机械设计基础课程设计-单级圆柱齿轮减速器的设计计算.doc

机械设计基础课程设计机械设计基础课程设计 课题名称 单级圆柱齿轮减速器的设计计算系 别 材料科学与工程学院专 业 材料成型及控制工程（模具）班 级 13级模具 姓 名 学 号 指导老师 完成日期 2016年1月7日目 录一设计任务及课题题目3二机械传动装置的总体设计4三普通V带的设计 7四齿轮传动的设计10五轴的设计计算15六滚动轴承的设计20七键联接设计24八联轴器设计26九润滑和密封的设计26十箱体设计26十一误差分析28十二参考资料28十三.附录29十四.设计总结31一、设计任务及课题题目1.1 设计任务设计说明书：一份装配图： 一张零件图： 两张1.2 课题题目 原料车间一运送冷料的带式运输机，传动系统中的减速器。由电动机经一级减速传动装置带动，该减速传动装置由单级圆柱齿轮减速器配合V带及链条传动。1.2.1 主要技术参数 运输机主动鼓轮轴输入端转矩 TW/Nm480主动鼓轮直径 D/mm400运输带速度 /ms-11.81.2.2 工作条件常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班8小时），减速器设计寿命为5年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。32设计内容及说明主要结果 二、机械传动装置的总体设计2.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 确定传动方案（1）初选电动机的同步转速1500r/min（2）初估总传动比 i 工作机的输入转速 = （3）确定传动系统由带、齿轮、链传动组成，平面简图如下所示：链条I0Y132S4=5.5 kw =1440r/min电动机滚筒运输带联轴器联轴器减速器V带 2.3 电动机选择 (1)电动机类型 选用全封闭自扇冷式笼型Y系列异步电动机(2)选择电动机 工作机的功率= 总效率 查机械设计课程设计式2-4得： = = 齿轮取8级精度=0.97 链条取用闭式滚子链=0.96 轴承选用滚动球轴承=0.99 联轴器选用弹性联轴器=0.993 所需电动机功率 = 确定电动机型号 =5.207kw，=1500r/min 查机械设计课程设计表2-3用Y132S-4 =5.207kw，=1440r/min查机械设计课程设计表2-4得： D=mm E=8mm H=132mm 2.4 总传动比及传动比分配 查机械设计课程设计式2-6得：= 取=4.000 = 2.000 则=2.5 动力运动参数计算（1）功率P =5.207kW = = （2）转速n =1440 r/min =720 r/min =180 r/min =（3）输入转矩T =9550= =9550=9550 =9550=9550 轴号参数0输入功率/kw5.2074.9974.558转速/rmin-11440720180输入转矩/Nmm3453066280241800三、普通V带的设计3.1 确定计算功率 计算功率 工作机为带式运输机,载荷变动小，电动机为I类普通笼型异步电动机，每天工作时间为两班制，每班8小时，共16小时 查机械设计基础表13-6得： 3.2选择普通V带的型号 根据计算功率和小带轮带速查机械设计基础图13-12得： 选用普通V带的A型号，且3.3 确定带轮的基准直径和（1）选择小带轮基准直径 由 机械设计基础表13-4得： A型号V带满足要求 由机械设计基础表13-5，表13-7，图13-12取（2）确定大带轮基准直径考虑滑动率的影响且取=0.02因带轮直径应圆整成整数，故按照表13-7取大带轮标准基准直径为：3.4 验算带速 因为带速在5-25m/s范围内，所以带速合适。3.5确定中心距和带长初步确定中心距,即 取=500mm 初定V带基准长度 由机械设计基础式13-18得 = =1522.088mm 由机械设计基础表13-2选取接近的基准长度 实际中心距由机械设计基础式13-19得： a=3.6验算小带轮包角由机械设计基础式13-20得： = =故包角符合要求。3.7确定V带的根数（1）由机械设计基础表13-5查得 查表13-5得：当n=1460时，（2）由式 其中传动比 由机械设计基础表13-9取由机械设计基础表13-8取则 （3）由机械设计基础表13-10取由机械设计基础表13-2取, 则V带根数由机械设计基础1式3-21得：= 取z=4根3.8计算张紧力由机械设计基础表13-1查得 q=0.10kg/m =3.9.计算作用在轴上的压轴力 由机械设计基础式（13-24）得：= 故选用A-1400GB11544-89 V带4根。