一级圆柱齿轮课程设计.docx
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一级圆柱齿轮课程设计
一级圆柱齿轮课程设计doc
攀枝花学院
学生课程设计(论文)
题目:
机械设计课程设计
学生姓名:
学号:
所在院(系):
机电工程学院
专业:
班级:
指导教师:
机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
二O—冬年一月
设计用于带式输送机的机械传动装置级直齿圆柱齿轮减速器。
2、参考方案
(1)v带传动和一级闭式齿轮传动
(2)—级闭式齿轮传动和链传动
(3)两级齿轮传动
3、原始数据
4、其他原始条件
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m・/
卷筒直径D/min
2500
1.1
400
(1)工作情况:
一班制,输送机连续单向运转,载荷有轻微震动,室内工作,
少粉尘。
(2)使用期限:
10年,大修期三年。
(3)生产批量:
100台(属小批生产)。
(4)工厂能力:
中等规模机械厂,可加工7〜8级精度齿轮。
(5)动力来源:
三相交流(220V/380V)电源。
(6)允许误差:
允许输送帶速度误差±5%。
5、设计任务
(1)设计图。
(2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。
一传动装置的总体设计
1、传动方案的确定1
2、电动机的选择1
3、传动装置的总传动比的计算和分配3
4、传动装置的运动和动力参数的确定3
二传动零件的设计
1、V带设计5
2、齿轮传动设计7
3、轴的设计11
4、滚动轴承的选择与校核计算18
5、键联接的选择及其校核计算19
6、联轴器的扭矩校核20
7、减速器基本结构的设计与选择21
三箱体尺寸及附件的设计
1、箱体的尺寸设计23
2、附件的设计25
四设计心得
机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
五参考文献
29
六主要设计一览表30
七附图31
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
题目4
带式输送机传动装置设计
1、课程设计的目的
本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑,自学,査资料,独立实践的机会。
将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来,锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力,提高学生综合运用所学知识的能力,装配图、零件图的设计绘图能力。
2.课程设计的内容和要求传动装置简图:
1)、己知条件
(1)工作情况:
一班制,输送机连续单向运转,载荷有轻微震动,室内工作,少粉尘。
(2)使用期限:
10年,大修期三年。
(3)
生产批量:
100台(属小批生产)。
精度齿轮。
(5)动力来源:
三相交流(220V/380V)电源。
2)设计原始数据见下表
运输带速度
v/(m/s)
1.1
运输带工作拉力
F/N
250
0
卷筒直径
D/mm
400
3)要求:
课程设计(论文)指导教师成绩评定表
题目名称
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作表现
2
0
%
0
1
学习态度
6
遵守各项纪律,工作刻苦努力,具有良好的科学工作态度。
0
2
科学实践、调研
7
通过实验.试验、査阅文献.深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
0
3
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务,工作量饱满。
能力水平
3
5
%
0
4
综合运用知识的能力
1
0
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问懸,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论.
0
5
应用文献的能力
5
能独立査阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
0
6
设计(实验)能力,方案的设计能力
5
能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠;研宪思路清晰、完整。
0
7
计算及计算机应用能力
5
具冇较强的数据运算与处理能力;能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
0
8
对计算或实验结果的分析能力(综合分析能力、技术经济分析能力)
1
0
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果质量
4
5
%
0
9
插图(或图纸)质量、篇幅、设计(论文)规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定更求;规范化符合本文件第五条要求.
1
0
设计说明书
(论文)质量
3
0
综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学•
1
1
创新
1
0
对前人工作有改进或突破,或有独特见解.
成绩
指导教师评
机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
语
指导教师签名:
年月日
一、传动装置的总体设计
1、确定传动方案
本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。
V带传动和一级淘式齿蛇传动
2、选择电动机
(1)选择电动机的类型
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压
380V,Y系列。
(2)选择电动机的额定功率
①带式输送机的性能参数选用表1的第6组数据,即:
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m•捫
卷简直径D/mm
2500
1.1
400
表一
工作机所需功率为:
p“.=^-==2.75kW
2从电动机到工作机的传动总效率为:
〃=〃巾〃
其中〃Imm分别为v带传动・齿轮传动-滚动轴承、弹性
套柱销联轴器和滚筒的效率,选取=0.95."2=0.97(8级精度).7/3=0.99(球
轴承).〃4=°・995、/]5=0.96
故〃=〃巾〃=0.95x0.97x0.992x0.995x0.96=0.860966414352*0.862
3电动机所需功率为
―盖为r盘爲2"g又
因为电动机的额定功率匕沙
选取电动机的额定功率为4kW,满足电动机的额定功率P(,d工Pd。
(3)确定电动机的转速
7C*L>7TX4OO
V带常用传动比为11=2-4,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为
传动滚筒轴工作转速:
H=6()'^2()V=6(—=52.52r/min
12=3-5(8级精度)。
根据传动装置的总传动比i与各级传动比爪i2、…in之间
的关系是i=iii2-in,可知总传动比合理范围为i=6〜20。
故电动机的转速可选择范围相应为315.12<«<1050.4
符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min和两种。
(4)确定电动机的型号
选上述不同转速的电动机进行比较,电动机数据和计算出总的传动比,列
于下表:
方案~电机型号额定功率电机转速电机质总传动比
机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
kW
r/min
量kg
同步
转速
满载
转速
1
Y132M1-6
4
1000
960
75
18.279
2
Y160M1-8
4
750
720
120
13.709
表二
为降低电动机重量和价格,由表二选取同步转速为lOOOr/inin的Y系列电动机,型号为Y132M1-6.
