机械课程设计(共19页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上济源职业技术学院机电类课程课程设计报告（200620 07学年第 一 学期）设计题目 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 设计日期 设计地点 教务处 机械设计基础课程设计任务书一.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给定数据及要求.1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-滚筒 6-传送带已知条件：运输带拉力F=3000N;运输工作速度V=1.4m/s(允许运输带速度误差为±5%);滚筒直径D=400mm;两班制，连续单向运动，载荷轻微冲击；工作年限5年；环境最高温度35；小批量生产。二 应完成的工作1. 减速器装配图1张；2

2、. 零件工作图1-2张（从动轴、齿轮）；3. 设计说明书1份。 机械设计课程设计提纲一. 选择电动机型号1. 确定电动机功率2. 选择电动机的型号3 . 分配传动装置各级传动比二. 确定V带的型号及根数1. 确定计算功率Pc2 . 选择A型带的型号及带轮的基准直径dd1和dd2 3. 验算带的速度V4 . 计算带的基准长度Ld和实际中心距a5. 验算主动轮上的包角16. 确定带的根数Z 7.求初拉力F0及带轮轴上的压力F三 .斜齿圆柱齿轮转动的设计计算1.选择材料及精度等级2 .确定计算准则3.按齿面接触疲劳强度设计4. 计算主要尺寸5.计算齿轮圆周速度V.6.校核齿根疲劳强度.专心-专注-专

3、业四. 从动轴的设计及计算1.选择轴的材料和热处理方法2.按扭转强度估算轴径3.设计轴的结构并绘制结构草图4.按弯扭合成强度校核轴径五. 轴承及联轴器的选择六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计设计内容具体步骤一 .选择电动机型号减速器在常温下工作，载荷轻微冲击，对起动无特殊要 求，但境灰尘较多，故选用Y型全封闭笼型三步异步电动机，电动机电压380v。 1确定电动机的功率电动机到工作机的总效率 w=1²234 56由表得1=0.96,2=0.99,3=0.97,4=0.97,5=0.98,6=0.96，它们分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、滚筒的轴承及滚筒的效率。w=

4、0.96·0.99·0.99·0.97·0.97·0.98·0.96=0.86由式PO=Pw/，Pw=FV/1000w，得 Pd=FV/1000w=3000·1.4/1000·0.83=52. 确定电动机转速，并选择电动机的型号nw=60·1000·1.4/3.14D=60·1000·1.4/3.14·400=66.9r/min按表推荐的传动比的合理范围，取V带传动的传动比i1=24,一级圆柱齿轮减速器传动i2=35，则总传动比合理范围为i=620电动机的可取范围为

5、:n0=i·nw=（620）·66.9 r/min =4011338 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min 、1000 r/min。方案电动机型号额定功率（Kw）电动机转速（r/min）总传动比固定转速满载转速1Y132M2-65.5100096015.972Y160M2-85.575072011.81方案1电动机转速低,外廓尺寸及重量较大，不适合.方案2比较适合,因此选用型号Y132M2-6,满载转速nm=960 r/min .3.计算传动装置的总传动比，并分配各级传动比。（1）传动装置的总传动比 i=n满/nw=960/66.9 =14.35 分配各级传

6、动比 i=i1·i2 （查表2.2取i1=3）则齿轮传动i2=i/i1 = 4.78（2）计算各轴的功率、转速、和转矩。由式Td= 9550Pd/nm得电动机轴的输出转矩Td=9550·5/960=49.74齿轮主动轴：P1=P012=5·0.96·0.99 KW =4.8KWn1= nm/i1=960/3=320r/minT1= Td·i1·1=49.74·3·0.96 N·m =143.25 N·m齿轮从动轴：P2=P132=4.8·0.97·0.99 KW =4.6KW

7、n2=n1/i2= nm/i1 i2=66.9r/minT2= T1 i223=649.77 N·m 滚筒轴：P3=P254=4.6·0.98·0.97 KW =4.4KW n 3 = n2 = 66.9r/minT3= T254=617.7 N·m 运动和动力参数如下图所示轴名功率P（KW）转矩T(N*m)转速n(r/min)传动比i效率%输入输出输入输出电机轴549.7496035.32 10.960.970.96主动轴54.849.74143.25320从动轴4.84.6143.25649.7766.9滚筒轴4.64.4649.77617.766.

