机械设计课程设计-带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器设计.doc

计 算 项 目 及 内 容主要结果目录第一章 设计任务书2第二章 传动方案的拟定3第三章 电动机的选取计算3第四章 v带选择6第五章 齿轮设计7第六章 轴的设计与校核13第七章 轴承的校核22第八章 键的选择24第九章 联轴器的选择24第十章 润滑与密封25第十一章 设计小节25第十二章 参考资料28第一章设计任务书：一、课程设计题目设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载启动。减速器小批量生产。使用期限10年，两班制工作。运输带容许速度误差为5%。原始数据：第1组：运输带拉力f=2300n，运输带速度v=1.5m/s，卷筒直径d=400mm。原始数据运输带拉力f(n)运输带速度v(m/s)卷筒直径d(mm)第1组23001.5400二、课程设计内容、传动方案的分析、电动机的选择、与传动装置运动和动力参数的计算；、传动零件（如齿轮、带传动），轴系零件的设计；、连接件、密封、润滑条件的选择；、装配草图的设计；、箱体结构的设计；、装配图和零件图的设计；9、设计计算说明书的编写。三、课程设计的要求、减速器装配图一张（号图纸）；、零件工作图两张（中间传动轴零件图，齿轮零件图）；、设计计算说明书一份（包括总结）；、时间：12月221月9号。课程设计完成后进行答辩。第二章传动方案的分析与拟定本设计采用带传动和单级圆柱齿轮传动，传动见图如图。第三章电动机的选取计算一、电动机的选取：1、选择电动机类型：按工作要求选用y系列全封闭自扇冷式笼型三项异步电动机，电压380v2、选择电动机容量：运输带拉力f=2300n，运输带速度v=1.5m/s， 工作机所需功率为：=传动装置的总效率：=v带传动效率，深沟球轴承传动效率（一对），直齿圆柱齿轮传动效率=0.97，联轴器传动效率=0.995，卷筒传动效率=0.96= 电动机输出功率为：所选电动机额定功率为4kw3、确定电动机转速：滚筒轴工作转速：=v带传动比常用范围为，单级圆柱齿轮减速器传动比，总传动比范围，总传动比范围，故电动机转速范围：选择同步转速为1000r/min，电动机型号为：y132m1-6，满载转速960r/min总传动比为：选取，则，所以二、各级转速计算：三、传动装置的运动和动力参数电动机：轴1（高速轴）： 轴2（低速轴）： 轴各轴的输出功率和输出转矩分别为各轴输入功率和输入转矩乘轴承效率：将上述参数汇成表格：轴名功率p/kw转矩t/n.m转速n/（r/min）输入输出输入输出电动机1轴2轴3.803.6543.763.61107.36494.84106.29489.909603380370.40第四章 v带选择一、定v带型号和带轮直径： 工作情况系数：查表得， 计算功率： 选带型号：选a型 小带轮直径：查相关手册，取 大带轮直径： （设） 大带轮转速：二、求中心距和带长 中心距： 取 =700mm 取带长ld=2240mm 。 四、小轮包角：包角验算合格。四、求带根数：由表11.8，由表11.7， 由表11.12，由表11.10， 带速： 传动比： 五、求轴上载荷： 初拉力： 轴上的压力：小带轮大带轮小带轮包角直径125355转速960338.03带型号a中心距729带长2240带速 6.283传动比2.84带根数3轴上载荷1096.7第五章 斜齿圆柱齿轮的设计 功率小，采用8精度闭式软齿面，按解除疲劳强度设计中心距，按弯曲疲劳强度校核，因传动尺寸无严格限制，小批量生产，故小齿轮用40cr，调质处理，硬度270hbs，大齿轮用45钢，调质处理，硬度240hbs，计算步骤如下：一、齿面接触疲劳计算：1、初步计算： 转速： 接触疲劳极限设计，查图表可得： 2、强度设计： 传动中有轻微冲击，载荷平稳，取k=1.1齿宽系数，初选螺旋角为3、中心距、模数及螺旋角的确定： 取， 圆整法面模数确定中心距圆整中心距齿宽 二、齿根弯曲疲劳计算 当量齿数： 查表可得：小齿轮齿形系数 大齿轮齿形系数 强度校核合格。