一级圆柱齿轮减速器课程方案设计书任务书123

课程设计说明书设计名称：机械设计基础课程设计题目：设计带式输送机传动装置学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：年月日课程设计任务书专业年级班设计题目带式输送机传动装置已知条件：1.工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为±0.5%；2.使用折旧期：五年；3.动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；4.滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。原始数据表参数题号12345运输带工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6运输带工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直径D/(mm)400400400450450参数题号678运输带工作拉力F/（KN）2.42.22.1运输带工作速度V/（m/s）1.51.41.5卷筒直径D/(mm)400400500选择的题号为1号，其数据为：运输带工作拉力F=3.2KN运输带工作速度v=1.5m/s卷筒直径D=400mm一、设计任务的分析本课程设计是我们学完机械设计基础课程之后进行的，是培养我们机械设计能力的一次综合训练。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。就我个人而言，我希望通过这次课程设计，运用机械设计基础课及有关先修课程，巩固、深化、融会贯通有关机械设计方面的知识，树立正确的设计思想。锻炼自己分析和解决工程实际问题的能力。提高自己的绘图能力，查阅资料的能力，学会编写一般的设计计算说明书。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。二、传动装置的总体设计2.1传动方案的分析题目给定的传动方案为带传动、一级圆柱齿轮减速器传动装置。带传动的承载能力较小，传递相同转矩时，其结构尺寸要比其他传动形式的大，但传动平稳性好，能缓冲吸振，因此宜布置在高速级。一级圆柱齿轮减速器的特点是传动比一般小于5，传递功率可达数万千瓦，效率较高。工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，应用广泛。2.2选择电动机（1）选择电动机类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇笼型三相异步电动机，电压380V。（2）选择电动机的容量电动机所需工作功率为WdPP确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：nw=60×1000V/πD=(60×1000×1.5)/(π×400)=71.66r/min其中联轴器效率1=0.99,滚动轴承效率(1对)2=0.99,闭式齿轮传动效率3=0.97,V带效率3=0.96,滚筒效率3=0.96代入得：传动装装置总效率η总=η带×η3轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.86则工作机所需功率PWPW=F·V/1000=3200*1.5/1000=4.8kW则所需电动机所需功率Pd=PW/=4.8/0.86=5.6kw因载荷平稳,电动机额定功率edp略大于dp即可由《机械设计基础实训指导》附录5查的Y系列电动机数据，选电动机的额定功率为7.5kw.（3）确定电动机转速卷筒轴工作转速:由v=1.5m/s,v带传动的传动比i1=2～4。而且闭式齿轮单级传动比常用范围为i2=3～5，则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：I总=i1·i2＝6～20故电动机的转速可选范围为:nd=nw·I总=71.66*(6~20)=429.96～1433.2r/min,符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min。现将这两种方案进行比较，将计算出的总传动比列于下表：方案电动机型号额定功率同步转速/满载总传动比iKw转速mn(r/min)1Y160M2—85.5750/72010．052Y160L—87.5750/72010.053Y132M2—65.51000/96013.54Y160M—67.51000/97013.5则可选用Y160M—6电动机，满载转速为1000minr，额定功率为7.5KW。2.3计算总传动比和分配传动比（1）总传动比：IZ=n电动/n筒=970/71.66=13.5取V带传动的传动比i带=3，则减速器的传动比为：i减=IZ/i带=13.5/3=4.5（2）分配传动比：○1取i带=3○2∵i总=i齿×i带π∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.892.4计算传动装置的运动和动力参数：1、各轴转速：1轴n1=nm/i1=970/3=323r/min2轴n2=n1/i2=323/4.5=72r/min3滚筒轴nW=n2=72r/min2、各轴的输入功率：1轴P1=Pd*η01=5.6×0.96=5.376kw2轴P2=P1*η12=5.376×η2×η3=5.376×0.99×0.97=5.163KW3滚筒轴Pw=P2×η23=P2×η2×η4=5.163×0.99×0.99=5.06KW3、各轴的输入转矩：电动机的输出转矩Td为:Td=9550×Pd/nm=9550×(5.6/970)=55.13T/N.m1轴Ｔ１＝９５５０×P1／ｎ１＝９５５０×（5.376／３２３）＝28.01T/Nm２轴T2=9550×P2/n2=9550×(5.163/72)=62.25T/N.m滚动轴Ｔw＝９５５０×Pw／nW＝９５５０×（５.06/72）=55.13T/N.m根据以上数据，我们可以把它列成一个表格，更能清楚的了解数据：表2轴名功率P/kw转距T/N.m转速n/(r/min)传动比电动机轴(0轴)2.228.017501轴2.0979.8325032轴2.00762.2530.578.12三、齿轮的设计输入轴圆柱齿轮的设计:已知电动机额定功率P=7.5kw,转速970r/min,各轴的转速如：表3由电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，转向不变单向运行，有轻微的振动，启动载荷为名义载荷的K=1.2。