得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm),见以下两表:
电动机的技术数据
电动机型
号
额定功率
(kw)
同步转速
(r/min)
满载转速(r/min)
堵转转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
Y132M1-6
4
1000
960
2.0
2.0
表三
电动机的安装及有关尺寸(mm)
中心高H(mm)
Lx
外形尺寸
-AC+ADxHDU丿
底脚安装尺寸AXB
1FH
轴伸尺寸
DXE
键公称尺寸FXH
132
515x
'1\
—x275x210x315
<2丿
216X178
12
38溜x80
10X132
表四
3、传动装置的总传动比的计算和分配
(1)总传动比18.279
(2)分配各级传动比
各级传动比与总传动比的关系为上iii2。
根据V带的传动比范围ii=2-4,初选ii=3.656,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为5,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围12=3-5(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使带传动比小于齿轮传动比,即i带vi齿。
机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器
4、计算传动装置的运动和动力参数
(1)计算各轴输入功率
10轴(电动机轴)的输出功率为:
P0=Pe(i=4KW
21轴(减速器高速轴)的输入功率:
从0轴到1轴,经过V带传动和一个
联轴器,所以:
人=pedjls=4KWx0.95=3.8KW
32轴(减速器低速轴)的输入功率:
从1轴到2轴,经过一对轴承,一
对齿轮传动,一对齿轮啮合传动,所以:
P2=劭承%=3.8KWx0.99x0.97=3.649KW
43轴(滚筒轴)的输入功率:
从2轴到3轴,经过一对轴承,一个联轴器,所以:
出=巴〃“加=3.649KWx0.99x0.95=3.432KW
(2)计算各轴转速
10轴(电动机轴)的转速:
n=nm=960r/nin
2
1轴(减速器高速轴)的转速:
3
2轴(减速器低速轴)的转速:
4
3轴(滚筒轴)的转速:
(3)计算各轴转矩
10轴(电动机轴)的转矩:
牡=9550丛=955“盒NE39.792N"
21轴(减速器高速轴)的转矩:
A/.=9550X勺=9550x———/V=138.2O4N•加
/?
262.582
32轴(减速器低速轴)的转矩:
R3649
=9550x丄=9550x—N=663.568N•加
心52.516
43轴(滚筒轴)的转矩:
R3432
=9550x^-=9550x•一N"=624・101N・mg52.516
把上述计算结果列于下表:
输入功率
(kW)
转速(r/min)
输入转矩
(N.m)
传动比
传动效率
轴0(电动机轴)
4
960
39.792
3.656
0.95
轴1(高速轴)
3.8
262.582
138.204
5
0.9603
轴2(低速轴)
3.649
52.516
663.568
1
0.9405
轴3(滚筒轴)
3.432
624.101
表五
二、传动零件的设计
I、箱外传动件设计(V带设计)
(1)计算设计功率Pd
Pd=K代
根据V带的载荷有轻微振动,一班工作制(8小时),取Ka=1.1o
即乙=KAPed=1」x4/CVV=4.4KW
(2)选择带型
普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速ni选取。
根据算
出的Pd=4・4kW及小带轮转速m=960r/min,査图得:
dd=112〜140。
(3)确定带轮的基准直径并验证带速
査得,小带轮基准直径为112〜140mm(ddmin=120mm),则取ddl=140mill>ddmin.
