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机械毕业设计课程设计
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同轴减速器,机械毕业设计课程设计
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1 目 录 设计任务书 1 传动方案的拟定及说明 2 电动机的选择 3 计算传动装置的运动和动力参数 4 传动件的设计计算 5 轴的设计计算 6 滚动轴承的选择及计算 7 键联接的选择及校核计算 8 连轴器的选择 9 减速器附件的 选择 10 润滑与密封 设计小结 参考资料目录 nts 2 机械设计课程设计任务书 设计题目：带式运输机的传动装置的设计 一 带式运输机的工作原理 带式运输机的传动示意图如图 1、电动机 2、带传动 3、齿轮减速 4、轴承 5、联轴器、 6、鼓轮 7、运输带 二 工作情况：已知条件 1 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35 ； 2 使用折旧期； 8 年； 3 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 4 动力来源：电力，三相交流电，电压 380/220V； 5 运输带速度容许误差： 5%； 6 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 三 原始数据 题号 参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 运输带工作拉力 （ A） F/KN 1500 2200 2300 2500 2600 2800 3300 4000 4500 4800 nts 3 运输带工作速度 （ B） v/(m/s) 1.1 1.15 1.2 1.25 1. 3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.5 卷筒直径 （ C） D/mm 200 250 310 410 230 340 350 400 420 500 注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在 F 中考虑 四 传动方案 （ D） 编号 方案 编号 方案 1 带 单级斜齿轮圆柱齿轮减速器 2 二级同轴式圆柱齿轮减速器 3 圆锥圆柱齿轮减速器 4 二级展开式圆柱齿轮减速器 5 单级蜗杆减速器 五 设计内容 1. 电动机的选择与运动参数计算； 2. 斜齿轮传动设计计算 3. 轴的设计 4. 滚动轴承的选择 5. 键和连轴器的选择与校核； 6. 装配图、零件图的绘制 7. 设计计算说明书的编写 六 设计任务 1 减速器总装配图一张 2 齿轮、轴零件图各一 张 3 设计说明书一份 七 设计进度 1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计 3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 八 评分细则 1、 设计任务说明书 . 40 分 nts 4 2、 图纸质量 40 分 3、 进度检查表 (每天进行一次进度检查 ) 20 分 nts 5 一 传动方案的拟定及分析 我的题号为 A6B6C1D3 A6-运输带工作拉力 F=2800N B6-运输带工作速度 V=1.35m/s C6-卷筒直径 D=340mm B-二级圆同轴式柱齿轮减速器 由题目 所给的传动方案，本设计为 同轴式二级圆柱齿轮减速器 ， 同轴齿轮减速器是常用减速器之一：减速器同轴输出 ,闭式传动 ,能有效减少灰尘带来的影响 ,减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 1 电动机； 2 联轴器； 3 齿轮减速器； 4 带式运输机； 5 鼓轮； 6 联轴器 二 电动机的选择 1 电动机类型和结构的选择 根据环境条件要求， 电力，三相交流电，电压 380/220V。 所以采用 Y 系列三相异步电动机。 2 电动机容量的选择 1） 工作机所需功率 Pw nts 6 1000w wFvp 其中 w=0.96 (见机械设计课程设计手册 P9，以下简称课设 ) 2 8 0 0 1 . 3 5 3 . 9 3 71 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 6w wFvp K W 2） 11 . 3 5 6 0 7 5 . 83 . 1 4 0 . 3 4 . m i nVn D R 3） 电动机的输出功率 Pd Pw/ 轴承联齿轴承联 23 0.918 3 . 9 3 7 4 . 2 90 . 9 1 8Wd a KwPP 取 5.5d KWP 3 电动机转速的选择 nd（ i1 i2 in） nw 初选为同步转速为 1000r/min 的电动机 4电动机型号的确定 由表 20 1 查出电动机型号为 Y132S-4,其额定功率为 5.5kW，满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。 计算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比及其分配 1 计算总传动比 由电动机的满载转速 nm 和工作机主动轴转速 nw 可确定传动装置应有的总传动比为： i nm/nw nw 75.87 i 18.97 2 合理分配各级传动比 由于减速箱是同轴式布置，所以 i1 i2。 因为 i 18.97，取 i 4.36， i1=i2=4.36 速度偏差为 5%，所以可行。 