机械设计课程设计计算说明书-带传动的单级圆柱斜齿减速器.doc

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带传动的单级圆柱斜齿减速器目 录第一部分 总体设计方案选择及评价 电机的选择 第二部分 斜齿齿轮设计 附：齿轮受力分析 13第三部分 轴的设计 高速级轴的设计 1低速级轴的设计 第四部分 轴承、润滑密封、连接件和联轴器的选择及校核轴承的确定及校核 键的校核 联轴器的校核 润滑密封的选择 第五部分 主要尺寸及数据 参考文献 40物理与机电工程学院机械设计课程设计任务书一、课程设计的目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的重要实践环节。课程设计的主要目的是：（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关选修课程的知识，直到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。二、课程设计的题目内容和任务1、课程设计题目：带式输送机传动装置参数 题号12345输送带工作拉力F/N23002100190022002000输送带工作速度/（m/s）1.51.61.61.81.8滚筒直径D/mm400400400450450输送功率P/Kw输出轴转速n/（r/min）每日工作时数T/h2424242424传动工作年限/a55555备注空载起动，载荷平稳，起动载荷是名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差误差为5%。带传动输送机传动装置参考方案1-电动机；2- V带传动；3-圆住齿轮减速器；4-联轴器；5-输送带；6-滚筒2、设计的主要内容：（1）拟定、分析传动装置的设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器装配图；（5）绘制零件工作图；（6）编写设计计算说明书。3、课程设计要求在2周时间内完成以下任务：（1）绘制减速器装配图1张（用A1图纸绘制）；（2）零件工作图2张（从动齿轮、主动轴）；（3）设计计算说明书一份，约8000字左右；（4）答辩。三、课程设计的步骤课程设计一般可按以下顺序进行：设计准备工作总体设计传动件的设计计算装配图草图的绘制（校核轴、轴承等）装配图的绘制零件工作图的绘制编写设计计算说明书答辩。每一设计步骤所包括的设计内容如下表所列。指导教师在学生完成以上设计步骤后，根据图纸、说明书以及答辩情况等对设计进行综合评定。 课程设计的步骤步 骤主 要 内 容学时比例时间安排1、设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型，或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。5%0.5天2、总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；（4）计算机各轴的转速、功率和转矩。5%0.5天3、传动件的设计计算（1）计算齿轮传动、带传动的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。5%0.5天4、装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图（草图纸），进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、校核滚动轴承的寿命；（4）绘制减速器箱体结构；（5）绘制减速器附件。40%4天5、装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。25%2.5天6、零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件工作图；（2）绘制轴类零件工作图；8%0.5天7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后一段内容应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获体会以及不足之处。10%1天8、答辩（1）作答辩准备（2）参加答辩2%0.5天四、课程设计的有关注意事项本课程设计是学生第一次接受较全面的设计训练，学生一开始往往不知所措。指导教师应给予学生适当的指导，引导学生的设计思路，启发学生独立思考，解答学生的疑难问题，并掌握设计的进度，对设计进行阶段性检查。另一方面，作为设计的主体，学生应在教师的指导下发挥主观能动性，积极思考问题，认真阅读设计指导书，查阅有关设计资料，按教师的布置循序渐进地进行设计，按时完成设计任务。在课程设计中应注意以下事项：（1）认真设计草图是提高设计质量的关键草图也应该按正式图的比例尺画，而且作图的顺序要得当。画草图时应着重注意各零件之间的相对位置，有些细部结构可先以简化法画出。