A==3.656所以〃厂=140x3.656=511.84/ww
da\「
査得“v带轮的基准直径”,得dd2=530mm
1误差验算传动比:
『拌矿启丙亠24"为弹性滑动率)
/=^LZkx100%=1^-21^x100%=4.595%<5%
■
3.656
符合要求
7VLldxn7Tx140x960-,
②带速
V-/--7.0336m/5
60x100060x1000
满足5in/s (4)确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式0.7仏1+如)W2(〃d]+〃d2) 可得0.7(140+530) 即4695心51340,选取«0=1005mm 所以有: 厶=2«0+-(山+dJ+(仝①=2x1005+—x(140+530)+“"―*)).=3099.73%//? / 24a()24x1005 査得Ld=3150mm 实际中心距 符合要求 机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器 (5)确定带的根数z 取Po=1.62KW,APo=0.11KW 査得,取Ka=0.95 査得,Kl=1.13 则带的根数 4.4 (1.62+0.11)x0.95x1.13 =2.37 所以z取整数为3根 (6)确定带轮的结构和尺寸 根据V带轮结构的选择条件,Y132M1・6型电机的主轴直径为d=38mm; “V带轮的结构”判断: 当3(l 由于dd2>300mm,所以宜选用E型轮辐式带轮。 总之,小带轮选H型孔板式结构,大带轮选择E型轮辐式结构。 (7)确定带的张紧装置 选用结构简单,调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 (8)带轮的材料 选用灰铸铁,HT200。 2、减速器内传动件的设计(齿轮传动设计) (1)选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 1齿轮材料、热处理方法及齿面硬度 因为载荷中有轻微振动,传动速度不高,传动尺寸无特殊要求,属于一般的齿轮传动,故两齿轮均可用软齿面齿轮。 査得小齿轮选用45号钢,调质处理,硬度260HBS;大齿轮选用45号钢,调质处理,硬度为220HBS。 2精度等级初选 减速器为一般齿轮传动,圆周速度不会太大,初选8级精度。 (2)按齿面接触疲劳强度设计齿轮 由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动,齿轮承载能力主要由齿 2确定载荷系数K 因为该齿轮传动是软齿面的齿轮,圆周速度也不大,精度也不高, 而且齿轮相对轴承是对称布置,根据电动机和载荷的性质,得K的范围为1.4-16取K=1.2o 3小齿轮的转矩 4接触疲劳许用应力 警乙 i)接触疲劳极限应力 根据两齿轮的齿面硬度,査得45钢的调质处理后的极限应力为 =600MPaf=550MPa n)接触疲劳寿命系数Zn 应力循环次数公式为N=60nJth 工作寿命每年按300天,每天工作8小时,故 th=(300X10X8)=24000h N、=60/1,yL/,=60x262.582x1x24000=3.781x10s/? M=N/2=3.781x10**5=7.562Xi。 '/? 査图得,且允许齿轮表面有一定的点蚀 Zni=1.06Zn2=L22 iii)接触疲劳强度的最小安全系数Sh 査表得Sh=1 iv)计算接触疲劳许用应力<7〃O 将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 v)齿数比 因为Z2=12Z1,所以Z2=5Z1 vii)齿宽系数 由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置,且为软齿面传动,査表得 到齿宽系数的范围为0.8〜1・1。 取*=1。 vi)计算小齿轮直径di 由于b〃2>b〃"故应将b小代入齿面接触疲劳设计公式,得 4 圆周速度v 60x1000 査表得viv2in/s,该齿轮传动选用9级精度。 (3)主要参数选择和几何尺寸计算 1齿数 对于闭式软齿面齿轮传动,通常“在20〜40之间选取。 为了使重合度较大,取zi=20,则Z2=i2Zi=100e 2模数m in=—=凶J=3.025nun Z120 标准模数应大于或等于上式计算出的模数,査表选取标准模数 m=4mmo 3分度圆直径d dx==4x20nun=80/wh 厶=i叫=4x100〃曲=400〃劝 4中心距a dx+〃•>80+400 a==nun=240〃〃” 22 5齿轮宽度b 大齿轮宽度b2=>詛\=1x80〃〃〃=80mm 小齿轮宽度b、=b、+5nvn=S5nun 6其他几何尺寸的计算(勺;=1,c=0.25) 齿顶高ha=ha*m由于正常齿轮九*=1, 所以叱=haiti=1x4/77/77=4mm 齿根髙hf=(ha+c)m由于正常齿c*=0.25 所以何=(Jj+c)〃? =(1+0・25)x4〃〃〃=5mm 全齿髙h=ha+hf=(2/? u*+c)〃? =(2xl+0.25)x4mm=9nun 齿顶圆直径=d}+2ha=80+2x4=88〃〃” da2=d2+2ha=400+2x4=408mm 齿根圆直径〃门=di-2hf=80-2x5=70〃〃" dn=cl2一2h(=400-2x5=390mm (4)齿根校核 齿根弯曲疲劳强度的校核公式为勿=冰丁竝金<0詔 ①齿形系数Yf 根据Zl、Z2,査表得YFai=2.93,YFa2=2.23,Ysal=1.56,Ysa2=1.81o 2弯曲疲劳许用应力bpp的计算公式 0上野 i)弯曲疲劳极限应力*向 根据大小齿轮的材料、热处理方式和硬度,由《机械设计学基础》 P1S4图5-33的MQ取值线査得 牛上]=460MPa,b加=420MPa n)弯曲疲劳寿命系数Ym 