各轴转速、输入功率、输入转矩 项 目 电动机轴 高速轴 I 中间轴 II 低速轴 III nts 7 转速（ r/min） 960 960 269.67 75.75 功率（ kW） 5.5 5.25 5.15 5.05 转矩（ N m） 34.85 148.9 636.5 三 齿轮传动 设计计算 对于同轴减速器设计，只需设计第二级齿轮传动 1 选精度等级、材料及齿数 1） 材料及热处理； 选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。 2） 精度等级选用 7 级精度； 3） 试选小齿轮齿数 z1 24，大齿轮齿数 z2 104.64 的； 4） 初选 14。 2 按齿面接触强度设计 按式试算，即 dt 3 212 HEHdt ZZuuTK 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选 Kt 1.6 （ 2） 由图 10 30 选取区域系数 ZH 2.433 （ 3） 由表 10 7 选取尺宽系数 d 1 （ 4） 由图 10 26 查得 1 0.79， 2 0.87，则 1 21.66 （ 5） 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 ZE 189.8Mpa （ 6） 由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限 Hlim2 550MPa； （ 7） 由式 10 13 计算应力循环次数 N1 60n1jLh 7.6 10e9 N2 N1/i 1.75 10e9 （ 8） 由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 KHN1 0.91； KHN2 0.95 （ 9） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1，安全系数 S 1.2，由式（ 10 12）得 H1 540MPa H2 522.5MPa2.433 2） 计算 （ 1） 试算小齿轮分度圆直径 d1t d1t 3 21 12 HEHdt ZZuuTK nts 8 =65.08 （ 2） 计算圆周速度 v=100060 21 nd t=1.12m/s （ 3） 计算齿宽 b 及模数 mnt b= dd1t=1 65.08mm=65.08mm mt=2.63 h=2.25mnt=2.25 2.63mm=5.92mm b/h=10.99 （ 4） 计算载荷系数 K 已知载荷平稳，所以取 KA=1.1 根据 v=0.0.996m/s,7 级精度，由图 10 8 查得动载系数 KV=1.1；由表10 4 查的 KH的计算公式和直齿轮的相同， 故 KH =1.4 由表 10 13 查得 KF =1.42 由表 10 3 查得 KH =KH =1.4。故载荷系数 K=KAKVKH KH =2.193 （ 5） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（ 10 10a）得 d1= 31 / tt KKd= 37 0 . 5 9 2 . 1 9 3 / 1 . 6 mm=72.27mm （ 6） 计算模数 mn mn 11* co s1 4dz =2.83 3 按齿根弯曲强度设计 由式 (10 17) mn 3212 F a S adFK T Y YYz 1） 确定计算参数 （ 1） 计算载荷系数 K=KAKVKF KF =2.187 （ 2） 查取齿型系数 由表 10 5 查得 YFa1=2.57； Yfa2=2.16 （ 3） 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 Ysa1=1.58； Ysa2=1.81 nts 9 （ 4） 计算 F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa （ 5） 计算大、小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 1 11F SaFaYY=0.013376 2 22F SaFa YY=0.016368 大齿轮的数值大。 2） 设计计算 mn =2.09 取 mn=2.5 4 几何尺寸计算 1） 计算中心距 z1 1ndm=28.05，取 z1=29 z2=126.44 取 Z2=127 a 12 c o s2 nz z m =199.68 a 圆整后取 200mm 按调整后的中心距修正螺旋角 a mnzz 2 )21(a rc c o s 14.3615。 修正 d1 1cos nzm=74.84mm d2 2cos nzm=325.16mm 2） 计算齿轮宽度 nts 10 B1=80mm， B2=75mm 3） 结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160mm，而又小于 500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 五 轴的设计计算 拟定输入轴齿轮为右旋 中间 轴： 1 初步确定轴的最小直径 d 30 NPA 324684.3112 =30.28mm 2 求作用在齿轮上的受力 Ft1=dT2=1306.5N Fr1=Ftcostan n=463N Fa1=Fttan =321N； Ft2=4580N Fr2=1718N Fa2=428.43N 3 轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 i. I-II 段轴用于安装轴承 33306，故取直径为 30mm。 ii. II-III 段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为 33mm。 