一級減速器機械設計基礎課程設計.doc

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重慶機電職業(yè)技術學院課程設計說明書設計名稱： 機械設計基礎 題 目： 帶式輸送機傳動裝置 學生姓名： 彭 浪 專 業(yè)： 機械設計與制造 班 級： 2012級 5 班 學 號： 1260720151102 指導教師： 楊 陽 日 期： 2013 年 12 月 8 日 重慶機電職業(yè)技術學院課程設計任務書 機械設計與制造 專 業(yè) 2012 年級5 班一、設計題目帶式輸送機傳動裝置已知條件：1.工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，運輸帶速度允許誤差為0.5%；2.使用折舊期：五年；3.動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V；4.滾筒效率：0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）。原始數(shù)據(jù)表參數(shù)題號12345運輸帶工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6運輸帶工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直徑D/(mm)400400400450450參數(shù)題號678運輸帶工作拉力F/（KN）2.42.22.1運輸帶工作速度V/（m/s）1.51.41.5卷筒直徑D/(mm)400400500選擇的題號為 5 號數(shù)據(jù)為：運輸帶工作拉力F = 3200 N運輸帶工作速度v = 1.5 m/s卷筒直徑D = 400 mm二、主要內(nèi)容1.擬定和分析傳動裝置的設計方案；2.選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；3.進行傳動件的設計計算及結構設計，校核軸的強度；4.繪制減速器裝配圖；5.繪制零件工作圖；6.編寫設計計算說明書。三、具體要求本課程設計要求在2周時間內(nèi)完成以下的任務：1.繪制減速器裝配圖1張（A2圖紙）；2.零件工作圖2張（齒輪和軸，A4圖紙）；3.設計計算說明書1份，約3000字左右。四、進度安排次序設計內(nèi)容時間分配（天）1指導老師介紹課程設計注意事項12擬定設計方案13傳動件的設計計算24畫裝配圖25畫零件圖26編寫設計說明書2五、成績評定指導教師 楊 陽 簽名 日期 2014 年 1 月8 日系主任 張利國審核 日期 2014 年1 月 10 日目 錄一 設計任務的分析11.1本課程設計的目的11.2 本課程設計的內(nèi)容、任務及要求11.2.1課程設計的內(nèi)容11.2.2課程設計的任務11.2.3 課程設計的要求11.3 課程設計的步驟21.3.1設計準備工作21.3.2 總體設計21.3.3傳動件的設計計算21.3.4裝配圖草圖的繪制21.3.5裝配圖的繪制21.3.6 零件工作圖的繪制21.3.7 編寫設計說明書2二 傳動裝置的總體設計32.1選擇電動機32.1.1選擇電動機類型32.1.2選擇電動機的容量32.1.3 確定電動機轉(zhuǎn)速32.2 計算總傳動比和分配傳動比42.2.1 總傳動比52.2.2 運動和動力參數(shù)計算52.3 傳動零件的設計計算52.3.1 V帶的設計52.3.2 齒輪的設計62.3.3 軸的設計8 2.3.4 輸出軸的強度校核102.3.5 軸承的校核 122.3.6 鍵的選擇14三 箱體的選擇和確定15參考文獻16 一 設計任務的分析1.1本課程設計的目的(1)通過課程設計使學生運用機械設計基礎課程及有關先修課程的知識，起到鞏固、深化、融會貫通及擴展有關機械設計方面知識的作用，樹立正確的設計思想。（2）通過課程設計的實踐，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力，是學生掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設計方法和步驟。