η总=7.38kwV=DW/2W=2πn/60联立式解得卷筒转速n=93.4r/min链传动的传动比范围i=2~5（取i=3）直齿圆柱齿轮的传动比i=3~5（取i=5）所以电机的转速范围n=93.4*3*2~93.4*5*5=560.4r/min~2335r/min我们选取电机的功率和转速分别为p0=7.5kw，n=1440r/min查手册最终选择的电动机是Y2-132M-4电动机的额定功率p=7.5kw电动机的满载转速n=1440r/min电动机的中心高H=132mm第6页第四部分传动装置的运动和动力参数计算4.1传动比分配我们取链传动的传动比i1=3总传动比i=1440r/min/93.4r/min=15.5于是直齿圆柱齿轮的传动比i2=i/i1=15.5/3=5.24.2动力运动参数计算各零件的转速、功率和转矩计算如下：高速轴：n0=1440r/minP0=p*η3=7.4kwT0=9550*P0/n0=9550*7.4/1440=48.74N*m低速轴：n1=n0/i2=1440r/min/5.2=278.85r/minP1=p0*η1*η2=7.4*0.98*0.96=6.96kwT1=T0*i2*η1*η2=48.74*5.2*0.98*0.96=238.44N*m卷筒轴：n2=n1/i1=278.85r/min/3=92.95r/minP2=p1*η2*η4=6.96*0.98*0.90=6.14kwT2=T1*i1*η2*η4=630.91N*m轴转速r/min功率kw转矩N*m高速轴14407.448.74低速轴278.856.96238.44卷筒轴92.956.14630.91误差验算，经验算转速和功率误差都在允许误差±5%之内，符合设计要求。第7页第五部分链传动的设计5.1链传动的参数选择及设计计算5.1.1选择z1，z2和确定传动比我们知道链传动的传动比为3，查表选择z1=25，所以z2=z1*3=755.1.2计算当量的单排链的计算功率pca查机械设计手册表得各系数，计算如下pca=KA*KZ*P1/KP=1.1*1*6.96/1=7.66kw5.1.3确定链的型号和节距p根据当量单排链的计算功率和主动轮转速由图9-11得到，然后由表9-1确定链条的节距p。结果是选择16A链，可得链的节距p=25.45.1.4计算中心距和链节数初选中心距a0=40p=1004，按下式计算链节数L0L0=2*a0/p+(z1+z2)/2+(p/a0)*(z2-z1)^2=192.5为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数L0圆整为整数L.取L=194，链传动的最大中心距为：a=f1*p*[2*L-(z1+z2)]f1为中心距计算系数，由表9-7差得f1=0.24849计算aa=0.24849*38.1*[2*194-(25+75)]=2726.635.1.5计算链平均速VV=z1*n1*p/60*1000=25*278.85*38.1/60*1000=4.43m/s根据链速v，由图9-14选择合理的润滑方式：油池润滑或油盘飞溅润滑5.1.6计算链传动工作的压轴力FP有效圆周拉力FE；FE=1000*p/v=1000*6.14/4.43=1386NFP≈KFP*FE=1.15*1386=1593.9N第8页5.2链轮的结构和材料5.2.1滚子链链轮的齿槽形状小链轮:尺侧圆弧半径reRe=0.12d1(z+2)~0.008d1(z^2+180)=72.03~143.16滚子定位圆弧半径riri=0.505d1~0.505d1+0.069*d1^(1/3)=11.23~11.42滚子定位角aa=120º-90º/z~140º-90º/z=116.4º~136.4º大链轮：尺侧圆弧半径reRe=0.12d1(z+2)~0.008d1(z^2+180)=205.41~1032.36滚子定位圆弧半径riri=0.505d1~0.505d1+0.069*d1^(1/3)=11.23~11.42滚子定位角aa=120º-90º/z~140º-90º/z=118.8º~138.8º5.2.2链轮的基本参数和主要尺寸小链轮：分度圆直径dd=p/sin（180º/z)=195.3齿顶圆直径dada=d+p*(1-1.6/z)-d1~d+1.25*p-d1=203.30~211.17齿根圆直径dfdf=d-d1=179.42齿高haha=0.5（p-d1）~0.625p-0.5d1+0.8*p/z=7.94~13.92最大轴凸缘直径dgdg=p*cot(180º/z)-1.04h2-0.76=146.62第9页大链轮：分度圆直径dd=p/sin（180º/z)=635齿顶圆直径dada=d+p*(1-1.6/z)