机械设计课程设计单级圆柱齿轮减速器任务书.doc

机械设计课程设计单级圆柱齿轮减速器任务书第一章 本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面： （1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。 （2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。 （3）另外培养了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、计算机辅助设计方面的能力。 （4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目 带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=3000N，输送带的工作速度V=1.5m/s，输送机滚筒直径D=400 mm。2.3 传动系统工作条件 带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较 平稳；使用年限年，每日工作24小时，载荷平稳，环境清洁2.4 传动系统方案的选择 采用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，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。 结构设计简图：图1 带式输送机传动系统第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=30001.5/1000=4.5kw（二）总效率 = =0.960.980.970.990.96=0.83（三）所需电动机功率 Pd= FV/1000总 =(30001.5)/(10000.876) =5.42 (kw) (四)确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒601000V/（D） =(6010001.5)/（400） =71.7 r/min 此选定电动机型号为Y132M2-6。 电动机主要外形和安装尺寸：中心高H外形尺寸LX(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺 FGD 132520345315216178122881041计算及说明3.3 传动比分配 由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n ia=nm/n=960/71.7=13.40 取 i0=2.8（普通V带 i=24） 则i=4.443.4 动力运动参数计算（1） 转速n =960（r/min）=/=/=960/2.8=342.86（r/min） =/=342.86/4.44=77.22（r/min） =77.22（r/min） 电动机选用：Y132M2-6 （二） 功率PP=Pd01 =Pd1=4.50.96=4.32（KW） P= P12= P23 =4.320.980.97=4.41（KW) P= P23= P24 =4.110.980.99=4.07（KW) （三） 转矩TTd=9550Pd/nm=95504.5/960=44.77 NmT= Tdi01 =44.772.80.96=120.33 NmT= Ti124 =120.334.440.980.99=518.34 NmT = T24 =502.90 Nm由指导书的表1得到：1=0.962=0.983=0.974=0.99将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 04.596044.77 2.80.96 14.32342.86120.33 24.1177.22518.344.440.95 34.0777.22292.8410.97第四章V带传动设计4.1确定计算功率查表得KA=1.1，则PC=KAP=1.15.5=6.05KW4.2确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据PC=6.05KW及n1=342.86r/min，查图确定选用B型普通V带。4.3确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为112140mm，选择dd1=140mm。（2）验算带速v =V=n1d1/（100060）=960140/（100060）=7.03 m/s 介于525m/s范围内，故合适 （3）计算大带轮直径 dd2= i dd1（1-）=2.8140（1-0.02）=384.16mm根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2=384mm 4.4确定带长及中心距 （1）初取中心距a0 得366.8a01048， 根据总体布局，取ao=700 mm (2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得=2700+（140+384）/2+（384-140）2/(4700)=2244.2mm 根据标准手册，取Ld =2244mm。 (3)计算实际中心距=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm 4.5.验算包角1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(384-140)57.3/697.9=160.0120 合适 4.6.确定V带根数Z根据dd1=140mm及n1=705r/min，查表得P0=1.64KW,P0=0.22KW中心距a=815.32mm Z=PC/（(P0+P0)KLK） =6.05/（2.08+0.30）1.000.95）= 2.68 4.7.确定粗拉力F0F0=500 查表得q = 0.17/m,查得K=0.95查得KL=1.00 F0=500PC（2.5/K-1）/z c+q v2 =5006.05（2.5/0.95-1）/（37.03）+0.177.032 =242.42 N4.8.计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin=23242.42sin(160.0/2) =1432.42 Nd0dHL带轮示意图如下：第五章 齿轮的设计计5.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB1905.2 齿轮几何尺寸的设计计算5.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由机械零件设计手册查得 ,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 （一）小齿轮的转矩 T1=9550P/n1=9.551064.23/342.86 =1.18105 Nmm（二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（三） 计算尺数比 =4.5（四） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1（五） 计算小齿轮分度圆直径d1 = =52.82 mm（六） 确定齿轮模数m m=d1/Z152.82/20=2.641 取标准模数值 m=3（七） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 =20 Z2= Z1u=204.5=90 （八）实际齿数比 =Z2/Z1=4.83 （九） 计算齿轮的主要尺寸 d1=mZ1=320=60mm d2=mZ2=390=270 mm 中心距 A=0.5(d1+d2)=165 齿轮宽度 B2=54 B1 = B2 + (510) = 5964(mm) 取B1 =60(mm) （十）计算圆周转速v并选择齿轮精度 v=d1n1/（601000） =3.1460342.86/（601000） =1.08 m/s 查表应取齿轮等级为8级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。5.2.2 齿轮弯曲强度校核（一） 由421中的式子知两齿轮的许用弯曲应力 （二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力B1=54mmB2=60mm V=0.97(m/s)定为IT7 由机械零件设计手册得 =2.63 =2.19比较的值 /=2.63/244=0.0108/=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮的弯曲强度足够5.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25 da1=60(mm) da2=265(mm)齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 1=da1+5=59(mm) 2=da2+5=266(mm)5.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 L=B2=54(MM)轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=265-24.5-28= 240(mm)取D2 = 240(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.354=16.2 取c=17(mm) 强度足够=54mm=196mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=187mm计 算 及 说 明结果腹板中心孔直径 =0.5(+)=0.5(80+240)=160(mm)腹板孔直径 =0.25（-）=0.25（240-80）=40(mm) 取=20(mm) 齿轮倒角n=0.5m=0.52=1齿轮工作如图2所示：第六章 轴的设计计算6.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa6.2 轴几何尺寸的设计计算 6.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=43.28考虑键槽=29.351.05=30.82选取标准直径=326.2.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。6.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =225.08105/270=3762.96N径向力 =tan=3762.96tan200=1369.61N 由于为直齿轮，轴向力=0作从动轴受力简图：（如图3所示）D2=32mm L=110mm =0.5=0.53762.96= 1881.48 N =0.5L=599.5151100.5/1000= 684.81=0.5=0.5436.41 =218.205=0.5L=218.2051100.5/1000=12 转矩T=580.134 校核 =349.84 由图表查得，=55MPa d10=29.21(mm) 考虑键槽d=29.21mm 45mm 则强度足够第七章 轴承、键和联轴器的选择7.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=436.41 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=10881201预期寿命为：5年，三班制L=530024=38400轴承寿命合格从动轴承 2个7.2 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=71.55则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=39.25则强度足够，合格7.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=811.32从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T10962003计 算 及 说 明结果选用LT9型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=1000，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=60，轴孔长度L=112型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型TL91000285060112250HT200Y型A型选用TL9型弹性套住联轴器第八章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图8.1 润滑的选择确定 8.1.1润滑方式 1.齿轮V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑 8.1.2润滑油牌号及用4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部8.3减速器附件的选择确定列表说明如下：名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987