机械设计课程设计设计带式输送机的二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc
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1、机械设计课程设计设计说明书姓 名: 学 号: 631224030323 专业班级: 机械电子工程1203班 指导教师: 成 绩: 机电与汽车工程学院2015 年 6 月目 录第一章 机器传动装置的总体设计方案31.1 电动机的选择31.1.1 电动机类型的选择31.1.2 电动机功率的选择31.2 传动比的设计计算和分配41.3 传动装置的运动和动力参数计算41.3.1 各个轴的转速计算41.3.2 各轴的输入功率计算41.3.3 各轴的输入转矩计算5第二章 传动零件的设计计算和轴系零件初步选择52.1 外部零件的设计计算52.1.1 普通V 带传动52.2 减速器内部传动零件的设计计算72.
2、2.1 高速级齿轮传动7 2.2.2 低速级齿轮传动112.3 初算轴的直径162.3.1 高速轴162.3.2 中间轴172.3.3 低速轴18第三章 减速器结构与润滑183.1 减速器润滑15第四章 减速器装配图设计194.1 箱体的结构尺寸20第五章 轴的设计计算205.1 高速轴的设计计算(如下图)205.2 中间轴校核255.3 低速轴校核29第六章 键联结的设计及计算336.1 高速轴上键联结的选择和计算336.2 中间轴上键联结的设计计算336.3 高速轴上键连接的设计计算34第七章 滚动轴承的选择和计算347.1 高速轴段轴承357.2中间轴段轴承357.3 低速轴段轴承36第
3、八章 箱体结构尺寸的确定以及减速器数据378.1 减速器整体尺寸37参考文献38重庆交通大学机械设计课程设计任务书设计带式输送机的二级斜齿圆柱齿轮减速器传动方案一、 工作条件与计算要求输送带速度允许误差为;输送机效率;两班制,连续单向运转,载荷平稳;工作年限10年;工作环境在室内,清洁;动力来源为三相交流,电压380V;四年一次大修,二年一次中修,半年一次小修;一般机械厂制造,中批量生产。二、 原始数据 根据以上要求,我的原始数据为:1) 输送带工作拉力F=6.5KN2) 输送到速度V=0.85m/s3) 卷筒直径D=350mm4) 机械效率=0.965) 工作年限10年,两班制,第一章、 机
4、器传动装置的总体设计方案1.1.1原动机选择1.根据动力源和工作条件,选用Y型三相异步电动机2.根据所需的功率:Pw=5.755KW3.通过查机械设计课程设计书上P84页表9.1得各级传动的机械效率:V带传动1=0.96;齿轮2=0.97;轴承3=0.99;联轴器4=0.99,得总效率=1*.2*3*4=0.96*0.972*0.996*0.99=0.835则电动机所需要的功率为Pd=6.892KW由机械设计课程设计P173页的表15.1选取最合适的电动机额定功率为7.5KW4.电机转速选取1500r/min和1000r/min 工作机的转速n=46.406r/min选取电机型号额定功率同步转
5、速满载转速传动比一Y160M-67.5100097020.902二Y132M-47.51500144031.030根据电动机功率和转速可以看出选择Y132M-4比较大的传动比比较好5.查表机械设计课程设计P174表15.2得电动机中心高H=132mm外伸轴直径D=38mm外伸轴长度E=80mm1.1.2、分配传动比 根据选择的电动机型号可知总传动比为31.030,选择V带传动比为2.5,则减速器的传动比为i=12.412,高速齿轮传动比为i2=4.169,低速级齿轮传动比为i3=2.9771.3 传动装置的运动和动力参数计算1.3.1、各轴的转速和输出功率计算=1440r/min=/i1=57
6、6r/min=n1/i2=576/4.169=138.162r/min=n2/i3=138.162/2.977=46.41r/min=n3=46.41r/min1.3.2轴输出功率计算Pd=6.892KWP1=Pd*1=6.892*0.96=6.616KWP2=P123=6.616*0.97*0.99=6.354KWP3=P223=6.354*0.97*0.99=6.102KWP4=P334=6.102*0.99*0.99=5.980KW1.3.3、各轴输入转矩计算=9550=9550*6.892/1440=45.707N.m=9550=9550*6.616/576=109.118N.m=95
7、50=9550*6.354/138.162=438.578 N.m=9550=9550*6.102/46.41=1255.637 N.m=9550=9550*5.980/46.41=1230.532 N.m轴号转速n功率P转矩N.m014006.89245.7072.525766.616109.1184.1692.53138.1626.354438.5782.9774.169446.416.1021255.63712.977546.415.9801230.5321第二章 传动零件的设计计算和轴系零件初步选择2.1 外部零件的设计计算 2.1.1、普通V带传动 1.确定设计功率=1.1Pd=1.
