《机械设计基础》课程设计任务书

1、昆明工业职业技术学院课程设计任务书 2011 级 工科 类 机电设备维修与管理（2） 班课 程 机械设计基础课 题 一级斜齿圆柱齿轮减速器学 生 姓 名 李启帆 学 号 2011222601设计和实习地点 昆明工业职业技术学院分部3号教学楼104教室指 导 教 师 张钢 职 称 副教授 指 导 小 组 组 长 张钢 教 学 班 负 责 人 杨继鹏 发任务书日期： 2012年12月18日（一） 课程设计的任务和要求： （传动简图）课题：带式输送机传动装置一级斜齿圆柱齿轮减速器原始数据：项目参数输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/(m/s)1.5滚筒直径D/mm400工作条件：单向运转，载荷平稳

2、，起动载荷为名义载荷的1.25倍。输送带速度允许误差为5%，每天工作16小时，工作年限为10年，滚筒效率0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。（二） 毕业设计（论文）说明书应包含的内容：1. 传动方案的拟定及说明（附图）；2. 运动学计算（电动机选择、传动比分配、运动及动力参数计算）；3. 传动零件的设计计算（选材、确定尺寸、校核）：（1）箱内传动零件的设计计算；（2）箱外传动零件的设计计算。4. 轴的初步设计（初估直径、选择联轴器、选择轴承）；5. 轴的结构设计及强度校核（结构草图、强度计算附图）；6. 轴承的校核；7. 键的强度校核；8. 箱体、箱盖设计（尺寸计算，箱座草图）；9. 减速器

3、润滑及密封选择；10. 减速器附件选择及说明；11. 选择轴承、齿轮处配合选择；12. 设计小结：含优、缺点分析，设计体会等。填写说明：1、课程设计任务书必须用碳素墨水填写。 2、书写要工整，字迹要清晰。（三） 课程设计应完成的图纸：1. 减速器总装配图（A1）2. 零件图两张（A2）3. 设计说明书1份（四） 其它要求：1. 设计说明书：书写标准、工整，插图完整、规范。2. 设计图纸要求：使用新标准，整洁规范。（五） 课程设计的期限：自2012年12月18日至2013年3月17日（六） 课程进度计划：起讫日期工作内容备注2012年12月18日下午2012年19日至2013年1月8日1月9日至

4、1月12日2月25日至3月12日3月13日至3月17日设计动员；设计计算及草图绘制；计算草稿及草图交指导老师审查；绘制课程设计正式图纸，编写正式设计说明书；图纸和说明书交检、修改；知道教师质疑。课程设计成绩评定指导教师评语：质疑评语：成绩评定等级 指导教师 2013年3月 日一、 传动方案拟定二、 运动学计算1、 选择电动机（1） 确定电动机功率如图所示，带式运输机的传动简图，其工作需要的电动机输出功率为 【1】式2-1根据给定的工作机的工作阻力和运动参数可求得工作机的功率 【1】式2-2即 电机至运输带的传动总效率为各部件之间的传动效率之积，即= 【1】式2-4查阅资料【1】表2-3可得V带

5、传动效率=0.968级精度一般齿轮传动效率=0.97角接触球轴承（一对）效率=0.99齿式联轴器传动效率=0.99根据设计装置工作条件可得滚筒效率（包括滚筒与轴承的效率损失）=0.96 所以，= =0.960.990.970.96 =0.86已知=4.5kw =0.86所以，=起动载荷为名义载荷的1.25倍，即 （2） 电动机转速根据工作机的转速要求和传动机构的各合理传动比范围，可以推算出电动机的可选范围，即 【1】式2-5 根据装置的结构可知，总传动比为 =查阅资料【1】得滚筒的工作转速为 【1】 =根据可得电动机转速的可选范围 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000 r/min

6、.两种方案进行比较，查阅资料【1】，得到电动机相关参数，并将计算出的总传动比列于下表中.方案电动机型号额定功率kw电动机转速r/min总传动比同步转速满载转速1Y160L-87.575072010.052Y160M-67.5100097013.54综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量以及总传动比可知方案1比较合适，因此选定电动机型号为Y160M-6.2.传动比分配计算总传动比已选定电动机型号为Y160M-6，满载转速为90r/min 【1】 分配传动装置的传动比取齿轮传动的传动比，则V带的传动比为 【1】 3. 运动和动力参数计算各轴的转速电动机轴： =13.5471.66=970r/min减

