14太原理工大学机械设计课程设计

1—中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器指导教师：职称:2015年12月12日2课程设计任务书2015/2016学年第二学期学院：专业：学生姓名：学号：课程设计题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器起迄日期：11月12日～12月22日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期:2015年11月12日课程设计任务书31．设计目的：(1)通过课程设计，培养学生综合运用机械设计基础和其他先修课程的理论知识来分析解决机械设计问题的能力。(2)学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。(3)进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：设计一台单级斜齿圆柱齿轮减速器，该减速器用于带式运输机的传动系统中。方案简图（题号14）：原始数据：传送带卷筒转速125100rpm；减速器输出轴功率3.53.3KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为±5%，使用期限10年。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：设计分段进行，在没有原则错误时才能进行下一阶段设计，以保证设计质量。1)设计计算选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。2)草图绘制、审查和修改根据上述设计计算，绘制装配图的主、俯视图。3)绘制装配图除绘制草图内容外，绘制装配图的侧视图，编写技术要求，对零件编号，填写明细表及标题栏等。4)绘制零件图选择所设计减速器中任一轴和齿轮进行绘制。鼓励采用计算机绘图。5)编写设计说明书要求内容全面，条理清楚，书写认真，图示正确，符合规定要求。课程设计任务书44．主要参考文献：1.乔峰丽,郑江.机械设计基础.第一版.北京:电子工业出版社,20112.吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第三版.北京:高等教育出版社,20065．设计成果形式及要求：1)草图1张（A1坐标纸）2)减速器装配图1张（A0图）3)零件图2张（A3图，传动零件轴和齿轮各一张，鼓励用计算机绘图）4)设计说明书一份6．工作计划及进度：2011年6月12日~6月16日设计计算6月17日~6月18日草图绘制、审查和修改6月19日~6月21日绘制装配图6月22日绘制零件图6月22日编写设计说明书6月23、24日答辩系主任审查意见：签字：年月日5目录页数一．课题分析31.1题目31.2任务31.3时间31.4传动方案31.5设计参数41.6其他条件4二．传动方案52.1电动机的选择52.2传动比的分配72.3各轴转速，传递功率及转矩72.4联轴器82.5传动方案说明9三．各级传动103.1齿轮传动103.2V带传动15四．轴与轴毂连接214.1减速器各轴结构设计214.2减速器各强度验算244.3键连接工作能力验算29五．轴承325.1减速器各轴所用轴承326目录页数5.2高速轴轴承寿命计算32六．减速器的润滑与密封356.1减速器中齿轮传动及轴承润滑方式的选择356.2减速器润滑油油面高度的确定以及油量计算366.3减速器的密封37七．减速器箱体及其附件的设计387.1箱体设计387.2主要附件设计41八．课程设计小结45附参考资料索引[1]杨可桢等主编.机械设计基础.第四版.北京：高等教育出版社，1999[2]王昆等主编.机械设计机械设计基础课程设计.第一版.北京：高等教育出版社，19957设计计算及说明结果一．课题分析1.1题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器1.2任务1.2.1减速器装配图（0号）一张1.2.2低速轴工作图（3号）一张1.2.3大齿轮工作图（3号）一张1.2.4设计计算说明书一份1.3时间：2011年1.4传动方案ⅠⅡⅢ1——电动机2——V带传动3——减速器4——联轴器5——传动带鼓轮6——传动带7——底座8设计计算及说明结果1.51.6设计参数：传动带鼓轮转速nw=125r/min，100鼓轮输入功率Pw=3.5KW，3.3使用年限10年其它条件双班制工作，连续单向运转，有轻微振动，室内工作，有粉尘，小批量生产，底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。9设计计算及说明结果二．2.12.1.12.1.2（1）（2）传动方案电动机的选择电动机类型的选择按照工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。选用其中的Y（IP44），Y（IP44）这种小型三相异步电动机为一般用途笼型封闭自扇冷式电动机，具有防止灰尘或其它杂物侵入的特点，B极绝缘，可采用全压或降压起动。其工作条件为：环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95％，海拔高度不超过1000米，电源额定电压380V，频率50Hz，常用于对起动性能，调速性能以及转差率均无特殊要求的机器或设备。其具有结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便的特点，非常适合运输机这类机械。