8、9二. 确定V带的型号及根数1. 确定计算功率Pc计算功率Pc是根据传递功率P，并考虑载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的,查手册得KA=1.2。Pc=KAP=1.3·5.5=7.15KwKA工作情况系数 P传递的额定功2. 带的型号及带轮的基准直径dd1和dd2 根据计算功率Pc和小带轮速度n选定V带的型号为A型带。且根据手册选择dd1=120mm且dd1=120>ddmin=75mm大带轮直径dd2=n1·dd1/n2=960x120/320=360mm 根据手册取标准值dd2=355mm 实际传动比i i=dd2/dd1=360/120=3 从动轮实际

9、转速n2=n1/i=960/3=320r/min 从动轮转速误差率x100%=0 在允许值内3. 验算带的速度V根据Vmax=dd1n1/60·1000来计算带的速度，并应使VVmax V=dd1n1/60·1000=6.03m/s带速在525m/s范围内4.确定带的基准长度Ld和实际中心距a 0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2） 336a0960 初定中心距a0=550mm 根据a0和带传动的几何关系，按下式来初步计算V带的基准长度 L0=2 a0+/2（dd2+dd1）+（dd2-dd1）·（dd2-dd1）/4 a0=1879.78mm由L0值可

10、根据表查得，标准普通V带的基准长度Ld Ld=1800mm确定实际中心矩 a= a0+Ld- L0/2=550+(1800-1879.78)/2=510mm考虑到安装调整以及带工作一段时间后松驰，应对其进行张紧情况,该留出一个调整余量，其变动范围为 amin=a-0.015Ld= 483 mmamax=a+0.015Ld=546 mm5. 验算主动轮上的包角1可以推出带在带轮上的包角为 1180-(dd2-dd1)/a ×57.3=153.04>120 6. 确定带的根数Z根据dd1=120, n1=960 r/min.查表8010用内插法得取P0=1.44+(1.67-1.4

11、4)/(980-800)=1.64kw由式8.18查得kb=2.6494·10-3根据传动比i=3,查表8.1得ki=1.1373,则P=2.6494·10-3·960·(1-1/1.1373) kw=0.31查手册得,kL=0.95,k=0.94Z=Pc/（Po+Po）KKL=3.99根圆整得，Z=4根式中 K包角不同时影响系数.包角系数 KL带长不同时影响系数.长度系数 K材料系数.K=1.1 Po单根V带在特定条件下的基本额定功率值P单根V带所能传递功率的增量 7.确定带的初拉力F0 F0=（-1）+qv2 =202.96N8.计算带传动作用在轴上

12、的压力Q FQ=2ZF0sin(1/2)=2×4×202.96×sin(153.04/2)=1973N9.设计结果选用4根A-1800GB11544-89V带，中心距a=510mm,带轮直径dd1=120mm,dd2=360mm,轴上压力FQ=1973N三 .斜齿圆柱齿轮转动的设计计算1. 选择齿轮材料及精度等级考虑是普通减速器，无特殊的要求故采用软齿轮转动，由手册知选，小齿轮材料为45号钢调制处理，硬度为220250HBS，大齿轮材料为45号钢正火处理，硬度为170210HBS，取齿轮转动精度等级为8级。2. 确定计算准则该齿轮转动为软齿面的闭式转动，先按齿面接

13、触疲劳强度设计，然后按齿根弯曲疲劳强度校核。3. 按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动设计公式 d1 2 1.转矩T1=9.55×106×=9.55×106× N·m =1.43·105N·m2.载荷系数K. 查得K=1.13.齿轮的齿数Z1取为25，则大齿轮的齿数Z2=120,因单级齿轮为对称布置，而齿面为软齿面，查手册取d=14.许用接触应力H查手册得，H Lim1=560Mpa H Lim2=530 Mpa 查手册得，ZNT1=1.06 ZNT2=1.16H1= ZNT1H Lim1/SH=593.6 MPaH2= ZN

14、T2H Lim2/SH=614.8 Mpa所以d1 2 =65.4mmm=d1/Z1=65.4/25=2.62mm 取标准模数mn=2.5mm4.计算主要尺寸d1=m Z1=2.5·25 mm=62.5 d1=m Z2=2.5·120=300 mmb=d·d1=1·62.5 mm=62.5经圆整后取b2=65 mm b1= b2+5 mm=70 mm传动中心距a为a=1/2 m (Z1+ Z2) = 181.25mm,取a=182mm5.计算齿轮圆周速度V. V=d1n1/60 ×1000=3.13/<5/由表得齿轮传动精度等级为8级适合

15、.6.校核齿根疲劳强度.F=1.6KT1cosYFYS/Z1bmn2齿形系数YF 查手册得，YF1=2.65 YT2=2.14应力修正系数YS 查手册得，YS1=1.59 YS2=1.88许用弯曲应力F 查手册得，Flim1=210 MPa Flim2=190 Mpa SF=1.3 YNT1=YNT2=1则 F1=YNT1Flim1/SF =1×240/1.3=162 MPa F2=YNT2Flim2/SF =1×190/1.3=146 MPa故齿轮有足够的强度，合格。四. 从动轴的设计及计算 1 选择轴的材料,确定许用应力.由已知条件知减速器传递的功率属小功率,对材料无特