小带轮基准直径，大带轮直径3.10.带轮的结构设计查表13-11，对A型带，带轮的轮缘宽度B=。大带轮简图如下 四、齿轮传动的设计 选用闭式斜齿圆柱齿轮 材料：小齿轮选用45钢，调质处理230HBS 大齿轮选用45钢，正火处理200HBS 精度：8级精度 工作环境：载荷平稳，齿轮在轴上作对称布置，工作有中等冲击，单向转动=4.997kw =720r/min =4.000 取小齿轮齿数为 = 取=101 4.1接触疲劳强度计算 (1）确定小齿轮转矩 （2）确定载荷系数 由于载荷平稳，由机械设计基础表11-4取 已知齿轮为8级精度、调质处理，并初设v3m/s 由机械设计基础表11-5，取 对于8级精度软齿面齿轮，由机械设计基础表11-9取 齿轮在轴上作对称布置，轴刚性较大，齿轮系软齿面，由机械设计基础表11-8取 则由机械设计基础图11-7取则该斜齿圆柱齿轮传动的载荷系数K为=(3）确定弹性系数、节点区域系数、重合度系数和螺旋角系数 两齿轮均为45钢，查机械设计基础表11-6取，初设，由机械设计基础图11-9取节点区域系数=2.45，重合度系数中对斜齿轮可取X=1，由机械设计基础式11-25得： =1.683 则=0.771，螺旋角系数由机械设计基础式（11-26）得 （4）计算许用接触应力 因大齿轮由于材料硬度和强度较差。接触疲劳强度只要按大齿轮计算即可。 大齿轮45钢正火200HBS,由机械设计基础图11-10，取 ，按机械设计基础表11-7定失效概率为1%，得大齿轮许用接触应力（5）计算小齿轮分度圆直径 （6）验算带速v 与初设速度vPr2，故应以轴承1的径向当量动负荷Pr1作为计算依据，由式机械设计基础式（17-4）得 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 寿命指数 =720r/min 所以, 6.A.6 选择轴承型号 由机械设计手册卷二7-317查得7207AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7207AC型轴承合适基本尺寸：=29.0kN =19.2kN d=35mm D=72mm B=17mmB.轴II选用角接触球轴承 6.B.1 计算轴承1,2径向力、 轴向力 径向力 6.A.2 确定轴承型号 由于轴承需要承受径向、轴向联合载荷，故选用角接触球轴承，并暂定型号70000AC型轴承，采用正装。6.A.3 计算轴承1、2的轴向负荷由机械设计基础表17-9得70000AC型轴承的内部轴向力为 因为 所以轴承被压紧，轴承被放松。 =921.246N 6.A.4计算轴承1.2的当量动负荷 由机械设计基础表17-8查得7000AC型轴承e=0.68.而 查机械设计基础表17-8得： 故径向当量动负荷为 6.A.5 计算所需的径向基本额定动负荷 由轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，因为Pr1Pr2，故应以轴承1的径向当量动负荷Pr1作为计算依据，由式机械设计基础式（17-4）得 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 寿命指数 =180r/min 所以 6.A.6 选择轴承型号 由机械设计手册卷二7-317查得7207AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7008AC型轴承合适 基本尺寸：=19.0kN =14.5kN d=40mm D=68mm B=15mm 七、键连接的选择与计算7.1 轴与大带轮的键联接（一）选择类型、材料、尺寸 选择 A型普通平键，材料用45钢 由于带轮处轴径d=25mm,查机械设计基础表10-10得 b=8mm,h=7mm B=65mm 轮毂长l=(1.5-2)d 取l=50mm 键长=毂长-（5-10）=60-（5-10）=（40-45）mm 取键长L=40mm R=b/2=4mm 实际工作长度l=L-b=36mm(二） 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，按其挤压应力进行校核。查机械设计基础表10-11，许用挤压应力 故键8X40GB1096-2003符合设计要求7.2 轴与小齿轮的键联接 由第四章计算结果可知，齿根圆直径为46.200mm。轴的直径为40mm，查机械设计基础表10-10 得：b=12mm,h=8mm,对应t1=3.3 齿根圆至键槽顶面的径向距离 =-1.7955180r/min故符合要求九、润滑和密封的设计 1.