机械设计课程设计说明书-一级圆柱齿轮减速器设计.doc

课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 设计课题 一级圆柱齿轮减速器设计 专 业 材料成型及控制工程 班 级 姓 名 指导老师 课程设计 陈洪涛第 - 2 - 页2011.12 目录 课程设计任务书课程设计任务书3 一、一、传动方案拟定传动方案拟定.4 二、二、电动机选择电动机选择.4 三、三、计算总传动比及分配各级的伟动比计算总传动比及分配各级的伟动比.6 四、四、运动参数及动力参数计算运动参数及动力参数计算.6 五、五、传动零件的设计计算传动零件的设计计算.7 六、六、轴的设计轴的设计.14 七、七、键联接设计及校核键联接设计及校核.24 八、八、滚动轴承设计及校核滚动轴承设计及校核.25 九、九、密封和润滑的设计密封和润滑的设计.26 十、十、联轴器的设计联轴器的设计.27 十一、十一、参考资料参考资料 .27 十二、十二、设计心得及小结设计心得及小结 .28 课程设计 陈洪涛第 3 页2011.12 课程设计任务书课程设计任务书 设计带式运输机传动装置，传动示意图如下： 一、已知条件 1）鼓轮直径 d = 400 mm 2）鼓轮上的圆周力 f = 1.8 kn 3）运输带速度 v = 1.3 m / s 二、技术条件 1) 传动装置的使用寿命预定为 10 年，单班制； 2) 工作机的载荷性质平稳，起动过载不大于 5%，单向回转； 3) 电动机的电源为三相交流电，电压为 380 /220 伏; 4) 允许鼓轮的速度误差为5%； 5) 工作环境：室内。 一、设计要求 1、减速器装配图一张； 2、零件图 2 张（由指导教师指定） ； 3、设计说明书一份，按指导书的要求书写。 课程设计 陈洪涛第 4 页2011.12 一、一、 传动方案拟定传动方案拟定 第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 1.1 工作条件：使用年限 10 年，工作为单班工作制，工作机的载荷 性质平稳，起动过载不大于 5%，单向回转，环境清洁。 1.2 原始数据：滚筒圆周力 f=1800n； 带速 v=1.3m/s； 滚筒直径 d=400mm。 1.3 传动简图（图 1） 二、二、 电动机选择电动机选择 2.1 电动机类型的选择： y 系列三相异步电动机 2.2 电动机功率选择： 2.2.1 传动装置的总功率： 总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9920.970.990.96 =0.867 2.2.2 电机所需的工作功率： 课程设计 陈洪涛第 5 页2011.12 p工作=fv/1000总 =18001.3/10000.867 =2.7kw 2.2.3 确定电动机转速： 计算卷筒工作转速： n筒=601000v/d =6010001.3/400 =62.1r/min 按手册表 13-2 推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减 速器传动比范围 ia=3-6。取 v 带传动比 i1=2-6，则总传动比理 时范围为 ia=6-36。故电动机转速的可选范围为 nd=ia n筒=（6-36）62.1=372.6-2235.6 r/min 符合这一范围的同步转速有 750、1000、和 1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号， 指导书表 12-1 至 12-11。 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、 价格和带传动、减速器的传动比，可见第 3 方案比较适合，则选 n=1500r/min。 2.2.4 确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选 定电动机型号为 y100l2-4。 其主要性能：额定功率：3kw，满载转速 1430r/min，质量 38kg。 课程设计 陈洪涛第 6 页2011.12 三、三、 计算总传动比及分配各级的伟动比计算总传动比及分配各级的伟动比 3.1 总传动比：i总=n电动/n筒=1430/62.1=23 3.2 分配各级伟动比 据指导书 p7 表 1，取齿轮 i齿轮=4.5（单级减速器 i=3-6 合理） i总=i齿轮i带 i带=i总/i齿轮=23/4.5=5.1 四、四、 运动参数及动力参数计算运动参数及动力参数计算 4.1 计算各轴转速（r/min） ni=n 电机=1430r/min nii=ni/i带=1430/5.1=280.4(r/min) niii=nii/i齿轮=280.4/4.5=62.3(r/min) 4.2 计算各轴的功率（kw） pi=p工作=2.7kw pii=pi带=2.70.96=2.59kw piii=pii轴承齿轮=2.590.990.96 =2.46kw 4.3 计算各轴扭矩（nm） ti=9.55106pi/ni=9.551062.7/1430 课程设计 陈洪涛第 7 页2011.12 =18.03nm tii=9.55106pii/nii =9.551062.88/280.4 =88.55nm tiii=9.55106piii/niii=9.551062.46/62.3 =377.09nm 五、五、 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 5.15.1 皮带轮传动的设计计皮带轮传动的设计计 带速验算： v=n1d1/（100060） =1430100/（100060） =7.48m/s （1）选择普通 v 带型号 由 pc=kap=1.03=3（ kw） 根据课本 p219 表 13-15 可知，故取 a 型 v 带 （2）确定带轮的基准直径，并验算带速： 则取小带轮 d1=100mm d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =5.1100(1-0.02)=499.8mm 由课本表 13-9 取 d2=500mm (虽使 n2略有减少，但其误差小 于 5%，故允许) 课程设计 陈洪涛第 8 页2011.12 介于 5-25m/s 范围内，故合适 （3）确定带长和中心距 a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（100+500）a02（100+500） 420a01200 初定中心距 a0=700 ，则带长为 l0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2700+（100+500）/2+（500-100）2/(4700) =2399.14 mm 由表 13-2 选用 ld=2500 mm 的实际中心距 a=a0+(ld-l0)/2=700+(2500-2399.14)/2=750.43mm （4）验算小带轮上的包角 1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(500-100)57.3/750.43=149.5120合适 （5）确定带的根数 z=pc/（(p0+p0) klk） =3.0/（1.32+0.17）1.090.92） = 2.01 故要取 3 根 a 型 v 带 （6）计算轴上的压力 由书 13-17 的初拉力公式有 课程设计 陈洪涛第 9 页2011.12 f0=500pc（2.5/k-1）/zv+q v2 =5003.0（2.5/0.92-1）/（37.48）+0.17.482 =120.39 n 由课本 13-19 得作用在轴上的压力 fq=2zf0sin(/2) =23120.39sin(149.5/2)=696.9 n 带轮示意图如下： 小带轮实心式 课程设计 陈洪涛第 10 页2011.12 大带轮腹板式 5.25.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 40cr 调质，齿面硬度为 217-286hbs。大齿轮选用 45 钢，调质，齿 面硬度 197-286hbs；根据课本 p139 表 6-12 选 8 级精度。齿面精糙 度 ra3.2-6.3m (2)按齿面接触疲劳强度设计 d176.43(kt1(u+1)/duh2)1/3 确定有关参数如下：传动比 i齿=4.5 取小齿轮齿数 z1=20。则大齿轮齿数： z2=iz1=4.520=90 课程设计 陈洪涛第 11 页2011.12 实际传动比 i0=90/20=4.5 传动比误差：i-i0/i=4.5-4.5/4.5=0%9056.2n 此轴承合格 2.输出轴的轴承设计计算 课程设计 陈洪涛第 26 页2011.12 （1）初步计算当量动载荷 p 因该轴承在此工作条件下只受到 fr 径向力作用，所以 p=fr=2816.4n （2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 =14805.7n3 1 6 1 6 29200 10 3 . 6260 1 4 . 28161 . 1 10 60 h t p l n f pf c （3）选择轴承型号 查课本表 11-5，选择 6211 轴承,其 cr=43.2kn14.8kn 此轴承合格 九、九、 密封和润滑的设计密封和润滑的设计 1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密 封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封 的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡 灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。 2润滑 (1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度 v 12m/s,采用浸 油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同 时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离 h 不应小 于 3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就 可以决定所需油量，单级传动,每传递 1kw 需油量 v0=0.35- 0.7m3。 课程设计 陈洪涛第 27 页2011.12 (2)对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供 油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时 也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。 十、十、 联轴器的设计联轴器的设计 （1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不 高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算 计算转矩 tc=kat=1.3377.09=490.2 nm， 其中 ka 为工况系数，由课本表 17-1 得 ka=1.3 （3）型号选择 根据 tc，轴径 d，轴的转速 n， 查标准 gb/t 50142003，选用 lx3 型弹性柱销联，其额定转矩t=1250nm, 许用转速n =4700r/min ,故符合要求。 十一、十一、参考资料参考资料 机械设计基础（第五版） 杨可桢主编高等教育版社 机械设计课程设计手册吴宗泽主编高等教育出版社 机械制图（第五版） 何铭新主编高等教育出版社 课程设计 陈洪涛第 28 页2011.12 互换性与技术测量（第四版） 谢铁邦华中科大出版社 十二、十二、设计心得及小结设计心得及小结 机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了 1 周的 课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关 各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中 难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现 误差，如果是