一级减速器机械设计基础课程设计.doc

课程设计任务书一、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 5 号数据为：运输带工作拉力F = 3200 N运输带工作速度v = 1.5 m/s卷筒直径D = 400 mm二、主要内容1.拟定和分析传动装置的设计方案；2.选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；3.进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴的强度；4.绘制减速器装配图；5.绘制零件工作图；6.编写设计计算说明书。三、具体要求本课程设计要求在2周时间内完成以下的任务：1.绘制减速器装配图1张（A2图纸）；2.零件工作图2张（齿轮和轴，A4图纸）；3.设计计算说明书1份，约3000字左右。四、进度安排次序设计内容时间分配（天）1指导老师介绍课程设计注意事项12拟定设计方案13传动件的设计计算24画装配图25画零件图26编写设计说明书2五、成绩评定目 录一 设计任务的分析11.1本课程设计的目的11.2 本课程设计的内容、任务及要求11.2.1课程设计的内容11.2.2课程设计的任务11.2.3 课程设计的要求11.3 课程设计的步骤21.3.1设计准备工作21.3.2 总体设计21.3.3传动件的设计计算21.3.4装配图草图的绘制21.3.5装配图的绘制21.3.6 零件工作图的绘制21.3.7 编写设计说明书2二 传动装置的总体设计32.1选择电动机32.1.1选择电动机类型32.1.2选择电动机的容量32.1.3 确定电动机转速32.2 计算总传动比和分配传动比42.2.1 总传动比52.2.2 运动和动力参数计算52.3 传动零件的设计计算52.3.1 V带的设计52.3.2 齿轮的设计62.3.3 轴的设计8 2.3.4 输出轴的强度校核102.3.5 轴承的校核 122.3.6 键的选择14三 箱体的选择和确定15参考文献16 一 设计任务的分析1.1本课程设计的目的(1)通过课程设计使学生运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，是学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生机械设计的基本能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生具有查阅设计资料（标准手册、图册等）的能力，掌握经验估算等机械设计的基本技能，学会编写一般的设计计算说明书。1.2 本课程设计的内容、任务及要求1.2.1课程设计的内容（1）拟定和分析传动装置的设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置的运动的动力参数；（3）进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴、轴承、联轴器、键等零部件的强度，选择润滑和密封方式；（4）绘制减速器装配图；（5）编写设计计算说明书，准备答辩。1.2.2课程设计的任务（1）绘制减速器装配图1张用A1或A0图纸绘制）；（2）绘制零件工作图12张A4或A3（齿轮、轴、箱体等）；（3）编写设计计算说明书一份。1.2.3 课程设计的要求在课程设计前，应认真阅读任务书，了解设计题目及设计内容，搞清楚所要设计的传动装置包含哪些机构及传动路线。如果任务书中没有给出传动简图，则应首先了解设计的已知数据及工作类型，并对所学的有关传动机构的运动特点、总体传动性能及某些传动数据的常用范围进行复习，然后根据工作的要求将有关机构进行不同的组合，画出不同的传动简图，依据先修知识，选出12种较合理的传动方案，同时进行设计（在进行装配图设计之前，对两种传动的数据进行比较，选择最合理的一组进行后续设计）。上述工作完成之后，应认真阅读课程设计指导书有关总体及传动设计计算的章节，开始设计计算。1.3 课程设计的步骤1.3.1设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。1.3.2 总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；、（4）计算各轴的转速。功率和转矩。1.3.3传动件的设计计算（1）计算齿轮传动、带传动、的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。1.3.4装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、键连接的强度；（4）绘制减速器箱体结构；（5）绘制减速器附件。