機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計一用于帶式傳動的單級斜齒圓柱齒輪減速器

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1、機械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計 學生姓名： 學號： 年級： 專業(yè)： 院（系）： 指導教師： 時間： 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計一用于帶式傳動的單級斜齒圓柱齒輪減速器。 帶式運輸機在常溫下連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，空載啟動，工作載荷平穩(wěn)，兩班制 使用期限：8年 大修期：3年 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 動力來源：電力，三相交流電，380v/220v 題目數(shù)據(jù)： 組號 3 運輸帶工作拉力F/KN 2.7 運輸帶工作速度V/(m/s) 1.5 滾筒直徑D/mm 450 運輸隊允許速度誤差5% 設(shè)計任務(wù)要求： （1）繪制

2、減速器裝配圖一張（A1） （2）零件工作圖1—2張(齒輪、軸、箱體等) （3）設(shè)計計算說明書1份（5000---7000字）  第一章 緒論 1.1設(shè)計目的 （1）通過課程設(shè)計，使我們能夠綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程和其他先修課程的理論和實踐知識，解決機械設(shè)計問題。 （2）通過課程設(shè)計實踐，使我們掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力。 （3）在課程設(shè)計實踐中，對我們進行機械設(shè)計基本技能的培訓，培養(yǎng)我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的能力，以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設(shè)計等方面的能力。 1.2傳動方案擬定

3、1傳動系統(tǒng)的作用和傳動方案的特點： 機器一般由原動機，傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的動力和運動，變換運動形式以滿足工作裝置的需求，是機器的重要組成部分。傳送裝置是否合理將直接影響機器的工作性能，重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉，傳動效率高和使用維修方便。 本設(shè)計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用兩級傳動，第一級為帶傳動，第二級為單級圓柱齒輪減速器。 帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，擔有過載保護的優(yōu)點。還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的尺

4、寸。 齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的機構(gòu)之一，本設(shè)計采用的是單級圓柱齒輪傳動。 減速器的相箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。 2傳動方案的分析和擬定 1工作條件：壽命8年，室內(nèi)工作，空載啟動，工作載荷平穩(wěn)，兩班制。 2原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2700N 帶速 V=1.5m/s 滾筒直徑 D=450mm 3方案擬定：采用v帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩況結(jié)構(gòu)作要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便。 圖1 帶式運輸機傳動系統(tǒng)簡圖

5、： 1—電動機，2—傳送帶，3—單級圓柱齒輪減速器，4—聯(lián)軸器，5—滾桶，6—輸送帶  計算及說明 結(jié)果 第二章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算 2.1．選擇電動機類型 按工作要求選用全封閉自扇冷籠型三相異步電動機，Y系列，電壓380v 2.2選擇電動機功率 已知膠帶有效拉力F=2700N帶速V=1.5M.S滾筒直徑450MM 工作機所需工作功率按式（2-3）為： Fw=27001.51000=4.05kw 傳動裝置各部分效率查表2-3得： 三角帶?1=0.96，滾動軸?2=0.99，閉式齒輪傳動?3=0.97，聯(lián)軸器?4=0.99，傳動滾筒?5=0.

6、96 ?=0.960.990.970.990.96=0.876 工作所需電機輸出功率Ps按式（2-2） Ps=Pw/?=4.05/0.876=4.62kw 故電動機額定功率Pe按式（2-1） Pe=（1--1.3）PS=（1—1.3）4.62=4.62—6.01kw 2.3.確定電機轉(zhuǎn)速 滾動軸轉(zhuǎn)速nW按式（2-5） nW=60*1000VπD=60*1000*1.53.14*450=63.70r/min 通常，三角帶傳動比范圍見表2-1，i1=2--4，圓柱齒減速器為i2=3--5，則總傳動比范圍I=（2*3）--（4*5）=6—20。 工作機所需電動機轉(zhuǎn)速n`d=i*n

