机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器本科论文.docx
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机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器本科论文
《机械设计基础》课程设计
说明书
题目:
一级直齿圆柱齿轮减速器
学院(系):
机电工程学院
年级专业:
学号:
学生姓名:
指导老师:
目录
机械设计基础课程设计任务书3
1.设计题目3
2.设计任务4
3.设计成果要求4
4.传动方案拟定4
5.电动机选择4
6.计算总传动比及分配各级的传动比5
7.运动参数及动力参数计算5
8.传动零件的设计计算6
9.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计10
10.轴的设计11
11.滚动轴承的选择和计算17
12.键联接的选择和强度校核。
19
13.联轴器得选择和计算20
14.减速器的润滑20
15.润滑和密封说明20
16.参考文献21
机械设计基础课程设计任务书
指导老师:
专业学号姓名
1.设计题目
一级直齿圆柱齿轮减速器
1.1题目参数
`学号
参数
201010814237
带拉力F(kN)
2300
滚筒直径D(mm)
320
带速V(m/s)
1.0
1.2减速箱的工作条件
1.联轴器、2.电动机、3.减速器、4.链传动、5.链轮、6.输送链、7.挂钩
1.3带式输送机在生产车间沿生产线运送成件产品或在食品厂
运送肉食品等,运转方向不变,工作载荷稳定。
1.4工作寿命为20年,每年300个工作日,每日工作16小时。
2.设计任务
2.1选择电动机型号;
2.2计算皮带传动参数;
2.3选择联轴器型号;
2.4设计一级直齿圆柱齿轮减速器。
3.设计成果要求
3.1装配草图:
一张坐标图(可以手画、允许修改)
3.2正式装配图:
一张装配图
包括:
标题栏、明细表、序号、四种尺寸、技术要求
3.3说明书:
设计任务书在最前面,参照标准格式,大约一万字左右(包括图表、手写、注意材料的留底)
4.传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
原始数据:
滚筒圆周力F=2300N;带速V=1.0m/s;
滚筒直径D=320mm;
5.电动机选择
5.1电动机类型的选择:
Y系列三相异步电动机
5.2电动机功率选择:
(1)传动装置的总功率:
η总=η带×η4轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.95×0.994×0.97×0.99×0.94
=0.80
(2)运输机主轴上所需要的功率:
电机所需的工作功率:
5.3确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
按手册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I’a=3~6。
取V带传动比I’1=2~4,滚子链,则总传动比理时范围为。
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:
因此有三种传支比方案:
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,则选n=3000r/min 。
5.4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Y113S-5。
其主要性能:
额定功率:
3KW,满载转速2800r/min,额定转矩4.1。
6.计算总传动比及分配各级的传动比
6.1总传动比:
6.2分配各级传动比
据指导书P7表1,取齿轮i齿轮=4.0,(单级减速器i=3~6合理)
所以
7.运动参数及动力参数计算
(1)计算各轴得输入功率
电动机轴:
轴1(减速器高速轴)
轴2(减速器低速轴)
轴3(链轮轴输入功率)
(2)计算各轴得转速
电动机轴
轴1
轴2
轴3
(3)计算各轴得转矩
电动机轴
轴1
轴2
轴3
8.传动零件的设计计算
8.1普通V带传动得设计计算
①确定计算功率
则:
,式中,工作情况系数取=1.2
②根据计算功率与小带轮的转速,查《机械设计基础》图8-12普通V带型号选择线图,选择A型普通V带。
③确定带轮的基准直径
因为
取小带轮直径,
大带轮的直径
④验证带速在之间。
故带的速度合适。
⑤确定V带的基准直径和传动中心距
初选传动中心距范围为:
,
即
取
V带的基准长度:
查《机械设计基础》表10-2,选取带的基准直径长度
实际中心距:
有12mm的调整量
⑥验算主动轮的最小包角
故主动轮上的包角合适。
⑦计算V带的根数z
由,,
查《机械设计基础》表8-10,得,由,查表8-11,得,
查表8-11,得,查表8-4,得
,圆整取根。
⑧计算V带的合适初拉力
查《机械设计基础》表8-6,取
得
⑨计算作用在轴上的载荷
V带轮采用铸铁HT150或HT200制造,其允许的最大圆周速度为25m/s.