1.3.5装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。1.3.6 零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件的工作图；（2）绘制轴类零件的工作图；（3）绘制其它零件的工作图。1.3.7 编写设计说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图； (2)写出设计总结，一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获、体会及不足之处。二 传动装置的总体设计2.1选择电动机2.1.1选择电动机类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇式冷式笼型三相异步电动机，电压380V。2.1.2选择电动机的容量电动机所需工作功率为Pd=Pw/nw=601000V/D=(6010001.5)/ (3.14400)=71.66 r/min其中联轴器效率=0.99，滚动轴承效率（2对）0.98，闭式齿轮传动效率=0.97，V带效率=0.96，滚筒效率=0.96代入得 传动装置总效率：=0.85工作机所需效率为：Pw=FV/1000=32001.5/1000=4.8Kw则所需电动机所需功率：Pd=Pw/=4.8/0.85=5.64Kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可由机械设计基础实训指导附录5查得Y系列的点击数据，选电动机的额定功率为7.5Kw.2.13确定电动机转速卷筒轴工作转速：由nw=71.66r/min，V带传动的传动比为i1=24;闭式齿轮单级传动比常用范围为i2=38,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：I总=i1i2=632 故电动机的转速可选范围为nd=nwI总=71.66(632)=429.96 r/min2293.12 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min。可供选择的电动机如下表所示:方案电动机型号额定功率Kw同步转速/满载转速nm(r/min)1Y132S2-47.51500/14402Y132M2-67.51000/9603Y160L-87.5750/720则可选用Y132M2-6电动机，满载转速960r/min, 额定功率为7.5Kw2.2计算总传动比和分配传动比2.2.1总传动比Iz=960/71.66=13.4V带的传动比为I1=2.68减速器的传动比为i2=Iz/i1=13.4/2.68=52.2.2运动和动力参数计算0轴（电动机轴）P0=Pd=5.5Kw7.5Kw960r/min=95507.5/960=74.61（N.m）1轴（高速轴既输入轴）=/i1=960/2.68=358.21r/min=95507.2/358.21=191.95（N.m）2轴（低速轴既输出轴）=/i2=358.21/5=71.64 r/min=95506.84/71.64=911.81（N.m）根据以上数据列成表格为： 轴名 功率 P/Kw 转矩 T(N.m) 转速 n(r/min) 传动比 电动机轴（0轴） 7.5 74.61 960 1轴 7.2 191.95 358.21 2.68 2轴 6.84 911.81 71.64 52.3 传动零件的设计计算2.3.1 V带的设计（1）确定计算功率 Pc=Ka7.5=8.25Kw（2）选取普通v带型号 根据Pc=8.25Kw,n1=960r/min,由图6-7选用A型普通V带。（3）确定两带轮的基准直径 根据表6-2选取dd1=112mm 大带轮基准直径为dd2=ixdd1=2.68x112=300.16mm 由表6-2选取标准值为dd2=315mm 则i实际=dd2/dd1=2.8 n2=n1/i=960/2.8=342.86r/min 从动轮的误差率为:(358.21-342.86)/358.21x100=4.2 误差率在5内，为允许值。（4) 验算带速 v=3.14dd1n1/601000=3.14x112x960/60x1000=5.63m/s 带速在525m/s内，为允许值。