1级圆柱带传动设计.doc

一、设计任务书一、 课程设计的目的； 机械零件课程设计是机械零件课程的最后一个重要教学环节，也是机械类专业学生第一次较全面的设计训练，其基本目的是；1 具体应用和巩固机械零件课程以及其它有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，培养理论联系实际的正确思想和分析与解决工程实际问题的能力。2 通过具体的机械设计，使学生在计算、制图、运用资料、手册、标准和规范以及使用经验数据，进行经验估算和处理数据等方面得到基本训练。二、设计内容；1 传动方案的分析和拟定。2 电动机的选择及运动和动力参数的计算。3 传动零件的设计。4 轴的设计。5 轴承及其组合部件的设计。6 键联接和链连接的选择及较核。7 箱体、润滑及附件的设计。8 装配图和零件图的设计。9 设计计算说明书的编写。二、 设计题目； 用于带式运输机传动系统齿轮减速器。1 已知条件；工作情况；三班制工作，连续单向运转，载荷平稳，室内工作。使用期限；5年，其中3年进行一次大修。生产条件；中等规模机械加工厂，可生产78级精度齿轮。工艺要求；运输带速度误差 +5%。2 传动示意图；（1） 电动机（2） 三角传动机（3） 减速箱（4） 链传动运输带运输带卷筒1.拟定传动方案为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即v=0.8m/s;d=500mm; nw=60*1000*v/(*d)=60*1000*0.8/(3.14*500) 2.选择电动机）电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件，选用一般用途的（）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。）电动机容量（）卷筒轴的输出功率f=3000n; pw=f*v/1000=3000*0.8/1000 (2)电动机输出功率pdpd=pw/t传动装置的总效率t=t1*t22*t3*t4*t5式中，t1,t2,为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表查得：链传动一副t4=0.99; 滚动轴承2对t2=0.99; 圆柱齿轮闭式1对t3=0.97; v带开式传动1幅t1=0.95; 卷筒轴滑动轴承润滑良好1对t5=0.98; 则t=t1*t22*t3*t4*t5=0.95*0.992*0.97*0.99*0.980.8762 故pd=pw/t=2.4/0.8762 =2.73（）电动机额定功率ped由第二十章表选取电动机额定功率ped=4kw。3）电动机的转速为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表查得v带传动常用传动比范围26，链传动常用传动比范围2-6，单级圆柱齿轮传动比范围36，同步转速为720r/min选定电动机型号为16018。）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表、表查出16018型电动机的方根技术数据和外形、安装尺寸，并列表刻录备用。电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径mmy1604kw7207507328大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 计算传动装置总传动比和分配各级传动比）传动装置总传动比nm=720r/min; i=nm/nw=720/30.5=23.6 ）分配各级传动比取v带传动比为i1=3; 链传动的传动比为1.5则单级圆柱齿轮减速器比为i2=i/i1.i2=5.25 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。计算传动装置的运动和动力参数）各轴转速电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为n0=nm; n1= 160r/min n2= =30.53r/min ）各轴输入功率按机器的输出功率pd计算各轴输入功率，即p0=ped=2.73kw 轴i 的功率p1=p0*t1=2.73*0.95*0.97=2.51kw 轴ii功率p2=p1*t2*t3=2.51*0.99*0.97=2.41kw ）各轴转矩t0=9550*p0/n0=9550*2.73/720=39.7917 nm t1=9550*p1/n1=9550*2.51/160=113.4063 nm t2=9550*p2/n2=9550*2.41/30.53=580.5878 nm 二、设计带轮1、计算功率p=ped=2.73kw 一班制，工作小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机查课本表，得ka=1.1; 计算功率pc=ka*p=1.1*2.733.003kw 2选择普通带型号n0 =720r/min 根据pc=3.003kw，n0=720r/min,由图13-15（205页）查得坐标点位于a型d1=80100、确定带轮基准直径表及推荐标准值小轮直径d1=100mm; 大轮直径d2=d1*3.5=100*3.5=350mm 取标准件d2=355mm; 4、验算带速验算带速v=*d1*n0/60000=3.14*100*720/60000=5.0265m/s 在525m/s范围内从动轮转速n22=n0*d1/d2=720*100/355=270.4225m/s