74单级圆柱齿轮减速器课程设计说明书

1机械设计课程设计计算说明书一、设计任务书……………………………………………….二、传动方案拟定…………….……………………………….三、电动机的选择……………………………………….…...四、计算总传动比及分配各级的传动比……………….……五、运动参数及动力参数计算………………………….……六、传动零件的设计计算………………………………….…七、轴的设计计算………………………………………….....八、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…九、键联接的选择及计算………..……………………………十、联轴器的选择………………….........................................十一、减速器箱体的选择……………………………………..十二、减速器附件的选择……………………………………..十三、润滑与密封………………………………………….....十四、课程设计小结…………………………………………..2设计任务书一、课程设计的目的机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的最后一个教学环节，是对学生进行的第一次较为全面的设计训练，其目的是：1、培养学生综合运用学过的理论知识，结合生产实际分析解决机械工程问题的能力；2、学习掌握机械设计的一般方法，了解简单机械传动装置的设计步骤和设计方法；3、熟悉和使用设计资料、手册、标准和规范；4、为未来的专业设计和毕业设计打下基础。二、课程设计的内容机械设计基础课程设计题目为通用机构的传动装置设计，机械设计基础课程设计题目及设计参数见设计题目清单。课程设计内容：1、电动机的选择；2、传动装置运动和动力参数的确定和计算；3、主要零件的设计计算；4、减速器装配图和零件工作图的绘制；5、设计说明书的编写。3设计工作量：1、减速器装配图1张（1号）；2、主要零件工作图2张(绘制减速器高速轴以及减速器大齿轮的零件图）；3、设计说明书1份。三、设计的方法与步骤机械设计基础课程设计与机械设计的一般过程相似，也是从方案分析开始，进行必要的计算和结构设计，最后以图纸表达设计结果，以计算说明书表示设计的依据。课程设计步骤：1、设计准备认真阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内容；通过阅读有关资料、图书，参观实物或模型，了解设计对象；复习有关课程相关内容，熟悉有关零件的设计方法和步骤，准备好设计需要的图书、资料和用具，拟定设计计划。2、传动装置的总体设计确定传动装置的传动方案；①、选择电动机根据工作机的特性、工作环境、工作载荷的大小和性质等条件，选择电动机的种类、类型和结构型式、功率和转速，确定电动机型号。②、传动比的分配传动装置总的传动比可根据电动机的满载转速n0和工作机轴的4转速nW，计算出，然后根据总传动比合理分配给各级传动。总传动比等于各级分传动比的连乘积。③、传动装置的运动和动力参数的计算在选定电动机型号，分配传动比后，将传动装置中各轴传递的功率、转速、转矩和相邻轴间的传动比及传动效率计算出来，为下一步的零件和轴的设计计算提供设计计算依据。3、传动零件的设计计算传动零件的设计计算包括确定传动零件的材料、热处理方法、参数、尺寸和主要结构。⑴、减速器以外的传动零件设计计算（开式齿轮传动）；①、开式齿轮传动设计开式齿轮传动须确定出模数、齿数、分度圆直径、齿宽、轮毂长度以及作用在轴上力的大小和方向。⑵、减速器内部传动零件的设计计算（如齿轮传动设计计算、轴的设计计算等）。在减速器外部的传动零件设计完成后，应检验开始计算的运动及动力参数有无变化，如有变化则应作相应的修改后，再进行减速器内传动零件的设计计算。齿轮和轴的设计计算参照教材所示的步骤、方法和公式进行。4、减速器装配草图设计绘制减速器装配草图，选择联轴器，初定轴径；定出轴上受力点的位置和轴承支点间的跨距；5校核轴及轴毂联接强度；选择计算轴承并设计轴承组合的结构；减速器箱体和附件的设计。5、工作图设计零件工作图设计；装配工作图设计6、整理编写设计说明书整理编写设计说明书，总结设计的收获和经验教训。四、设计注意事项1、提倡独立，严禁盲目抄袭和“闭门造车”，要认真阅读参考资料，仔细分析参考图例的结构。2、掌握“三边”（边画图、边计算、边修改）设计法，设计中应对发现的不合理结构和尺寸进行必要的修改，力求精益求精。3、学会正确处理设计计算和结构设计间的关系，要统筹兼顾。4、正确使用标准和规范。5、图纸表达正确、清晰、图面整洁，符合机械制图标准，设计说明书要求计算正确、编排合理。五、主要参考资料1、课程设计指导书，高等教育出版社2、课程设计图册，哈工大出版社3、设计手册6计算过程及计算说明一、传动方案拟定第五组数据：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1）工作条件：使用时间10年，工作为单班工作制，每班工作8小时，连续单向运转，有轻微冲击载荷，环境最高温度350C，室内工作有粉尘。（2）原始数据：滚筒圆周力F=2250N；带速V=1.34m/s；滚筒直径D=320mm。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×η2轴承×η齿轮×η联轴器F=2250NV=1.34m/sD=320mmn滚筒=80.02r/minη总=0.894P工作=3.14KW7=0.94×0.992×0.98×0.99=0.894(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000η总=2250×1.34/（1000×0.894）=3.14KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.34/（π×120）=80.02r/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=3~5。取V8带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~20。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒=（6~24）×80.02=480.12~1600.4r/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：如指导书P15页第一表。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2方案比较适合，则选n=1000r/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Y132M1-6。