机械设计之单级圆柱齿轮减速器

课程设计说明书 课程名称： 机械设计基础A 设计题目：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动 专 业： 工业设计 班级： 0901 学生姓名: 欧亚军 学 号: 指导教师: 余江鸿 湖南工业大学教务处 制年 月 日题目名称：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动一：工作条件工作年限15工作班制1工作环境灰尘极少载荷性质轻微冲击生产批量单件滚筒效率0.96二：技术数据(电机转速为600900r/min)滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mm22001.5280400三：设计任务1、设计计算说明书一份，内容包括：传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。2、A1装配图1张四：课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12011.1.32011.1.3分配课程设计任务，发设计任务书22011.1.42011.1.4分析机构运动简图32011.1.52010.1.6带传动/齿轮传动设计计算42011.1.72011.1.8装配图及零件图绘制52011.1.92011.1.9汇总主指导教师签名余江鸿日期： 2010年12月29日五：主要参考资料：1 刘扬、王洪等，机械设计基础(第1版)，北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2010年8月2 王洪、刘扬，机械设计课程设计，北京，北京交通大学出版社，2010年3月3 闻邦椿，机械设计手册1(第5版)，北京，机械工业出版社，2010年1月4 闻邦椿，机械设计手册2(第5版)，北京，机械工业出版社，2010年1月目 录一、拟定传动方案5二、选择电动机6三、传动装置总传动比及其分配7四、传动装置的运动及动力参数计算8五、V带传动设计10六、轴的设计13七、键连接的选择和校核14八、课程设计总结和参考文献15一、拟定传动方案 结 果传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。传动方案拟定：题目：带式运输机传动装置的设计1.工作条件：1班制，使用年限15年，载荷有轻微冲击，小批量生产，滚筒效率为0.96。2.原始数据：滚筒圆周力F=2200N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=280mm，长度L=400mm，电机转速为600900r/min。传动简图：二:选择电动机 1:电动机类型和结构型式的选择： 按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。2:确定电动机的功率： 传动装置的总效率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒. 查设计P18表3-3：带=0.95，2轴承=0.99*0.99，齿轮=0.97，联轴器=0.99，滚筒=0.96 带入上式可得：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.8584.电机所需的工作功：Pd=FV/1000总=22001.5/10000.8584 =3.844kw.满足Pe=Pd条件的Y系三项交流异步电动机额定功率Pe应取为4Kw.查设计P112表12-1.选型号为Y160M1-8的电动机。电动机型号额定功率满载转速电流额定转矩最大转矩额定电流Y160M1-84.07159.912263:确定电动机转速:由上表可知电动机的满载转速nm=715r/min,工作转速nw=60000v/D=60000*1.5/3.14*280=102.37r/min.=三:传动装置总传动比: 合理地分配各级传动比，是传动装置总体设计中的一个重要问题，它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。分配传动比主要考虑下列诸因素。1.各级传动比一般应在常用的范围内，知常用传动机构的主要特性及适用范围。2.各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。3.在两级或多级齿轮减速器中，应使各级传动大齿轮的浸油深度大致相等，以便于实现统一的浸油润滑。4.尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。 根据电动机满载转速n=715r/min和工作机转速nw=102.37 r/min,可得传动装置所要求的总传动比i= n/nw=715/102.37=6.98 分配各级传动比由传动方案知，传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积，即a. 查设计P19表3-4取i带= 3. 四:传动装置的运动及动力参数计算: 在选定电动机型号、分配传动比之后，可计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。 计算各轴转速（r/min）: 式中，n电动机的满载转速；电动机轴至轴的传动比。