n21=n0/3.5=720/3.5=205.71m/s 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-205.71/274.2857=0.2 5、v带基准长度和中心距初定中心距中心距的范围amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm a0=350mm; 初算带长lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4/a0 lc = 1461.2mm 选定基准长度表8-7,表8-8查得ld=1600mm; 定中心距a0+(ld-lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm a=420mm; amin=a-0.015*ld=420-0.015*1600=396mm amax=a+0.03*ld=420+0.03*1600=468mm 6、验算小带轮包角验算包角180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a145.2107 120度 故合格7、求v带根数z由式（13-15）得查得 n1=720r/min , d1=120mm查表13-3 p0=0.95由式13-9得传动比i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5查表（13-4）得由包角145.21度查表13-5得ka=0.92kl=0.99z=4.4/(0.95+0.05)*0.92*0.99)=38、作用在带上的压力f查表13-1得q=0.10故由13-17得单根v带初拉力三、链传动已知 p=2.51kw，转速n1 = 240r/min n2 =160r/min 1）选定链轮齿数小链轮齿数 设链速v=0.6-3m/s,由表6-12 取 传动比 i =n1 /n2 大链轮齿数 z2 = i z1 =1.5172）选定链08a,确定中心距 初定中心距 a 0 =40p 计算链长 取 工况系数 表6-13 小链轮齿数系数 表6-14 kz =（z1/19）1.08（设链板疲劳） 链长系数 表6-14 多排链系数 表6-15（单排链）取 额定功率 p0 ka p/ kz kl kp =1.5.93/0.891.041 链节距 根据 p0 及由图6-30选10a滚子链 （与假设链板疲劳相符） 实际中心距 3）验算链速 v= z1 n1 p/601000=1767.13.30/601000与初设相符 4）计算作用在来链轮上的载荷 工作拉力 f1 =1000p/v=10003.30/0.97=3402n 轴上载荷 fq=1.2f1四、齿轮1、齿轮强度由n2=320r/min,p=3.8kw,i=3采用软齿面，小齿轮40mnb调质，齿面硬度为260hbs，大齿轮用zg35s imn调质齿面硬度为225hbs。因，sh1=1.1， sh2=1.1，因：，sf=1.3所以2、按齿面接触强度设计设齿轮按9级精度制造。取载荷系数k=1.5，齿宽系数小齿轮上的转矩 按 计算中心距u=i=5.333mm齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m2.5 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm齿宽b=b1=70mm,b2=60mm3、验算弯曲强度齿形系数yf1=2.57，yf2=2.18按式（11-8）轮齿弯曲强度4、齿轮圆周速度按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。4 轴的设计计算4.1 减速器高速轴的设计4.1.1 选择轴的材料 选45钢，调质处理查表得： 4.12初估轴径根据电动机轴的直径估算轴伸直径d =(0.81.0)d 电 =(0.81.0)42=33.6-42mm.1.4设计轴的结构 （1）轴上零件安装方案该轴从左向右依次装左轴承、齿轮、右轴承。 左轴承和齿轮从轴左端装入，右轴承从轴右端装入。（2）轴上零件固定方案左轴承右侧用套筒轴向定位和固定。因轴承与轴过盈配合，为便于左轴承装拆和减少装拆过程中轴承对非配合段磨损，装左轴承处的轴径应大于其左侧段轴径。齿轮左侧用套筒轴向定位和固定，右侧用轴肩轴向定位和固定，齿轮周向定位和固定用键连接。为便于齿轮安装和避免齿轮在安装过程中对非配合段磨损，装齿轮处的轴径应大于其左侧段轴径。右轴承右端用轴环轴向定位和固定。 各段轴径的确定 取（初选滚动轴承为6208） 根据安装要求取 取d6=d3=40 各段轴长的确定取联轴器轴孔长度为82mm 包含两部分长度，轴承盖凸缘厚贺螺钉头厚，带轮右端至螺钉头距离（1520） l2 取50mm 包含两部分，滚动轴承的宽度（18mm）,滚动轴承右端面至箱体壁的距离（油脂）箱体内壁至齿轮轮毂端面（取）和余额（取）之和。所以l4=b1-2=56-2根据工艺性取l5=23l6取轴承宽度，所以l6=18 根据以上的安装和固定方案设计，轴的结构草图为： 4.15求小齿轮上的作用力（轴的其他计算略） 小齿轮切向力 ft1=2t1/d1=229200/46 小齿轮径向力 轴承处受力 4.2 减速器低速轴的设计4.2.1 选择轴的材料 选45钢正火处理4.2.2 按转矩初步估算轴伸直径 根据轴的材料并考虑到弯矩的影响，由表7-4取根据之前的计算可知 计算轴的直径 由于轴的外伸端装链轮，此处的轴最小，且有键槽，所以计算轴径应大于5%，所以取4.2.3 设计轴的结构，初选滚动轴承 设计轴的结构 该齿轮从左到右依次装入左轴承、齿轮、右轴承，左轴承从左端装入，右轴承从右端装入，左轴承与轴过盈配合，为了避免轴肩破损，装轴承处的轴径要比轴肩尺寸小，为了便于齿轮安装，减少轴承轴表面的磨损装齿轮处的轴径要大于右端的轴径，左右装入的轴承是相同的 各段轴径的确定 d2=d1+2a （初选滚动轴承为6209） 根据安装要求取 取 d5=58 根据安装要求取 d6=48 各段轴长的确定 与链轮相连 取 包含两部分，滚动轴承的宽度（27mm）,滚动轴承右端面至箱体壁的距离（油脂）箱体内壁至齿轮轮毂端面（取）和余额（取）之和。