1、选择齿轮材料及精度等级：小齿轮选用45钢调质，硬度为220～250HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为170～210HBS；因为是普通减速器，由表7-7选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤3.2～6.3Um2、按齿面接触疲劳强度设计：因两齿轮均为钢质齿轮，可应用d1≥231)17.3(1HEdZuuKT求出d1的值，确定有关参数与系数。（1）、转矩Ｔ1=9.55×106P/n1=9.55×106×5.376/323=1.6×106N.m（2）、载荷系数Ｋ及材料的弹性系数ZE查表7-10取Ｋ=1.2，查表7-11取ZE=189.8MPa。（3）、齿数Z1和齿宽系数ψd取小齿轮的齿数Z1=25，则大齿轮齿数Z2=100。因单级齿轮传动为对称布置，而轮齿面又为软齿面，故由表7-14选取ψd=1（4）、许用接触应力[σH]转动轴电机轴（1轴）输入轴（2轴）输出轴（3轴）转速n97032372齿数比34由图7-25查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa。大齿轮的接触疲劳强度σHlim2=550MPaN1=60n1jLh＝60*480*1*（2*8*365*10）＝1.682x109N2=N1/I=78.310682.19x=4.45x108由图7-24查得ZN1=1,ZN2=1.06(允许有一定的点蚀)。由表7-9查得SH=1由式（7-15）得[σH]1=SHZLimN11=16001=600MPa[σH]2=SHZLimN22=155006.1=583MPa故d1t≧231)52.3(1HEdZuuKT=23)6008.18952.3(4510000001=58.06mmM=d1/Z1=58.06/25=2.3mm由表7-2取标准模数m=2.5mm4、按齿根弯曲疲劳强度校核由式（7-12）求出σF，如σF≤[σF],则校核合格。确定有关系数与参数：○1齿形系数YF由表7-12查得YF1=2.65，YF2=2.18○2应力修正系数YS由表7-13查得YS1=1.59，YS2=1.80。○3许用弯曲应力[σF]由图7-26查得σHlim1=205MPa，σHlim2=190MPa由表7-9查得SF=1.3由图7-23查得YN1=YN2=1，由式7-16得[σF]1=SKFEHN11=158MPa[σF]2=SKFEHN22=146MPa故111][FSaFaYY＝15859.165.2x＝0.027222][FSaFaYY＝14618.28.1x＝0.027齿根弯曲疲劳强度校核合格。5、验算齿轮的圆周速度vV=10006011nd=1000609705.6214.3=3.17m/s由表7-7可知，选8级精度是合适的。6、几何尺寸的计算。对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决与弯曲强度所决定的承载能力，仅于齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.33并就近圆整为标准值m=2.5mm,按接触强度算得的分度圆直径d1＝77.82，来计算应有的齿数。于是有：z1＝5.2cos5.71＝31.6取z2＝32，则z2＝u·z1＝2.91x32≈93.12取z2=94这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做了结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算中心距a=14cos25.2943214cos2zz21xm=161.38mm＝arccosamzzn221=arccos38.16125.29432xx=13.298因值改变不多，故参数、K、ZH等不必修正。（2）计算大、小齿轮的分度圆直径d1=298.13cos/5.232cos/1xmz=81.97mmd2=298.13cos/5.294cos/2xmz=240.22mm(3)计算齿轮宽度b=d·d1=1x81.97=81.97mm圆整后取B2＝85mm；B1＝90mm根据以上数据我们可以制成表格：齿轮参数法向模数m,n=2.5齿数z1＝32z2＝94压力角20中心距a=161.38分度圆直径d1＝81.97d2＝240.22齿轮宽度B2＝50B1=552.3.选择润滑方式闭式齿轮传动，，齿轮的圆周速度v≤12m/s,常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑(推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度50100120/,23/cmmscmmsvv.)四、轴的设计与校核：从动轴设计1、选择轴的材料，确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa，[σb+1]bb=215Mpa[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mp2、按扭转强度估算轴的最小直径：单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：45钢取C=118。则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm，考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582N齿轮作用力：圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N4、轴的结构设计轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。20325505837325825E5044４５６０５０４５４０1）联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，可得联轴器的型号为HL3联轴器：35×82GB5014-852）确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位3）轴的各段直径的确定：将估算轴d=35mm作为外伸端直