长沙理工大学机械课程设计.docx
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长沙理工大学机械课程设计
机械设计减速器设计说明书
系别:
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学号:
指导教师:
职称:
第一部分设计任务书..............................................4
第二部分传动装置总体设计方案.....................................5
第三部分电动机的选择............................................5
3.1电动机的选择............................................5
3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比........................6
第四部分计算传动装置的运动和动力参数............................7
第五部分V带的设计..............................................8
5.1V带的设计与计算.........................................8
5.2带轮的结构设计..........................................11
第六部分齿轮传动的设计.........................................12
第七部分传动轴和传动轴承及联轴器的设计..........................20
7.1输入轴的设计...........................................20
7.2输出轴的设计...........................................24
第八部分键联接的选择及校核计算..................................29
8.1输入轴键选择与校核......................................29
8.2输出轴键选择与校核......................................30
第九部分轴承的选择及校核计算....................................30
9.1输入轴的轴承计算与校核..................................30
9.2输出轴的轴承计算与校核...................................31
第十部分联轴器的选择...........................................32
第十一部分减速器的润滑和密封....................................33
11.1减速器的润滑...........................................33
11.2减速器的密封...........................................34
第十二部分减速器附件及箱体主要结构尺寸...........................34
设计小结.......................................................36
参考文献.......................................................37
第一部分设计任务书
一、初始数据
设计一级斜齿圆柱齿轮减速器,初始数据F=2150N,V=1.6m/s,D=280mm,设计年限(寿命):
10年,每天工作班制(8小时/班):
2班制,每年工作天数:
255天,三相交流电源,电压380/220V。
二.设计步骤
1.传动装置总体设计方案
2.电动机的选择
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
4.计算传动装置的运动和动力参数
5.设计V带和带轮
6.齿轮的设计
7.滚动轴承和传动轴的设计
8.键联接设计
9.箱体结构设计
10.润滑密封设计
11.联轴器设计
第二部分传动装置总体设计方案
一.传动方案特点
1.组成:
传动装置由电机、V带、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承对称分布。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,V带具有缓冲吸振能力,将V带设置在高速级。
选择V带传动和一级斜齿圆柱齿轮减速器。
二.计算传动装置总效率
ηa=η1η22η3η4η5=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85
η1为V带的效率,η2为轴承的效率,η3为齿轮啮合传动的效率,η4为联轴器的效率,η5为工作装置的效率。
第三部分电动机的选择
3.1电动机的选择
已知速度v:
v=1.6m/s
工作机的功率pw:
pw=3.44KW
电动机所需工作功率为:
pd=4.05KW
执行机构的转速为:
n=109.2r/min
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i1=2~4,一级圆柱斜齿轮减速器传动比i2=3~6,则总传动比合理范围为ia=6~24,电动机转速的可选范围为nd=ia×n=(6×24)×109.2=655.2~2620.8r/min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y132S-4的三相异步电动机,额定功率为5.5KW,满载转速nm=1440r/min,同步转速1500r/min。
电动机主要外形尺寸:
中心高
外形尺寸
地脚螺栓安装尺寸
地脚螺栓孔直径
电动机轴伸出段尺寸
键尺寸
H
L×HD
A×B
K
D×E
F×G
132mm
475×315
216×140
12mm
38×80
10×33
3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比:
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:
ia=nm/n=1440/109.2=13.19
(2)分配传动装置传动比:
ia=i0×i
式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取i0=3,则减速器传动比为:
i=ia/i0=13.19/3=4.4
第四部分计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴转速:
输入轴:
nI=nm/i0=1440/3=480r/min
输出轴:
nII=nI/i=480/4.4=109.09r/min
工作机轴:
nIII=nII=109.09r/min
(2)各轴输入功率:
输入轴:
PI=Pd×η1=4.05×0.96=3.89KW
输出轴:
PII=PI×η2⋅η3=3.89×0.98×0.97=3.7KW
工作机轴:
PIII=PII×η2⋅η4=3.7×0.98×0.99=3.59KW
则各轴的输出功率:
输入轴:
PI'=PI×0.98=3.81KW
输出轴:
PII'=PII×0.98=3.63KW
工作机轴:
PIII'=PIII×0.98=3.52KW
(3)各轴输入转矩:
输入轴:
TI=Td×i0×η1
电动机轴的输出转矩:
Td==26.86Nm
所以:
输入轴:
TI=Td×i0×η1=26.86×3×0.96=77.36Nm
输出轴:
TII=TI×i×η2×η3=77.36×4.4×0.98×0.97=323.57Nm
工作机轴:
TIII=TII×η2×η4=323.57×0.98×0.99=313.93Nm
输出转矩为:
输入轴:
TI'=TI×0.98=75.81Nm
输出轴:
TII'=TII×0.98=317.1Nm
工作机轴:
TIII'=TIII×0.98=307.65Nm
第五部分V带的设计
5.1V带的设计与计算
1.确定计算功率Pca
由表查得工作情况系数KA=1.1,故
Pca=KAPd=1.1×4.05kW=4.46kW
2.选择V带的带型
根据Pca、nm由图选用A型。
3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v
1)初选小带轮的基准直径dd1。
由表,取小带轮的基准直径dd1=80mm。
2)验算带速v。
按课本公式验算带的速度
6.03m/s
因为5m/s 3)计算大带轮的基准直径。 根据课本公式,计算大带轮的基准直径 dd2=i0dd1=3×80=240mm 根据课本查表,取标准值为dd2=236mm。 4.确定V带的中心距a和基准长度Ld 1)根据课本公式,初定中心距a0=500mm。 2)由课本公式计算带所需的基准长度 Ld0≈ ≈1508mm 由表选带的基准长度Ld=1600mm。 3)按课本公式计算实际中心距a0。 a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1508)/2mm≈546mm 按课本公式,中心距变化范围为522~594mm。 5.验算小带轮上的包角α1 α1≈180°-(dd2-dd1)×57.3°/a =180°-(236-80)×57.3°/546≈163.6°>120° 6.计算带的根数z 1)计算单根V带的额定功率Pr。 由dd1=80mm和nm=1440r/min,查表得P0=2.74kW。 根据nm=1440r/min,i0=3和A型带,查表得∆P0=0.17kW。 查表得Kα=0.96,查表得KL=0.99,于是 Pr=(P0+∆P0)KαKL=(2.74+0.17)×0.96×0.99kW=2.77kW 2)计算V带的根数z z=Pca/Pr=4.46/2.77=1.61 取2根。 7.计算单根V带的初拉力F0 由表查得A型带的单位长度质量q=0.105kg/m,所以 F0= ==300.44N 8.计算压轴力FP FP=2zF0sin(α1/2)=2×2×300.44×sin(163.6/2)=1189.35N 9.主要设计结论 带型 A型 根数 2根 小带轮基准直径dd1 80mm 大带轮基准直径dd2 236mm V带中心距a 546mm 带基准长度Ld 1600mm 小带轮包角α1 163.6° 带速 6.03m/s 单根V带初拉力F0 300.44N 压轴力Fp 1189.35N 5.2带轮结构设计 1.小带轮的结构设计 1)小带轮的结构图 2)小带轮主要尺寸计算 代号名称 计算公式 代入数据 尺寸取值 内孔直径d 电动机轴直径D D=38mm 38mm 分度圆直径dd1 80mm da dd1+2ha 80+2×2.75 85.5mm d1 (1.8~2)d (1.8~2)×38 76mm B (z-1)×e+2×f (2-1)×15+2×9 33mm L (1.5~2)d (1.5~2)×38 76mm
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