81机械设计基础课程设计-一级圆柱齿轮减速器说明书

1机械设计课程设计计算说明书设计题目一级圆柱齿轮减速器的设计学院机械工程学院专业工业工程班级工业11-1班姓名张茜学号20112006012指导老师孙文磊2013年7月9日新疆大学2前言本论文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《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》等多门课程知识，并运用《AutoCAD2004》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。3目录一、传动方案拟定.................................5二、电动机选择...................................5三、确定传动装置总传动比和分配各级传动比..........7四、传动装置的运动和动力设计.....................8五、V带的设计...................................10六、齿轮传动的设计..............................11七、传动轴的设计................................14八．滚动轴承设计................................20九．键联接设计..................................20十．联轴器的设计................................21十一．箱体结构设计..............................21十二、密封和润滑的设计..........................24十三、设计小结..................................24参考文献........................................244设计题目带式运输机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有一级圆柱齿轮减速器及V带传动。工作条件带式运输机两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳。运输带速度允许速度误差为±5%；工作期限为十年，每年工作300天，检修期间隔为三年，小批量生产。带式运输机数据已知数据（分组）第7组运输带拉力工作F/N1450运输带工作速度V/（m/s）1.55运输带滚筒直径D/mm250具体作业1.减速器装配图纸一张（１号图纸）2.轴、齿轮零件图纸各一张（２号或３号图纸）3.设计说明书一份5计算过程及计算说明一、传动方案拟定第七组：设计一级圆柱齿轮减速器１、工作条件：使用年限10年，两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳。２、原始数据：运输带工作拉力F=1450N；带速V=1.55m/s；滚筒直径D=250mm；3、方案拟定：二、电动机选择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：式（1）：Ｐd＝ＰＷ／η总(kw)式（2）：ＰＷ＝ＦV/1000(kw)因此Pd=FV/1000η总(kw)F=1450NV=1.55m/sD=250mm12345vF1—电动机2—V带传动3—斜齿圆柱齿轮减速器4—联轴器5—带式运输机带式输送机传动系统简图6由电动机至运输带的传动总效率为：η总=η带×η轴承2×η齿轮×η联轴器×η滚筒取η带=0.96，η轴承＝0.98，η齿轮＝0.98，η联轴器＝0.99，η滚筒=0.96；则：η总=0.96×0.982×0.98×0.99×0.96=0.859所以：电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=(1450×1.55)/(1000×0.859)=2.616kw查《机械零件手册》得Ped=3kw3、确定电动机转速滚筒工作转速为：n滚筒=60×1000V/（π·D）=(60×1000×1.55)/（250·π）=118.471r/min根据传动比合理范围，取Ｖ带传动比i１′=２～４,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2′=3～６,则总传动比理论范围为：i′＝６～２４。故电动机转速的可选范围n′d=i′×n卷筒=(6～24)×118.471=710.826～2843.304r/min则符合这一范围的同步转速有：750r/min、1000r/min和1500r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量m/kg参考价格/元总传动比i总同步转速满载转速1Y100L2-43150014203942011.9862Y132S-631000960637058.1033Y132M-83750710798005.993综合考虑，可见第1方案比较适合。选定电动机型号为Y100L2-4，n满=1420r/min滚动轴承的效率η为0.98~0.99在本设计中取0.98Pd=2.616kwPed=3kw电动机选用：Y100L2-47电动机的安装及外形尺寸：机座号极数ABCD100L41601406328EFGHKM6082411012215NPRST凸缘孔数18025001544ABACADHDBBL205205180245176380主要参数：额定功率Ped=3kw满载转速n满=1420r/min外形尺寸L×（AC+AD）×HD=380×385×245mm中心高H=110mm轴伸尺寸D×E=28×60键尺寸F×GD=8×7地脚螺栓安装尺寸A×B=160×140地脚螺栓直径K=12三、确定传动装置总传动比和分配各级传动比由选定的电动机满载转速n满和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