7、w=（6--20）*63.70=382.2—1274r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000r/min,若選750r/min總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸小，但電機重量大，外廓尺寸大，價格高。故選用1000r/min，綜合考慮pe`=4.62—6.01kw,查表2-4，選擇Y-132M2-6 滿載轉(zhuǎn)速Nm=960r/min 2.4.確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 ①總傳動比據(jù)式（2-7） Ia=nm/Nw=960/63.70=15.07 ②分配各級傳動比 由表2-1取三角帶傳動比i0=3.5，則減速器傳動比i1=ia/i0=15.07/3.5=4.31 3

8、1<5 2.5各軸運動動力參數(shù)計算 0軸（電機軸）： P0=ps=4.62kw N0=nm=960r/min T0=9550（p0/n0）=9550*（4.62*960）=45.96 N.m 1軸（高速軸）： P1=p0*?01=p0*?1= 4.62*0.96=4.44kw N1=n0/i01=960/3.5=274.29r/min T1=9550（p1/n1）=9550（4.44/274.29）=154.59N.m 2軸（低速軸）： P2=p1/*?12=p1*?2*?3=4.44*0.99*0.97=4.26kw N2=n1/i12=274.29/4.31=63.

9、64r/min T2=9550（p2/n2）=9550（4.26/63.64）=693.29N.m 滾筒軸： P3=p2*?2*?4=4.26*0.99*0.99=4.18kw N3=63.64r/min T3=9550（p3/n3）=9550（4.18/63.64）=627.26N.m 將上述數(shù)據(jù)列表如下： 軸名 功率P(KW) 轉(zhuǎn)軸T(N.M) 轉(zhuǎn)速N(r/min) 傳動比i 輸入 輸出 輸入 輸出 電機軸 4.62 45.96 960 3.5 1軸 4.44 4.40 154.59 153.04 274.29 4.31

10、2軸 4.26 4.22 693.29 686.36 63.64 1 滾筒軸 4.18 4.14 627.26 620.99 63.64 確定電動機額定功率pe=4.62---6.01kw 確定電動機型號 Y-132M2-6 i1=4.31 P0=4.62kw N0=960r/min T0=45.96N.m P1=4.44 kw N1=274.29 r/min T1=154.59 N.m P2=4.26 kw N2=63.6

11、4 r/min T2=693.29 N.m P3=4.18 kw N3=63.64 r/min T3=627.26 N.m 計算及說明 結(jié)果 第三章傳動零件的設(shè)計計算 減速器外部零件的設(shè)計計算——普通V帶傳動 設(shè)計普通v帶傳動需要確定的數(shù)據(jù)是：帶的型號、長度、根數(shù)、帶輪直徑、寬度和軸孔中心距，初拉力和作用在軸上的力的大小和方向 3.1選擇帶的型號 已知電動機額定功率p=5.5kw 轉(zhuǎn)速n1=960r/min n2=274.29r/min 由表6-8查得KA=1.2，由式（6-12）得： Pc=KA*P=1.2*5.5=6.6kw 由pc和n1查圖6-11選取

12、A型普通v帶。 3.2確定兩帶輪基準直徑dd1和dd2 由表6-2和圖6-11選 dd1=112mm,且dd1=112>dmin=75mm 大帶輪基準直徑： dd2=n1n2dd1=960274.29*112=392.00mm 按表6-2選取標準值，dd2=400mm，則實際傳動比i，從動輪實際轉(zhuǎn)速分別為: i=dd2/dd1=400/112=3.57 n2=n1/i=960/3.57=268.91r/min 從動輪轉(zhuǎn)速誤差為： 274.29-268.91274.29*1=1.95% A型普通V帶 Dd1=112mm Dd2=4

13、00mm I=3.57 N2=268.91r/min 計算及說明 結(jié)果 在5%內(nèi)，為允許值。 3.3驗算帶速 v=πdd1n160*1000=3.14*112*96060*1000=5.63m/s 帶速在5~25m/s范圍內(nèi)，故合適 3.4確定帶的基準長度Ld和實際中心距 初定中心距： 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2) 358.4≤a0≤1024 取a0=500mm 由式（6-15）得： L0=2a0+π2dd1dd2+(dd2-dd1)24a0 =2*500+3.14*112+4002+(400-112)24*500

