機械設計-課程設計_一級減速器設計.doc

課 程 設 計 說 明 書設計題目： 帶式運輸機減速裝置 院 系： 機械工程系 學生姓名： 國斌 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 劉麗芳 2012年 7 月 5 日1機械設計課程設計設計題目：帶式運輸機減速器裝置設計內裝：1. 設計計算說明書一份2. 減速器裝配圖一張（A1）3. 軸零件圖一張（A3）4. 齒輪零件圖一張（A3） 機 械 工 程 系 班級設計者： 國斌 指導老師： 劉麗芳 完成日期： 2012年7月5日 成績：_哈爾濱理工大學榮成學院目 錄機械設計課程設計計算說明書1. 一、課 程 設 計 任 務 書1 二、摘要和關鍵詞52. 一、傳動方案擬定6二、電動機選擇6三、計算總傳動比及分配各級的傳動比7四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算7五、傳動零件的設計計算8六、軸的設計計算10七、滾動軸承的選擇及校核計算14八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算15九、箱體設計16十、教師評語及本次課程設計負責人意見17課 程 設 計 任 務 書設計題目帶式輸送機傳動裝置的設計學生姓名國斌所在院系機械工程系專業(yè)、年級、班設計要求：輸送機連續(xù)工作，單向運轉，載荷較平穩(wěn)，兩班制工作，使用期限7年，小批量生產(chǎn)。允許輸送帶速度誤差為。輸送帶拉力F= 2.0kN；輸送帶速度V=1.6m/s ；滾筒直徑D=300mm 。學生應完成的工作： 1編寫設計計算說明書一份。2減速器部件裝配圖一張( A1)；3繪制軸和齒輪零件圖各一張（A3）。參考文獻閱讀： 1.機械設計課程設計指導書2.機械零件課程設計圖冊3.機械設計課程設計圖冊4.機械設計手冊5.機械設計6.機械基礎工作計劃：1. 設計準備工作 2. 總體設計及傳動件的設計計算3. 裝配草圖及裝配圖的繪制4. 零件圖的繪制5. 編寫設計說明書任務下達日期： 2012 年 6 月 25 日 任務完成日期： 2012 年 7月 5 日指導教師（簽名）： 學生（簽名）：國斌帶式輸送機傳動裝置的設計摘 要：齒輪傳動是應用極為廣泛和特別重要的一種機械傳動形式，它可以用來在空間的任意軸之間傳遞運動和動力，目前齒輪傳動裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲，高可靠性和硬齒面技術方向發(fā)展，齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)可靠，傳動效率高（一般可以達到94%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達到99%），傳遞功率范圍廣（可以從儀表中齒輪微小功率的傳動到大型動力機械幾萬千瓦功率的傳動）速度范圍廣（齒輪的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或更高，轉速可以從1r/min到20000r/min或更高），結構緊湊，維護方便等優(yōu)點。因此，它在各種機械設備和儀器儀表中被廣泛使用。本文設計的就是一種典型的一級圓柱直齒輪減速器的傳動裝置。其中小齒輪材料為35鋼（調質），硬度約為210HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度約為280HBS，齒輪精度等級為7級。軸、軸承、鍵均選用鋼質材料。關鍵詞：減速器、齒輪、軸、軸承、鍵、聯(lián)軸器計算過程及計算說明一、 傳動方案擬定（1） 工作條件：使用年限7年，工作為二班工作制，單向運轉，小批量生產(chǎn)，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2.0kN；帶速V=1.6m/s；滾筒直徑D=300mm。二、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：總=帶3軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.960.9830.970.990.96=0.83(2)電機所需的工作功率：P工作=FV/（1000總）=20001.6/（10000.83）=3.86KW3、確定電動機轉速：計算滾筒工作轉速：n筒=601000V/D=6010001.6/300=1101.91r/min按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36。取V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=624。故電動機轉速的可選范圍為nd=Ian筒n筒=（624）101.91=611.462445.84r/min符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：由機械設計手冊查得。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第3方案比較適合，則選n=1500r/min。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y132S-4。