（3）提高學生機械設計的基本能力，如計算能力、繪圖能力以及計算機輔助設計(CAD)能力等，使學生具有查閱設計資料（標準手冊、圖冊等）的能力，掌握經(jīng)驗估算等機械設計的基本技能，學會編寫一般的設計計算說明書。1.2 本課程設計的內(nèi)容、任務及要求1.2.1課程設計的內(nèi)容（1）擬定和分析傳動裝置的設計方案；（2）選擇電動機，計算傳動裝置的運動的動力參數(shù)；（3）進行傳動件的設計計算及結構設計，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等零部件的強度，選擇潤滑和密封方式；（4）繪制減速器裝配圖；（5）編寫設計計算說明書，準備答辯。1.2.2課程設計的任務（1）繪制減速器裝配圖1張用A1或A0圖紙繪制）；（2）繪制零件工作圖12張A4或A3（齒輪、軸、箱體等）；（3）編寫設計計算說明書一份。1.2.3 課程設計的要求在課程設計前，應認真閱讀任務書，了解設計題目及設計內(nèi)容，搞清楚所要設計的傳動裝置包含哪些機構及傳動路線。如果任務書中沒有給出傳動簡圖，則應首先了解設計的已知數(shù)據(jù)及工作類型，并對所學的有關傳動機構的運動特點、總體傳動性能及某些傳動數(shù)據(jù)的常用范圍進行復習，然后根據(jù)工作的要求將有關機構進行不同的組合，畫出不同的傳動簡圖，依據(jù)先修知識，選出12種較合理的傳動方案，同時進行設計（在進行裝配圖設計之前，對兩種傳動的數(shù)據(jù)進行比較，選擇最合理的一組進行后續(xù)設計）。上述工作完成之后，應認真閱讀課程設計指導書有關總體及傳動設計計算的章節(jié)，開始設計計算。1.3 課程設計的步驟1.3.1設計準備工作（1）熟悉任務書，明確設計的內(nèi)容和要求；（2）熟悉設計指導書、有關資料、圖紙等；（3）觀看錄像、實物、模型或進行減速器裝拆實驗等，了解減速器的結構特點與制造過程。1.3.2 總體設計（1）確定傳動方案；（2）選擇電動機；（3）計算傳動裝置的總傳動比，分配各級傳動比；、（4）計算各軸的轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)矩。1.3.3傳動件的設計計算（1）計算齒輪傳動、帶傳動、的主要參數(shù)和幾何尺寸；（2）計算各傳動件上的作用力。1.3.4裝配圖草圖的繪制（1）確定減速器的結構方案；（2）繪制裝配圖草圖，進行軸、軸上零件和軸承組合的結構設計；（3）校核軸的強度、鍵連接的強度；（4）繪制減速器箱體結構；（5）繪制減速器附件。1.3.5裝配圖的繪制（1）畫底線圖，畫剖面線；（2）選擇配合，標注尺寸；（3）編寫零件序號，列出明細欄；（4）加深線條，整理圖面；（5）書寫技術條件、減速器特性等。1.3.6 零件工作圖的繪制（1）繪制齒輪類零件的工作圖；（2）繪制軸類零件的工作圖；（3）繪制其它零件的工作圖。1.3.7 編寫設計說明書（1）編寫設計計算說明書，內(nèi)容包括所有的計算，并附有必要的簡圖； (2)寫出設計總結，一方面總結設計課題的完成情況，另一方面總結個人所作設計的收獲、體會及不足之處。二 傳動裝置的總體設計2.1選擇電動機2.1.1選擇電動機類型按工作要求選用Y系列全封閉自扇式冷式籠型三相異步電動機，電壓380V。2.1.2選擇電動機的容量電動機所需工作功率為Pd=Pw/nw=601000V/D=(6010001.5)/ (3.14400)=71.66 r/min其中聯(lián)軸器效率=0.99，滾動軸承效率（2對）0.98，閉式齒輪傳動效率=0.97，V帶效率=0.96，滾筒效率=0.96代入得 傳動裝置總效率：=0.85工作機所需效率為：Pw=FV/1000=32001.5/1000=4.8Kw則所需電動機所需功率：Pd=Pw/=4.8/0.85=5.64Kw因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率Ped略大于Pd即可由機械設計基礎實訓指導附錄5查得Y系列的點擊數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率為7.5Kw.2.13確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速：由nw=71.66r/min，V帶傳動的傳動比為i1=24;閉式齒輪單級傳動比常用范圍為i2=38,則一級圓柱齒輪減速器傳動比選擇范圍為：I總=i1i2=632 故電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=nwI總=71.66(632)=429.96 r/min2293.12 r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min。