机械设计基础课程设计一级减速器设计说明书

1机械设计基础课程设计说明书设计题目：机械设计基础课程设计学院：专业：学号：学生姓名：指导教师：完成日期：2机械设计课程计算内容一、传动方案拟定…………….……………………………3二、电动机的选择…………………………………………4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比…….…5四、传动装置的运动和动力设计…………………………5五、普通V带的设计………………………………………6六、齿轮传动的设计………………………………………7七、轴的设计………………………….…………………..9八、滚动轴承的选择………..…………………….………13九、键连接的选择与校核…………………………………14十、轴连接器选择…………………………………………15十一、减速器箱体和附件的选择…………………………15十二、润滑与密封……………………………………………16十三、设计小结……………………………………………16十四、参考书目……………………………………………173设计课题：机械设计基础课程设计设计一个带式输送机传动装置，已知带式输送机驱动卷筒的驱动功率，输送机在常温下连续单向工作，载荷平稳，环境有轻度粉尘，结构无特殊限制，工作现场有三相交流电源。原始数据：传送带卷筒转速nw(r/min)=78r/min减速器输出功率pw(kw)=3.2kw使用年限Y（年）=6年设计任务要求：1，主要部件的总装配图纸一张2，A1,典型零件的总做图纸2张3，设计说明书一份（20页左右）。计算过程及计算说明：一，传动方案拟定。设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。1，使用年限6年，工作为双班工作制，载荷平稳，环境有轻度粉尘。２、原始数据：传送带卷筒转速nw(r/min)=78r/min减速器输出功率pw(kw)=3.2kw使用年限Y（年）=6年方案拟定：1采用Ｖ带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机2.V带传动3.圆柱齿轮减速器4.连轴器5.滚筒二、运动参数和动力参数计算（1）电动机的选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2.、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：4式（1）：Ｐd＝ＰＷ／ηa()由电动机至运输带的传动总效率为：η总=η１×η２2×η３式中：η1、η2、η3、η4分别为带传动、轴承、齿轮传动。η１=0.96η２=0.99η３=0.987ηη总=0.91所以：电机所需的工作功率：Ｐd＝ＰＷ／ηa=3.2/0.91=3.52kw3.额定功率ped=5.5.查表二十章20-14.根据手册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’=3～６。取Ｖ带传动比Ｉ１’=２～４。则总传动比理论范围为：Ｉa’＝６～２４。则电动机转速可选为：N’d=I’a×n卷筒=78*（2-4）*（3-6）=468-1872r/min则符合这一范围的同步转速有：1000、1500（2）分配传动比I总=1420/52=11.1方案电动机型号额定功率电动机转速同步电动机转速满载电动机质量总传动比V带传动比单机减速器1Y160M2-831420142011911.133.7综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格电动机主要外形和安装尺寸：电动机轴伸出端直径38K6。电动机轴伸出端安装长度80和带传动、减速器传动比，可见此方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M1-6，其主要性能：5电动机中心高度132电动机外形尺寸长*宽*高=515*345*3155启动转矩：2三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为：I总=nm/n=nm/n=960/78=12.30总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比i总=i1×i2（式中i1、i2分别为带传动和减速器的传动比）2、分配各级传动装置传动比：根据指导书P7表1，取i1=3.5（普通V带i1=2～4）因为：i总＝i1×i2所以：i2＝I总／i1＝12..3/3.5＝4.39四、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，......以及i0,i1，......为相邻两轴间的传动比η01，η12，......为相邻两轴的传动效率PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率（KW）TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩（N·m）nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转矩（r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数：0轴：n0=nm=960（r/min）Ⅰ轴：nⅠ=nm/i1=960/3.5=274（r/min）Ⅱ轴：nⅡ=nⅠ/i2=274/4.39=62.4r/min（2）计算各轴的功率：0轴：P0=Ped=4（KW）Ⅰ轴：PⅠ=Pd×η01=Pd×η1=4*0.6=3.84（KW）Ⅱ轴：PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3=53.84*0.99*0.97=3.64（KW）（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：0轴：T0=9550·Pd/nm=9550×4/960=39.79N·mⅠ轴：TⅠ=9550*p1/n1=9550*3.84/343=106.91N·m6Ⅱ轴：TⅡ=9550*p2/n2=9550*3.64/=557N·m计算各轴的输出功率：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=2.33*0.95=2.20KWP’Ⅱ=PⅡ×η轴承=2.20*0.98*0.98=2.10KW项目电机轴高速轴低速轴转速96027462.4功率43.843.64转矩39.79106.91557传动比12.33.5效率0.960.96五.V带的设计1.