7、速器输入轴： =减速器输出轴： =各轴的输入功率电动机轴：减速器输入轴： 【1】式2-12 =6.540.960.99=6.22kW减速器输出轴： 【1】式2-13 =6.220.970.99=5.97kW工作机： =5.970.990.99=5.85kW各轴的转矩电动机轴： 【1】式2-14 =64.39Nm减速器输出轴： 【1】式2-15 =207.59Nm减速器输入轴： 【1】式2-16 =797.06Nm滚动轴： =779.62 Nm运动和动力参数的计算结果列于下表，供以后的设计计算使用。轴名功率P/kw转矩T/( Nm)转速n(r/min)传动比轴6.5464.399703.39轴6

8、.22207.59286.144轴5.97797.0671.531滚动轴5.85779.6271.66三、传动零件的设计计算1、设计减速器以外的传动零件普通V带轮的传动计算确定计算功率 根据工作机情况得 【1】表6-8 = 【1】式6-11 =1.27.5=9kW选取普通V带型号 根据=9kW =970r/min 故选用B型普通V带.确定两带轮的基准直径、. 选取=132mm 【1】表6-2 大带轮的基准直径为 选取标准值=450mm 【1】表6-2 实际传动比、从动轮的实际转速分别为 从动轮的转速误差率为 误差率在5%内，为允许值.验算带速 【1】式6-12 带速在525m/s范围内.确定带

9、的基准长度和实际中心距a 初定中心距 即 取=500mm 【1】式6-13 选取基准长度 实际中心距 【1】6-15 取a=520mm 考虑安装、调整和补偿张紧力的需要，中心距应有一定的调节范围. 故 校验小带轮包角 合适确定V带根数z 根据=132mm =970 用线性插值法查表： 功率=1.872kW 带长修正系数=0.98 【1】表6-3包角系数=0.904 【1】表6-4功率增量=0.306 【1】表6-6 圆整得z=5求单根V带的初拉力及带轮轴上的压力 B型普通V带的每米长质量q=0.170kg/m 【1】表6-1 单根V带的初定拉力为 作用在带轮轴上的压力为 带轮结构设计2、设计减

10、速器以内的零件设计斜齿圆柱齿轮选择齿轮材料及精度等级 普通减速器小齿轮选用45钢调质，硬度为220250HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS，因为是普通减速器，由表7-7选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra按齿面接触疲劳强度设计 【2】式7-31a.转矩 b.载荷系数K及材料的弹性系数 取K=1.1 【2】表7-10 取 【2】表7-11 c.齿数和齿宽系数 取小齿轮齿数=25 则大齿轮齿数=100 单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面 故 =1 【2】表7-14d.许用接触应力 =560MPa =530MPa 【2】图7-25 【2】图7-24 【2】表7-9 由上述数

11、据可计算 故 初设定螺旋角 因为 所以 【2】表7-15 则 取标准值 计算当量齿数： e.确定中心距a及螺旋角 传动中心距为 【2】表7-15 取中心距a=190 确定螺旋角 校核齿根弯曲疲劳强度a.确定主要尺寸 分度圆直径 齿宽 取 齿数比 b.确定有关系数与参数 齿形系数 【2】表7-12 应力修正系数 【2】表7-13许用弯曲应力 【2】图7-26 【2】表7-9 【2】图7-23 齿根弯曲疲劳强度校核合格。确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速率应选9级精度 【2】表7-7考虑小厂制造一般为滚齿制造，故选为8级精度。几何尺寸符号小齿轮大齿轮齿根高齿顶高分度圆直径齿根圆直径齿宽传动中心距齿顶圆

12、直径四、高速轴的初步计算1选择轴材料 因为无特殊要求，故选45钢正火。 选许用弯曲应力 取A=115 2估算高速轴的最小直径 因齿轮齿根圆与键槽底部距离x值满足x(2m2.5m)，故做成齿轮轴，因最小直径与带轮配合，故有一键槽，可将轴加大5%，即32.09mm105%=33.69，所以初定最小轴径为35mm。3.轴的结构设计如下图，高速轴采用齿轮轴，具体设计如下。(1)轴的各段直径确定如图，与带轮配合的轴段直径是最小直径，即=35mm；带轮定位轴肩高度h=2.5mm，则=40；故可选7208AC轴承；右端轴承定位轴肩高度取h=4.5mm，则=49mm。(2)轴上零件的轴向尺寸及其位置带轮宽度=