同理， n=n/ =nm/( ) n=n/=nm/() 其余类推，得电动机满载 ：n=715r/min2轴：n=n/i带=715/3=238.33r/min3轴：n=n/i齿轮=n/() =715/3/2.33=102.29r/min4轴：n=n/i2=n/()=715/3/2.33/1=102.29r/min式中i带电动机轴至轴的传动比(带传动) i齿轮轴至轴的传动比(齿轮传动) 轴至轴的传动比计算各轴的功率（kW）:P1=P=3.844kwP2=P带=3.65kWP3= PI轴承齿轮=3.650.990.97 kW=3.51kWP4= PII轴承联轴器=3.510.990.99kW=3.44kW工作机轴功率 =P=3.440.96kW=3.30kW计算各轴转矩: 电动机的输出转轴: =9550P/ n=95503.844/715 = 51.34 T2=带i带=51.3430.95=146.32T3=TIi带轴承齿轮=0.950.993113.64=320.64 T4=TII轴承联轴器=320.6410.990.99=314.26工作机输出转矩= T= 314.260.96=301.69F=2200NV=1.5m/sD=280mmL=400mm=0.8584Pd=3.844kwPe=4Kwnm=715r/minnw=102.37r/mini=6.98i带=3N2=238.33 r/minN3=102.29r/minN4=102.29 r/minP1=3.844kwP2=3.65kWP3=3.51kWP4=3.44 kW=3.30kW=51.34 T2=146.32T3=320.64T4=314.26五:V带传动设计:带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。 确定设计功率（kW）: 由课本P151表10-7得：kA=1.1 P=3.84KWPC=KAP=1.13.844=4.23KW 选择普通V带截型: 据PC=4.23KW和n=238.33r/min由课本P152图10-8得：选用B型V带 确定带轮的基准直径d并验证带速:初选小带轮的基准直径 查课本P152表10-8.取小带轮的基准直径d=132mmd=125mm。验证带速：v=(dn)/()=(3.)/()m/s= 4.94m/s 因 vd=125mm v=(dn)/()=(3.)/()m/s=5.24 m/s 因 5m/sv=38.34mm考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，查课本P292表16-3，则取最细的轴径d1=40mm轴的结构设计:轴上零件的定位，固定和装配: 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定.确定轴各段直径和长度: d1=40mm，考虑前面所述决定径向尺寸的各种因素，其他各段直径可确定为： 考虑在处联轴器用轴肩实现轴向定位，所以，=+2(0.070.1)=45.648mm取 d2=47mm 齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处应大于，所以，=+(13)=4850mm取 d3=50mm 满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取=50mm与用轴肩实现轴向定位，齿轮在左端用轴环定位,轴环直径，所以 取 =60mm确定各轴的长度：工段：d1=40mm 轮缘宽度B=63mm， 长度取L=65mm 选用6210型深沟球轴承，其内径为d=50mm, 宽度B=20mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。 选择轴承型号: 由于和两处都安装轴承，初选深沟球轴承，查设计P149表15-4，可知，轴承代号为6210，轴承宽度B=20mm，安装尺寸为=57mm.七：键连接的选择和校核:轴径d1=40mm,L1=65mm 查课本P231表13-10得，选用A型平键，得： 键 1610 GB1096-79 l=L1-b=65-16=49mm T=146.32N;m h=10mm 根据课本P234（13-22）式得 p=4T/dhl=4/401049 =29.86MpaR(5060Mpa) 故该键合适。八：课程设计总结和参考文献： 从整体上来说通过详细的计算和仔细的校核并且结合了实际情况，设计的过程基本正确. 课程设计使我们对所学的知识得到了一次系统，完整的复习，让我们初步了解到机械的选择、设计与加工基本知识.课程设计的过程中，进一步增强了数据的处理和一些细节处理的能力.在设计过程中的经验教训总结：1.设计的过程中必须严肃认真，刻苦专研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高.2.机械设计课程设计是在老师的指导下独立完成的.必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题.3.设计中要正确处理参考已有资料和创新的关系。熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复的工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证.善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面.4.整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据，结果，参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理有据.这对设计正常进行，阶段自我检查和编写计算说明书都是必要的.5.课程设计达到了专业学习的预期目的.在几个星期的课程设计之后，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习.6.在设计的过程中，还有一些小的问题还未能处理的很好，我会努力找的到不足，多加注意，以便以后能做的更好.参考文献1 刘扬、王洪等，机械设计基础(第1版)，北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2010年8月2 王洪、刘扬，机械设计课程设计，北京，北京交通大学出版社，2010年3月3 闻邦椿，机械设计手册1(第5版)，北京，机械工业出版社，2010年1月K=1.1P=3.844kW=4.23kW B带型d=140mmv=5.24 m/sdd2=425mma=450mmL=1832.175mmL=1800mma433.91mm