根据Ni=3.78xltf>3xl06和N2=7.562xl07>3xl06,査图得, Yni=0.89,Yn2=0.94 Hi)弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性,査表取SFnun=l.25o iv)弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 []=鱼£迴=°译竺败)MPa=327.52MPal/,JSf1.25 []=诊2唤2="9442(]Mpa=31584MP" lSy1.25 v)齿根弯曲疲劳强度校核 勿=旳摯=2xl.2xl38.204“03x2.93x].56=口g側加,[]bnrzi40x22x20 <7f2=⑴=118.444x'*"=104.593MPa<[ 沧心2-93x1.56? -J 因此,齿轮齿根的抗弯强度是安全的。 3、轴的设计 (1)高速轴的设计 ①选择轴的材料和热处理 采用45钢,并经调质处理,査表得其许用弯曲应力=,C=118〜107。 机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器 2初步计算轴的直径 由前计算可知: Pi=3.8KW,m=262.582r/mIn其中,C取112。 j>C-3('-=112xj"=27.293nun Vn\262.582 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 d=27.293x105%=28.657〃"” 査取d=30mm 3轴的结构设计 高速轴初步确定采用齿轮轴,即将齿轮与轴制为一体。 根据轴上零件的安装和固定要求,初步确定轴的结构。 设有6轴段。 1段: 该段是小齿轮的左轴端与带轮连接,该轴段直径为30mm,査取该 轴伸Li=80mnio 2段: 取轴肩高度h为l・5mm,则d2=di+2h=33mm。 此轴段一部分用于装轴承盖,一部分伸出箱体外,L2=80mm# 3段: 此段装轴承,取轴肩高度h为lmm,贝d3=d2+2h=35mm。 选用深沟球轴承。 此处选用的轴承代号为6307,其内径为35mm,宽度为21mmo为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小l~2mm。 取此段长L3=44mm<, 4段: : 此段为齿轮轴段。 由小齿轮分度圆直径d严40mm可知,dglOmm。 因为小齿轮的宽度为85,则L4=83 5: 为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便,齿轮与轴承之间要有一定距离,取轴肩高度为2mm,贝I)ds=39mm,L5=15mmo 6段: 此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即d6=35mm,L6=29mm。 由上可算出,两轴承的跨度L=10+15+85+25=135mm 4高速轴的轴段示意图如下: 5按弯矩复合强度计算 A.圆周力: 存钢苓窘込 B、径向力: i)绘制轴受力简图 y ii)绘制垂直面弯矩图 轴承支反力: 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 如图 V)绘制扭转图 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取"0.6, vi)绘制当量弯矩图 截面c处的当量弯矩: Vi)校核危险截面c的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W=0.1d2 所以轴强度足够。 (2)低速轴的设计 ①选择轴的材料和热处理 采用45钢,并经调质处理,査表得其许用弯曲应力[韦]YTURd,C=118〜107。 ②初步计算轴的直径 由前计算可知: P2=3.649KW,n2=52.516r/min 计算轴径公式: “2»A 即: 其中,A取108。 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 取d=48mm ①轴的结构设计 根据轴上零件得安装和固定要求,并考虑配合高速轴的结构,初步确定低 速轴的结构。 设有6个轴段。 1段: 此段装联轴器。 装联轴器处选用最小直径di=50mnb选用KZ7 7,50x84 滑块联轴器,其轴孔直径为48mm,轴孔长度为84mm。 根据联轴器的轴孔长度,取轴伸段(即I段)长度Li=110mnio 2段: ,取轴肩高度h为1.5mm,则d2=di+2h=51mm,此轴段一部分长度用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。 3段: 取轴肩高度h为2inin,贝! j(13=d2+2h=55inm0此段装轴承与套筒。 选用深沟球轴承。 此处选用的轴承代号为6211,其内径为55mm,宽度为55mm。 为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小卜2mm。 取套筒长度为lOinm,则此段长Lg(21-2)+10+2=31nuno 4段: 此段装齿轮,取轴肩高度h为2.5mm,则d4=d3+2h=60mm。 因为大齿轮的宽度为75mm,则L4=75-2=78mm 5段: 取轴肩高度h为2.5inin,则d5=d4+2h=65mm,长度与右面的套筒相同,即Ls-lOmnio 6段: 此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即d6=55mm,Lb=20mm«由上可算出,两轴承的跨度L=78+
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- 一级 圆柱齿轮 课程设计