圆锥圆柱齿轮减速器设计 机械设计课程设计 机制论文.doc
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1、 机械设计课程设计 说明书 设计课题: 圆锥-圆柱齿轮减速器设计 专业班级: 2010级机制本班 学生姓名: 张洪孝 指导教师: 宋志强 设计时间: 2012年12月 工程技术学院呼伦贝尔学院工程技术学院圆锥-圆柱齿轮减速器设计 课程设计任务书姓 名:张洪孝专 业:机械设计制造及其自动化班 级:10机制本班指导教师:宋志强职 称:课程设计题目:带式输送机传动装置(展开式圆锥圆柱齿轮减速器)已知技术参数和设计要求:输送带的拉力F(KN):4KN;滚筒直径D(mm):360mm;带速V(m/s):0.96m/s;该装置连续单向传送,载荷较平稳,室内工作,有粉尘,环境最高温度35度,输送带速度允许误
2、差5%。两班制,工作寿命8年(设每年工作300天),四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修。所需仪器设备:支持AutoCAD的计算机成果验收形式:课程设计答辩参考文献: 【1】濮良贵.纪名刚.机械设计(第八版)M.北京:高等教育出版社,2006【2】吴宗泽.罗圣国 机械设计课程设计手册(第三版). 北京:高等教育出版社,2006【3】骆素君,朱诗顺.机械课程设计简明手册.北京:化学工业出版社,2006【4】王连明.机械设计课程设计(第4版).哈尔滨:哈尔滨出版社,2010.时间安排第一阶段,设计准备,确定总体设计方案;总体计算,选择电动机;第二阶段,计算传动装置的运动和动力参数;第三阶段,轴
3、与轴系零件的设计,轴承、联轴器、键的选取,润滑、密封和连接件的选择;第四阶段,轴、轴承、联轴器、键的校核计算;第五阶段,箱体结构及附件的设计;第六阶段,零件图、装配图的绘制;第七阶段,编写设计说明书。指导教师:宋志强 教研室主任: 2012年12 月 22 日工程技术学院 二级锥齿减速器 课程设计成绩评定表专业: 机制 班级: 10机制本班 学号: 2010171323 姓名:张洪孝 课题名称二级展开式圆锥-圆柱齿轮减速器 设计任务与要求设计任务:1.减速器装配图一张; 2.零件工作图2张( 齿轮和轴,同组的同学不能画相同的零件); 3.设计计算说明书一份 4. 机械设计课程设计结束时进行课程
4、设计总结和答辩。设计要求:1、综合运用先修课理论,培养分析和解决工程实际问题的能力。 2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。 3、进行机械设计基本技能训练。(计算、绘图、使用技术资料)。指导教师评语 建议成绩: 指导教师:课程小组评定评定成绩: 课程负责人: 年 月 日 目 录一、设计任务书.(3)二、动力机的选择.(4)三、计算传动装置的运动和动力参数.(5)四、传动件设计计算(齿轮)(6)五、轴的设计. . . . . . .(12)六、滚动轴承的计算.(20)七、连结的选择和计算.(21)八、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择.(22)九、箱体及其附件的结构设计.(22)十、设计总
5、结.(23)十一、参考资料.(23)计算及说明结果 一、课程设计任务书一、设计题目:设计圆锥圆柱齿轮减速器 设计运输设备。该传送设备的传动系统由电动机减速器运输带组成。输送带的拉力F(KN):4KN;滚筒直径D(mm):360mm;带速V(m/s):0.95m/s;该装置连续单向传送,载荷较平稳,室内工作,有粉尘,环境最高温度35度,输送带速度允许误差5%。两班制,工作寿命8年(设每年工作300天),四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修。(图1)二、原始数据:传送带拉力F(KN)传送带速度V(m/s)鼓轮直径D(mm)使用年限(年)40.953608三、设计内容和要求:1.编写设计计算说明
6、书一份,其内容通常包括下列几个方面:(1)传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择;(2)电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算;(3)传动零件的设计计算;(4)轴的设计计算;(5)轴承及其组合部件设计;(6)键联接和联轴器的选择及校核;(7)减速器箱体,润滑及附件的设计;(8)装配图和零件图的设计;(9)校核;(10)轴承寿命校核;(11)设计小结;(12)参考文献;(13)致谢。2.要求每个学生完成以下工作:(1)减速器装配图一张(0号或一号图纸)(2)零件工作图两张(输出轴及该轴上的大齿轮),图号自定,比例11。(3)设计计算说明书一份。四、传动方案的拟定运动简图如下:(图2)由