带传动（1）选择普通V带型号查表得KA=1.2，ped=4，n0=960(r/min),n2=476.7(r/min)故PC=KA·P=1.2×3.2=3.84KW）（2）选普通V带型号。.由图得,位于坐标点B型内,计算.(3),求大，小带轮基准直径d1,d2,由表得，d1应不小于75，现取d1=100mm,由公式得，D2=n1/n2*d1(1-ε)=960/274*100*(1-0.02)=343mm由表13-9,取d2=355m,(4),带速验算：V=n1·d1·π/（1000×60）=3.14*100*960/60*1000=5.24m/s介于5~25m/s范围内，故合适确定带长和中心距a.(5),求V带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距a0=1.5·（d1+d2）=1.5*(100+355)=628.5mm取a0=700.符合0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）3-2得带长。L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)==2137mm由表13-2选用Ld=2240实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=540+(2240-2137)/2=1171mm(6),验算小带轮上的包角α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(355-100)×57.3/1171=168.601200合适(7)确定带的根数zZ=PC/（(P0+△P0)·KL·Kα）=3.84/（（0.95+0.11）×0.97×1.06）=3.58故要取4根B型V带7(8),计算轴上的压力由书13-1的初拉力公式有F0=500·PC·（2.5/Kα-1）/z·c+q·v2=500×3.84×（2.5/0.97-1）/（4×5.024）+0.1×5.0242=253.9N由课本作用在轴上的压力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×4×252.9×sin(168/2)=2012N六、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选软齿面，大齿轮选软齿面，中等冲击。小齿轮的材料为45钢调质，齿面硬度为197—286HBS,σHlim=580Mpa,σFE=950Mpa大齿轮的材料为45钢正火，齿面硬度为156--217HBS,σHlim=380Mpa,σFE=310Mpa轮精度初选8级由表11-5，取SH=1.1SF=1.25[σH1]=σHlim2/H=580/1.1=527Mpa[σH2]=σHlim1/SH=380/1.1=345Mpa[σF1]=σFE/SF=450/1.25=360Mpa[σF2]=σFE/SF=310/1.25=248Mpad0dHdaL8(2)、初选主要参数Z1=32，u=3.7Z2=Z1·u=32×3.7=96齿宽系数为0.7（3）按齿面接触疲劳强度设计计算小齿轮分度圆直径d1≥21123］［σΨεHHEZZZuudkT确定各参数值○1载荷系数查课本表6-6取K=1.5○2小齿轮名义转矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.84/274=1.34×105N·mm○3材料弹性影响系数[]由课本表6-7ZE=188○4区域系数ZH=2.5d1≥21123］［σΨεHHEZZZuudkT=118.4mm(4)确定模数m=d1/Z1≥118.4/32=3.7mm取标准模数值m=3小轮分度圆直径d1=m·Z=3×32=96mm○2齿轮啮合宽度b=Ψd·d1=0.8×118.4=94.72mmd1=m·Z=96mmd2=m·Z1=3×96=288mma=（d1+d2）/2=192b1=100mmb2=95mm取小齿轮宽度b1=100mm验算齿轮弯曲强度复合齿轮系数YFA1=2.56YFA2=1.63YSA2=2.13YSA2=1.81由式得［σF］1=2KT1YFA1YSA2/bmZ1=61.3［σF1］=360Mpa［σF］2=YFA2YSA2/YFA1YSA2=56.6［σF2］=248Mpa（7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度v=π·d1·n1/（60×1000）=3.14×96×274/（60×1000）=1.37m/s6对照表6-5可知选择8级精度合适。9小齿轮大齿轮M33A192192Z3296D90407Da103147.5Df104.37401.37B7570七轴的设计1，齿轮轴的设计1，5—滚动轴承2—轴3—齿轮轴的轮齿段4—套筒6—密封盖7—轴端挡圈8—轴承端盖9—带轮10—键(1)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度197~286HBS10轴的输入功率为PⅠ=3.84KW转速为nⅠ=274r/min根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=107d≥332.33·10725476PCmmnⅠ(2)确定轴各段直径和长度○1从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5，取D1=Φ30mm，又带轮的宽度B=（Z-1）·e+2·f=（3-1）×20+2×8=60mm则第一段长度L1=65mm○2右起第二段直径取D2=Φ38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=80mm○3右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6316型轴承，其尺寸为d×D×B=40×80×18，那么该段的直径为D3=Φ40mm，长度为L3=25mm○4右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=Φ48mm，长度取L4=15mm○5右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为Φ115.5mm，分度圆直径为Φ110mm，齿轮的宽度为110mm，则，此段的直径为D5=Φ110mm，长度为L5=100mm○6右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=Φ