机械设计课程设计 ――带框模板

1机械设计基础课程设计学生姓名：学号：年级：2009级专业：材料成型于控制专业院（系）：材料科学与工程指导教师：时间：2012年3月1号2设计任务书设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续单向工作，一班工作制，载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与滚筒摩擦阻力影响已经在F中考虑）。使用期限：10年。生产批量：20台。生产条件：中等规模机械厂，可加工7—8级齿轮与蜗轮。动力来源：电力，三相交流380/220V题目数据：组号7运输带工作拉力F（N）2400运输带速度V（sm）1.3卷筒直径D（mm）280运输带允许速度误差为5%设计工作量：1.减速器装配图纸一张（１号图纸）一张2.轴、齿轮零件图纸各一张（３号图纸）两张3.设计说明书一份3一、前言(一)设计目的：通过本课程设计将过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。(二)传动方案的分析与拟定1、传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。2、传动方案与拟定：原始数据：运输带的工作拉力F=2400N；带速V=1.3sm；滚筒直径280mmD。工作条件：预定使用寿命10年，工作为一班制连续单向运转，4载荷平稳。工作环境：室内工作，有粉尘（运输带一滚筒摩擦阻力影响已在F中考虑）。动力来源：电力，三相交流380/220V。方案拟定：采用Ｖ带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，而且具有结构简单，成本低，使用维护方便，尺寸紧凑，寿命长，环境适应好等优点。1.电动机2.V带传动3.圆柱齿轮减速器4.联轴器5.滚筒6.运输带3、电动机的选择（1）电动机类型的选择根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。（2）电动机功率的选择工作机所需有效功率为kWFVPw12.31000/3.1*24001000/kWPw12.35确定电动机到工作机的总效率：设1、2、3、4分别为V形带、滚动轴承、圆柱闭式齿轮传动（精度为7级）、刚性连轴器的传动效率，由表2－2查得1=0.96、2＝0.99、3＝0.97、4=0.99，则传动装置的总效率为904.099.0*97.0*99.0*96.0***243221电动机所需功率为kWPPwd47.3904.0/12.3/由表16-1选取电动机的额定功率为kWPed0.4.（3）电动机转速的选择:根据已知计算出工作机滚筒的转速为;min67.88)280*14.3(3.1*1000*60)*14.3(1000**60rDVnw按手册推荐传动比合理范围取V带传动比4~21i,单级圆柱齿轮传动比闭式6~32i，则总的传动比的合理范围24~6i，故电动机转速wn（wn为电动机满载转速）的可选范围为:02.2128~02.532)24~6(*67.88)24~6(*wmnn。则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500minr三种根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号（如下表）：904.0kWPd47.3kWPed0.4min67.88rnw6方案电动机型号额定功率电动机转速(minr)电动机重量（N）参考价格（元）中心高（mm）外伸轴径（mm）外伸轴长度（mm）同步转速满载转速14-Y100L23.0150014406501200100286026-1Y132M4.010009608001500132388038-Y132M3.0750710124021001323880综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。选定电动机型号为6-Y132M1，其尺寸参数见标准。4、计算传动装置的总传动比，并分配各级传动比(1)总传动比：83.1067.88960wmnni（在20以内）。（2）分配各级传动比：因21*iii，带传动的传动比在2～4之间，选择V带传动的传动比初取2.9，则减速器的传动比74.3383.1012iii，符合齿轮传动比6~3之间的范围。5、传动装置的运动和动力参数计算（1）各轴转速：轴1：min0.3319.29601rinnm83.10i9.21i74.32imin0.331rnmin5.88rnmin5.88rn7轴2：min5.8874.30.3312rinn卷桶轴：min5.88rnn（2）各轴输入功率：轴1：kWPP26.399.0*95.0*47.3**4轴2：kWPP13.399.0*97.0*26.3**32滚筒轴:kWPP09.399.0*13.3*4（3）各轴输入转矩：轴1：mNnPT05.9033126.3*9550955011轴2：mNTnP75.3375.8813.3*955095502滚筒轴:mNnPT44.3335.8809.3*955095503将上述计算结果列于标中，以供查用：各轴的运动及动力参数轴号转速nminr功率PkW转矩TmN传动比i电机轴9603.4734.523313.2690.052.988.53.13337.753.74滚筒轴88.53.09333.441二、传动零件的设计计算（一）、减速器外部零件的设计计算普通V形带传动设计普通V形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径，中心距，初拉力及作用在轴上之力的kWP26.3kWP13.3kWP09.3mNT05.901mNT75.3372mNT44.33338大小和方向。