机械课设减速器.doc

一、课程设计题目设计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机二班制、连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允差5。根据下列已知设计条件进行设计。f（kn）v（m/s）d（mm）室内环境最高温度动力来源滚筒效率2.21.645035三相交流380/220伏0.96图1 带式输送机的传动装置示意图f：运输带拉力； v：运输带速度； d：卷筒直径二、课程设计目的机械设计课程设计是机械设计课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机械类及近机械类专业学生第一次较为全面的机械设计训练。本课程设计的主要目的是：1培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力；2培养学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤；3达到对学生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。4本课程设计时间：本学期 三 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。 减速器的箱体采用水平剖分式结构，用ht200灰铸铁铸造而成。 传动系统的参数设计 (一) 电动机选择 1、电动机类型的选择： y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： 传动装置的总效率：查表1取皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945工作机所需的输入功率pw： pw=(fwvw)/(1000w)式中，fw=2 .2kn=2200n，vw=1.6m/s，w=0.96，代入上式得pw=(2200*1.6)/(1000*0.96)=3.67 kw电动机的输出功率： po= pw /=3.67/0.8945=4.10kw 选取电动机额定功率pm，使电动机的额定功率pm（11.3）po ，由查表得电动机的额定功率p5.5kw。 3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： nw=60*1000v/（d）=6010001.6/（450）=68r/min 由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i1=36。取v带传动比i2=24，则总传动比理时范围为i=624。故电动机转速的可选范围为n=（624）68=4081632r/min。4、确定电动机型号 根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min 、1000r/min和1000r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为y132m-6 ，满载转速960r/min 。 主要参数：额定功率5.5kw，满载转速9600r/min，电动机质量84kg。(二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1、总传动比：i =960/68=14.112、分配各级传动比： 因i= i1* i2，根据有关资料，单级减速器i=36合理，这里取i1 =4.7，i2=15/5=3。(三) 运动参数及动力参数计算 1、各轴转速（r/min） 轴 n1=nm/i 2=960/3=320 r/min轴 n2= n1/ i1= nw =68 r/min 2、计算各轴的功率（kw） 电动机的输出功率po=3.67kw 轴 pi=3.670.96=3.5232kw 轴 p= p12=3.52320.99*0.97=3.5232kw0.990.97=3.38kw （1为轴承传动效率，2为齿轮传动效率，3联轴器传动效率）卷筒轴 pj= p*1*3=3.38kw0.990.99=3.313kw 3、计算各轴扭矩（nmm） 轴 ti=9550pi/ni=95503.67/320=109.53nm 轴 t=9550p/n=95503.5232/68=494.80nm 卷筒轴tj=9550pj/nj=95503.38/68=474.69nm 将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表3 运动和动力参数表参数轴名电动机轴轴轴卷筒轴转速n/rmin-19603206868功率p/kw3.673.52323.3863.313转矩t/nm54.71109.53494.80474.69传动比i34.71四、传动零件的设计计算 （一）带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数查文献1表11.5知： =1.1。=1.13.67=4.037kw2、选择带型号根据pc =5.126kw，nm960r/min，查文献1图11.15，初步选用普通z型带。3、选取带轮基准直径查文献1表11.6选取小带轮基准直径=80mm，则大带轮基准直径=3*（1-0.01）*80=237.6mm。式中，为带的滑动率，通常取（1%2%），查表后取=250mm。大带轮转速=320 r/min4、验算带速v4.02 m/s在525m/s范围内，带充分发挥。5、v带基准长度和中心距求根据文献1中式11.20，初定=495mm取。由文献1中式11.2带长由文献1中图11.4定相近的基准长度ld=1600mm，再由式（11.3）计算实际中心距=534.054mm6、验算包角，由式（11.4）得=160.9o，合适7、确定v带根数z带速v=4.02m/s实际传动比i=n1/n2=3.157查表11.8单根v带功率=0.36kw；查表11.7包角系数=0.953；查表11.12带长度系数=1.16，查表11.10，则由公式得=9.65故选10根带。8、确定带的张紧力f0（单根带）查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得单根v带的张紧力=71.03 n轴上载荷=2*10*54.71*sin80.45o=1037.5614 n（二）齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮材料及精度等级 根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面，齿面硬度=350hbs。小齿轮：45钢，调质，hb1=220；大齿轮：45钢，正火，hb2=190。查文献1表12.14，得=1.1，=1.4。查文献1图12.17和12.23知=555mpa，=530mpa；=190mpa，=180mpa。故：1=/=504.5mpa，2=/=481.8mpa；1=/=135.7 mpa，2=/=128.5 mpa。由于硬度小于350hbs，属软齿面，所以按接触强度设计，再验算弯曲强度。2、按齿面接触强度计算（略）设齿轮按8级精度制造。查文献1表12.10，12.13，取载荷系数k=1.2，=0.4。3、确定有关参数和系数（略）以上内容可参照文献1中，p234内容。（三）轴的设计计算 1 、输入轴的设计计算、按扭矩初算轴径 选用45钢，调质，硬度217255hbs，文献1表16.2取c=110，初步确定轴的直径 110*（3.5232/320）1/3 =24.8。由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%7%，取=26.04选d1=26mm 初步确定轴的最小直径=40.15mm,同样增大轴径5%7%，取=42、轴的结构设计 轴上零件的定位，固定和装配 由于本设计中为单级减速器，因此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套筒定位，采用过渡配合固定。轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。 确定轴各段直径和长度（略）轴：轴：五、滚动轴承的选择 (一) 计算输入轴承选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径d为72mm，宽度t为18.25mm。 (二) 计算输出轴承选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径d=100mm，宽度t为22.755mm。 六、键联接的选择 本设计均采用：普通圆头平键。普通平键用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩型式：大齿轮处选择圆头a型（常用）；为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择c型键。1、输出轴与带轮联接采用平键联接 键的类型及其尺寸选择： 带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择c型平键联接。 装配图中该键零件选用gb1096-79系列的键1256，查得：键宽b=12，键高h=8，并根据轴长确定键长。 七、箱体、箱盖主要尺寸计算 箱体采用水平剖分式结构，采用ht200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸（略） 八、轴承端盖 略八、减速器的附件的设计 1、挡