三、齿轮的圆周速度校核 满足8精度要求。四、齿轮各参数的计算 1、小齿轮： 分度圆直径 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 端面齿厚： 2、大齿轮： 分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 断面齿厚： 传动无过载，故不作静强度校核。齿轮1齿轮2模数2.52.5法向压力角螺旋角分度圆直径55.0265.0齿顶高2.52.5齿根高3.1253.125齿顶圆直径60270齿根圆直径48.85258.85标准中心距160传动比4.80第六章 轴的设计与校核一、高速轴的设计：1、高速轴材料的选择： 由于小齿轮较小，则高速轴设计为齿轮轴，选材与小齿轮材料相同，为40cr，调质处理，系数a选105， 2、初步估算轴颈： 因轴上有键槽，故增大4%，圆整为25mm。3、初选深沟球轴承：6307，d=35mm，d=72mm，b=17mm4、轴的结构设计： a 计算小齿轮的受力情况： 切向力： 轴向力： 径向力： b 根据轴上零件的定位、装配及轴的工艺性要求，初步确定出轴的结构，如图6-1-1：图6-1-1c、计算轴的受力： 受力图见图6-1-2：图6-1-2d、 计算轴承的支反力： z方向的支反力： x方向的支反力： e、扭矩校核：如图6-1-3所示： 图6-1-3 扭矩校核合格。 f、画轴弯矩图：简易法做出弯矩图，如下，yz面内弯矩图：，见图6-1-4；xy面弯矩图：，见图6-1-5;合成弯矩图：，见图6-1-6 ；图6-1-4图6-1-5图6-1-6 当量弯矩的计算：材料40cr，许用应力值：用插入法由表查得： 应力校正系数：当量弯矩 其中与扭矩合成的当量弯矩图，见图6-1-7，： 图6-1-7 g、校核轴颈的危险截面：危险截面取图6-1-1中所示，1、2、3、4四个危险截面，计算轴径： （键槽处以应力集中，故轴径应增大4%）二、低速轴的设计：1、低速轴材料的选择： 选材为45钢，调质处理， 系数a取115，2、初步估算轴径： 有键槽存在，增大4%， 圆整到45mm3、初选深沟球轴承：6311，d=10，b=214、轴的结构设计：a、计算齿轮受力： 切向力： 轴向力： 径向力： b、 根据轴上零件的定位、装配及轴的工艺性要求，初步确定出轴的结构，如图：6-2-1图6-2-1各轴径如图6-2-1所示。 c、受力图如图6-2-2图6-2-2d、静力分析，计算各轴承的支反力： x方向受力： z方向受力： e、扭矩校核作扭矩图如图6-2-3所示。图6-2-3 扭矩校核合格。 f、画轴弯矩图：简易法做出弯矩图，如下，yz面内弯矩图：，见图6-2-4；xy面弯矩图：，见图6-2-5;合成弯矩图：，见图6-2-6 ； 图6-2-4图6-2-5图6-2-66、画轴转矩图 轴受转距： 转距图：见图6-2-8图6-2-87、许用应力 许用应力值：表查得：， 应力校正系数：8、画当量弯矩图 当量转距：，见图 当量弯矩： 当量弯矩图：见图6-2-9图6-2-99、校核轴颈 轴颈：第七章 轴承的校核：一、1轴轴承的校核：1、初选轴承型号为6307，其主要参数：2、计算当量动载荷： 齿轮为圆柱齿轮，轴承不受轴向力。所以， 当量动载荷 轴承1所受轴向力： 轴承2所受轴向力： 只需校核轴承2即可（因载荷变化不大，工作温度在以下，查表得）3、轴承寿命计算： 轴承2的寿命为：约为3.4年，为安全起见，每3年更换一次二、2轴轴承校核1、初选轴承型号为6311，其主要参数：2、计算当量动载荷： 齿轮为圆柱齿轮，轴承不受轴向力。所以， 当量动载荷 轴承1所受轴向力： 轴承2所受轴向力：（因载荷变化不大，工作温度在以下，查表得）3、轴承寿命计算： 轴承的寿命为：58400h不需要更换第八章 键的选择一、1轴上的键：由于轴毂连接为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键。