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1、学号成绩课程设计说明书设计名称 机械设计基础课程设计 设计题目 一级减速器设计 设计时间 .7.02 .7.15 学 院 交通与机械工程学院 专 业 物流工程 班 级 09-1班 姓 名 张赛朋 指导教师 赵德宏 年 7 月 14 日 机械课程设计任务书班级物流09-1姓名张赛朋学号题目: 皮带运输机的 一 级直齿圆柱齿轮减速器设计一、 传动简图二、 原始数据: 输送带工作拉力F1500 N, 滚筒直径D300mm, 输送带速度V 1.6m/s。三、 工作条件: 单班制, 连续单向运转, 有轻度冲击, 环境温度 25 C。四、 使用年限: 寿命 。五、 输送带速度: 允许误差5%。六、 设计工
2、作量1、 减速器装配图1张( A1) 。2、 零件图1张( A3) 。3、 设计说明书1份。目录1、 传动方案拟定.22、 电动机的选择.23、 计算总传动比及分配各级的传动比.44、 运动参数及动力参数计算.55、 传动零件的设计计算.66、 轴的设计计算.127、 滚动轴承的选择及校核计算.198、 键联接的选择及计算.229、 设计参考资料目录10、 结束语计算过程及计算说明结果1、 传动方案拟定第三组: 设计单级圆柱齿轮减速器和一级链传动1.1工作条件: 使用年限 , 工作为二班工作制, 载荷稍有波动, 环境多灰尘。1.2原始数据: 滚筒圆周力F=1500N; 带速V=1.6m/s;
3、滚筒直径D=300mm; 滚筒长度L=500mm。1.3传动简图( 图1) 2、 电动机选择2.1电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机2.2电动机功率选择: 2.2.1传动装置的总功率: 总=联2轴承齿轮链滚筒 =0.990.9820.970.900.950.96=0.7572.2.2电机所需的工作功率: P工作=FV/1000总=15001.6/10000.757=3.17KW图12.2.3确定电动机转速: 计算滚筒工作转速: n筒=601000V/D=6010001.6/300=101.9r/min 按手册P7表1推荐的传动比合理范围, 取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取
4、链传动比I1=13, 则总传动比理时范围为Ia=318。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=( 318) 76.43=305.71834.2r/min符合这一范围的同步转速有750、 1000、 和1500r/min。根据容量和转速, 由有关手册查出有三种适用的电动机型号: 因此有三种传支比喻案: 如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、 重量、 价格和带传动、 减速器的传动比, 可见第2方案比较适合, 则选n=1000r/min。2.2.4确定电动机型号根据以上选用的电动机类型, 所需的额定功率及同步转速, 选定电动机型号为Y132M1-6。其主要性能: 额定功率: 4.0
5、KW, 满载转速960r/min, 额定转矩2.0。质量73kg。3计算总传动比及分配各级的伟动比3.1总传动比: i总=n电动/n筒=960/101.9=9.423.2分配各级伟动比据指导书P7表1, 取链i链=2.5( 单级减速器i=36合理) i总=i齿轮I链i齿轮=i总/ i链=9.42/2.5=3.774运动参数及动力参数计算4.1计算各轴转速( r/min) nI=n电机=960r/minnII=nI/i齿轮=960/3.77=254.6(r/min)4.2计算各轴的功率( KW) PI=P电动机联=4.00.99=3.96 KWPII=PI轴承齿轮=3.960.960.97=3.
6、76KW4.3计算各轴扭矩( Nmm) TI=9.55106PI/nI=9.551063.96/960=39400NmmTII=9.55106PII/nII=9.551063.76/254.6 =141000Nmm 5传动零件的设计计算5.1齿轮传动的设计计算 ( 1) 选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在, 因此齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质, 齿面硬度为240285HBW。大齿轮选用45钢, 调质, 齿面硬度229286HBW; 根据课本P139表6-12选9级精度。 (2)按齿面接触疲劳强度设计 确定有关参数如下: 传动比i齿=3.77 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮
7、齿数: Z2=iZ1=3.7720=76 实际传动比I0=76/20=3.8传动比误差: i-i0/I=3.8-3.77/3.77=0.79%2.5% 可用齿数比: u=i0=6由课本P126表6-10取d=0.9 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551063.96/960 =39400Nmm (4)载荷系数k 由课本P128表6-7取k=1.5 (5)许用接触应力HH1= (380+HBW)Mpa=(380+260)Mpa=640 Mpa H2= (380+0.7HBW)Mpa=(380+0.7240)Mpa=548MpaF1= (155+0.3HBW)Mpa=(380+0.
