--机械设计-课程设计-一级减速器设计

课程设计说明书设计题目：带式运输机减速装置院系：机械工程系学生姓名：国斌学号：专业班级：指导教师：刘丽芳2012年7月5日《机械设计》课程设计设计题目：带式运输机减速器装置设计内装：1.设计计算说明书一份2.减速器装配图一张（A1）3.轴零件图一张（A3）4.齿轮零件图一张（A3）机械工程系班级设计者：国斌指导老师：刘丽芳完成日期：2012年7月5日成绩：_________________________________哈尔滨理工大学荣成学院目录机械设计课程设计计算说明书1.一、课程设计任务书…………………………………1二、摘要和关键词……………………………………………52.一、传动方案拟定………………………………………………6二、电动机选择…………………………………………………6三、计算总传动比及分配各级的传动比………………………7四、运动参数及动力参数计算…………………………………7五、传动零件的设计计算………………………………………8六、轴的设计计算………………………………………………10七、滚动轴承的选择及校核计算………………………………14八、键联接的选择及校核计算…………………………………15九、箱体设计……………………………………………………16十、教师评语及本次课程设计负责人意见……………………17课程设计任务书设计题目带式输送机传动装置的设计学生姓名国斌所在院系机械工程系专业、年级、班设计要求：输送机连续工作，单向运转，载荷较平稳，两班制工作，使用期限7年，小批量生产。允许输送带速度误差为±５％。输送带拉力F=2.0kN；输送带速度V=1.6m/s；滚筒直径D=300mm。学生应完成的工作：1．编写设计计算说明书一份。2．减速器部件装配图一张(A1)；3．绘制轴和齿轮零件图各一张（A3）。参考文献阅读：1.《机械设计》课程设计指导书2.《机械零件课程设计》图册3.《机械设计课程设计》图册4.《机械设计手册》5.《机械设计》6.《机械基础》工作计划：1.设计准备工作2.总体设计及传动件的设计计算3.装配草图及装配图的绘制4.零件图的绘制5.编写设计说明书任务下达日期：2012年6月25日任务完成日期：2012年7月5日指导教师（签名）：学生（签名）：国斌带式输送机传动装置的设计摘要：齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动）速度范围广（齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高，转速可以从1r/min到20000r/min或更高），结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。其中小齿轮材料为35钢（调质），硬度约为210HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度约为280HBS，齿轮精度等级为7级。轴、轴承、键均选用钢质材料。关键词：减速器、齿轮、轴、轴承、键、联轴器计算过程及计算说明一、传动方案拟定（1）工作条件：使用年限7年，工作为二班工作制，单向运转，小批量生产，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F=2.0kN；带速V=1.6m/s；滚筒直径D=300mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：η总=η带×η3轴承×η齿轮×联轴器×η滚筒=0.96×0.983×0.97×0.99×0.96=0.83(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000η总）=2000×1.6/（1000×0.83）=3.86KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.6/π×300η总=0.83P工作=3.86KWn滚筒=101.91r/min=1101.91r/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I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒n筒=（6~24）×101.91=611.46~2445.84r/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：由《机械设计手册》查得。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，可见第3方案比较适合，则选n=1500r/min。4、确定电动机型号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Y132S-4。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1440/101.91=14.132、分配各级伟动比（1）据指导书P7表1，取齿轮i带=3.0（V带传动比I’1=2~4合理）（2）∵i总=i齿轮×i带∴i齿轮=i总/i带=14.13/3.0=4.71四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=1440r/minnII=nI/i带=1440/3.0=480(r/min)nIII=nII/i齿轮=480/4.71=101.91(r/min)2、计算各轴的功率（KW）PI=P工作×η带=3.86×0.96=3.71KWPII=PI×η轴承×η齿轮=3.71×0.98×0.97=3.53KWPIII=PII×η轴承×η联轴器=3.53×0.97×0.99=3.39KW3、计算各轴扭矩（N·mm）T工作=9550×3.86/1440=25.60TI=T工作×η带×i带=25.60×0.96×3.0=73.73N·mTII=TI×i齿轮×η轴承×η齿轮=73.73×4.71×0.98×0.97=330.11N·mTIII=TII×η轴承×η联轴器=330.11×0.97×0.99=317.00N·m电动机型号为Y132S-4i总=14.13据手册得i齿轮=4.71i带=3.0nI=1440r/minnII=480r/minnIII=101.91r/minPI=3.71KWPII=3.53KWPIII=3.39KWTI=73.73N·mTII=330.11N·mTIII=317.00N·m五、传动零件的设计计算1.