13、111mm，带轮与箱体之间的间隙=20mm，轴承端盖厚度=38mm，箱体内壁到轴承断面的间隙为=4mm，齿轮断面到箱体内壁的间隙为=14mm。与之对应的轴各段长度分别为=111mm，=76mm，=116mm，=18mm轴承的支承跨度为=+=134mm 4.验算轴的疲劳强度 画输出轴的受力简图 根据斜齿圆柱齿轮受力公式得： 画水平弯矩图。通过列水平平面的受力平衡方程，求出、 即 求得 则 画竖直平面的弯矩图，通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得、. 即 求得 则 画出合成弯矩图 画转矩图 画当量弯矩图，转矩按脉动循环取，则 由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为。 验算轴的直径 因为

14、C截面为齿轮轴侧边的最小轴径，验算轴径为45.31mm，而C截面的设计直径为49m，所以强度足够。五、低速轴的初步设计计算1.选择轴材料 因为无特殊要求，故选45钢正火。 选许用弯曲应力 取A=1152.估算低速轴的最小直径 因最小轴径与联轴器配合，故有一键槽，可将轴加大5%，即50.26mm105%=52.77mm 选取最小轴径为55mm。3.轴的结构设计 （1）如图所示，齿轮由轴环、套筒固定，右端轴承采用端盖、套筒固定，左端轴承采用轴肩、端盖固定，齿轮和右端轴承从右侧拆装，左端轴承从左侧拆装。 （2）轴的各段直径确定 与联轴器相连的轴段是最小轴段，选择联轴器为ZL4型齿式联轴器，孔径为55

15、mm，所以=55mm；选择7012AC型角接触球轴承，故=60mm；取左端轴承定位轴肩高度为h=4.5mm，故=69mm，齿轮固定轴环高度为h=5mm，轴环宽度为b=7mm，故=79mm；取套筒固定齿轮右侧的轴肩高度为h=5mm，故=70mm。 （3）轴上零件的轴向尺寸及其位置 联轴器的宽度B=75mm，联轴器断面到轴承端盖的距离=20mm。轴承端盖厚度=38mm，轴承宽度b=18mm，轴承断面到箱体内壁的距离=4mm，大齿轮左端面到箱体内壁的距离为=16mm，大齿轮宽度为=75mm，固定齿轮的轴段轴肩到大齿轮右端面的距离为=2mm，大齿轮右端面到箱体内壁的距离为=17mm。 与之对应的各轴段

16、长度分别为=75mm；=76mm；=13mm；=7mm；=73mm；=41mm。 轴承的支承跨度为=+=13+7+73+41mm=134mm 4.验算轴的疲劳强度 画输出轴的受力简图 根据斜齿圆柱齿轮受力公式得： 画水平弯矩图。通过列水平平面的受力平衡方程，求出、 即 求得 则 画竖直平面的弯矩图，通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得、. 即 求得 则 画出合成弯矩图 画转矩图 画当量弯矩图，转矩按脉动循环取，则 由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为。 验算轴的直径 因为C截面有一键槽，所以需要将直径加大5%，则d=45.73105%=48.02mm，而C截面的设计直径为70mm

17、，所以强度足够。 绘制轴的零件图六、验算所选轴承的寿命 1、低速轴 高速轴中，选择一对角接触球轴承，初选型号为7208AC 计算轴承的轴向力、 轴承上的载荷轴承内部轴向力7208AC轴承内部轴向力计算公式为 【2】判断轴承松紧可判断轴承1被压紧，轴承2被放松，两轴承的轴向力分别为计算当量动载荷、 【2】取 【2】则轴承的当量动载荷为 计算轴承寿命 因，且两个轴承型号相同，所以只需计算轴承1的寿命，取. 7208AC轴承的C=35200N。又有球轴承，取，则由此可见轴承的寿命大于预期寿命，故合格。 2、低速轴 高速轴中，选择一对角接触球轴承，初选型号为7012AC 计算轴承的轴向力、 轴承上的载荷轴承内部轴向力7012AC轴承内部轴向力计算公式为 【2】判断轴承松紧可判断轴承1被压紧，轴承2被放松，两轴承的轴向力分别为计算当量动载荷、 【2】取 【2】则轴承的当量动载荷为 计算轴承寿命 因，且两个轴承型号相同，所以只需计算轴承1的寿命，取. 7012AC轴承的C=36200N。又有球轴承，取，则由此可见轴承的寿命大于预期寿命，故合格。七、计算轴毂间键连接的强度 根据平键连接的校核公式1、高速轴 带轮与轴连接： 2、低速轴 齿轮与轴连接： 联轴器与轴连接：=9kW=132mmV=6.7m/s=500mma=520mmz=5=2.76