iii. III-IV 段为小齿轮，外径 90mm。 iv. IV-V 段分隔两齿轮，直 径为 38mm。 v. V-VI 段安装大齿轮，直径为 34mm。 vi. VI-VIII 段安装套筒和轴承，直径为 30mm。 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 nts 11 1. I-II 段轴承宽度为 22.75mm，所以长度为 22.75mm。 2. II-III 段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙 12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为 16mm。 3. III-IV 段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度 85mm。 4. IV-V 段用于隔开两个齿轮，长度为 120mm。 5. V-VI 段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为 80mm。 6. VI-VIII 长度为 44mm。 4 求 轴上的载荷 5 精确校核轴的疲劳强度 1） 判断危险截面 由于截面 IV 处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面 2） 截面 IV 右侧的 M P aWM mb 6.23截面上的转切应力为 M PaWTTT59.112 M P aTmb 8.52 59.112 由于轴选用 40cr，调质处理，所以 MPaB 735 ， MPa3861 ， MPa2601 。 （ 2P355 表 15-1） nts 12 a) 综合系数的计算 由 04.0402 dr， 3.1dD经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为 82.1， 31.1， （ 2P38 附表 3-2 经直线插入） 轴的材料敏感系数为 92.0q， 92.0q， （ 2P37 附图 3-1） 故有效应力集中系数为 80.2)1(1 qk 41.1)1(1 qk 查得尺寸系数为 67.0，扭转尺寸系数为 82.0， （ 2P37 附图 3-2）（ 2P39 附图 3-3） 轴采用磨削加工，表面质量系数为 92.0 ， （ 2P40 附图 3-4） 轴表面未经强化处理，即 1q ，则综合系数值为 8.211 kK41.111 kKb) 碳钢系数的确定 碳钢的特性系数取为 15.0， 08.0c) 安全系数的计算 轴的疲劳安全系数为 24.271 maKS 735 08.21 maKS SSS SSS ca 5.107.222故轴的选用安全。 nts 13 输入 轴： 1 初步确定轴的最小直径 mmnPAd a 8.1631101 2 轴的结构设计 1） 确定轴上零件的装配方案 3 按弯扭合成应力校核轴的强度 W=74569N.mm T=50336N.mm 45 钢的强度极限为 MPap 275 ，又由于轴受的载荷为脉动的，所以 6.0 。 1 5 3)( 232 pmp M PaW TM 输出 轴 1 初步确定轴的最小直径 mmnPAd a 8.3731101 2 轴的结构设计 1） 轴上零件的装配方案 nts 14 4 求轴上的载荷 Mm=9875N.mm T=659000N.mm 6. 弯扭校合 333 15746541.01.0 mmdW 2.96)( 212 pmp M PaW TM 连轴器的选择 由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。 二、 高速轴用联轴器的设计计算 由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为 5.1AK ， 计算转矩为 mNTKTAca 7.598.395.11所以考虑选用弹性柱销联轴器 TL4（ GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用 TL5（ GB4323-84） 其主要参数如下： 材料 HT200 公称转矩 mNTn 125轴孔直径 mmd 381 ， mmd 252 轴孔长 mmL 82 ， mmL 601 装配尺寸 mmA 45 半联轴器厚 mmb 38 （ 1P163 表 17-3）（ GB4323-84） 三、 第二个联轴器的设计计算 由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为 5.1AK ， 计算 转矩为 mNTKTAca 8.13872.9255.13所以选用弹性柱销联轴器 TL10（ GB4323-84） 其主要参数如下： 材料 HT200 公称转矩 mNTn 2000nts 15 轴孔直径 mmdd 6321 轴孔长 mmL 142 ， mmL 1071 装配尺寸 mmA 80 半联轴器厚 mmb 58 （ 1P163 表 17-3）（ GB4323-84） 减速器附件的选择 通气器 由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用 M18 1.5 油面指示器 选用游标尺 M16 起吊装置 采用箱盖吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 选用外六角油塞及垫片 M16 1.5 润滑与密封 一、 齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于低速级周向
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