16、殊要求,故选用45钢,并经调质处理,手册查得强度极限B=650 Mpa，许用弯曲应力-1b=60 Mpa2 按扭转强度估算轴径 根据手册得:c=107118 dc=(107-118)mm=43.8448.34mm考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在.所以将估算直径加大3%5%,取为45.1650.76mm,由设计手册取标准直径d1=50mm.3设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,将轴承对称安装在齿轮两侧,轴的外伸端安装半联轴器.1) 确定轴上零件位置和固定方式. 要确定轴的结构形式,必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式. 参考手册,确定齿轮

17、从轴的右端装入.齿轮的左端用轴肩定位,右端用套筒固定.这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定,齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称安装于齿轮的两侧,其轴向用轴肩固定,周向用过盈配合固定.2) 确定各轴段的直径. 如图所示,轴段1(外伸端)直径最小,d1=50mm,考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位,轴段2上应有轴肩,同时为能很顺利的在轴段3上安装轴承,轴段2上必须满足轴承内径的标准,故取轴段2 的直径d2=55mm,用相同的方法确定轴段3和4的直径d3=60mm, d4=70mm.为了便于拆卸左轴承,可查出6208滚动轴承的安装高度为3.5mm,取 d5=65mm.3) 确定各轴段的长度 齿

18、轮轮毂宽度为75mm,为保证齿轮固定可靠,轴段3的长度应略短于齿轮轮毂宽度,取为70mm,为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰,所以两者之间应留有一定的间距,取该间距为15mm;为保证轴承安装在箱体轴承座孔中(轴承宽度为18mm),并考虑轴承的润滑,取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,所以轴段4的长度取为20mm,轴承支点距离L=118mm,根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求,取L75mm.查有关联轴器手册,取L”70mm.在轴段1和3上分别加工出键槽,使两键槽处于同一圆柱目线上,键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm,选定轴的结构细节,如圆角,倒角退刀槽等的尺寸按设计结果画出轴的结构

19、草图(图1) 图1. 轴的受力分析计算从动轮的转矩T2=9.55×10 6×(p÷n1)=9.55×10 6× (4.8÷320)=N·mm.分别计算斜齿圆拄齿轮受到的三个力: 圆周力:Ft2=2T2÷d1=4576N;径向力:Fr2=Ft2=1665N;轴向力:Fa2=Ft2/cos=4869N;按弯扭合成强度校核轴径1).画出轴的受力图(图1b).2)作出水平面内的弯矩图(图1c). 支点反向力为:FHA=FHB=N=2286N-截面处的弯矩为MHI=2286X1.8/2=N·mm-截面处的弯矩为MH

20、=2286X29=66294N·mm3)作垂直面内的弯矩图（图1d ）。FVA=Fr2/2-Fa2·d/2L=-714.85NFVB=Fr2- FVA=1665-(-714.85)=2379.85N-截面左侧弯矩为MVI左= FVA×L/2=-714.85×1.8/2=-42176.15N·mm-截面右侧弯矩为MVI右= FVB×L/2=2379.85×1.8/2=.15N·mm-截面处的弯矩为MV=FVB×29.5=1671×29.5=.15N·mm4)作合成弯矩图（图1e） M=M

21、H2+MV2-截面MI左=MH12+MV1左2=N·mm M1右=MH12+MV1右2=N·mm-截面M=MV2+ MHII2 =（49294.5）2+ = 57907N·mm5) 作转矩图(图1f)T2=N·mm五.轴承及联轴器的选择 由轴的设计可得，查阅手册，在从动轴上选择代号为6209型轴承，在主动轮上选择代号为6211型轴承。六.键的选用与确定查表选用A型圆头普通平键.七. 机体的结构设计 于机体的结构复杂,故选用铸造形机体,且本机体强度要求不是太大选用一般用灰铸铁材料制造,为了使用机体内的各种部件便于安装和拆卸故选用一个水平剖面.所以箱体各个零件的尺寸如下:箱座壁厚 14mm箱盖壁厚1 11mm箱盖凸缘厚度b1 16.5mm箱座凸缘厚度b 21mm地脚螺钉直径df 30mm地脚螺钉数目n 8轴承旁连接螺钉直径d1 22.5mm箱盖与箱座联接螺钉直径d2 16.5mm联接螺栓d2的间距L 180mm轴承端盖螺钉