14、 =1000+803.84+41.47 =1845.31mm 由表6-3選取帶的基準長度Ld=1800mm 由式（6-16）得實際中心距 a≈a0+Ld-L02 =500+1800-1845.312 =477.35mm 取a=475mm 考慮到安裝調(diào)整和補償初拉力的需要，中心距應(yīng)有一定調(diào)整范圍，中心距a的變化范圍為： amin=a-0.015Ld=475-0.015*1800=448mm amax=a+0.03Ld=475+0.03*1800=529mm 3.5校驗小帶輪包角α1 由式（6-17）

15、得： α1=180-dd2-dd1a*57.3 =180-400-112475*57.3 =145.26 α1≥120滿足條件 3.6確定帶數(shù)Z 由式（6-18）得 Z≥Pcp0=pcp0+?p0KαKL 根據(jù)dd1=112mm，n1=960r/min,查表6-5，得p0=1.40kw 由表6-6查得功率增量?p0=0.11kw 由表6-3查得帶長修正系數(shù)KL=1.01，由表6-7查得包角系數(shù)Kα=0.91,因而普通v帶根數(shù)為 Z≥Pcp0=pcp0+?p0KαKL =6.61.40+0.11*1.01*0.91 =4.75 故選5根v帶

16、 3.7計算初拉力F0和輪軸壓力FQ 由表6-1查得A型普通v帶每米長質(zhì)量q=0.14kg/m, 根據(jù)式（6-19）得單根v帶初拉力F0為 F0=500Pczv2.5Kα-1+qv2 =500*6.64*5.63*2.50.91-1+0.1*5.632 =259.61N 由式（6-20）得作用在帶輪軸上的壓力FQ為 FQ=2F0*sinα12 =2*4*218.42*sin145.262 =1148N 3.8設(shè)計結(jié)果 選用5根A-1800GB1171-1

17、989普通v帶，中心距a=475mm,帶輪直徑dd1=112mm,dd2=400mm,軸上壓力FQ=1148N。 第四章齒輪的設(shè)計計算 已知斜齒圓柱齒輪P=4.44KW n1=274.29r/min i=4.31 (1) 選擇齒輪材料及精度等級 因傳遞功率較大，選擇硬齒面齒輪組合。小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，硬度為56~62HRC；大齒輪用40Cr表面淬火，硬度為50~55HRC.選擇齒輪精度等級為8 (2) 按齒輪彎曲疲勞強度設(shè)計按斜齒輪傳動的設(shè)計公式（8-45）得： Mn≥1.173KT1cos2βYFYSdφdZ2δF 確定有關(guān)參數(shù)與

18、系數(shù) ①轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55*106Pn1=9.55*106*4.44274.29 =1.55*105N.mm ②載荷系數(shù)K 查表8-12取K=1.4 ③齒數(shù)z螺旋角β和齒寬系數(shù)φd因為是硬齒面?zhèn)鲃樱1=20則 z2=iz1=87 初選螺旋角β=14 當量齒數(shù)zv為 zv1=z1cos3β=20cos314=21.89 zv2=z2cos3β=87cos314=95.22 由表8-14得齒形系數(shù)YF1=2.57，YF2=2.18 由表8-15得應(yīng)力修正系數(shù)Ys1=1.58，Ys2=1.80 由表8-18選取φd=b/d=0.8 ④許用彎曲應(yīng)

19、力δF按圖8-46查δFlim，小齒輪按16MnCr5查取；大齒輪按調(diào)制鋼查取， 得δFlim1=880MPa δFlima=740MPa 由表8-11查得SF=1.4. N1=60n*j*Lh=60*274.29*1*(10*52*40)=3.42*108 N2=N1/i= 3.42*1084.31=794*107 查圖8-43得YN1=YN2=1 由式（8-34）得 A=475mm Ld=1800mm α1=145.26包角合適 選5根v帶 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果 計算及說明 結(jié)果  34