轴直径为，轴段长，键长，查手册得：时，键宽，键高二、2轴上的键：1、与齿轮连接处： 与齿轮连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键。轴颈为，轴段长,键长，查手册得：时，键宽，键高。2、与联轴器连接处： 与齿轮连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键。轴颈为，轴段长,键长，查手册得：时，键宽，键高。第九章 联轴器的选择 因轴2转速不高（），因此选用凸缘联轴器。轴颈为选用yl9型联轴器。主动端键为轴2上的键，为a型，从动端选择键为b型，因此选择的联轴器标记为： 联轴器第十章 润滑与密封一、齿轮的润滑齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。二、滚动轴承的润滑由于轴承周向转速大于500r/min，所以采用油润滑。三、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置为小型机床齿轮箱，选用l-an22润滑油。四、密封方法的选取 防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。选用嵌入式端盖易于调整，内圈采用封油圈进行密封；油尺处以及排油孔处用石棉橡胶纸密封；视孔盖处用石棉橡胶纸密封。第十一章 设计小节为期三周的课程设计终于在紧张的节奏中接近尾声，三周的时间，同学们都受益匪浅，它是繁忙的，但更是充实的。机械设计课程设计，是机械设计课程的最后一个重要教学环节，是我们车辆工程专业第一次也是最重要的一次较全面地运用两年来所学各方面机械类知识进行实践性训练的重要环节，它牵涉到了两年来所学的有关机械类方面课程如画法几何及工程制图、理论力学、材料力学以及精密机械与仪器设计的内容，还牵涉到了以前所学习的材料力学、流体力学等课程内容，可以说它是对两年多来前面所学各课程的一个很好总结，更是一个前所未有的实践性挑战！三周的时间，是漫长的。可以看出，一天天，同学们大都是一步步熬过来的，由于像对轴，齿轮以及键的选材等部分内容比较难，这要花费我们一部分时间去一点一点儿的查找资料学习，在加上校核的反复性，说是熬过来的一点儿也不为过。但三周的时间，也是短暂的。超负荷的工作量，让我们从早上8点到晚上将近10点除了吃饭把所有的时间都泡在了专业设计教室中，但仍然感觉时间是那么的不够用。无论如何，没有人放弃，大家都坚强的挺了过来。课程设计共分为三个阶段：第一阶段：根据所选设计方案及数据进行电动机，减速器等各部件的选择，并对所选各零件进行选材处理；对所设计各轴、齿轮进行各种周向、轴向力校核，看是否满足要求，该阶段是一个往复的过程，需要花费大量时间进行多次校核处理，所以花费时间要比原计划的多些，其地位极其重要，因为第二阶段一张装配图、两张零件图的绘制要以此为依据，另外，第三阶段写设计说明书的各种数据也均来自这些运算中。第二阶段：在电脑上运用autocad将所设计方案中减速器部分绘制于图纸上，另外，还要再选择自己设计方案中另外两个零件（一般选择一个齿轮一根轴）分别绘制。它没有因为第一阶段的出色完成而变得容易，特别是对装配图的绘制，为了使自己所设计方案能更好的绘制于图纸上，为了使其分布更为合理，大部分同学对第一阶段所算些许数据都进行了或多或少的改正、重新选择、重新校核处理，该阶段原打算一周完成，但它是检验成绩是否合格最为重要的依据。第三阶段：根据前两阶段的设计如实写下说明书，设计的各项目都要书写清楚，另外，进行第一阶段中所查各种资料全称要注于设计说明栏中。当然，该阶段的进行同自己在第一阶段中所处理各数据及第二阶段所绘制装配图以及零件图相匹配。三周的课程设计，要谈感受，没有人说自己认识不深刻的，它不但花去了我们大量的劳力精力，更耗费了大量的脑力精力，但相应的，我们得到的也很多。通过这次课程设计，使我们学到了很多仅靠课本不能学到的知识，还学到了些以前没有讲过的知识；另外，加深了对以前学