⑩带轮的结构设计
(单位)mm
带轮
尺寸
小带轮
大带轮
槽型
A
A
基准宽度
11
11
基准线上槽深
2.75
2.75
基准线下槽深
8.7
8.7
槽间距
150.3
150.3
槽边距
9
9
轮缘厚
6
6
外径
内径
40
40
带轮宽度
带轮结构
实心式
实心式
8.2齿轮传动设计计算
(1)择齿轮类型,材料,精度,及参数
①选用闭式直齿圆柱齿轮传动(外啮合)
②选择齿轮材料;小齿轮材料都取为45号钢,调质,;大齿轮材料取为:
45号钢,正火处理,
③选取齿轮9级的精度(GB10095-2001)
齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
④选小齿轮的齿数;大齿轮的齿数
(2)按齿面接触疲劳强度设计
①中心距
式中:
查《机械设计基础》图7-26式中;
查表10-10:
查图10.27得:
由式10.13可得:
查表10-11:
;齿宽系数取:
;
故
则采用m=1.5mm的模数
3计算中心距
圆整中心距,取
⑤计算两齿轮分度圆直径
小齿轮
大齿轮
计算齿宽
取小齿轮齿宽;大齿轮齿宽(大齿轮)
(3)校核弯曲疲劳强度
①校核其中
查《机械设计基础》表10.11:
;查表10.13:
;查表10.25:
;查表10-10:
。
这里使用当量齿数。
,故满足。
(4)验证齿轮的圆周速度v
由表10.22可知,选9级精度是合适的
②齿轮传动的几何尺寸,制表如下:
(详细见零件图)
名称
代号
计算公式
结果
小齿轮
大齿轮
中心距
95
传动比
4
法面模数
设计和校核得出
1.5
法面压力角
无
齿数
Z
无
25
100
分度圆直径
查表10-4
50
180
齿顶圆直径
无
40.5
153
齿根圆直径
df
查表10-4
41.25
146.25
齿轮宽
b
查表10-4
60
58
螺旋角方向
查表10-4
左旋
右旋
9.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计
查《设计基础》经验公式,及结果列于下表。
1)、减速器附伯的选择:
通气器:
由于是在室内使用,选通气器(一次过滤),采用采用M12×1.5。
油面指示器:
选用游标尺M12。
起吊装置:
采用箱盖吊耳、箱座吊耳。
放油螺塞:
选用外六角油塞及垫片M12×1.5。
根据《机械设计基础课程设计》表11-1选择适当型号:
起盖螺钉型号:
GB/T5782-2000
M12×45,材料5.8
高速轴轴承盖上的螺钉:
GB5783~86M8×25,材料5.8。
低速轴轴承盖上的螺钉:
GB5782-2000M8×25,材料5.8。
螺栓:
GB5782~2000M16×120,材料5.8
2)、箱体的主要尺寸:
(1)箱座壁厚=0.025*120+1=4mm,取=8mm
(2)箱盖壁厚:
(3)箱盖凸缘厚度:
(4)箱座凸缘厚度:
b=1.25=1.5*8=10mm
(5)箱座底凸缘厚度:
b1=2.5=2.5*8=20mm
(6)地脚螺钉直径:
df=0.036a+12=0.036×120+12=16.32mm取df=20mm(7)地脚螺钉数目:
n=4(因为a<250)
(8)轴承旁连接螺栓直径:
d1=0.75df=0.75×20=15mm取d1=16mm
(9)盖与座连接螺栓直径:
d2=(0.5-0.6)df=10~12mm取d2=12mm
(10)连接螺栓d2的间距:
L=100~200mm
(11)轴承端盖螺钉直径:
d3=(0.4-0.5)df=8~10mm取d3=8mm
(12)检查孔盖螺钉直径:
d4=(0.3-0.4)df=6~8mm取d4=8mm
(13)定位销直径:
d=(0.7-0.8)d2=8.4~9.6mm取d=8mm
(14)df、d1、d2至外箱壁距离C1=26mm
(15)df、d2至外箱壁距离C2=24mm
(16)轴承旁凸台半径R1=C2=24mm
(17)凸台高度:
根据低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作为准
(18)外箱壁至轴承座端面的距离:
=58mm
(19)铸造过度尺寸:
(20)大齿轮顶圆与内箱壁的距离:
(21)齿轮端面与内箱壁间的距离:
(22)箱盖、箱座肋厚:
10.轴的设计
10.1高速轴的设计
①选择轴的材料:
选取45号钢,调质,HBS=217255
②初步估算轴的最小直径
根据教材公式,取,则,要将估计的直径加大3%~5%。
故取
③轴的结构设计
考虑带轮的机构要求和轴的刚度,取装带轮处轴径,根据密封件的尺寸,选取装轴承处的轴径为
两轴承支点间的距离:
式中有,小齿轮齿宽,,箱体内壁与小齿轮端面的间隙,箱体内壁与轴承端面的距离,轴承宽度,选取6308型深沟球轴承,查表13-3,得到
得到:
带轮对称线到轴承支点的距离
式中:
轴承盖的凸缘厚度,
螺栓头端面至带轮端面的距离,,轴承盖M8螺栓头的高度,查表可得带轮宽度,,得到:
1)确定各轴端的直径如图所示,轴段1的直径最小,;为了在轴端2上顺利装上轴承,故取轴端2的直径为:
用同样的方法确定轴端3,4的直径为:
2)确定各轴段的长度因为小齿轮宽度为50mm,轴段3的长度应短于齿轮宽度,取为48mm;为保证齿轮端面与箱体内部不碰撞,则齿轮内壁与壳体保持一定距离,则取15mm,轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,则轴段4的长度为20mm,轴承支点距离;根据箱体结构及带轮中心线要有一定的距离,则。
在1,3轴段上加工键槽,是两键槽处于轴的同一圆柱母线上,键槽的长度比相应的齿轮宽小约5~10mm
2.按弯扭合成强度校核轴径:
轴上的扭矩:
192785.8N.mm
圆周力:
径向力:
轴向力:
a)画出轴的受力图:
如图(a)所示,
b)作小平面内弯矩图:
如图(b)所示,
支点反力为
1-1截面处的弯矩为
2-2截面处的弯矩为
c)作垂直面内的弯矩图:
如图(c)所示,
支点反力为
1-1截面左侧弯矩为
1-1截面右侧弯矩为
2-2截面处的弯矩为
d)合成弯矩图,如图(d)所示,
1-1截面:
2-2截面:
e)求转矩图,如图(e)所
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- 机械设计 基础 课程设计 一级 圆柱齿轮 减速器 本科 论文