机械设计基础课程设计-带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器.doc

湖南理工职业技术学院机械设计基础课程设计题 目： 带式输送机的一级减速器 年级专业： 机械设计与制造1082班 学生姓名： 指导教师： 2009年12月28日机械零件课程设计任务书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器设计题目：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器远动简图：原始数据：题号齿形输送带拉力f(n)输送带速度v(m/s)滚筒直径d(mm)使用年限（年）11/12直齿/斜齿28301.854205工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，两班制工作，输送带速度容许误差为5%,减速器批量生产。设计工作量1、减速器装配图1张2、零件工作图2-3张3、设计说明书约5000-7000目录第一章 总体设计1.1 电动机的选择1.2 传动比的分配1.3 传动方案的选择1.4 传动传动装置的运动和动力参数的计算第二章 带轮设计2.1 计算相应功率2.2 v带的选型2.3 计算相应参数第三章 齿轮设计3.1 选取材料3.2 查表确定参数3.3 计算齿轮的分度圆直径第四章 轴的设计4.1 计算轴的最小直径4.2 根据给出的情况确定轴的直径4.3 初步确定轴的尺寸4.4 参考资料第五章 箱体及其附件的设计第六章 润滑和密封件的设计第一章 传动装置的总体设计1.1 电动机的选择电动机已经标准化、系列化。应按照工作机的要求，根据选择的传动方案，选择电动机的类型、容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般工厂都采用三相交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、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、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风车、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正反转的场合（起重机），则要求电动机转动惯性小、运载能力大，应选用起重及冶金用三项异步电动机yz型（笼型）或yzr型（绕线型）。在连续运转的条件下，电动机发热不超过许可温升的最大功率称为额定功率。当负荷达到额定功率时的电动机的转速称为满载转速。三相交流异步电动机的铭牌上都标有额定功率和满载转速。为满足不同的输出轴要求和安装结构型式，并以不同的机座号来区别。各型号电动机的技术数据，如功率、满载转速、起动转矩和额定转矩之比、最大转矩和额定转矩之比、外形及安装尺寸等，可查阅有关机械设计手册或电动机产品目录。（1）.选择电动机的类型按已知的工作要求和条件，选用y型全封闭笼型三相异步电动机。（2）.选择电动机的功率工作机所需要的电动机输出功率为：pd=pw/pw=fv/1000w 所以pd=fv/1000w由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率）为 w=1 2356式中123456分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承、及卷筒的效率。取1=0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.97、5=0.98、6=0.96则w=0.960.980.96=0.81所以pd=fv/1000w=28301.85/10000.81=6.46kw（3）确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为nw=601000v/d=6010001.85/3.14420=84.17r/min按推荐的合理传动比范围，取v带传动的传动比为i1=2-4，单级齿轮传动比i2=3-5，则合理的总传动比的范围为i=6-20，故电动机转速的可选范围为：nd=inw=（6-20）84.17r/min=505-1683r/min1.2 传动比的分配符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min,再根据计算出的容量，由附表查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。