機械專業(yè)減速器課程設計

.機械設計課程設計說明書設計題目： 帶式運輸機傳動裝置的設計系〔部〕： 太原工業(yè)學院高職部 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化班級： G06B503學生姓名：李偉杰學號：08指導教師：吳原生日期：2021年12月目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u設計任務書 -1-一、課程設計題目：設計帶式運輸機傳動裝置 -1-二、設計任務： -1-三、課程設計內容： -1-四、設計進度： -2-第一局部傳動裝置的總體設計 -2-一、傳動方案： -2-二、該方案的優(yōu)缺點： -2-三、電動機的選擇： -2-四、傳動裝置總傳動比確實定及個積分傳動比的分配： -3-五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) -4-第二局部各齒輪的設計計算 -4-一、高速級減速齒輪設計〔斜齒圓柱齒輪〕 -4-二、低速級齒輪〔斜齒圓柱齒輪〕的設計 -11-第三局部軸的設計 -13-一、高速級軸的設計計算與校核 -13-二、中間軸的結構設計 -18-三、低速軸的結構設計 -19-第四局部鍵的選擇與校核 -21-二. 中間軸上鍵的選擇與校核 -21-三. 低速軸上鍵的選擇與校核 -21-第五局部滾動軸承的選擇與校核 -21-第六局部聯(lián)軸器的選擇 -22-第七局部箱體及附件設計 -23-設計任務書一、課程設計題目：設計帶式運輸機傳動裝置〔簡圖如下〕原始數(shù)據(jù)：題題號參數(shù)8運輸機的工作拉力F/(N)4000運輸帶的工作速度V(m/s)1.6卷筒直徑D(mm)400 條件：1〕、工作條件：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，室內工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35℃2)、使用折舊期：8年〔壽命〕3)、檢修間隔期：四年一大修，兩年一中修，半年一小修。4)、動力源：電力，三相交流，電壓380/2205)、運輸機速度允許誤差±5％6)、一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。二、設計任務：按給定的原始數(shù)據(jù)〔編號8〕，傳動方案〔編號d〕設計減速器裝置。減速器裝配圖1張〔A0〕零件圖〔齒輪、軸〕2張〔A3〕設計說明書一份。三、課程設計內容：傳動方案的選擇電動機的選擇斜齒輪傳動的設計計算軸的設計滾動軸承的選擇聯(lián)軸器與鍵的選擇、校核零件圖、裝配圖的繪制設計計算說明書的編寫四、設計進度：1)、第一階段：總體計算和傳動件的參數(shù)計算2)、第二階段：軸與軸系零件的設計3)、第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核4)、第四階段：零件圖、裝配圖的繪制第一局部傳動裝置的總體設計一、傳動方案：二級同軸式圓柱斜齒輪減速器〔方案簡圖如下〕二、該方案的優(yōu)缺點：減速器橫向尺寸較小，兩大輪浸油深度可大致相同。齒輪相對于軸承對稱布置。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差、潤滑困難。三、電動機的選擇：確定運輸機所需功率Pw由設計手冊表1—7查得：卷筒效率，運輸帶的工作拉力F＝4000N，工作速度ν＝1.6m/s將數(shù)據(jù)代入公式Pw＝＝＝kw確定電動機額定功率由課程設計手冊表1-7查得：彈性聯(lián)軸器效率一對滾動軸承〔球軸承〕的效率8級精度一般齒輪嚙合傳動效率據(jù)設計手冊第18頁公式〔13-4〕那么：傳動裝置的總效率 電動機所需的實際功率上式中——運輸機所需效率。確定電動機轉速卷筒轉速：上式中：D——卷筒直徑，——卷筒線速度〔運輸帶工作速度〕。根據(jù)設計手冊第185頁式〔13-5〕得，電動機轉速可選范圍：=式中：——圓柱齒輪傳動比，——卷筒轉速由設計手冊表1-8查得，單機圓柱齒輪傳動比的范圍=4~6將數(shù)據(jù)代入得：根據(jù)電動機所需功率，轉速=1222~2750，由課程設計手冊表1-2Y系列〔IP44〕電動機的技術數(shù)據(jù)選定電動機型號Y132M-4,技術數(shù)據(jù)如下列圖：型號額定功率/kw滿載轉速r/min堵轉轉矩最大轉矩質量kgY132M-47.514402.22.381外型尺寸如下〔有設計手冊表12-3查得〕：機座號ABCDEFGL132M2161788928801033515四、傳動裝置總傳動比確實定及個積分傳動比的分配：計算總傳動比：由機械設計手冊推薦，同軸式二級圓柱齒輪減速器五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機軸：減速器高速軸1：減速器中間軸2：減速器低速軸3：卷筒軸：將運動和動力參數(shù)計算結果整理并列于下表：軸軸名參數(shù)電動機軸高速軸1中間軸2低速軸3卷筒軸轉速n(r/min876.4576.45功率P(kw)7.57.357.066.78轉矩T(Nm)49.7448.75209.5873.13855.75傳動比i11效率η第二局部各齒輪的設計計算一、高速級減速齒輪設計〔斜齒圓柱齒輪〕齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇因傳遞功率不大，轉速不高，均用軟齒面。