齿轮传动采用浸油润滑，油的种类为机械油（GB443-84）代号为46 2.轴承处采用脂润滑，脂的种类为滚珠轴承脂（SY1514-82）代号为ZGN69-2 3.轴伸出端采用毡圈密封 4.轴承靠箱体内侧用封油环密封 5.箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃 6.轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封十、箱体结构的设计10.1箱体的结构设计由表6-1（机械设计课程设计P34）得减速器铸铁箱体的结构设计知：（1）减速箱体厚度部分下箱座壁厚 上箱盖壁厚 下箱座剖分面处凸缘厚度 上箱座剖分面处凸缘厚度 箱座上的肋厚 =8.5，取10mm箱盖上的助厚 =8.5，取m=10mm（2）安装地脚螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则地脚螺栓直径 地脚螺栓通孔直径 地脚螺栓沉头座直径 地脚凸缘尺寸（扳手空间） 地脚螺栓数目 4（3）安装轴承旁螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则轴承旁联接螺栓直径 轴承旁联接螺栓通孔直径 轴承旁联接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘尺寸(扳手空间） （4）安装上下箱螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则上下箱联接螺栓直径 上下箱联接螺栓通孔直径 上下箱联接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸（扳手空间） （5）其它部分轴承端盖（即轴承座）外径 mm箱体内壁至轴承盖端面的距离 取K=44mm 箱体内壁与轴承座端面的距离 轴承旁凸台的高度 h=45mm轴承旁凸台的半径 轴承旁联接螺栓距离 轴承盖螺钉直径 检查孔盖联接螺栓直径 d=6mm圆锥定位销直径 十一、误差分析11.1传动比误差1.带传动比i=2.000 链传动比i=2.094 齿轮传动比i=4.04实际总传动比i=16.9202.误差所以符合要求11.2轴长误差齿轮轴 轴二所以符合要求十二、参考资料参考资料：1.陆萍主编，机械设计基础，济南：山东科学技术出版社，2003. 2.黄珊秋主编，机械设计课程设计 ，北京：机械工业出版社，1999 3.机械设计常用标准，济南：山东大学机械学院，20084.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：山东科学技术出版社，20025冯维明主编，工程力学， 国防工业出版社6中国标准出版社总编室主编，中国国际标准汇编，中国标准出版社7向敬忠等主编，机械设计课程设计图册，化学工业出版社8武晓丽 刘荣珍 王欣主编，AutoCAD2010基础教程，中国铁道出版社 十三、 附录轴1受力分析轴2受力分析 =0.830=0.97=0.96=0.99=0.993电动机选用：Y132S-4=4.000=2.000=2.094=5.207kW=4.997kw=4.558kw=1440r/min=720r/min=180r/minz=4q=0.1kg/mB=65mm=2.45=0.771=0.989V=2.069m/s=2mmL=136mmN1N-Nm=-107.347N.m=-107.347N.m=-89.605N.m1353.754NN.m151.201N.m126.713N.m132.080N.m156.452N.m40.194N.mmmmm73.261N=3.573N.m=6.032N.m1353.754NN.m92.124N.m112.709N.mN.m191.158N.m154.396N.m=594.343NNNNNNN2396.570N=594.343N十四、设计总结本次课程设计任务是设计带式输送机传动装置即单级齿轮传动减速器，历时两个周，其中包括前期的设计计算，中期草图绘制，正式装配图零件图的CAD绘制以及后期的设计说明书的书写。在整个过程中，综合地应用了材料力学、理论力学、机械设计基础、机械制图、材料成型基础以及AUTOCAD等学科的知识。熟悉 国家标准、规范，培养我们独立的工程设计能力，树立正确的设计思想，提升设计 者分析、解决工程实际问题的能力。在前期的设计计算中，对于带轮、发动机、齿轮、轴、轴承、联轴器等零部件的理论、受力和实际工作过程中的选用。综合分析各零部件的特性和国标要求进行认真的选取。