s（5）确定中心距a和带的基本长度Ld 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 298.9a0854 取a0=500mm 则L0=2a0+/2(dd1+dd2)+（dd2dd1）2/4a0 =2X500+3.14/2x(112+315)+(315-112)2/(4X500) =1691mm 由表6-3，选取Ld=1600mm 则a实=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1691)/2=454.5mm 取a=460mm（6）校验小带轮的包角 a1=180o-(dd2-dd1)/ax57.3=180o-(315-112)/454.5x57.3=154.4o a1120,满足条件 （7 确定V带根数Z 根据dd1=112mm,n1=960r/min,由表6-5，用线性插值法得P0=1.16kw 由表6-6得，P0=0.126kw,由表6-3的，KL=0.99,由表6-7得，k=0.93 所以，Z=7.5/(1.16+0.126)X0.99X0.93=6.3 所以，Z=7（8）计算V带的初始拉力F0和带轮轴上的压力Fa，由表6-1查的q=0.105kg/m F0=500Pc/ZV(2.5/k-1)+qv2=163.96N Fa=2ZF0sin(a1/2)=2238.4N2.3.2齿轮的设计 已知电动机额定功率P=7.5Kw,转0速960r/min,各轴的转速如： 转动轴电机轴（0轴）输入轴（1轴）输出轴（1轴） 转速n 960 358.21 71.64 齿数比2.68 5 电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。1、选择齿轮的精度等级、材料 输送机为一般工作机器，转动速度不高，为普通减速器，故选用8级精度（GB/T10095-2008），要求齿面粗糙度Ra3.2-6.3m。选择小齿轮材料为16MnCr5渗碳淬火，其硬度选为5662HRC，大齿轮为40Cr表面淬火，其硬度为4855HRC。2、按齿面接触疲劳强度设计 Mn1.17、 转矩 =9.55 106P1/n1=9.55 1067.2/358.21=1.9105（N.mm）、 载荷系数k及材料的弹性系数ZE查表7-10取K=1.5,查表7-11取ZE=189.8MPa1/2 1/2、 齿数Z1和齿宽系数d和螺旋角取小齿轮的齿数Z1，则大齿轮的齿数Z2=Z1i=205=100.对称布置、硬齿面，查表7-14取d=0.9。初选螺旋角为15。、 许用弯曲应力由图7-26查得Flim1=880MPa, Flim2=740MPaN1=60njLh=60358.211（552516）=4.47108N2= N1/i=4.47108/5.38=8.94107由图7-23查得YN1=1, YN2=1由表7-9查得SF=1.5根据【F】1=（YN1Flim1）/SF=586.67MPa 【F】2=（YN2Flim2）/SF=493.33MPa0.0075MPa-10.0082MPa-1则m1.17=2.6由表7-2取标准模数m=3 、确定中心距a及螺旋角a=186.35mm 取a=186mm=arccosMn(Z1+Z2)/2a=1459 与设计值相差不大，故不必重新计算3、主要尺寸计算d1=mz1/cos=62.1mmd2=mz2/cos=310.6mmb=d1=0.962.1=55.89mm经圆整理后b2=60mm, b1=b2+5=65mm Da1=d1+2ha=66mm Da2=d2+2ha=306mm Df1=d1-2hf=52.5mm Df2=d2-2hf=292.5mm a=0.53（20+100）=180mm4、按齿面接触疲劳强度校核 齿数比U=i=5 许用接触应力【F】由图7-25查得Hlim1=1510MPa，Hlim2=1220MPa由表7-9查得SH=1.2由图7-24查得ZN1=1，ZN2=1.16【H】1=ZN1Hlim1/SH=1258.33MPa【H】2=ZN2Hlim2/SH=1179.33MPa由表7-11查得弹性系数ZE=189.8,故H= =957.73MPaH1.2=15mm齿轮端面与箱体内壁的距离2=15mm，箱盖、箱座肋厚m1=0.851=8.5mm、m2=0.85=8.5mm轴承端盖外径D2入=D入+2.5d3=105mm、D2出=D出+2.5d3=135mm轴承端盖上螺钉的数目都为4轴承旁连接螺栓的距离S入=D入+2d1=87mm、S出=D出+2d1=117mm箱座内的深度Hd=d大/2+（30-50）=225mm箱座总高度H=Hd+（5-10）=245mm箱座总长度L=a+2/1df1+2/1df2+2=417mm箱座内的宽度Ba=15+15+65=95mm螺纹油塞的直径:d油=10mm,取M10x1.25参考文献1、 机械设计基础实训指导，罗玉福等主编，大连理工大学出版社2、 机械设计基础，王少岩等主编，大连理工出版社3、 机械制图，钱可强主编，高等教育出版社4、 工程力学，张定华主编，高等教育出版社5、 机械设计手册，机械出版社