齒輪精度用7級，軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕。選擇小齒輪材料為40Cr〔調質〕，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼〔調質〕，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。設計計算設計準那么，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。按齒面接觸疲勞強度設計，由?機械設計?式〔10-21〕計算過程結果初定齒數(shù)比u和大小齒數(shù)以及螺旋角由?機械傳動裝置設計手冊?〔上冊〕第168頁推薦值，取取小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)初選螺旋角按接觸強度設計由?機械設計?公式〔10-21〕試算確定公式中的計算數(shù)值試選載荷系數(shù)由?機械設計?圖10-26查得： 由?機械設計?圖10-30選取區(qū)域系數(shù)計算小齒輪傳遞轉矩 由?機械設計?表10-7選取齒寬系數(shù)由?機械設計?表10-6查得材料彈性影響系數(shù)由?機械設計?圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪的接觸強度極限由?機械設計?10-13計算應力循環(huán)次數(shù)N由?機械設計?圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計算接觸疲勞許用應力取失效概率0.9﹪，平安系數(shù)S=1由?機械設計?式10-12得：那么，許用接觸應力計算：〔以下式子中下標t表示試算值〕計算小齒輪1的分度圓直徑，代人中較小值計算圓周速度：計算齒寬b，法向模數(shù)及齒高h計算縱向重合度計算載荷系數(shù)K根據(jù),7級精度，由?機械設計?圖10-8查得動載系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)由表10-4查得7級精度，小齒輪相對于支承非對稱布置時，齒向載荷分布系數(shù)由圖10-13查得由表10-3查得齒間載荷系數(shù)故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由?機械設計?式10-10a得：齒輪分度圓直徑計算法向模數(shù)按齒根彎曲強度校核由?機械設計?式〔10-17〕確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)據(jù)縱向重合度，螺旋角15°，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)計算當量齒數(shù)查取應力校正系數(shù)由表10-5查得： 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)計算彎曲疲勞許用應力由?機械設計?第206頁推薦值得：計算大小齒輪的并加以比擬，取其較大值用以計算模數(shù)設計計算法面模數(shù)比照計算結果，由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，按?簡明機械零件設計手冊?第305頁漸開線圓柱齒輪模數(shù)〈GB1357-87〉標準，取=2.0mm可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有齒數(shù)。取那么取幾何尺寸的計算計算中心距將中心距圓整并取標準中心距按圓整后的中心距修正螺旋角因值變化大，故需修正參數(shù)等值：查?機械設計?圖10-26得查圖10-30得修正小齒輪1的分度圓直徑圓周速度縱向重合度計算大小齒輪分度圓直徑計算齒輪寬度根據(jù)?機械設計?第205頁，將小齒輪寬度在圓整后加寬5~10mm，所以主要幾何參數(shù)和幾何尺寸計算結果果結果結項 項目模數(shù)齒數(shù)螺旋角分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距齒寬二、低速級齒輪〔斜齒圓柱齒輪〕的設計齒輪材料、精度和齒數(shù)的選擇因傳遞功率不大，轉速不高，均用軟齒面。齒輪精度用7級，輪齒外表精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕。選擇小齒輪材料為40Cr〔調質〕，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼〔調質〕，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。設計計算初定齒數(shù)比u和大小齒數(shù)以及螺旋角 由?機械傳動裝置設計手冊?