7、图可知,该设备原动机为电动机,传动装置为减速器,工作机为运输设备。减速器为展开式圆锥圆柱齿轮的二级传动,轴承初步选用角接触轴承。联轴器选用凸缘联轴器。二、动力机的选择(1)选择电动机类型按工作要求用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压为380V。(2)选择电动机容量电动机所需工作功率,按参考文献1的(2-1)为由式(2-1)得 传动装置的总效率 查教材,确定各部分效率为:联轴器效率,滚动轴承传动效率(四对), ,。代入得 则所需电动机功率为因载荷平稳,电机额定功率略大于即可,由指导书上第15章所示的Y系列三相异步电动机技术数据,选电动机的额定功率为5.5kw,(3)确定电动机转速 由设计
8、手册表13-2可知,Error! No bookmark name given.总传动比合理范围为,故电动机转速的可选范围为由推荐选择同步转速为1500。由指导书表15.1查得电动机数据列于表1中表1 电动机参数型号额定功率/kw满载转速r/min轴径Dmm中心高度HmmY132S-65.5144038132 三计算传动装置的运动和动力参数(一)传动装置的总传动比及其分配 计算总传动比: 根据电动机满载转速及工作机转速,可得传动装置所要求的总传动比为 首先,取V带的传动比为4;再合理分配各级传动比:对于圆锥-圆柱齿轮减速器,取锥齿轮传动的传动比则圆柱齿轮传动比(二) 各轴转速 、输入功率 、输
9、入转矩(1)各轴输入功率 (2)各轴转速(3)各轴输入转距表2 运动和动力参数 参数轴号功率kw转速r/min转矩传动比i效率O轴5.514403316040.96高速轴 4.83601273301.7850.94中速轴 4.4720168211600 40.96低速轴 4.1650.4278800010.98工作机 轴4.1650.42764520四普通V带的设计计算已知条件:电动机与减速器间用普通V带传动,已知Y系列三相异步电动机,V带传动轴所需满足的传动条件: ;从动轴转速:360r/min;装置工作时较平稳,每天两班制工作,下面进行设计:1、确定计算功率 查教材表8-7查得,故 kw2
10、、选择V带型号 根据和转速1440,查文献【1】图8-11,选取A型三角带3、初选带轮的基准直径,并验算带速v由表8-6和表8-8取小带轮的基准直径=90mm,验算带速 v=6.78m/s因为5m/s v 30m/s,故带速合适。4、计算大带轮直径并根据教材表8-6和表8-8加以圆整 =360mm根据表8-8,取=355mm5、初选V带的中心距和基准长度 因为0.7(+) 11、计算压轴力 压轴力的最小值 =五齿轮零件的设计计算(一)直齿圆锥齿轮传动设计设计参数: 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)圆锥-圆柱齿轮减速器为通用减速器,其速度不高,故选用8级精度(GB10095-88)
11、(2)材料选择 由机械设计(第八版)表10-1大小齿轮材料均为45号钢(调质),小齿轮硬度为250HBS,大齿轮硬度为220HBS,二者材料硬度相差30HBS。(3)选小齿轮齿数24,则大齿轮 古取2、按齿面接触疲劳强度设计 设计计算公式: (1)确定公式内的各计算值1)试选载荷系数=1.32)小齿轮传递的转矩=1273303)取齿宽系数0.33查图10-21齿面硬度得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳极限4)查表10-6选取弹性影响系数5)由教材公式10-13计算应力值环数 6) 查教材10-19图得: 7)齿轮的接触疲劳强度极限:取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式(10-1
12、2)得:=(2)设计计算1) 试算小齿轮的分度圆直径,带入中的较小值得 2) 计算圆周速度V 3) 计算载荷系数 系数,根据,8级精度查图表(图10-8)得动载系数查图表(表10-3)得齿间载荷分布系数根据大齿轮两端支撑,小齿轮悬臂布置查表10-9得;载荷系数4) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,得 = 5)计算模数 查文献【3】表6-29,取6)计算齿轮相关参数 圆整取 3、校核齿根弯曲疲劳强度(1)确定弯曲强度载荷系数 (2)计算当量齿数。 (3)查取齿形系数查教材图表(表10-5),(4)查取应力校正系数查教材图表(表10-5),(5) 查教材图表(图10-20c)查得小齿轮弯曲疲