为：i总=n满/n=n满/n滚筒=1420/118.471=11.986总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比：i总=i带×i（式中i带、i分别为V带和减速器的传动比）2、分配各级传动装置传动比：取i带=3（普通V带i=2～4）因为：i总=i带×i所以：i=i总／i带=11.986/3=3.995i总=11.986i带=3i=3.9958四、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I01，i12……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）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2、（1）计算各轴的转速：Ⅰ轴：nⅠ=n0/i01=n满/i带=1420/3=473.333r/minⅡ轴：nⅡ=nⅠ/i12=nⅠ/i=473.333/3.995=118.481r/min滚筒轴：nⅢ=nⅡ=118.481r/minnⅠ=473.333r/minnⅡ=118.481r/minnⅢ=nⅡⅠⅡη带PⅠPdη轴承PⅢPⅡη齿轮η轴承Ⅲη联轴器PWη滚筒9（2）计算各轴的功率：Ⅰ轴：PⅠ=Pd·η01=Pd×η带=2.616×0.96=2.511kwⅡ轴：PⅡ=PⅠ·η12=P1×η齿轮×η轴承=2.511×0.98×0.98=2.412kw滚筒轴：PⅢ=PⅡ·η24=PⅡ·η轴承·η联轴器=2.412×0.98×0.99=2.340kw（3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550·Pd/n满=9550×2.616/1420=17.594N·mⅠ轴：TⅠ=Td·i带·η带=17.594×3×0.96=50.671N·mⅡ轴：TⅡ=TⅠ·i·η齿轮·η轴承=50.671×3.995×0.98×0.98=194.414N·m滚筒轴：TⅢ=TⅡ·η联轴器·η轴承·i齿带=194.414×0.99×0.98×1=188.620N·m（4）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=2.511×0.98=2.461kwP′Ⅱ=PⅡ×η轴承=2.412×0.98=2.364kwP′Ⅲ=PⅢ×η轴承=2.340×0.98=2.293kw（5）计算各轴的输出转矩：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：则：T′Ⅰ=TⅠ×η轴承=50.671×0.98=49.658N·mT′Ⅱ=TⅡ×η轴承=194.414×0.98=190.528N·mT′Ⅲ=TⅢ×η轴承=188.620×0.98=184.848N·mPⅠ=2.511kwPⅡ=2.412kwPⅢ=2.340kwTd=17.594N·mTⅠ=50.671N·mTⅡ=194.414N·mTⅢ=188.620N·mP′Ⅰ=2.461kwP′Ⅱ=2.364kwP′Ⅲ=2.293kwT′Ⅰ=49.658N·mT′Ⅱ=190.528N·mT′Ⅲ=184.848N·m综合以上数据，得表如下：轴名效率P（KW）转矩T（N·m）转速nr/min传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴2.61617.59414200.96Ⅰ轴2.5112.46150.67149.658473.33330.96Ⅱ轴2.4122.364194.414190.528118.4813.9950.96滚筒轴2.3402.293188.620184.848118.48110.9810五、V带的设计1、选择普通V带型号由PC=KA·P=1.1×3=3.3kw根据课本查表得知其交点在A、Z型交界线处，故A、Z型两方案相比较，综合各项数据选择A型V带。2、确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮d1=90mmd2=(n1/n)2·d1·(1-ε)/n2=i带·d1·(1-ε)=3×90×(1-0.02)=264.6mm查《机械设计基础》表13-9取d2=265mm（虽使n2略有减小，但其误差小于5%，故允许）验算带速v：v=π·d1·n1/（1000×60）=90π×1420/（1000×60）=6.692m/s介于5~25m/s范围内，故合适3、确定带长和中心距a：初步选取中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5×(90+265)=532.5取a0=500符合0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）→248.5≤a0≤710L0=2a0+（π/2）·（（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)=2·500+（π/2）·（90+265）+（265-90）2/(4×500)=1572.945mm查《机械设计基础》表13-2，对A型带选用Ld=1600mm。实际中心距a≈a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1572.945)/2=513.528mm4、验算小带轮包角α1:α1=180°-[(d2-d1)/a]×57.3°=180°-[(265-90)/513.528]×57.3°=160.473°120°合适求V带根数zz=PC/[(P0+△P0)·KL·Kα]=3.3/[（1.07+0.17）×0.99×0.95]=2.830故要取3根A型V带5、求作用在带轮轴上的压力FQ:由初拉力公式有:F0=（500PC/zv）·（2.5/Kα-1）+qv2=（500×3.3）/（3×6.692）×（2.5/0.95-1）+0.1×6.6922=138.574N查表得KA=1.1查《机械设计基础》表