（2）设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边绘图、边计算、边修改的过程，应经常进行自查或互查，有错误应及时修改，以免造成大的返工。（3）注意计算数据的记录和整理数据是设计的依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供进一步设计及编写设计说明书时使用。（4）要有整体观念设计时考虑问题周全、整体观念强，就会少出差错，从而提高设计的效率。五、设计时间：2010-2011学年第一学期第14、15周六、指导教师：陈虹微七、设计班级：09机电班八、设计地点：物机院制图设计室九、准备材料：A1号图板块 100cm丁字尺46把 机械设计手册若干本（图书馆借） 三角板等绘图工具（学生自备） 物机院机械组 二0一0年十一月十日 第一部分 传动装置的总体设计一、 传动方案（已给定）1. 题目：设计用于带式运输机的“带传动单级圆柱斜齿减速器”，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限5年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%。2. 设计数据运输带工作拉力F(N)运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)22001.8450二、 电动机类型该工作机在工作时有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。这种减速器的传动比一般小于6，传递功率可达数万千瓦，效率较高，工艺简一般工厂均能制造。设 计 内 容.电机的选择11) 选择电动机类型：按工作要求和工作条件选用Y系列全封闭笼式异步电动机，。2）电动机额定功率的的选择：从电动机到工作带的效率按串联计算，分别表示V带，齿轮传动的轴承，齿轮传动，联轴器、卷筒的轴承及卷筒的效率。由表9.1（机械设计课程设计书由）可知： ，则所以电动机的功率为P=Kw由式（3.5）并参照表3.2选取标准值Ped=7.5kw2) 确定电动机的转速：按机械设计课程设计表9.2推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比在的范围，一级圆柱齿轮的传动比在5的范围，而工作机的转速为：n所以电动机的可选范围为n。所以，n符合这一同步转速的有750，1000，1500在综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为的电动机。根据课设表3.1选择Y160M-6型三相异步电动机。其相关数据电动机型号额定功率（）满载转速Y160M-67.59702.02.0、计算传动装置的总传动比并分配传动比(1) 总传动比：i(2) 分配传动比：考虑减速器结构，故i,则i3.计算传动装置各轴的运动和动力参数(1) 各轴的转速： 轴电动机： n 轴减速器 高速： n 轴 减速器低速： n(2) 各轴的输入功率及转矩：轴 P， T轴 P96=7.2kw T轴 P T将上述计算值都汇总于下表,以备查用。轴 名额定功率转矩转速传动比电机轴轴7.573.89701轴7.2212,932334.2轴6.9851.676.97第二部分 V带设计已知：电动机传动功率=7.5kw，主动带轮转速 ，窄V带传动比i=31、确定计算功率: 1）、由表4.9（机械设计）查得工作情况系数=1.2 【T=24h】2）、由式5-23（机械设计）= *= 7.5*1.2kw=9kw 2、选择V带型号 根据。=9kw ， 选用承载能力更高的窄V带查表4.15确定选用SPZ型的窄V带3.确定带轮直径 （1）、确定小带轮的基准直径 依据表4.15的推荐，小带轮可选用直径范围是112160mm。参照表4.3。选择=125mm（2）、验算带速 由式5-7（机械设计） 5m/sV125mm 所以带速合适（3）、计算大带轮直径 =3=3*125=375mm 根据带轮基准直径系列，由表4.3选取标准值（机械设计） 取=375mm（4）、实际传动比 =375/125=3 与要求相差不大，可用4.确定中心距和带长1）、按式（5-23机设）初选中心距 得350 1000 初选=1000mm（2）、确定带的基准长度Ld查图.5-7（机械设计）取带的基准长度Ld=2800mm(3)、按式(5-25机设)计算中心距:a5.验算小带轮包角1 由式(5-11机械设计) 包角合适6. 确定带系数K 由表4.7查得SPZ型窄V带型号的计算系数 则7.确定V带根数Z 因为=125mm 查表4.5得 (2)、确定功率增量 P0由表4.7查得SPZ型窄V带的 由表4.8查得i=3时； (3)确定包角系数由可得： (5)、计算V带根数Z，由式（5-16机械设计） 取Z=4根 7计算单根V带初拉力F0，由式（5-29）机械设计。由表4.1查得q=0.07kg/m 8计算对轴的压力FQ，由式（5-30机械设计）得第二部分斜齿齿轮设计1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 按闭式软齿面斜齿圆柱齿轮设计2) 运输机为一般工作机器，该对齿轮转速不高，由表5.5可以选用7级精度；3) 材料选择。