可供選擇的電動機如下表所示:方案電動機型號額定功率Kw同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速nm(r/min)1Y132S2-47.51500/14402Y132M2-67.51000/9603Y160L-87.5750/720則可選用Y132M2-6電動機，滿載轉(zhuǎn)速960r/min, 額定功率為7.5Kw2.2計算總傳動比和分配傳動比2.2.1總傳動比Iz=960/71.66=13.4V帶的傳動比為I1=2.68減速器的傳動比為i2=Iz/i1=13.4/2.68=52.2.2運動和動力參數(shù)計算0軸（電動機軸）P0=Pd=5.5Kw7.5Kw960r/min=95507.5/960=74.61（N.m）1軸（高速軸既輸入軸）=/i1=960/2.68=358.21r/min=95507.2/358.21=191.95（N.m）2軸（低速軸既輸出軸）=/i2=358.21/5=71.64 r/min=95506.84/71.64=911.81（N.m）根據(jù)以上數(shù)據(jù)列成表格為： 軸名 功率 P/Kw 轉(zhuǎn)矩 T(N.m) 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 傳動比 電動機軸（0軸） 7.5 74.61 960 1軸 7.2 191.95 358.21 2.68 2軸 6.84 911.81 71.64 52.3 傳動零件的設計計算2.3.1 V帶的設計（1）確定計算功率 Pc=Ka7.5=8.25Kw（2）選取普通v帶型號 根據(jù)Pc=8.25Kw,n1=960r/min,由圖6-7選用A型普通V帶。（3）確定兩帶輪的基準直徑 根據(jù)表6-2選取dd1=112mm 大帶輪基準直徑為dd2=ixdd1=2.68x112=300.16mm 由表6-2選取標準值為dd2=315mm 則i實際=dd2/dd1=2.8 n2=n1/i=960/2.8=342.86r/min 從動輪的誤差率為:(358.21-342.86)/358.21x100=4.2 誤差率在5內(nèi)，為允許值。（4) 驗算帶速 v=3.14dd1n1/601000=3.14x112x960/60x1000=5.63m/s 帶速在525m/s內(nèi)，為允許值。s（5）確定中心距a和帶的基本長度Ld 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 298.9a0854 取a0=500mm 則L0=2a0+/2(dd1+dd2)+（dd2dd1）2/4a0 =2X500+3.14/2x(112+315)+(315-112)2/(4X500) =1691mm 由表6-3，選取Ld=1600mm 則a實=a0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1691)/2=454.5mm 取a=460mm（6）校驗小帶輪的包角 a1=180o-(dd2-dd1)/ax57.3=180o-(315-112)/454.5x57.3=154.4o a1120,滿足條件 （7 確定V帶根數(shù)Z 根據(jù)dd1=112mm,n1=960r/min,由表6-5，用線性插值法得P0=1.16kw 由表6-6得，P0=0.126kw,由表6-3的，KL=0.99,由表6-7得，k=0.93 所以，Z=7.5/(1.16+0.126)X0.99X0.93=6.3 所以，Z=7（8）計算V帶的初始拉力F0和帶輪軸上的壓力Fa，由表6-1查的q=0.105kg/m