8、1*6.892=7.581KW2.选择带的带型=7.581,=1440r/min,查找V带表得选取A型V带3.确定带轮的基准直径并验算带速V,初选小带轮直径为=123.5mm4.带速V=9.307m/s因为带速5m/sV30m/s,所以带速适合5.确定大带轮的直径=i1*=2.5*123.5=308.75mm,取=315mm6确定V带的中心距a1和基准长度 Ld 0.7() a12()得中心距306.95 a877,取a1=450mmLd0=2a1+()+=2*450+*438.5+36672.25/1800=1608.819mm查表取Ld=1600mm7计算实际中心距a=a1+()=441.
9、181mm8.小带轮包角1=180-)=180-24.871=155.129909、带根数Z 由=123.5mm,=1440r/min查询机械设计(第九版) P152页表8-4得V带的基本额定功率P0=1.92KW,有=1440r/min和=2.5查表8-5得P0=0.17,查表P155表8-6小带轮包角为155得=0.93,查P145表8-2得=0.99由上述查表数据得=()=(1.92+0.17)*0.93*0.99=1.924V带的根数为Z=3.94010.V带轮的初拉力F0 由A型V带轮单位长度质量为q=0.105=500+q=500+q=174.505N11.计算压轴力=2z=2*3
10、.940*=1347.472N名称结果名称结果名称结果带型A传动比2.5根数3.940带轮基本直径=123.5基准长度1600初拉力174.505=315中心距441.181压轴力1347.4722.2 减速器内部传动零件的设计计算2.2.1、高速级齿轮传动设计齿轮类型:斜齿圆柱齿轮精度等级:输送机一般为工作机器,8级精度等级足够材料选择:小齿轮做调制处理由P191表10-1选择40Cr,硬度为280HBS,大齿轮为45号钢,调制,硬度为240HBS硬度相差40HBS小齿轮齿数:选择Z1=24,则大齿轮齿数Z2=i2*Z1=4.169*24=100.056,取Z2=101齿数比u=101/24
11、=4.212.2.1.1按吃面接触强度设计公式=2.32(1) 确定公式内的值选载荷系数K=1.3小齿轮传递的转矩T1=109.118N.M=109118N.mmP206查表10-7选择齿宽系数=1P202查表10-5选弹性影响系数=189.8P211查图10-25(d)得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为=600MPa=550MPa=2*8*10*356=56960应力循环次数N1=60j=60*576*1*56960=1.969*次N2=4.723*P208查表10-23选接触疲劳寿命系数=0.90,=0.95失效率1%,S=1接触疲劳须用应力1=540MPa,2=522.51. 计算小齿
12、轮分度圆直径取=522.5MPa,2.32=2.32=66.150mm3圆周速度V0=1.994m/s2. 齿宽b=1*66.150=66.1503. 齿高与齿高比模数M1=2.756齿高h=2.25m1=2.25*2.756=6.202=10.6664. 动载荷系数K=1.07查表8-4得=1.458=1.421所以K=1*1.07*1.458*1=1.5605. 分度圆直径d=70.29mm6. 模数m=70.29/24=2.9292.2.1.2按齿根弯曲强度计算m2.094,并就接近圆标准值m=2.5小齿轮齿数z1=69.327/2.5=27.731,取z1=28大齿轮齿数z2=28*4
13、.169=116.732取z2=117mm分度圆直径d1=z1m=28*2.5=70,d2=z2m=117*2.5=292.5mm中心距a=(70+292.5)/2=181.25mm齿轮宽度b=1*70=70mm取小齿轮B1=75,B2=707. 修正计算结果Z1=28,z2=124查表8-5修正的=2.55=2.16=1.61=1.81V= V=2.11m/s齿高h=2.25m=2.25*2.5=5.625=12.44查表10-4修正=1.460查表10-13的=1.4218. 吃面接触疲劳强度计算载荷K=1.577齿根弯曲疲劳强度计算载荷K=1.5069. =38.31mm 实际d1=70
14、.29,m=2.5都大于计算要求值,故符合要求高速机齿轮参数名称结果模数2.5压力角20齿数Z1=28Z2=124传动比4.426分度圆直径d1=70d2=310齿顶圆直径=75=315齿根圆直径中心距=63.75=303.75A=190齿宽B1=75B2=70高速大齿轮结构参数如下名称结构尺寸经验计算公式结果mm毂孔直径d=d2255轮毂直径D3=1.6d76腹板最大直径D0=d0-(1014270板孔分布圆直径D1=(D0+D3)/2179板孔直径D2=(0.250.35)(D0-D3)40轮毂宽度L=(1.21.5)d(6682.588腹板厚度C=(0.20.3)B202.2.2低速级齿
