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文档简介

机械基础课程设计说明书设计任务书1、题目1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图2、参考方案(1)V带传动和一级闭式齿轮传动(2)一级闭式齿轮传动和链传动(3)两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件输送带工作拉力F/N输送带工作速度V/MS1卷筒直径D/MM160011180(1)工作情况一班制,输送机连续单向运转,载荷有轻微震动,室内工作,少粉尘。(2)使用期限10年,大修期三年,每年工作300天。(3)生产批量100台(属小批生产)。(4)工厂能力中等规模机械厂,可加工78级精度齿轮。(5)动力来源三相交流(220V/380V)电源。(6)允许误差允许输送带速度误差。55、设计任务(1)设计图。一级直齿(或斜齿)圆柱齿轮减速器装配图一张,要求有主、俯、侧三个视图,图幅A1,比例11(当齿轮副的啮合中心距时)或10A115(当齿轮副的啮合中心距时)。0A(2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。目录一传动装置的总体设计1、传动方案的确定12、电动机的选择13、传动装置的总传动比的计算和分配34、传动装置的运动和动力参数的确定3二传动零件的设计1、V带设计52、齿轮传动设计73、轴的设计114、滚动轴承的选择与校核计算185、键联接的选择及其校核计算196、联轴器的扭矩校核207、减速器基本结构的设计与选择21三箱体尺寸及附件的设计1、箱体的尺寸设计232、附件的设计25四设计心得27五参考文献29六主要设计一览表30七附图31设计内容一、传动装置的总体设计1、确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。2、选择电动机(1)选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V,Y系列。(2)选择电动机的额定功率带式输送机的性能参数选用表1的第6组数据,即输送带工作拉力F/N输送带工作速度V/MS1卷筒直径D/MM160011180表一工作机所需功率为KWSMNFVW7610/160P从电动机到工作机的传动总效率为21345其中、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性12345套柱销联轴器和滚筒的效率,查取机械基础P459的附录3选取095、1097(8级精度)、099(球轴承)、0995、0962345故221345097905960842086电动机所需功率为又因为电动机的额定功率D6P2408WKWEDP查机械基础P499的附录50,选取电动机的额定功率为22KW,满足电动机的额定功率。DEP(3)确定电动机的转速传动滚筒轴工作转速601M/S601674/MIN348WVNRD查机械基础P459附录3,V带常用传动比为I124,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为I235(8级精度)。根据传动装置的总传动比I与各级传动比I1、I2、IN之间的关系是II1I2IN,可知总传动比合理范围为I620。又因为,WMNI故电动机的转速可选择范围相应为70284R/I2348R/IN符合这一范围的同步转速有750R/MIN、1000R/MIN和1500R/MIN三种。(4)确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较,查机械基础P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比,列于下表电机转速R/MIN方案电机型号额定功率同步满载电机质量参考价格总传动比KW转速转速KG(元)1Y100L14221500142038760121662Y90S622100091063102277973Y132S822750710798006083表二为降低电动机重量和价格,由表二选取同步转速为1500R/MIN的Y系列电动机,型号为Y100L14。查机械基础P500附录51,得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸MM,见以下两表电动机的技术数据电动机型号额定功率(KW)同步转速(R/MIN)满载转速(R/MIN)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y100L1422150014202222表三电动机的安装及有关尺寸MM中心高HMM外形尺寸1LACDH2底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE键公称尺寸FH10038058024160140120942868100表四3、传动装置的总传动比的计算和分配(1)总传动比12166(2)分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为II1I2。根据V带的传动比范围I124,初选I13042,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I235(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使带传动比小于齿轮传动比,即I带DDMIN(DD1根据P295表134查得)212304,803426MDDI所以由机械基础P295表134查“V带轮的基准直径”,得250MM2D误差验算传动比(为弹性滑动21503178DI误率)误差符合要求135704201385I误带速18V9/660DNMS满足5M/S300MM,所以宜选用E型轮辐式带轮。总之,小带轮选H型孔板式结构,大带轮选择E型轮辐式结构。(7)确定带的张紧装置选用结构简单,调整方便的定期调整中心距的张紧装置。(8)计算压轴力由机械基础P303表1312查得,Z型带的初拉力F055N,上面已得到16174O,Z6,则1A1A16742SIN5SINN5162OOFZ(9)带轮的材料选用灰铸铁,HT200。2、减速器内传动件的设计(齿轮传动设计)(1)选择齿轮材料、热处理方法及精度等级齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动,传动速度不高,传动尺寸无特殊要求,属于一般的齿轮传动,故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础P322表1410,小齿轮选用45号钢,调质处理,硬度260HBS;大齿轮选用45号钢,调质处理,硬度为220HBS。