〔上冊〕第168頁推薦值，取取小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)初選螺旋角幾何尺寸計算計算中心距按圓整后的中心距修正螺旋角計算齒輪3、齒輪4的分度圓直徑計算齒輪寬度b根據(jù)?機械設計?第205頁，將小齒輪3的寬度圓整后加寬5~10mm，所以低速級齒輪3、4的主要幾何尺寸計算結果果結果結項 項目法面模數(shù)齒數(shù)螺旋角分度圓直徑d齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距齒寬第三局部軸的設計一、高速級軸的設計計算與校核求軸1傳遞的功率、轉速、轉矩求作用在齒輪1上的力齒輪1分度圓直徑圓周力，徑向力，軸向力的方向如下圖。初步確定軸的最小直徑按?機械設計?式15-2初步估計軸的最小直徑。選取材料為45鋼，調質處理。根據(jù)表15-3，取,軸上開一個鍵槽，軸徑增大5%為了與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器計算轉矩，查表14-1取,那么：按計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查?機械設計課程設計手冊?選LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩1250Nm.半聯(lián)軸器的孔徑故取A-B段直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度,半聯(lián)軸器總長度82型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑軸孔長度DD1BS轉動慣量質量Tn/(N·m)[n]/(r/min)d1,d2,dz/mmY/mmJ、J1，Z/mm/mm/mm/mm/mmI/(kg·m2)m/kgLLL1LX31250470030,32,35,3882608216075362.50.0268軸的結構設計擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度A-B段安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器孔長L=60,取,軸的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑.A-B段右端需配合軸肩，故B-C段直徑。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。取滾動軸承左邊緣距箱體內壁之距離初選深溝球軸承型號6007，根本尺寸如下型號根本尺寸安裝尺寸dDB(min)(min)(max)(max)6007356214141561軸承端蓋的總寬度為19mm。滾動軸承寬度。取軸與滾動軸承配合的C-D段直徑,。取齒輪端面距箱體內壁之距離。小齒輪齒寬齒根圓直徑，所以,F-G段與滾動軸承配合，故取。至此，已初步確定高速軸的各段直徑和長度。軸上零件的周向固定半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。按由?機械設計?表6-1查得平鍵截面，鍵長為。半聯(lián)軸器和軸的配合。滾動軸承與軸采用軸肩定位。確定軸上圓角和倒角尺寸按?機械設計課程設計手冊?表1-27，取軸端倒角，各軸肩處圓角半徑見零件圖。求軸上載荷首先根據(jù)軸的結構圖做出軸的計算簡圖如下。軸的支承跨距，,。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及玩具和扭矩圖可以看出截面J是軸的危險截面截面，現(xiàn)將計算出的截面J處的的值列于下表。載荷水平面X-Y垂直面Z-Y支反力F彎矩M總彎矩扭矩T按彎扭合成應力校核州的強度只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面〔即危險截面J〕的強度。根據(jù)?機械設計?式15-15及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù)，軸的計算應力為前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由?機械設計?表15-1查得。因此，故平安。精確校核軸的疲勞強度判斷危險截面由軸的結構圖知，截面A、B、C、D只受扭矩作用，軸的最小直徑是按扭轉強度較寬裕確定的，所以這四個截面無需校核。齒輪強度也無需校核。只校核截面E右側。截面E右側抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面E右側的彎矩M為截面E上的扭矩截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力軸的材料為45鋼，調質處理，由?機械設計?表15-1查得。截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)按?機械設計?附表3-2查得。由附圖3-1得軸的材料敏性系數(shù)為有效應力集中系數(shù)按式〔附表3-4〕由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得外表質量系數(shù)為軸未經(jīng)外表強化處理，即，按式3-12及式1-12a得綜合系數(shù)為又由?