电动机容量的选择工作机需要的输入功率wPKWPW5.33.3工作机实际所需电机的输出功率'dP'wdPP由参考书[2]表1-7取V带传动，球滚动轴承，8级精度齿轮传动，弹性联轴器的效率分别为10.96，20.99，30.97，40.994，(有问题）则传动装置总效率为：2212340.960.990.970.9940.907则KWPPWd859.3907.0/5.3/'3.638KWPW5.30.907'dPKW859.310设计计算及说明结果（3）2.1.32.1.4电机额定功率dP（载荷系数K=1.01-1.3，取K=1.03）KWKPPdd975.3859.303.1'3.747由参考书[2]表12-1确定电动机额定功率为：ed4PKW电动机转速的选择由参考书[2]式2-6'''12()dwniin式中：'dn为电动机转速可选范围，由参考书[2]表13-2查取V带传动的传动比范围'12~4i，齿轮传动的传动比范围'23~6i，（3-5）一般不希望大带轮过大，故宜取'12~2.5i。则''1223~2.566~15ii6-20已知min/125rnw100则min/1875~750125)15~6('rnd600-2000符合这一范围的同步转速有1000r/min.1500r/min,综合考虑电动机的传动装置的尺寸，重量，价格和带传动，减速器的传动比，宜选同步转速为1000r/min。电动机安装型号以及安装尺寸的确定根据以上计算所得结果查参考书[2]表12-1选定电动机型号为Y132M1-6。该电动机的技术数据如下表所示：型号额定功率（KW）满载转速（r/min）同步转速（r/min）KWPd975.3ed4PKW11Y132M1-649601000设计计算及说明2.22.2.12.2.2传动比分配总传动比的确定已知电动机的额定转速960/minmnr传送带的鼓轮转速min/150rn100则总传动比为68.7125/960/wmnni9.6各级传动比的分配由参考书[2]表13-2可知V带传动的传动比推荐值为2~4，在此先行估算带传动的传动比1i，在后面带传动以及齿轮的设计计算中再确定带传动以及齿轮的真实传动比。估算56.21i2.4则齿轮的传动比356.2/68.7/12iii4传动比分配表：i1i2i初估确定初估确定7.682.562.42.562.43434i=7.682.32.3.1各轴转速，传递功率及转矩各轴的转速电机轴为1轴，高速轴为2轴，低速轴为3轴1960/minmnnrmin/37556.2/960/112rinn960/2.4=4001960/minnrmin/3752rnmin/1253rn122.3.22.3.3min/1253/375/223rinn400/4=100设计计算及说明各轴输入功率按电动机输出功率dP'计算各轴输入功率，即：KWPPd859.3'13.747KWPP705.396.0859.31123.597558.399.097.0705.33223PPKW3.454各轴的转矩mNnPT39.38960/859.39550/955011137.27mNnPT35.94375/075.39550/955022285.88mNnPT83.271125/558.39550/9550333339.79各轴转速，转矩，输入功率分布表项目电机轴1高速轴2低速轴3转速（r/min）960375125功率（KW）3.8593.7053.558转矩（N·m）38.3994.35271.83结果KWP859.31KWP705.32KWP558.33mNT39.381mNT35.942mNT83.27132.42.4.1联轴器联轴器的选择由于此轴系传动属于对缓冲要求不高的低速轴系传动，且低速轴与鼓轮轴不在同一基座，无精确的定位基准，因而要求所选联轴器具备一定的轴向和径向的补偿量，现选用弹性柱销连轴器。132.2.4设计计算及说明联轴器型号的选择根据3轴的扭矩，尽量选择转动惯量小的联轴器由参考书[2]表8-7选择KL6尼龙滑块联轴器LX2联轴器20035014/38203824TGBJBZC主动端mmdz24，Z型轴孔，mmL381，C型键槽；从动端mmdz70，J型轴孔，mmL382，B型键槽；结果2.5（1）（2）传动方案说明“传动装置平面布置简图”和“传动装置主要设计参数”已在第一部分《课题分析》中详尽给出，在此就不再叙述，以下主要是针对电动机类型和传动链的结构组成等方面对传动方案的可行性和适用性作简要论述。本方案选用Y系列三相异步电动机，因为Y系列电动机高效，节能，起动转矩高，噪声低，振动小，运行安全可靠，并且安装尺寸和功率等级符合国际标准，符合本方案的设计要求。本方案采用V带传动和一级齿轮传动减速，其中V带传动设置在高速级，齿轮传动设置在低速级。将高速级设置在V带传动是因为：V带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，将其设置在高速级（第一级减速）有利于发挥这一优势。带传动的承载能力较小，传递相同的转矩对结构尺寸较其它传动形式大，考虑到结构紧凑，应将V带传动设置在转矩相对较14（3）设计计算及说明小的高速级。过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止损坏电动机等其它部件。结果三．3.13.1.1各级传动设计计算齿轮传动的设计计算选择材料，确定需用应力小齿轮：20CrMnTi，渗碳淬火,齿面硬度为５６～６２ＨＲＣ大齿轮：20Cr，渗碳淬火，齿面硬度为５６～６２ＨＲＣ由参考书[1]图19-10确定小齿轮的接触疲劳强度极限lim1H与弯曲疲劳强度1FE以及大齿轮的接触疲劳强度lim2H与弯曲疲劳强度2FE。。取MPaH14301limMPaFE3681取MPaH14402limMPaFE3682由参考书[1]图19-11确定最小安全系数HS，FS的值：3.1HS6.1FS则小齿轮的许用接触应力1H和许用弯曲应力1F分别为：MPaSHHH11003.1/1430/1lim1MPaH14301limMPaFE3681MPaH14402limMPaFE36823.1HS6.1FS15MPaSFFEF1616.1/3687.0/0711MPaH11001MPaF1611设计及计算过程结果3.1.2大齿轮的许用接触应力2H和许用弯曲应力2F分别为：MPaSHHH1100/2lim2MPaSFFEF161/7.022小齿轮齿数231Z17大齿轮齿数69323212iZZ41976取692Z76按弯曲强度设计设齿轮按8级精度制造。由参考书[1]表19-2确