确定计算功率PC由课本表8-7得：kA=1.1PC=KAP=1.1×5.5=6.05KW2.选择V带的带型根据PC、n1由课本图8-10得：选用A型3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v。1）初选小带轮的基准直径dd1由课本表11-6和表11-7，取小带轮的基准直径dd1=100mm。2）验算带速v。按课本式（11-10）验算带的速度v=πdd1n1/（60×1000）=π×100×1440/（60×1000）=7.54m/s在5-30m/s范围内，带速合适。3）计算大齿轮的基准直径。根据课本式（11-11），计算大带轮的基准直径dd2dd2=i带·dd1=3.0×100=300mm由课本表11-6，圆整为dd2=300mm4.确定带长和中心矩1）根据课本式（11-12），初定中心距a0=600mm2）由课本式（8-22）计算带所需的基准长度Ld0≈2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/（4a0）=2×600+3.14×（100+300）/2+（300-100）2/（4×600）≈1845mm由课本表11-7选带的基准长度Ld=1800mm按课本式（11-15）实际中心距a。a≈a0+（Ld-Ld0）/2=600+（1800-1845）/2=623mm5.验算小带轮上的包角α1α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30=1800-（300-100）/623×57.30=1600900（适用）6.确定带的根数z1）计算单根V带的额定功率pr。由dd1=100mm和n1=1440r/min根据课本表11-3得P0=1.32KW根据n1=1440r/min，i带=3.0和A型带，查课本表（11-3）得△P0=0.17KW根据课本表11-4得Ka=0.95根据课本表11-2得KL=0.98查表11-3并由课本式（11-17）得Pr=（P0+△P0）×Ka×KL=（1.32+0.17）×0.95×0.98=1.387kw2)计算V带的根数z。z=PCa/Pr=6.05/1.387=4.36圆整为5根7.计算单根V带的初压力的最小值(F0)min由课本表11-1得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，则单根V带的初拉力：V=7.54m/sdd2=300mm取标准值dd2=300mmLd=1800mm取a0=600z=5(F0)min=500（2.5-Ka）PCa/zvKa+qV2=[500×（2.5-0.95）×6.05/（0.95×5×7.54）+0.1×7.542]N=137N应使带的实际初拉力F0(F0)min。8.计算压轴力Fp压轴力的最小值为（Fp）min=2z（F0）minsin（α1/2）=2×5×137×sin（146°/2）=1310N9.齿轮传动的设计计算1选定齿轮材料及精度等级并确定许用应力1）机器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。2）材料选择。由表课本表13-9选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为217~255HBS，大齿轮材料为35钢（正火）硬度为150~180HBS。3）根据齿轮硬度的中间值（HB1=236，HB2=165），由图13-26查得齿轮接触疲劳强度极限为σHlim1=620MPa，σHlim2=525MPa4）对一般装置，由表13-13查得最小安全系数为SHmin=1.05)两齿轮的许用接触应力为[σH]1=σHlim1/SHmin=620Mpa[σH]2=σHlim2/SHmin=525Mpa2按齿面接触疲劳强度计算齿轮的主要尺寸1）计算小齿轮传递的转矩T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×3.71/480=73814N·mmT2=9.55×106×P2/n2=317677.4N·mm2）由表13-10取K=1.13）齿数比u=z1/z2=4.714）由课本表13-15选取齿宽系数φd=15)由课本表13-11查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/26)试算小齿轮分度圆直径d1d1≥2.32(KT1(u+1)ZE2/φdu[σH]2)1/3=48.77mm,取d1=50mmd2≥2.32(KT2(u+1)ZE2/φdu[σH]2)1/3=88.63mm,取d2=90mm7）确定齿轮模数中心距a=d1(1+u)/2=142.75mm因此，m=(0.01~0.02)a=1.4275~2.885,取m=28)确定齿轮的齿数Z1=d1/m=25Z2=uZ1=117.75,取118实际齿数比u’=4.72△u=(u-u’)/u=-2.12%±5%,在误差允许范围内9）计算齿轮的主要尺寸齿轮分度圆直径d1=mZ1=50mmd2=mZ2=236mm(F0)min=137N（Fp）min=1310Nu’=4.72齿轮传动的中心距a=（d1+d2）/2=143mm齿轮宽度b2=φd×d1=50mmb1=b2+(5~10)=55~60mm,取b1=55mm10）计算齿轮的圆周速度V并选择齿轮的精度V=πdd1n1/（60×1000）=1.256m/s按表13-5，齿轮的精度等级为8级3.校核两齿轮的弯曲强度1）确定两齿轮的许用应力由图13-27查得两齿轮的弯曲疲劳极限为σFlim1=230MpaσFlim2=210Mpa由表13-13查得最小安全系数为SHmin=1.0查表13-14得