方案电动机型号额定功率电动机转速r/min传动装置的传动比ped/kw同步转速满载转速带齿轮总传动比1y160l-87.57507202.53.428.552 y160m-67.5100097033.8411.523 y132m-47.51500144035.7017.101.3传动方案的选择 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可知方案2比较合适，因此，选定电动机型号y160m-6，所选电动机的额定功率为pd=7.5kw，满载速度nm=970r/min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如下图所示，单位mm中心高h外形尺寸l(ac/2+ad) hd底脚安装尺寸ab底脚螺栓孔直径k轴伸尺寸de装键部位尺寸fgd13251534531521617812388010411.4传动装置的运动和动力参数的计算（1）.各轴的转速轴: n=nm/i0=970/3=323.3r/min轴： n=n/i1=323.3/3.84=84.2r/min卷筒轴： n= n=84.2r/min（2）各轴的输入功率轴: p1=pd01=6.460.96=6.20kw轴： p= p112=6.200.97=6.10kw卷筒轴: p= p23=6.100.98=5.72kw(3)各轴的输入转矩 (td=9550pd/nm)轴： t= td i001=95506.46/97030.96=183.17nm轴： t= ti11=183.173.840.97=682.38nm卷筒轴： t= t24=682.380.970.98=648.67nm式中nm为电动机的满载转速，单位为r/min；i0为电动机至轴的传动比；i1为轴至轴的传动比；01、12、23分别为电动机轴与轴、轴与轴、轴与卷筒轴的传动效率。运动和动力参数的计算结果列于下表：参数轴名电动机轴轴轴卷筒轴转速n/(r/min)970323.3384.284.2输入功率p/kw6.466.206.105.72输入转矩t/(nm)63.60183.17682.38648.67传动比i33.84 1 效率0.960.970.96第二章 带轮设计2.1计算相应功率2.2v带选型确定设计功率pc，设计功率是根据需要传递的名义功率，再考虑载荷性质，原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素而确定的，表达如下。查机械设计基础教材表7-14得工作情况系数ka=1.2,根据公式有pc=kap=1.27.5=9kw根据pc=9kw；n1=970r/min从图7-10中选用b型普通v带。2.3计算相应参数（1）确定带轮基准直径由表7-5查得主动轮的最小基准直径dmin=125mm，根据带轮的基准系列，取dd1=160mm，根据教材7-16计算从动轮基准直径dd2=i dd1=1603=480mm根据基准直径系列，取dd2=500mm（2）验算带的速度根据教材7-11有v1=dd1n1/601000=3.14160970/6000=8.12m/s速度在5m/s-25m/s内，合适。（3）确定普通v带的基准长度和传动中心距。由教材7-18得a0=（0.7-2）（160+500）=462-1320mm初步确定中心距a0=800mm，根据教材7-19计算带的初选长度l0=2 a0+ (dd1+ dd2)/2+(dd2- dd1)(dd2- dd1)/4a0mm=2668.2mm根据表7-2带的基准长度ld=2800mm根据教材7-20，带的实际中心距aa= a0+（ld-l0）/2=866mm根据教材7-21可知，中心距可调整范围为758mma884mm（4）验算主动轮的包角1=180-（dd2- dd1）57.3/a=157.5120主动轮包角合适。（5）计算v带的根数z根据教材7-23 z=pc/p=pc/(p0+p0)kakl由b型普通v带，n1=970r/min dd1=160mm,查表7-9得p0=2.7kw，由i=3，查表7-9得p0=0.3kw，由1=157.5，查表7-13得a=0.94，由ld=2800mm，查表7-2得kl=1.05,则z= pc/(p0+p0)kakl=3.04 取z=3根（6）计算初拉力根据教材7-24有f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv查表7-1得q=0.19kg/m故f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv=320n（7）计算作用在轴上的压力fq根据教材7-25有fq=2zf0sin(1/2)=23320sin(157.5/2)=1883.1n第三章 齿轮设计3.1材料的选择（1）选择齿轮精度等级，运输机是一般工作机械，速度不高，故用8级精度。（2）选材与热处理，该齿轮传动无特殊要求，为制造方便，采用软齿面，大小齿轮均用45钢，小齿轮调质处理，齿面硬度：220-250hbs，大齿轮正火处理，齿面硬度：170-210hbs。3.2查表确定参数3.3计算齿轮的分度圆直径（1）按齿面接触疲劳强度设计，该传动为闭式软齿面，主要失效形式是疲劳点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核，设计公式为：d1（2）载荷系数k，查教材表7-14，取k=1.1。