由表10-1选择大齿轮材料为40Cr（调质），硬度为241-286HBS取270HBS，小齿轮材料为ZG35SiMn钢（调质）硬度为197-248HBS取220HBS，按齿面接触疲劳强度设计(1) 确定公式内的各计算数值1) 计算许用应力 由表5.18，求强度极限 =366.7+1.33HBS=(366.7+1.33270)=725.8MPa=140+0.4HBS=(140+0.4270)=248MPa3220)=576MPa 由表5.19取安全系数：SH=1.25;SF=1.6 由式（5.49）可得（3）该传动为闭式软齿面，按齿面接触疲劳强度设计1.确定载荷系数k：查表5.17按较大冲击取k=1.72.确定齿宽系数：由表5.21轻型传动取=0.353.（为减速器速度轴）4.确定齿数：选小齿轮齿数。则大齿轮齿数所以取114由表5.16中的式5.40初算中心距：a=230mm计算法面模数：由表5.4可得 由表5.2取m=4mm确定中心距：a= 取a=292mm确定螺旋角： 计算分度圆直径： 计算齿宽b 取4 校核齿根弯曲疲劳强度 确定复合齿形系数：计算当量齿数，由式5.12得则由式5.51可得 按表5.16中的式3.39校核齿根弯曲疲劳强度=43.12MPa=155MPa39.59MPaP2，故按轴承1的当量动载荷来计算轴承寿命，即取P=P1=3524.2N3. 轴承寿命校核计算 所以所选的轴符合要求，由表7.8查得，在无冲击或者轻微冲击下，载荷修正系数，常温下工作，温度修正系数，这里所用的轴承为球轴承，轴承指数为3。低速轴上的滚动轴承校核计算1.已知数据 查相关手册，7310AC轴承的判断系数e=0.68，X=0.41,Y=0.87；反之，X=1,Y=0；基本额定动载荷Cr=89.9KN，轴承采用正装，寿命要求为2000030000h。4. 计算步骤 结果及说明（1）会出轴承的计算简图（如右图） （2）计算各轴承所受总的径向力 由轴的计算可知：B D处水平面的支反力 B D处的垂直面的支反力： ; (5) 计算各轴承的内部派生轴向力 (6) 判断放松 压紧端 轴有左窜趋势，轴承1压紧，轴承2放松，则： 4. 计算当量动载荷P 对于轴承1： 对于轴承2： 因为P1.P2，故按轴承1的当量动载荷来计算轴承寿命，即取P=P1=2947.77N5. 轴承寿命校核计算 所以所选的轴符合要求，由表7.8查得，在无冲击或者轻微冲击下，载荷修正系数，常温下工作，温度修正系数，这里所用的轴承为球轴承，轴承指数为3。九键连接的选择与计算（一）.大带轮与减速器高速轴的键连接设计与计算1. 已知数据精压机主机传动系统中大带轮与减速器高速轴的连接采用的键连接，由第5章可知，该轴的所受的转矩T1=1.76105Nmm。有冲击载荷，但传至此处已不大，轴段直径d1=40mm，轴长l1=58mm。轴和键的材料均为45号钢带轮材料铸铁。2. 计算步骤及结果（1） 键的类型与尺寸的选择因为该键用于轴的毂的连接，所以采用单圆头平键。尺寸的选择由表6.8可知轴段直径d1=38mm，选取键的截面为bh=128mm2。轴长l1=56mm。因此键的型号为：键1256GB/T 1096-2003 （2）键的校核计算 按最弱的材料铸铁查表6.9可知，键的连接许用挤压应力【&p】=50mpa键的工作长度l=L-b/2=56-12/2=50mm 则由公式（6.20）可知 &p=4T/dhl=41.76105/38850=46.3mpa【&p】 所以该连接满足强度需要。（二） .轴段的键连接设计与计算1. 已知数据精压机主机传动系统中大带轮与减速器高速轴的连接采用的键连接，由第5章可知，该轴的所受的转矩T1=1.76105Nmm。有冲击载荷，但传至此处已不大，轴段直径d6=60mm，轴长l6=106mm。轴和键的材料均为45号钢带轮材料铸铁。2. 计算步骤及结果（1） 键的类型与尺寸的选择安装在齿轮上，所以轴段采用圆头平键。尺寸的选择由表6.8可知轴段直径d6=60mm，选取键的截面为bh=1811mm2。轴长l1=106mm。取键的长度l=100mm。因此键的型号为：键18100GB/T 1096-2003 （2）键的校核计算 按最弱的材料铸铁查表6.9可知，键的连接许用挤压应力【&p】=60mpa键的工作长度l=L-b/2=100-18=82mm 则由公式（6.20）可知 &p=4T/dhl=41.76105/601182=13mpa【&p】 所以该键连接满足强度需要。(三) .联轴器的低速轴键连接设计与计算3. 已知数据精压机主机传动系统中大带轮与减速器高速轴的连接采用的键连接，由第5章可知，该轴的所受的转矩T1=8.56105Nmm。有冲击载荷，但传至此处已不大，轴段直径d1=50mm，轴长l1=105mm。轴和键的材料均为45号钢带轮材料铸铁。4. 计算步骤及结果（2） 键的类型与尺寸的选择因为该键用于轴的毂的连接，所以采用单圆头平键。尺寸的选择由表6.8可知轴段直径d1=50mm，选取键的截面为bh=149mm2。轴长l1=105mm。因此键的型号为：键14100GB/T 1096-2003 （2）键的校核计算 按最弱的材料铸铁查表6