所以 根据工艺性取， l7=274.2.4 结构如图1所示4.2.5 求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 轴的受力 如图2所示 fbt=2t2/d2=2125400/206 垂直面支撑反力 图2 垂直面弯距 见 3 b截面左侧弯矩 b截面右侧弯矩 mbv=favab=39.561 4.2.6求水平面内的支承反力作水平面内的弯矩 水平面支撑反力 水平面弯距 4.2.7 求合成弯矩，作合成弯矩图 根据合成弯距 b截面左侧 b截面右侧 图3，弯矩图4.2.8 作转矩图 见 4.2.9 求当量弯矩，作当量弯矩图 由当量弯距图和轴的结构图可知，b、e两处都可能是危险截面。应分别计算其当量弯距，此处可将轴的切应力视为脉动循环，取 则： b截面左侧当量弯距 b截面右侧当量弯距 b截面当量弯距 在以上两数中取最大值 e截面弯距 e截面合成弯距 e截面当量弯距 4.2.10 校核轴的强度 求危险截面处轴的计算直径 许用应力 轴的材料选用45号钢 调质处理 表7-7 b 截面计算直径 计入键槽的影响 e截面计算直径 检查轴的强度，经上面的计算比较，b截面和e截面的计算直径分别小于其结构设计确定的直径，故安全。五、轴校核：圆周力ft=2t/d1径向力fr=ft*tan =20度 标准压力角d=mz=2.5*101=252.5mmft=2t/d1=2*104.79/252.5=5852.5nfr=5852.5*tan20=2031.9n1、求垂直面的支承压力fr1,fr2 由fr2*l-fr*l/2=0得fr2=fr/2=1015.9n2、求水平平面的支承力fh1=fh2=ft/2=2791.2n3、画垂直面弯矩图l=40/2+40/2+9010=140mmmavfr2*l/21015.9*140/2=71.113nm4、画水平面弯矩图mah=fh*l/2=2791.2*140/2=195.384nm5、求合成弯矩图6、求轴传递转矩t=ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389nm7、求危险截面的当量弯矩从图可见a-a截面是最危险截面，其当量弯矩为轴的扭切应力是脉动循环应力取折合系数a=0.6代入上式可得8、计算危险截面处轴的直径轴的材料，用45#钢，调质处理，由表14-1查得由表13-3查得许用弯曲应力，所以考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径d加4%。故d=1.04*25.4=26.42mm由实际最小直径d=40mm,大于危险直径所以此轴选d=40mm,安全六、轴承的选择由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000系列径向载荷fr=2031.9n，两个轴承支撑，fr1=2031.9/21015.9n工作时间lh3*365*8=8760（小时）因为大修期三年，可更换一次轴承所以取三年由公式式中 fp=1.1,p=fr1=1015.9n,ft=1 (工作环境温度不高)（深沟球轴承系列）由附表选6207型轴承七、键的选择选普通平键a型由表10-9按最小直径计算，最薄的齿轮计算b=14mm,h=9mm,l=80mm,d=40mm由公式所以选变通平键，铸铁键所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。八、减速器附件的选择1、通气器：由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用m181.52、油面指示器：选用油标尺，规格m163、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片m161.55、窥视孔及视孔盖选用板结构的视孔盖九、润滑与密封：1、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为：查课程设计p19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为30mm。2、滚动轴承的润滑采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用l-an15润滑油4、密封方式选取：选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。设计小结：二、课程设计总结设计中运用了matlab科学工程计算软件，用notebook命令调用msword来完成设计说明书及设计总结，在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计，翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件cad 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比