15、轮计算选用级精度由表10.1选择小齿轮材料为45钢,硬度为235,大齿轮材料为钢(调质),正火处理,硬度为190HBS。硬度相差45HBS选小齿轮齿数Z3=22,大齿轮齿数Z4=i3*Z3=2.977*22=65.494取z4=65,齿数比u=65/22=2.952.2.2.1按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算,即1) 确定公式各计算数值(1)试选载荷系数(2)计算小齿轮传递的转矩Ti=438.578N.M=438578N.mm(3)选取齿宽系数(4)由表10.6查得材料的弹性影响系数=189.8(5)由图10.21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa大齿轮的接触疲劳
16、强度极限=390MPa()由式6.11计算应力循环次数N3=60j=60*138.162*1*56960=4.722*108N4=4.722*108/i2=1.586*108()由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数=0.95,=0.95计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为,安全系数为S=1,由式得3=522.5MPa,4=370.5MPa) 计算() 试算小齿轮分度圆直径,代入=446.52.32=2.32=116.712mm() 计算圆周速度v V0=0.844m/s() b=1*116.712=116.712mm() 计算齿宽与齿高之比模数M1=116.762/24=4.865齿高h=2
17、.25m1=2.25*4.865=10.946B/H=116.712/10.946=10.662() 计算载荷系数K根据v=0.844m/s,级精度,查得动载荷系数=1.05因为是直驰齿轮=1由表10-2查得使用系数由表10-4插入法查得7级精度小齿轮支撑非对称时=1.436,由B/H=10.662,=1.436,查图10-13得=1.431,顾动载系数K=1*1.06*1.436*1=1.522()按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式可得d=116.712*1.054=123.01()计算模数m=123.01/24=5.1252.2.2.2.按齿根弯曲强度计算设计公式) 确定公式内的
18、计算数值() 由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限=325Mpa() 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.9() 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为,安全系数为S=1.4,则3=244.286MPa,4=208.93MPa() 计算载荷系数() K=1*1.06*1.436*1=1.522()查取齿形系数由表10-5查得=2.16()查取应力校正系数 =1.81)计算大小齿轮的,并比较 =2.65*1.58/244.286=0.01714 =2.16*1.81/208.93=0.0187122) 设计计算按齿根弯曲疲劳强度计算出的模数为)最大=3.513对比计算结
19、果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,可取有弯曲强度算得的模数3.513取就接近圆为标准值m=4 按接触强度算得的分度圆直径d3=116.712算出小齿轮齿数Z3=d3/m=29.178取Z3=30大齿轮齿数Z4=i3z3=2.977*30=89.31取Z4=901. 几何尺寸得计算) 计算分度圆直径d3=z3m=30*4=120d4=z4m=90*4=360) 计算中心距 a=(d3=d4)/2=2403).计算齿宽宽度b=120mm,则取小齿轮B1=125,大齿轮B2=1205.修正计算结果1Z3=32,z2=1092查表8-5修正的=2.492=2.187=1
20、.64=1.798V= V=0.844m/s3齿高h=2.25m=2.25*4=9=13.33查表10-4修正=1.439查表10-13的=1.4322. 吃面接触疲劳强度计算载荷系数K=1.06*1.439=1.525齿根弯曲疲劳强度计算载荷系数K=1.06*1.432=1.5186.=56.822mm =2.65*1.58/244.286=0.01714 =2.16*1.81/208.93=0.018712然而是大齿轮的大7. =3.513实际d3=116.712mm,m=4,均大于计算的要求值,故符合要求名称计算结果模数M=4压力角=20齿数Z3=32Z4=109传动比I=3.405分度
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