13、劳强度极限,大齿轮弯曲疲劳强度极限(6)查教材图表(图10-18)取弯曲疲劳寿命系数 (7)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数,由式得 = =(8)校核弯曲强度条件公式 由上可知满足弯曲强度,故所选参数合适。(二)圆柱斜齿轮的设计计算设计参数:1 选定齿轮的精度等级、材料及齿数(1)圆锥-圆柱齿轮减速器为通用减速器,其速度不高,故选用8级精度(GB10095-88) (2)材料选择 由机械设计(第八版)表10-1大小齿轮材料均为30CrMnSi(调质),小齿轮硬度为1100HBS,大齿轮硬度为1100HBS,二者材料硬度相差10HBS。选小齿轮齿数,则大齿轮齿数(3)选取螺旋角。初选螺
14、旋角。2. 按按齿面接触强度设计按书上式(10-21)计算,即(1) 确定公式内的各计算数值1)查文献【3】试选2)由教材图10-30选取区域系数3)由教材表10-7选取齿宽系数4)由教材图10-26查得5)小齿轮转距6)查表10-6选取材料弹性影响系数 7)查图10-21齿面硬度得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳极限8)由教材式(10-13)计算应力循环次数 9)由图10-19查得接触疲劳寿命系数;10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由教材式(10-12)得(2)计算1)试计算小齿轮分度圆直径,有计算公式得2)计算圆周速度3)计算齿宽b及模数 4)计算纵向重
15、合度5)计算载荷系数已知载荷平稳,由教材表10-2选取使用系数取根据,8级精度,由教材图10-8查得动载系数;由表10-4查得的计算公式和直齿轮的相同故;由教材图10-13查得由表10-3查得。故载荷系数 6) 计算接触疲劳强度 满足接触疲劳强度。3、校核齿根弯曲疲劳强度(1)确定弯曲强度载荷系数 (2)根据纵向重合度从图查得螺旋角影响系数(3)计算当量齿数。 (4)查取齿形系数查教材图表(表10-5),(5)查取应力校正系数查教材图表(表10-5),(6)查教材图表(图10-20c)查得小齿轮弯曲疲劳强度极限,大齿轮弯曲疲劳强度极限(7)查教材图表(图10-18)取弯曲疲劳寿命系数 (8)计
16、算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数,由式得 = =(9)计算大.小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大(2)设计计算取取分度圆直径50.41取 4.几何尺寸计算(1)计算中心距 取a=129(2)按整数后中心距修正螺旋角 固因改变不多.不用改变(3)计算大小齿轮分度圆直经 (4)计算齿轮宽度 取整六 、轴的设计计算(一)高速轴的设计已知参数:1求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径为2.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表15-3,取,于是得图1 高速3轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案,如图1。(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满
17、足大带轮的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,由教材图8-14得:大带轮与轴配合的毂孔长度,-段长度应比毂孔长度略短一些,现取。2)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承7207AC,查得其尺寸为故,。,。3)这对轴承均采用轴肩进行轴向定位,由文献【3】表7-2查得定位轴肩高度:a=(0,07-0.1)d轴环宽度:b=1.4a7207AC型轴承的定位轴肩高度,因此取。4)取安装齿轮处的轴段 的直径;为使套筒可靠地压紧轴承,56段应略短于轴承宽度,故取。5)由文献【2】表11-1
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