其主要性能：额定功率：4KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量147kg。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=960/80.02=12.00电动机型号Y132M1-6i总=12.00据手册得i齿轮=4.00i带=3n0=960r/min92、分配各级伟动比（1）据指导书，取i带=3（i=2~4合理）（2）∵i总=i齿轮×I带∴i齿轮=i总/i带=12.00/4.00=3四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=960r/minnII=nI/i带=960/3=320(r/min)nIII=nII/i齿轮=320/4.00=80(r/min)2、计算各轴的功率（KW）P0=P工作=4.10KWPI=P0×η带=4.10×0.94=3.86KWPII=PI×η轴承×η齿轮=3.86×0.99×0.98=3.74KWPIII=PII×η轴承×η联轴器=3.74×0.99×0.99=3.66KW3、计算各轴扭矩（N·mm）T0=9.55×106PI/nI=9.55×106×4.10/960=40.80N·mnI=320r/minnII=80r/minnIII=nIIP0=4.10KWPI=3.86KWPII=3.74KWPIII=3.66KWT0=40.80N·mTI=115.06N·mTII=436.91N·m10TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×3.86/320=115.06N·mTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×3.74/80=446.46N·mTII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×3.66/80=436.91N·m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本《机械设计基础》例13—2设计。因为每天工作8小时，由表13—6得：kA=1.1PC=KAP=1.1×3.86=4.246KW由课本P82图5-10得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由《机械设计基础》表13—7中，查表：取dd1=140mmdd2=n1/n2·dd1=960/320×140=420mm由《机械设计基础》表13—7中，取dd2=375mmdd1=140mmdd2=375mmn2’=362r/minV=7.11m/s360.5mm≤a0≤1030mm取a0=80011实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×140/375=362r/min转速误差为：n2-n2’/n2=（359-362）/359=-0.0080.05(允许)带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×140×960/（60×1000）=7.11m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩根据课本公式得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(140+375)≤a0≤2×(140+375)所以有：360.5mm≤a0≤1030mm初步取a0=1.5（140+375）=768mm由课本公式（14-15）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2426mm查表13-2，对B型带选用：Ld=2500mm根据课式（13-16）得：a≈a0+Ld-L0/2=800+(2500-2426)/2=800+37Ld=2500mma0=768mmZ=4根12=837mm(4)验算小带轮包角α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30=1800-（375-140）/837×57.30=1800-160=16401200（适用）（5）确定带的根数根据表（13-3）P0=2.08KW根据表（13-4）△P0=0.30KW根据表（13-5）Kα=0.96根据课本表（13-2）KL=1.03由课本式（13-15）得Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL=7.7/(2.03+0.3)×0.96×1.03=3.27(6)计算轴上压力由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（13-18）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×7.7/4×7.03×(2.5/0.96-1)+0.17×7.032]N=228.03N则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（13-19）F0=228.03NFQ=1866.5N13FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2=1866.5N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40号碳素钢调质，齿面硬度为220HBS。大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度190HBS；根据课本表11-1选8级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3由式（13-15）确定有关参数如下：传动比i齿=4.02取小齿轮齿数Z1=32。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=4.00×32=128实际传动比I0=128/32=4.00传动比误差：（i-i0）/I=(4.38-4.375)/4.38=0.05%2.5%可用齿数比：u=i0=4.00由课本表11-3取φd=1.0(3)转矩T1i齿=4.00Z1=32Z2=128u=4.00T1=1.15×105N·mmαHlimZ1=730MpaαHlimZ2=620Mpa14T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.86/320=1.15