F0=500Pc/ZV(2.5/k-1)+qv2=163.96N Fa=2ZF0sin(a1/2)=2238.4N2.3.2齒輪的設計 已知電動機額定功率P=7.5Kw,轉(zhuǎn)0速960r/min,各軸的轉(zhuǎn)速如： 轉(zhuǎn)動軸電機軸（0軸）輸入軸（1軸）輸出軸（1軸） 轉(zhuǎn)速n 960 358.21 71.64 齒數(shù)比2.68 5 電動機驅(qū)動，工作壽命年限為5年，兩班制工作，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。1、選擇齒輪的精度等級、材料 輸送機為一般工作機器，轉(zhuǎn)動速度不高，為普通減速器，故選用8級精度（GB/T10095-2008），要求齒面粗糙度Ra3.2-6.3m。選擇小齒輪材料為16MnCr5滲碳淬火，其硬度選為5662HRC，大齒輪為40Cr表面淬火，其硬度為4855HRC。2、按齒面接觸疲勞強度設計 Mn1.17、 轉(zhuǎn)矩 =9.55 106P1/n1=9.55 1067.2/358.21=1.9105（N.mm）、 載荷系數(shù)k及材料的彈性系數(shù)ZE查表7-10取K=1.5,查表7-11取ZE=189.8MPa1/2 1/2、 齒數(shù)Z1和齒寬系數(shù)d和螺旋角取小齒輪的齒數(shù)Z1，則大齒輪的齒數(shù)Z2=Z1i=205=100.對稱布置、硬齒面，查表7-14取d=0.9。初選螺旋角為15。、 許用彎曲應力由圖7-26查得Flim1=880MPa, Flim2=740MPaN1=60njLh=60358.211（552516）=4.47108N2= N1/i=4.47108/5.38=8.94107由圖7-23查得YN1=1, YN2=1由表7-9查得SF=1.5根據(jù)【F】1=（YN1Flim1）/SF=586.67MPa 【F】2=（YN2Flim2）/SF=493.33MPa0.0075MPa-10.0082MPa-1則m1.17=2.6由表7-2取標準模數(shù)m=3 、確定中心距a及螺旋角a=186.35mm 取a=186mm=arccosMn(Z1+Z2)/2a=1459 與設計值相差不大，故不必重新計算3、主要尺寸計算d1=mz1/cos=62.1mmd2=mz2/cos=310.6mmb=d1=0.962.1=55.89mm經(jīng)圓整理后b2=60mm, b1=b2+5=65mm Da1=d1+2ha=66mm Da2=d2+2ha=306mm Df1=d1-2hf=52.5mm Df2=d2-2hf=292.5mm a=0.53（20+100）=180mm4、按齒面接觸疲勞強度校核 齒數(shù)比U=i=5 許用接觸應力【F】由圖7-25查得Hlim1=1510MPa，Hlim2=1220MPa由表7-9查得SH=1.2由圖7-24查得ZN1=1，ZN2=1.16【H】1=ZN1Hlim1/SH=1258.33MPa【H】2=ZN2Hlim2/SH=1179.33MPa由表7-11查得彈性系數(shù)ZE=189.8,故H= =957.73MPaH1.2=15mm齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離2=15mm，箱蓋、箱座肋厚m1=0.851=8.5mm、m2=0.85=8.5mm軸承端蓋外徑D2入=D入+2.5d3=105mm、D2出=D出+2.5d3=135mm軸承端蓋上螺釘?shù)臄?shù)目都為4軸承旁連接螺栓的距離S入=D入+2d1=87mm、S出=D出+2d1=117mm箱座內(nèi)的深度Hd=d大/2+（30-50）=225mm箱座總高度H=Hd+（5-10）=245mm箱座總長度L=a+2/1df1+2/1df2+2=417mm箱座內(nèi)的寬度Ba=15+15+65=95mm螺紋油塞的直徑:d油=10mm,取M10x1.25參考文獻1、 機械設計基礎實訓指導，羅玉福等主編，大連理工大學出版社2、 機械設計基礎，王少巖等主編，大連理工出版社3、 機械制圖，錢可強主編，高等教育出版社4、 工程力學，張定華主編，高等教育出版社5、 機械設計手冊，機械出版社