机械设计课程设计-设计一用于带式传动的单级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计基础课程设计学生姓名：学号：年级：专业：院（系）：指导教师：时间：设计任务书设计一用于带式传动的单级斜齿圆柱齿轮减速器。带式运输机在常温下连续工作，单向运转，空载启动，工作载荷平稳，两班制使用期限：8年大修期：3年生产批量：大批量生产动力来源：电力，三相交流电，380v/220v题目数据：组号3运输带工作拉力f/kn2.7运输带工作速度v/(m/s)1.5滚筒直径d/mm450运输队允许速度误差5%设计任务要求：（1）绘制减速器装配图一张（a1）（2）零件工作图12张(齿轮、轴、箱体等)（3）设计计算说明书1份（5000-7000字）第一章 绪论1.1设计目的（1）通过课程设计，使我们能够综合运用机械设计基础课程和其他先修课程的理论和实践知识，解决机械设计问题。（2）通过课程设计实践，使我们掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决工程实际问题的能力。（3）在课程设计实践中，对我们进行机械设计基本技能的培训，培养我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力，以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。1.2传动方案拟定1传动系统的作用和传动方案的特点：机器一般由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的动力和运动，变换运动形式以满足工作装置的需求，是机器的重要组成部分。传送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，制作方便，成本低廉，传动效率高和使用维修方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用两级传动，第一级为带传动，第二级为单级圆柱齿轮减速器。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，担有过载保护的优点。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，减小带传动的尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和范围广，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圆柱齿轮传动。减速器的相箱体采用水平剖分式结构，用ht200灰铸铁铸造而成。2传动方案的分析和拟定1工作条件：寿命8年，室内工作，空载启动，工作载荷平稳，两班制。2原始数据：滚筒圆周力f=2700n带速 v=1.5m/s滚筒直径 d=450mm3方案拟定：采用v带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩况结构作要求，结构简单，成本低，使用维护方便。图1 带式运输机传动系统简图：1电动机，2传送带，3单级圆柱齿轮减速器，4联轴器，5滚桶，6输送带计算及说明结果第二章减速器结构选择及相关性能参数计算2.1选择电动机类型按工作要求选用全封闭自扇冷笼型三相异步电动机，y系列，电压380v2.2选择电动机功率已知胶带有效拉力f=2700n带速v=1.5m.s滚筒直径450mm 工作机所需工作功率按式（2-3）为：fw=27001.51000=4.05kw传动装置各部分效率查表2-3得：三角带1=0.96，滚动轴2=0.99，闭式齿轮传动3=0.97，联轴器4=0.99，传动滚筒5=0.96=0.960.990.970.990.96=0.876工作所需电机输出功率ps按式（2-2）ps=pw/=4.05/0.876=4.62kw故电动机额定功率pe按式（2-1）pe=（1-1.3）ps=（11.3）4.62=4.626.01kw2.3.确定电机转速滚动轴转速nw按式（2-5）nw=60*1000vd=60*1000*1.53.14*450=63.70r/min通常，三角带传动比范围见表2-1，i1=2-4，圆柱齿减速器为i2=3-5，则总传动比范围i=（2*3）-（4*5）=620。工作机所需电动机转速nd=i*nw=（6-20）*63.70=382.21274r/min符合这一范围的同步转速有750、1000r/min,若选750r/min总传动比大，传动装置外廓尺寸小，但电机重量大，外廓尺寸大，价格高。故选用1000r/min，综合考虑pe=4.626.01kw,查表2-4，选择y-132m2-6 满载转速nm=960r/min2.4.确定传动装置的总传动比和分配各级传动比总传动比据式（2-7）ia=nm/nw=960/63.70=15.07分配各级传动比由表2-1取三角带传动比i0=3.5，则减速器传动比i1=ia/i0=15.07/3.5=4.313i1dmin=75mm大带轮基准直径：dd2=n1n2dd1=960274.29*112=392.00mm按表6-2选取标准值，dd2=400mm，则实际传动比i，从动轮实际转速分别为:i=dd2/dd1=400/112=3.57n2=n1/i=960/3.57=268.91r/min从动轮转速误差为：274.29-268.91274.29*1=1.95%a型普通v带dd1=112mmdd2=400mmi=3.57n2=268.91r/min计算及说明结果在5%内，为允许值。3.3验算带速v=dd1n160*1000=3.14*112*96060*1000=5.63m/s带速在525m/s范围内，故合适3.4确定带的基准长度ld和实际中心距初定中心距：0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)358.4a01024取a0=500mm由式（6-15）得：l0=2a0+2dd1dd2+(dd2-dd1)24a0 =2*500+3.14*112+4002+(400-112)24*500 =1000+803.84+41.47=1845.31mm由表6-3选取带的基准长度ld=1800mm由式（6-16）得实际中心距aa0+ld-l02 =500+1800-1845.312 =477.35mm取a=475mm考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，中心距应有一定调整范围，中心距a的变化范围为：amin=a-0.015ld=475-0.015*1800=448mmamax=a+0.03ld=475+0.03*1800=529mm3.5校验小带轮包角1由式（6-17）得：1=180-dd2-dd1a*57.3=180-400-112475*57.3=145.261120满足条件3.6确定带数z由式（6-18）得 zpcp0=pcp0+p0kkl根据dd1=112mm，n1=960r/min,查表6-5，得p0=1.40kw由表6-6查得功率增量p0=0.11kw由表6-3查得带长修正系数kl=1.01，由表6-7查得包角系数k=0.91,因而普通v带根数为zpcp0=pcp0+p0kkl=6.61.40+0.11*1.01*0.91 =4.75故选5根v带3.7计算初拉力f0和轮轴压力fq由表6-1查得a型普通v带每米长质量q=0.14kg/m,根据式（6-19）得单根v带初拉力f0为f0=500pczv2.5k-1+qv2 =500*6.64*5.63*2.50.91-1+0.1*5.632 =259.61n由式（6-20）得作用在带轮轴上的压力fq为fq=2f0*sin12 =2*4*218.42*sin145.262 =1148n3.8设计结果选用5根a-1800gb1171-1989普通v带，中心距a=475mm,带轮直径dd1=112mm,dd2=400mm,轴上压力fq=1148n。第四章齿轮的设计计算已知斜齿圆柱齿轮p=4.44kw n1=274.29r/min i=4.31(1) 选择齿轮材料及精度等级因传递功率较大，选择硬齿面齿轮组合。小齿轮用20crmnti渗碳淬火，硬度为5662hrc；大齿轮用40cr表面淬火，硬度为5055hrc.选择齿轮精度等级为8(2) 按齿轮弯曲疲劳强度设计按斜齿轮传动的设计公式（8-45）得：mn1.173kt1cos2yfysddz2f确定有关参数与系数转矩t1t1=9.55*106pn1=9.55*106*4.44274.29 =1.55*105n.mm载荷系数k 查表8-12取k=1.4齿数z螺旋角和齿宽系数d因为是硬齿面传动，取z1=20则z2=iz1=87初选螺旋角=14当量齿数zv为zv1=z1cos3=20cos314=21.89zv2=z2cos3=87cos314=95.22由表8-14得齿形系数yf1=2.57，yf2=2.18由表8-15得应力修正系数ys1=1.58，ys2=1.80由表8-18选取d=b/d=0.8许用弯曲应力f按图8-46查flim，小齿轮按16mncr5查取；大齿轮按调制钢查取，得flim1=880mpa flima=740mpa由表8-11查得sf=1.4.n1=60n*j*lh=60*274.29*1*(10*52*40)=3.42*108n2=n1/i=