8、78 260)Mpa=233MpaF2= (140+0.2HBW)Mpa=(140+0.2240)Mpa=188Mpa(6)由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431.539400(3.8+1)/0.93.81/3mm=49.86mm模数: m=d1/Z1=48.86/20=2.493mm根据课本P107表6-1取标准模数: m=2.5mm确定有关参数和系数分度圆直径: d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.576mm=300mm计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+76)
9、=120mm根据课本124齿宽: b=dd1=0.950mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齿形系数YFa根据齿数Z1=20,Z2=76由查表得YF1=2.97 YF2=2.23 (8)校核齿根弯曲疲劳强度F1=2kT1 YF1/bd1m=21.5394002.79/45502.5=58.6MPaF1=233MPaF2=F1 YF2 / YF1 =46.8 MPaF2=188MPa故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1450458.2/601000=1.2m/s圆周由课本p124表9-5 齿轮精度等级为9级6轴的设计计算 6.1
10、输入轴的设计计算6.1.1按扭矩初算轴径选用45#调质, 硬度217255HBS根据课程设计指导书P21例题( 1) 、 初步确定减速器外伸段轴颈d=( 0.81.0) d电机=( 0.81.0) 38=30.438mm( 2) 、 选择联轴器由传动装置工作条件拟选用弹簧柱销连轴器( GB501485) 。计算转矩Tc =KAT=1. 539.8=59.7NmT=9.55P/n= 39.8Nm 其中KA =1.25 1.5此处取1.5查表2.51及核对轴颈后选择HL3联轴器( 3) 、 最后确定减速器告诉轴外伸段直径为d=32mm6.1.2轴的结构设计 ( 1) 轴上零件的定位, 固定和装配
11、单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央, 相对两轴承对称分布, 齿轮左面由轴肩定位, 右面用套筒轴向固定, 联接以平键作过渡配合固定, 两轴承分别以轴肩和套筒定位, 则采用过渡配合固定 ( 2) 确定轴各段直径和长度工段: d1=32mm 长度取L1=90 mm h=2c c=1mmII段:d2=d1+2h=32+21=34mm 初选用深沟球球轴承, 其内径为35mm,宽度为17mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁, 轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为17mm , 经过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度, 并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定, 为此, 取该段长为64mm, 安装齿轮段长度应比轮毂
12、宽度小2mm,故II段长: L2=( 64+17+2) =83mmIII段直径d3=38mmL3=50 -2=48mm段直径d3=38mmh=2c c=2mmd4=d3+2h=38+22=42 mm 长度与右面的套筒相同, 即L4=5mm段直径d5=34mm. 长度L5=29mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=255mm6.1.3按弯矩复合强度计算求分度圆直径: 已知d1=50mm求转矩: 已知T1=39400Nmm求圆周力: Ft根据课本P127( 6-34) 式得Ft=2T2/d2=239400/50=1579N求径向力Fr根据课本P127( 6-35) 式得Fr=Fttan=1579
13、tan200=573.6N因为该轴两轴承对称, 因此: LA=LB=42mm(1)绘制轴受力简图( 如图a) ( 2) 绘制垂直面弯矩图( 如图b) 轴承支反力: FAY=FBY=Fr/2=286.8NFAZ=FBZ=Ft/2=798.5N由两边对称, 知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=286.821=6.02Nm (3)绘制水平面弯矩图( 如图c) 截面C在水平面上弯矩为: MC2=FAZL/2=798.521=16.76Nm (4)绘制合弯矩图( 如图d) MC=(MC12+MC22)1/2=(6.022+16.762)1/2=17.8Nm (5)绘制扭矩图(