其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉速1440r/min，三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1440/101.91=14.132、分配各級偉動比（1） 據(jù)指導書P7表1，取齒輪i帶=3.0（V帶傳動比I1=24合理）（2） i總=i齒輪i帶i齒輪=i總/i帶=14.13/3.0=4.71四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉速（r/min）nI=n電機=1440r/minnII=nI/i帶=1440/3.0=480(r/min)nIII=nII/i齒輪=480/4.71=101.91(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI=P工作帶=3.860.96=3.71KWPII=PI軸承齒輪=3.710.980.97=3.53KWPIII=PII軸承聯(lián)軸器=3.530.970.99=3.39KW3、 計算各軸扭矩（Nmm）T工作=95503.86/1440=25.60TI= T工作帶i帶=25.600.963.0=73.73NmTII= TIi齒輪軸承齒輪=73.734.710.980.97=330.11NmTIII=TII軸承聯(lián)軸器=330.110.970.99=317.00Nm五、傳動零件的設計計算1.確定計算功率PC由課本表8-7得：kA=1.1PC=KAP=1.15.5=6.05KW2.選擇V帶的帶型根據(jù)PC、n1由課本圖8-10得：選用A型3. 確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v。1）初選小帶輪的基準直徑dd1由課本表11-6和表11-7，取小帶輪的基準直徑dd1=100mm。2）驗算帶速v。按課本式（11-10）驗算帶的速度v=dd1n1/（601000）=1001440/（601000）=7.54m/s在5-30m/s范圍內，帶速合適。3）計算大齒輪的基準直徑。根據(jù)課本式（11-11），計算大帶輪的基準直徑dd2dd2=i帶dd1=3.0100=300mm由課本表11-6，圓整為dd2=300mm4.確定帶長和中心矩1）根據(jù)課本式（11-12），初定中心距a0=600mm2）由課本式（8-22）計算帶所需的基準長度Ld02a0+(dd1+dd2) /2+(dd2-dd1) 2/（4a0）=2600+3.14（100+300）/2+（300-100）2/（4600）1845mm由課本表11-7選帶的基準長度Ld=1800mm按課本式（11-15）實際中心距a。aa0+（Ld- Ld0）/2=600+（1800-1845）/2=623mm5.驗算小帶輪上的包角11=1800-（dd2-dd1）/a57.30=1800-（300-100）/62357.30=1600900（適用）6.確定帶的根數(shù)z1）計算單根V帶的額定功率pr。由dd1=100mm和n1=1440r/min根據(jù)課本表11-3得P0=1.32KW根據(jù)n1=1440r/min，i帶=3.0和A型帶，查課本表（11-3）得P0=0.17KW根據(jù)課本表11-4得Ka=0.95根據(jù)課本表11-2得KL=0.98查表11-3并由課本式（11-17）得 Pr=（P0+P0）KaKL=（1.32+0.17）0.950.98=1.387kw2)計算V帶的根數(shù)z。z=PCa/Pr=6.05/1.387=4.36 圓整為5根7.計算單根V帶的初壓力的最小值(F0)min由課本表11-1得A型帶的單位長度質量q=0.1kg/m，則單根V帶的初拉力：(F0)min =500（2.5- Ka）PCa /zvKa +qV2=500（2.5-0.95）6.05/（0.9557.54）+0.17.542N=137N應使帶的實際初拉力F0(F0)min。8.計算壓軸力Fp壓軸力的最小值為（Fp）min=2z（F0）min sin（1/2）=25137sin（146/2）=1310N9.齒輪傳動的設計計算1選定齒輪材料及精度等級并確定許用應力1）機器為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。2）材料選擇。由表課本表13-9選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為217255HBS，大齒輪材料為35鋼（正火）硬度為150180HBS。3）根據(jù)齒輪硬度的中間值（HB1=236，HB2=165），由圖13-26查得齒輪接觸疲勞強度極限為Hlim 1=620MPa，Hlim 2=525MPa4）對一般裝置，由表13-13查得最小安全系數(shù)為SHmin=1.05)兩齒輪的許用接觸應力為H1=Hlim1/SHmin=620MpaH2=Hlim2/SHmin=525Mpa2按齒面接觸疲勞強度計算齒輪的主要尺寸1） 計算小齒輪傳遞的轉矩T1=9.55106P1/n1=9.551063.71/480=73814Nmm T2=9.55106P2/n2=317677.4Nmm2） 由表13-10取K=1.13） 齒數(shù)比u=z1/z2=4.714） 由課本表13-15選取齒寬系數(shù)d=15)由課本表13-11查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/26) 試算小齒輪分度圓直徑d1d12.32(KT1(u+1)ZE2/duH2)1/3 =48.77mm,取d1=50mmd22.32(KT2(u+1)ZE2/duH2)1/3 =88.63mm,取d2=90mm7）確定齒輪模數(shù)中心距a=d1(1+u)/2=142.75mm因此，m=(0.010.02)a=1.42752.885,取m=28)確定齒輪的齒數(shù) Z1=d1/m=25 Z2=uZ1=117.75, 取118實際齒數(shù)比u=4.72u= (u-u)/u=-2.12%5%,在誤差允許范圍內9）計算齒輪的主要尺寸齒輪分度圓直徑d1=mZ1=50mm d2=mZ2=236mm齒輪傳動的中心距a=（d1+d2）/2=143mm 齒輪寬度b2=dd1=50mmb1= b2+(510)=5560mm,取b1=55mm10）計算齒輪的圓周速度V并選擇齒輪的精度V=dd1n1/（601000）=1.256 m/s按表13-5，齒輪的精度等級為8級3.校核兩齒輪的彎曲強度 1）確定兩齒輪的許用應力 由圖13-27查得兩齒輪的彎曲疲勞極限為Flim1=230Mpa Flim2=210Mpa由表13-13查得最小安全系數(shù)為SHmin=1.0查表13-14得兩齒輪的相對應力集中系數(shù)為Ysr1=0.88 Ysr2=0.99計算兩齒輪的許用彎曲應力F1=Flim1/SHmin Ysr1=261.36 MpaF2=Flim2/SHmin Ysr2=212.12 Mpa2) 計算兩輪齒根的彎曲應力由表13-12查得兩輪的齒形系數(shù)為YF1=2.33 YF2=2.17比較YF/F的值YF1/F1=0.008914YF2/F2=0.0102YF1/F1 YF2/F2 計算小齒輪齒根的彎曲應力為F1=2000KT1YF1/b2m2Z1=75673.6NF1F2=2000KT2YF2/b1m2Z2=58420.3N40320hLh2=106C3/(60nP23)=6.231013h40320h預期壽命足夠八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算由課本式（15-1） p=4T/dhl確定上式中各系數(shù)TI=73.73Nm TII=330.11Nmh1=8mm h2=7mml1=63-9=54mm l2=55-9=46mmd1=38mm d2=25mmp1=80.84MPa p2=58.04 MPa查表得 p=100-120所以p1p p2p 滿足要求九、箱體設計名稱符號尺寸（mm）機座壁厚8機蓋壁厚18機座凸緣厚度b12機蓋凸緣厚度b112機座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df12.3地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結螺栓直徑d19.3機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑d26.2聯(lián)軸器螺栓d2的間距 l 150軸承端蓋螺釘直徑d36.2窺視孔蓋螺釘直徑d43.7定位銷直徑d12df，d1, d2至外機壁距離C126, 22, 16df， d2至凸緣邊緣距離C225, 15軸承旁凸臺半徑R125凸臺高度h 42外機壁至軸承座端面距離l1 60大齒輪頂圓與內機壁距離110齒輪端面與內機壁距離2 10機蓋、機座肋厚m1 ,m7， 7軸承端蓋外徑D256， 72軸承端蓋凸緣厚度t 8軸承旁聯(lián)接螺栓距離s56 總=0.83P工作=3.86KWn滾筒=101.91r/min電動機型號為Y132S-4i總=14.13據(jù)手冊得i齒輪=4.71i帶=3.0nI =1440r/minnII=480r/minnIII=101.91r/minPI=3.71KWPII=3.53KWPIII=3.39KWTI=73.73Nm TII=330.11Nm TIII=317.00NmV=7.54m/sdd2=300mm取標準值dd2=300mmLd=1800mm取a0=600z=5(F0)min =137N（Fp）min =1310N u=4.72 Ysr1=0.88 Ysr2=0.99YF1=2.33 YF2=2.17 d1=38mmd2=45mmd3=50mmd4=53mmd5=61mmd6= 50mmB2=70mmB1=64mm深溝球軸承6310尺寸dDB=50mm110mm27mmFt2=2011NFr2=826NFt1 =2719.3NFr1=989.7N深溝球軸承6007，其尺寸dDB=35mm62mm14mmd1=25mmd2=30mmd3=35mmd4=40mmd5=46mmd6=35mmB2=70mmB1=64mmFt=2952.5 NFr=1074.6NFNH1=537.3NFNV1=1476.25NFNH2=537.3NFNV2=1476.25N軸承預計壽命40320小時f P=1.5PI=2969.1NPII=1611.9 NLh1=1.121013h40320hLh2=6.231013h40320hp1=80.84MPa p2=58.04 MPap=100-120指導教師評語：課程設計報告成績： ，占總成績比例： 課程設計其它環(huán)節(jié)成績：環(huán)節(jié)名稱： ，成績： ，占總成績比例： 環(huán)節(jié)名稱： ，成績： ，占總成績比例： 環(huán)節(jié)名稱： ，成績： ，占總成績比例： 總 成 績： 指導教師簽字：年 月 日本次課程設計負責人意見：負責人簽字：年 月 日18