機械設計?§3-1及§3-2得碳鋼的特性系數(shù)計算平安系數(shù)值，按式〔15-6〕~〔15-8〕得=2.0f設計平安數(shù)值為S=1.5故可知其平安。軸的強度足夠。高速軸的設計計算完畢。二、中間軸的結構設計求軸2傳遞的功率、轉速、轉矩初步確定軸的最小直徑根據(jù)?機械設計?表15-3，取初步選取滾動軸承的型號為6007。結構設計擬定軸上零件的裝配方案確定軸上各段直徑和長度〔mm〕：最小直徑，滾動軸承處軸段。滾動軸承選取6007。，滾動軸承和大齒輪用套筒作軸向固定。：安裝大齒輪軸段。齒輪輪轂寬?？紤]齒輪的軸向定位，軸的寬度比輪轂短2mm,。鍵〔〕齒輪右端定位軸環(huán)直徑48,寬度6：：小齒輪采用齒輪軸，齒寬為50.：過渡軸段。：安裝滾動軸承軸段。細部結構設計滾動軸承與軸的配合用過盈配合，軸端倒角1.6×45°.軸肩過渡圓角。三、低速軸的結構設計求軸3傳遞的功率、轉速、轉矩確定軸3的最小直徑，取軸上開兩個鍵槽，軸徑增大10%，。為了與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器計算轉矩，查表14-1取,那么：按計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查?機械設計課程設計手冊?選LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩2500Nm.半聯(lián)軸器的孔徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。聯(lián)軸器尺寸如下表：型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑軸孔長度DD1BLLX425003870508411219510045初選滾動軸承型號6010根本尺寸安裝尺寸dDB(min)(min)(max)(max)型號60115590181.16283結構設計擬定軸上零件的轉配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度〔mm〕：最小直徑，安裝聯(lián)軸器處軸段,聯(lián)軸器選取LX4。，聯(lián)軸器和軸用普通平鍵作周向固定，軸肩作軸向固定，軸肩高度為2.5.：安裝滾動軸承和軸承擋圈軸段。滾動軸承寬度為18，。滾動軸承和齒輪之間用套筒作軸向固定。：安裝套筒軸段。：安裝齒輪4的軸段。齒寬為45。輪轂寬?？紤]齒輪的軸向定位，該軸段的寬度比輪轂短2mm,，。鍵〔〕齒輪右端定位軸環(huán)高度,寬度：過渡軸段。，.：安裝滾動軸承軸段。。細部設計〔尺寸單位mm〕軸端倒角，1-2段軸肩倒圓角r=2。軸承端蓋總長度19mm，根據(jù)軸承段改的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離。套筒總長度24。3-4段軸肩倒圓角r=4。4-5段齒輪定位軸肩倒圓角r=2。7-8段倒圓角r=1，軸端倒角軸的設計計算完畢。第四局部鍵的選擇與校核高速軸上鍵的選擇與校核〔尺寸單位mm〕鍵的尺寸：〔〕倒角r=0.16～0.25,鍵長50mm.鍵的強度校核：鍵的材料用鋼，所以，鍵的強度足夠。中間軸上鍵的選擇與校核鍵的尺寸：〔〕倒角r=0.25～0.40,鍵長45mm.鍵的強度校核：鍵的材料用鋼，所以，鍵的強度足夠。低速軸上鍵的選擇與校核鍵的尺寸：〔〕倒角r=0.25～0.40,鍵長70mm.鍵的強度校核：鍵的材料用鋼，所以，鍵的強度足夠。鍵的校核完畢。第五局部滾動軸承的選擇與校核只對高速軸進行滾動軸承的校核與高速軸配合的滾動軸承型號6007，根本額定動載荷,根本額定靜載荷校核1.徑向載荷根據(jù)軸的分析，可知：2.軸向載荷根據(jù)軸的分析，3.當量動載荷P軸承1：。按表13-6，根據(jù)工況〔輕微沖擊〕取。。按表13-5，X=0.56,Y=1.8,根據(jù)?機械設計?式〔13-8a〕：軸承2：按表13-6取。，按表13-5，X=0.56,Y=1.8。驗算軸承壽命因故只驗算2軸承。根據(jù)?機械設計?式〔13-5〕，深溝球軸承取，根本而定動載荷減速器工作壽命為：所以軸承壽命足夠。第六局部聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作要求，緩和沖擊，保證減速器正常工作，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)轉矩小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，由?機械設計課程設計手冊?表8-7：(1)高速軸〔輸入軸〕聯(lián)軸器查?機械設計?表14-1取，計算轉矩，選取LX3彈性柱銷聯(lián)軸器。公稱轉矩許用轉速為,故適用。標記LX3聯(lián)軸器：。(2)低速軸〔輸出軸〕聯(lián)軸器取，計算轉矩，選LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器。公稱轉矩，許用轉速，適用。標記為LX3聯(lián)軸