14、 如图e) 转矩: T=9.55( P2/n2) 106=141Nm (6)绘制当量弯矩图( 如图f) 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化, 取=1, 截面C处的当量弯矩: Mec=MC2+(T)21/2=17.892+(1141)21/2=142Nm (7)校核危险截面C的强度由式( 6-3) e=Mec/0.1d33=142/0.1383=25.9MPa -1b=60MPa该轴强度足够。 6.2 输出轴的设计计算6.2.1按扭矩初算轴径选用45#调质钢, 硬度( 217255HBW) 根据课本P235页式( 10-2) , 表( 10-2) 取c=120dc(P3/n3)1/3=120
15、(3.76/254.6)1/3=29.44mm取d=34mm6.2.2轴的结构设计 ( 1) 轴的零件定位, 固定和装配 单级减速器中, 能够将齿轮安排在箱体中央, 相对两轴承对称分布, 齿轮左面用轴肩定位, 右面用套筒轴向定位, 周向定位采用键和过渡配合, 两轴承分别以轴承肩和套筒定位, 周向定位则用过渡配合或过盈配合, 轴呈阶状, 左轴承从左面装入, 齿轮套筒, 右轴承从右面装入。 ( 2) 确定轴的各段直径和长度 初选6027型深沟球轴承, 其内径为40mm, 宽度为18mm。考虑齿轮端面和箱体内壁, 轴承端面与箱体内壁应有一定矩离, 则取套筒长为21.5mm, 则该段长41mm, 安装
16、齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径: 已知d2=300mm求转矩: 已知T2=141Nm求圆周力Ft: 根据课本P127( 6-34) 式得Ft=2T2/d2=2141103/190=1484.2N求径向力Fr根据课本P127( 6-35) 式得Fr=Fttan=1484.20.36379=540.2N两轴承对称LA=LB=42mm(1)求支反力FAX、 FBY、 FAZ、 FBZFAX=FBY=Fr/2=1484.2/2=270.1NFAZ=FBZ=Ft/2=540.2/2=742.1N (2)由两边对称, 书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=F
17、AYL/2=270.142=5.67Nm (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=742.142=15.58Nm (4)计算合成弯矩MC=( MC12+MC22) 1/2 =( 5.672+5.082) 1/2 =5.08Nm (5)计算当量弯矩: 根据课本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=5.082+(1141)21/2 =141.09Nm (6)校核危险截面C的强度由式( 10-3) e=Mec/( 0.1d) =141.09/(0.11903)=25.7Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够7滚动轴承的选择及校核计算根据条件, 轴承预计寿命103658=29200小时7
18、.1计算输入轴承 ( 1) 已知n1=960r/min两轴承径向反力: FR1=FR2=573.6N初先两轴承为深沟球轴承6207型根据课本P214( 例) 得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=361.4N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端, 现取1端为压紧端FA1=FS1=361.4N FA2=FS2=361.4N (3)求系数x、 yFA1/FR1=361.4N/573.6N=0.63FA2/FR2=361.4N/573.6N=0.63根据课本P192表( 12-12) 得e=0.44FA1/FR1e x1=1 FA2/FR229
19、200h预期寿命足够7.2计算输出轴承 (1)已知n=254.6r/min Fa=0 FR=FAZ=540.2N试选6207型深沟球轴承根据课本P265表( 11-12) 得FS=0.63FR,则FS1=FS2=0.63FR=0.63540=340.6N (2)计算轴向载荷FA1、 FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端为压紧端, 1为压紧端, 2为放松端两轴承轴向载荷: FA1=FA2=FS1=340.6N (3)求系数x、 yFA1/FR1=340.6/540.2=0.63FA2/FR2=340.6/540.2=0.63根据课本P192表( 12-12) 得: e=0.68FA1/
20、FR1e x1=1 y1=0FA2/FR229200h此轴承合格8键联接的选择及校核计算8.1输入轴采用平键联接轴径d1=32mm,L1=80mm查手册得, 选用A型平键, 得: 键A 108 GB1096-79 l=L1-b=80-10=70mmT1=39.4Nm h=8mm根据课本P243( 10-5) 式得p=4T2/dhl=439400/32870 =8.79MpaR (110Mpa)8.2输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d2=38mm L2=40mm T=39.4Nm查手册P51 选A型平键键128 GB1096-79l=L3-b=40-12=28mm h=8mmp=4T/dhl=4