精度等级初选减速器为一般齿轮传动,圆周速度不会太大,根据机械设计学基础P145表57,初选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动,齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定,其设计公式为12315EHDKMUZD确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮,圆周速度也不大,精度也不高,而且齿轮相对轴承是对称布置,根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础P147表58,得K的范围为1416,取K15。小齿轮的转矩1120990/9542758427584678/MINKWMNNMMR接触疲劳许用应力LIMIHNPZS)接触疲劳极限应力由机械设计学基础P150图530中的MQ取值线,根据两齿轮的齿面硬度,查得45钢的调质处理后的极限应力为600MPA,560MPALIM1HLIM2H)接触疲劳寿命系数ZN应力循环次数公式为N60NJTH工作寿命每年按300天,每天工作8小时,故TH30010824000HN16046679812400067221088267210610I4查机械设计学基础P151图531,且允许齿轮表面有一定的点蚀ZN1102ZN2115接触疲劳强度的最小安全系数SHMIN查机械设计学基础P151表510,得SHMIN1)计算接触疲劳许用应力。HP将以上各数值代入许用接触应力计算公式得LIM11N60261HNPZMASLI22MN54PHP)齿数比因为Z2IZ1,所以214Z)齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置,且为软齿面传动,查机械基础P326表1412,得到齿宽系数的范围为0811。取。1D)计算小齿轮直径D1由于,故应将代入齿面接触疲劳设计公式,得2PP2133155891547814580M6EHDZKMUD圆周速度V11467985012/60NDVMS查机械设计学基础P145表57,V1和N2,查机械设计学基础86386310P156图534得,YN11,YN21弯曲疲劳强度的最小安全系数SFMIN本传动要求一般的可靠性,查机械设计学基础P151表510,取SFMIN12。)弯曲疲劳许用应力将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得FLIM1PNN80YMPA15S2FLI2PMN7467A)齿根弯曲疲劳强度校核11125281MPA37603FFFPKTYBD122247260FFFPAM因此,齿轮齿根的抗弯强度是安全的。3、轴的设计(1)高速轴的设计选择轴的材料和热处理采用45钢,并经调质处理,查机械基础P369表161,得其许用弯曲应力,。160MA1806A初步计算轴的直径由前计算可知P1209KW,N1466798R/MIN其中,A取112。133209108M467DN主考虑到有一个键槽,将该轴径加大5,则2018521M2查机械基础P458附录1,取D25MM轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴,即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求,初步确定轴的结构。设有7个轴段。1段该段是小齿轮的左轴端与带轮连接,该轴段直径为25MM,查机械基础P475附录23,取该轴伸L160MM。2段参考机械基础P373,取轴肩高度H为15MM,则D2D12H28MM。此轴段一部分用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。3段此段装轴承,取轴肩高度H为1MM,则D3D22H30MM。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24,此处选用的轴承代号为6306,其内径为30MM,宽度为19MM。为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小12MM。取此段长L317MM。4段与6段为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便,齿轮与轴承之间要有一定距离,取轴肩高度为2MM,则D4D6D32H33MM,长度取5MM,则L4L65MM。5段此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径D60MM可知,D660MM。因1为小齿轮的宽度为70MM,则L570MM。7段此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即D730MM,L717MM。由上可算出,两轴承的跨度LMM17209高速轴的轴段示意图如下按弯矩复合强度计算A、圆周力12475812360TMFNDB、径向力01TANTAN58R)绘制轴受力简图)绘制垂直面弯矩图轴承支反力1582942AYBFRN137165AZBT由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为1972542809CAYMFNM如图)绘制水平面弯矩图29712653465CAZLMFNM)绘制合弯矩图222211580934657801CVHMCNM)绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取06,10642758648AMNM)绘制当量弯矩图截面C处的当量弯矩222213678016475841CENM校核危险截面C的强度轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W01D43134851248600CEMCMPAPAW所以轴强度足够。(2)低速轴的设计选择轴的材料和热处理采用45钢,并经调质处理,查机械基础P369表161,得其许用弯曲应力,。160MPA1806A初步计算轴的直径由前计算可知P22007KW,N2116700R/MIN计算轴径公式32PDAN即其中,A取106。23320716236PDMN考虑到有一个键槽,将该轴径加大5,则270587查机械基础P458附录1,取D30MM轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求,并考虑配合高速轴的结构,初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径D132MM,根据机械基础P482附录32,选用弹性套柱销联轴器,其轴孔直径为8231BJLT32MM,轴孔长度为60MM。根据联轴器的轴孔长度,又由机械基础P475附录23,取轴伸段(即段)长度L158MM。2段查机械基础P373,取轴肩高度H为15MM,则D2D12HMM3513此轴段一部分长度用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。3段取轴肩高度H为25MM,则D3D22H352MM。此段装轴承与405套筒。