（3）转矩，t1=95506.2/323.3=183140nmm（4）接触疲劳许用应力 h=(hlim/sh)zn按齿面硬度中间值查得hlim1=600mpa，hlim2=550mpa,一年按360天计算，应力循环次数n1=60njln=603231536016=560000000n2=n1/i=140000000 zn1=1,zn2=1.08,(n1n0)安全系数软齿面硬齿面重要传动sh1.0-1.11.1-1.21.3-1.6sf1.25-1.41.4-1.61.6-2.2按一般可靠性要求取sh=1则h1=6001/1=600mpa, h2=5501.08/1=594mpa取h=594mpa（5）计算小齿轮分度圆直径d1，由教材表9-10按齿轮相对轴承对称布置取，d=1.08，zh=2.5,查得ze=189.0将以上参数代入下式得：d1=68.02mm取d1=70mm（6）计算圆周速度v=n1d1/（601000）=3233.1470/60000=1.18m/s齿轮的精度等级6级7级8级9级圆 周速度v（m/s）圆柱直齿151053斜齿2517103.5圆锥直齿9632.5因v5m/s,故取8级精度合适。确定主要参数（1）齿数取z1=20,则z2= z1i=204=80（2）模数m=d1/z1=70/20=3.5mm,正好是标准模数第二系列。渐开线圆柱齿轮模数(gb1357-1987)第一系列1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50第二系列1.75, 2.25, 2.75, (3.25), 3.5, (3.75), 4.5, 5.5(6.5), 7, 9, (11), 14, 18, 22, 28, 36, 45（3）分度圆直径d1=z1m=203.5=70mm,d2=z2m=803.5=280mm(4)中心距a=（d1+ d2）/2=(70+280)/2=175mm(5)齿宽b=dd1=1.0870=75.6mm，圆整取b1=76mm，b2=70mm，为了便于安装通常取小齿轮的宽度比大齿轮大5-10mm。校核弯曲疲劳强度(1)齿形系数由教材表9-9得：yfs1=4.38,yfs2=3.88(2)弯曲疲劳许用应力f=flimyn0/sf,按齿面硬度中间值查得：flim1=240mpa，flim2=220mpa弯曲疲劳寿命系数：yn1=1,yn2=1按一般可靠性要求，取弯曲疲劳安全系数sf=1.3则f1= flim1yn1/sf1=240/1.3=184.6mpaf2= flim2yn2/sf2=220/1.3=169.2mpa(3)校核计算f1=（2kt1/bmd1）yfs1=21.1183140/763.570=94.8f1f2=f1yfs2/yfs1=83.9f2故符合要求。第四章 轴的设计（1）计算轴的最小直径根据工作条件初选1-4轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度估算最小直径，有教材表12-2得c=118-107，p=6.1kw，n=84.2r/mindc=44.6-49.2mm考虑到轴的最小直径要安装在联轴器上，会有键槽存在，故将估算直径加大3%-5%，取为45.94-50.68mm由设计手册取标准值为50mm轴的材料q235a,20354540cr，35simn（mpa）12-2020-3030-4040-52c160-135135-118118-107107-98(2)由上得主动轴从动轴第五章 箱体及其附件的设计箱体及其附件尺寸的确定，可由本书指部分提供有关数据，装配图设计步骤及其要领和有关标准进行设计计算。设计过程略。第六章 润滑、密封的设计润滑、密封的设计，可由本书指部分提供有关数据，装配图设计步骤及其要领和有关标准进行设计计算。设计过程略。减速器装配草图的设计根据轴上零件的结构，定位，装配关系，轴向宽度及零件的相对位置等要求，初步设计减速器装配图：心得和体会忙碌了两周，我的课程设计告一段落，全身都感觉一阵轻松，在这次课程设计中我的主要任务是设计带式输送机的一级减速器；（1）电动机的选定。先通过计算减速器所要求的功率选择电动机的功率，然后再确定电动机的转速，通过一次又一次，最终确定了电动机的类型（y162m-6），先根据已知条件合理的分配传动齿轮的传动比，在选出合理的电动机型号。再根据前面所选的电动机计算各轴的转速、各轴的输入功率、各轴的输入转矩。（2）带的设计。先是确定设计功率，根据相关公式计算得出设计功力的大小，后查阅教材选出带的型号为普通v带，再根据教材上的相关公式计算出带轮的基准直径、带速、v带的基准长度和传动中心距、主动轮上的包角、带数等。（3）齿轮的设计。先是根据该齿轮的工作环境确定齿轮的精度等级，其次是齿轮材料的选用，根据该齿轮的传动性能确定材料和热处理，后面是根据教材上的相关计算公式确定载荷系数、转矩、接触疲劳许用应力、分度圆直径、圆周速度，再者确定主要的参数（齿数、模数、分度圆直径、中心距、齿宽），