21、39400/38828 =18.5Mpap(110Mpa)8.3输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=44mm L3=40mm T=141 Nm查手册P51 选用A型平键键128 GB1096-79l=L2-b=40-12=28mm h=8mm据课本P243式( 10-5) 得p=4T/dhl=4141000/44828=57.2Mpap9设计参考资料目录所用到的参考资料都能够列出, 如: 1机械设计基础课程设计: 孙德志主编, 沈阳: 东北大学出版社, .122机械制图: 大连理工大学主编北京: 高等教育出版社, .63机械设计基础: 韩泽光主编北京: 机械工业出版社10结束语在学习了机械设
22、计基础的课程以后, 我们用用两周的时间进行机械设计基础的课程设计, 让我们对本学期机械课程的知识学习而且会灵活应用, 经过实践应用到我们实际生活生产中。本次课设我们是根据不同的工作条件和不同的设计尺寸, 根据自己学习的机械设计知识, 来设计我们生活中要使用的减速器, 电动机的输出功率以及相关数据来设计, 这两周的课程设计我们痛并快乐着, 我们品尝着第一次为学习通宵的艰辛, 我们拖着每天从早到晚对着电脑, 不停地移动着鼠标没时间睡午觉的疲惫的身体, 可是我们沉醉在第一次自己设计减速器的好奇与喜悦中, 当我们画好图以后大家脸上都有掩饰不去的成功感。面对第一次自己设计减速器, 我们有的实际难免有不足
23、之处, 有一些尺寸是无据可依的, 对待要估计的数据我们很忐忑, 很怕一不小心就可能导致大的错误, 在我的设计中就有这样的问题, 比如对于一些倒角和一些过渡圆角的尺寸, 竖书中只是说出了大概的范围, 让我觉得很不好决定, 还有一些计算也是这样的, 还有在油标尺安放的位置的高度和倾斜度还有油标尺的长度和倾斜度, 还有在螺塞和封油垫的右方需要有一个低一些的槽都是我大概估计的我查了书可是没有解决, 对于这些不足之处, 我在这次课设中发现在以后的学习生活中我会吸取并改正。 对于本次课设, 我收获非常多, 在设计的过程中我和几个同学一起研究讨论有的时候很容易达到共识, 可是有的时候会各持己见谁到不让, 都
24、有自己的道理, 有的时候大家的玩笑还能够减轻整日作图的疲惫, 在制图的过程中使我之前学习的机械知识还是不够多, 好多东西都是在课设的时候遇到了现开始找书把知识点看会了在继续计算画图, 画草图是最难的, 要不断的计算各种零件的各种尺寸, 大到齿轮、 轴, 小到螺钉、 垫片。在草图大概成型以后开始画三视图就相对简单了, 只是要注重一些小的细节就能够了。这次课设让我深深的体会到了, 机械设计的不容易, 可是我还是努力的完成了自己的设计, 虽然它有很多的不足之处, 可是总的来说还是我努力设计的结果, 也是我第一个自己设计的减速器。F=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滚筒=76.
25、4r/min总=0.76P工作=3.17KW电动机型号Y132M1-6i总=9.42据手册得I链=2.5i带=3.77nI =960r/minnII=254.6r/minPI=3.96KWPII=3.76KWTI=39400NmmTII=141000Nmmu=6i齿=3.8Z1=20Z2=76H1=640MpaH2=548MpaF1=233 MpaF2=188Mpad1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mma =120mmYFa1=2.97YFa2=2.23F1=233MpaF2=188MpaV =1.2m/sd=32mmd1=32mmL1=90mmd2=34mmL2=83mmd
26、3=38mmL3=48mmd4=42mmL4=5mmd5=34mmL5=29mmL=255mmFt =1579NFr=573.6NFAY =286.8NFBY =798.5NFAZ =798.5NMC1=6.02NmMC2=16.76NmMC =17.8NmT=141NmMec =142Nme =25.9MPa-1bd=34mmNFt =1484.2NFAX=FBY =270.1NFAZ=FBZ =742.1NMC1=5.67NmMC2=15.58NmMC =5.08NmMec =141.09Nme =25.7Mpa-1b轴承预计寿命29200hFS1=FS2=361.4Nx1=1y1=0x2=1y2=0P1=860.4NP2=860.4NLH=319503.9h预期寿命足够FR =540.2NFS1=340.6Nx1=1y1=0x2=1y2=0P1=810.3NP2=810.3NLh =952266.9h故轴承合格A型平键108p=8.79MpaA型平键128p=18.5MpaA型平键128p =57.2Mpa