1、选择带的型号：查表6－3得1.1AK,则计算功率为kWPKPdAc81.347.3*1.1*根据)(1mnn、cP查表和图6－8，选取A型带。2、确定带轮基准直径、验算带速查资料表6－5，6－6，选取mmdd1001带速：0介于sm25~5，带的速度合适。大带轮基准直径：mmnndddd2900.331960*100m*12，查表6－6，圆整到mm280。大带轮转速min9.342280100*960212rddnndd与min331rn比较，误差小于5％，故可行。3、确定中心距和带长按式21212)(7.00ddddddadd)280100(*2)280100(*7.00a7602660a初选取mma5000，算带的基准长度为：1.1AK查得kWPc81.3mmdd1001mmdd2802推荐的A型小带轮基准直径为75mm~125mmmmLd20009mmaddddaLddddd8.1612500*41002802801002500*2422202012210查6－2表，按标准选带的基准长度mmLd1600。实际中心距的计算：0012501238.9630022305.5ddLLaammmmmmLLaadd6.493208.16121600500200。4、验算小带轮上的包角00211000018057.328011218057.3148.5120305.5dddda1201.1593.57*6001183551803.57*180121adddd，小轮包角合适。5、确定V带根数由式KKPPPzLc11确定V带根数，查6－3表得kWP40.11，查表6－7得kWP11.01，由表6－2得99.0LK，95.0K，则75.395.0*99.0*11.097.081.311KKPPPzLc,mma6.4931.15914z10取4z根。6、计算带对轴的作用力预紧力：预紧力按式2015.2500qvKzvPFc计算查表6－1得普通V带每米长质量mkgq10.0，故NvF9.1640由式2sin210zFFQ计算带对轴的力：NzFFQ76.646236.157sin9.164*2*22sin2107、查表19-2得带轮的孔径、轮缘宽度、轮毂宽度如下表示：直径mmdd孔径mmd0轮缘宽度mmB轮毂长mmL小带轮100404545大带轮2804065608、滑动率及修正滑动率%46.3960*1000.331*2801**1121mddndnd，带的实际传动比9.2%)46.31(*100280)1(12'ddddi。从动轮转速'21'960384/min2.5mnnrni，1''2min0.3319.2960nrinnm，所以修正后齿轮传动比仍为74.32i、输入转矩仍为mNT21.951。NF9.1640NFQ76.64611（二）、减速器内部零件的设计计算直齿圆柱齿轮传动按输入转速min0.331rn，74.3i,传递功率kW84.3,单向传动，载荷平稳等条件来计算。1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用Cr40调质，齿面硬度为260HBS~240。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度m2.3~6.1Ra。2、选择齿数和齿宽系数初定齿数301z，11330*74.3*122ziz，取1132z；8.33011312zzu，齿宽系数1d。3、确定轮齿的许用应力根据两轮轮齿的齿面硬度，由资料查到两轮的齿根弯曲疲劳极限和齿面接触疲劳极限分别为MPaF5101lim，MPaF4002limMPaH7001lim，MPaH5702lim安全系数分别取25.1FS,1HS，得MPaSFFF40825.151011lim，MPaSFFF32025.140022limMPaSHHH700170011lim,MPaSHHH570157022lim4、按齿面接触强度条件计算小齿轮直径已计算出小齿轮传递的转矩mNT21.951，载荷平稳。且小齿轮为软齿面齿轮，故用接触强度计算小齿轮直径。取4.1K。得301z1132zmmd52.6115.2m12mmuuKTdHd83.568.3*570*1)18.3(*1000*05.90*4.16.76)1(6.763232112。5、模数、齿宽的确定模数89.13083.5611zdm，按标准圆整取2m，则小齿轮分度圆直径为mmmzd6030*211；齿宽mmdbd83.5683.56*11，圆整到mm60。6、齿根弯曲强度的验算查表得两齿轮的齿形系数和应力修正系数为53.21FaY,625.11saY，19.22