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24,此处选用的轴承代号为6208,其内径为40MM,宽度为18MM。为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小12MM。取套筒长度为10MM,则此段长L3(182)10228MM。4段此段装齿轮,取轴肩高度H为25MM,则D4D32HMM。因为大齿轮的宽度为60MM,则L4604520258MM5段取轴肩高度H为25MM,则D5D42H50MM,长度与右面的套筒相同,即L510MM。6段此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即D640MM,L617MM。由上可算出,两轴承的跨度L。1820698M低速轴的轴段示意图如下按弯矩复合强度计算A、圆周力2M16403517TFNDB、径向力02ANTAN249RT)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ2496RAYBN21357085TAZBF由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为受力图1982461054CAYLMFNM)截面C在水平面上弯矩为27536CAZ)合成弯矩为22211054318653479CCCMNM)转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取06,截面C处的当量弯矩222201658ECCA校核危险截面C的强度轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W01D4313104658PAAB352312MM;低速轴L2AB45387MM由前设定高速轴的L60MM,低速轴的可知,满足要求。1ML5828确定轴的轴向尺寸高速轴(单位MM)D1D2D3D4D5D6D7各轴段直径25283033603325L1L2L3L4L5L6L7各轴段长度606017570517低速轴(单位MM)D1D2D3D4D5D6各轴段直径323540455040L1L2L3L4L5L6各轴段长度5860285810174、滚动轴承的选择与校核计算根据机械基础P437推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同,取10年,一年按300天计算,TH30010824000H(1)高速轴承的校核选用的轴承是6306深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为ARDYFXFP由机械基础P407表186查得,FD1218,取FD12。因为FA10N,FR15188N,则R查机械基础P407表185得,X1,Y0。12862625DRFXNK查机械基础P406表183得FT1,查机械基础P405得深沟球轴承的寿命指数为3,CR208KN;则663102610280124047956TRHFCLHNP所以预期寿命足够,轴承符合要求。(2)低速轴承的校核选用6208型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为ARDYFXFP由机械基础P407表186查得,FD1218,取FD12。因为FA20N,FR2492N,则R查机械基础P407表185得,X1,Y0。127409DFXRN查机械基础P406表183得FT1,查机械基础P405得深沟球轴承的寿命指数为3,CR228KN;则6631061028024017594THFCLHNP所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算(1)选择键的类型和规格轴上零件的周向固定选用A形普通平键,联轴器选用B形普通平键。高速轴(参考机械基础P471、附录17,袖珍机械设计师手册P835、表1512A)根据带轮与轴连接处的轴径25MM,轴长为60MM,查得键的截面尺寸B8MM,H7MM根据轮毂宽取键长L40MM高速齿轮是与轴共同制造,属于齿轮轴。低速轴根据安装齿轮处轴径,查得键的截面尺寸,MD45MHB914根据轮毂宽取键长。L08根据安装联轴器处轴径,查得键的截面尺寸,32180取键长L50MM。根据轮毂宽取键长L72MM(长度比轮毂的长度小10MM)(2)校核键的强度高速轴轴端处的键的校核键上所受作用力210427583064MFND)键的剪切强度0686PA34210760FPAABL键的剪切强度足够。)键联接的挤压强度3050,取40MM44箱体内壁至箱底距离20MM0H减速器中心高H,取H185MM。A2409R20185M箱盖外壁圆弧直径R15箱体内壁至轴承座孔外端面距离L11LC2(510)8650M箱体内壁轴向距离L212B3两侧轴承座孔外端面间距离L31250M2、附件的设计(1)检查孔和盖板查机械基础P440表204,取检查孔及其盖板的尺寸为A115,160,210,260,360,460,取A115MMA195MM,A275MM,B170MM,B90MMD4为M6,数目N4R10H3ABA1B1A2B2HRNDL11590957075503104M615(2)通气器选用结构简单的通气螺塞,由机械基础P441表205,取检查孔及其盖板的尺寸为(单位MM)DDD1SLLAD1M22153225422291547(3)油面指示器由机械基础P482附录31,取油标的尺寸为视孔MD20D34MD21D32MH16A形密封圈规格5(4)放油螺塞螺塞的材料使用Q235,用带有细牙螺纹的螺塞拧紧,并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。由机械基础P442表206,取放油螺塞的尺寸如下(单位MM)DD0LLADSD1M24234311642542226(5)定位销定位销直径,两个,分别装在箱体的长对角线上。62D081M121224,取L25MM。1LB(6)起盖螺钉起盖螺钉10MM,两个,长度L箱盖凸缘厚度B112MM,取L15MM,端部制成小圆柱端,不带螺纹,用35钢制造,热处理。(7)起吊装置箱盖上方安装两个吊环螺钉,查机械基础P468附录13,取吊环螺钉尺寸如下(单位MM)D(D)D1MAXD1(公称)D2MAXH1MAXHD4M8912021171836R1RMINL公称AMAXB(MAX)D2(公称MIN)H2公称MIN411625101325箱座凸缘的下方铸出吊钩,查机械基础P444表207得,BC1C2181634MMH08B3408272MMH05H136MMR2025B68MMB22816MM四、设计心得终于,做到了这里,作图部分也已经用AUTOCAD磕磕碰碰地做完了,我们本专业的第二个设计一级直齿圆柱齿轮减速器的设计终于告一段落。回顾整个设计过程,除了难还有的是感慨。简简单

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