一级减速器机械设计基础课程设计

重庆机电职业技术学院 课程设计说明书 设计名称： 机械设计基础 题 目： 带式输送机传动装置 学生姓名： 彭 浪 专 业： 机械设计与制造 班 级： 2012 级 5 班 学 号： 1260720151102 指导教师： 杨 阳 日 期： 2013 年 12 月 8 日 重庆机电职业技术学院 课程设计任务书 机械设计与制造 专 业 2012 年级 5 班 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 题号参数 1 2 3 4 5 运输带工作拉力 F/（KN） 3.2 3.4 3.5 2.8 2.6 运输带工作速度 V/（m/s） 1.5 1.6 1.8 1.5 1.4 卷筒直径 D/(mm) 400 400 400 450 450 题号参数 6 7 8 运输带工作拉力 F/（KN） 2.4 2.2 2.1 运输带工作速度 V/（m/s） 1.5 1.4 1.5 卷筒直径 D/(mm) 400 400 500 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 1 2 拟定设计方案 1 3 传动件的设计计算 2 4 画装配图 2 5 画零件图 2 6 编写设计说明书 2 五、成绩评定 指导教师 杨 阳 签名 日期 2014 年 1 月 8 日 系主任 张利国审核 日期 2014 年 1 月 10 日 目 录 一 设计任务的分析 .1 1.1 本课程设计的目的 1 1.2 本课程设计的内容、任务及要求 1 1.2.1 课程设计的内容 1 1.2.2 课程设计的任务 1 1.2.3 课程设计的要求 1 1.3 课程设计的步骤 2 1.3.1 设计准备工作 2 1.3.2 总体设计 2 1.3.3 传动件的设计计算 2 1.3.4 装配图草图的绘制 2 1.3.5 装配图的绘制 2 1.3.6 零件工作图的绘制 2 1.3.7 编写设计说明书 2 二 传动装置的总体设计 .3 2.1 选择电动机 3 2.1.1 选择电动机类型 3 2.1.2 选择电动机的容量 3 2.1.3 确定电动机转速 3 2.2 计算总传动比和分配传动比 4 2.2.1 总传动比 5 2.2.2 运动和动力参数计算 5 2.3 传动零件的设计计算 5 2.3.1 V 带的设计 5 2.3.2 齿轮的设计 6 2.3.3 轴的设计 8 2.3.4 输出轴的强度校核 .10 2.3.5 轴承的校核 12 2.3.6 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 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。 3 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，闭式齿轮传动联 轴 器轴 承 效率 =0.97，V 带效率 =0.96，滚筒效率 =0.96 代入得齿 轮带 滚 筒 传动装置总效率： = =0.85总 带 齿 轮联 轴 器 滚 筒 2轴 承 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) 1 Y132S2-4 7.5 1500/1440 2 Y132M2-6 7.5 1000/960 3 Y160L-8 7.5 750/720 则可选用 Y132M2-6 电动机，满载转速 960r/min, 额定功率为 7.5Kw 2.2 计算总传动比和分配传动比 2.2.1 总传动比 Iz=960/71.66=13.4 V 带的传动比为 I1=2.68 减速器的传动比为 i2=Iz/i1=13.4/2.68=5 2.2.2 运动和动力参数计算 0 轴（电动机轴） P0=Pd=5.5Kw 7.5KwdP0 960r/minn =95507.5/960=74.61（N.m）00/95T 1 轴（高速轴既输入轴） )(2.7.960kwP带 = /i1=960/2.68=358.21r/min1n =95507.2/358.21=191.95（N.m）/95T 2 轴（低速轴既输出轴） )(84.60.972.1 kwP轴 承齿 轮 = /i2=358.21/5=71.64 r/min2n =95506.84/71.64=911.81（N.m）/950T 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 5 2.3 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 5 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) 298.9a0 854 取 a0=500mm 则 L0=2a0+/2(dd1+dd2)+（d d2d d1） 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，P 0=0.126kw,由表 6-3 的，K L=0.99,由表 6-7 得，k =0.93 所以，Z = =7.5/(1.16+0.126)X0.99X0.93=6.3Poclo)(c 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)=2238.4N 2.3.2 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 31 2cosFdSZYKT 、 转矩 1 =9.55 106P1/n1=9.55 1067.2/358.21=1.9105（N.mm）T 、 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=740MPa N1=60njLh=60358.211（552516）=4.4710 8 N2= 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=（Y N1 Flim1）/S F=586.67MPa 【 F】 2=（Y N2 Flim2）/S F=493.33MPa 0.0075MPa-11FSY 0.0082MPa-12FS 则 m1.17 =2.63F1 2dZcosSYKT 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=186mmcos2)(1Mn =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=62.1mm d2=mz2/cos=310.6mm b=d 1=0.962.1=55.89mm 7 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+1