机械设计基础说明书(广东工业大学)

课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067910课程设计说明书课程名称机械设计基础题目名称单极齿轮减速器设计学生学院材料与能源学院专业班级11热电（01）班学号3111006791学生姓名周沛东指导教师2013年6月29日课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067911目录一、设计任务书----------------------------------------------------------------------2二、传动方案的拟定和说明------------------------------------------------------4三、传动装置的运动和动力参数计算----------------------------------------4四、传动零件的设计计算----------------------------------------------------------6五、轴的设计计算---------------------------------------------------------------------11六、轴承的选择和寿命校核------------------------------------------------------20七、键链接的选择和计算----------------------------------------------------------21八、联轴器的选择---------------------------------------------------------------------23九、减速器附件的选择-------------------------------------------------------------23十、润滑和密封方式选择、润滑剂选择------------------------------------25十一、设计小结----------------------------------------------------------------------25十二、参考资料----------------------------------------------------------------------26课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067912广东工业大学课程设计任务书题目名称带式运输机传动装置学生学院材料能源学院专业班级高分子11（1）班姓名周沛东学号3111006791一、课程设计的内容设计一带式运输机传动装置（见图1）。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。二、课程设计的要求与数据已知条件：1．运输带工作拉力：F=2.6kN；2．运输带工作速度：v=2.3m/s；3．卷筒直径：D=430mm；4．使用寿命：8年；5．工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；6．制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量。DVF图1带式运输机传动装置简图课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067913三、课程设计应完成的工作1．减速器装配图1张；2．零件工作图2张（轴、齿轮各1张）3．设计说明书1份。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期一设计准备:明确设计任务；准备设计资料和绘图用具教1-409第18周一二传动装置的总体设计:拟定传动方案；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数传动零件设计计算:带传动、齿轮传动主要参数的设计计算教1-206第18周周一至周二三减速器装配草图设计:初绘减速器装配草图；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算;减速器箱体及附件的设计教1-206第18周周二至周四四完成减速器装配图教1-206第18周五至第19周二五零件工作图设计教1-206第19周周三六整理和编写设计计算说明书教1-206第19周四五、应收集的资料及主要参考文献1.黄继焕主编.机械设计基础[M].：华中科技大学出版社，第二版2.林怡青、谢宋良、王文涛编.机械设计基础课程设计指导书[M].北京：清华大学出版社，2008年11月第1版3.机械制图、机械设计手册等。发出任务书日期：2013年6月24日指导教师签名：计划完成日期：2011年6月30日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设计计算说明计算结果课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067914二、传动方案拟定：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，结构简单，成本低，使用维护方便。图1V带传动单级减速器1—电动机；2.—V带传动；3—圆柱齿轮减速器；4—连轴器；5—卷筒；6—运输带。三.传动装置的运动和动力参数计算1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择：由电动机至运输带的传动总效率为：η总=η带·η齿·η滚2·η联·η滑式中：错误!未找到引用源。带、错误!未找到引用源。滚、错误!未找到引用源。齿、错误!未找到引用源。联、错误!未找到引用源。滑分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。F=2.6KNV=2.3m/sD=430mmη总=0.81课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067915取η齿=0.97;η带=0.95;η滚=0.99;η联=0.99;η滑=0.96(卷筒轴滑动轴承)因此η总=0.95·0.97·0.982·0.99·0.98=0.81所以：电机所需的工作功率：Pd=FV/1000错误!未找到引用源。总=2600×2.3/（1000×0.81）=7.38(kW)3、确定电动机转速卷筒工作转速为：n卷筒＝60×1000·V/（π·D）=(60×1000×2.3)/（430·π）=102.21r/min根据推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i带=3~6i齿=2~4。则总传动比理论范围为：i总＝6~24。故电动机转速的可选范为n0=i总×n卷筒=(6～24)×102.21=613.26～2453.04r/min由于i齿·i带=i总所以取i带=2.3725i齿=4取Y160M-6电动机额定攻击7.5KW满转970r//min额定转矩2.0质量116Kg进而n0取970r/min所以：电动机轴、高速轴、低速轴各转速以及输出功率分别为：n0=970r/minp0=pd=7.38kwnⅠ=n0/i带=408.85r/minpⅠ=p0错误!未找到引用源。带=6.64kwPd=7.38kWn卷筒＝102.21r/mini带=2.3725i齿=4课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067916nⅡ=nⅠ/i齿=102.21r/minpⅡ=pⅠ错误!未找到引用源。=6.31kw因此得出各轴的扭矩为：00601055.9NPT72.65KNmmNPT61055.9155.11KNmmIIIINPTII61055.9589.57KNmm四、传动零件的设计计算V带的设计（1）选择普通V带型号由PC=KA·P=1.2×7.38=8.856（KW）根据课本图13-15得知其交点（Pc，n1）在B处，故选A型方案：取B型V带由表12-9，小带轮d1≥75mm所以取d1＝125mm由式13-9得：d2=n1·d1·(1-ε)/n2=（970÷408.85）×125×、(1-0.02)=290.6mm由表13-9取d2=300mm(误差小于5%，故允许)带速验算：V=n1·d1·π/（1000×60）=6.35m/s介于5~25m/s范围内，故合适确定带长和中心距a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（125+300）≤a0≤2×（125+300）297.5≤a0≤850初定中心距a0=1.5×（125+300）＝637.5，则带长为n0=960r/minnI=408.8r/minnⅡ=102.r/minp0=7.38kwpⅠ=6.64kwpⅡ=6.31kw0T72.65KNmmT155.11KNmmIIT589.57KNmmPC=8.856kwLd=2000mm课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067917L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)=2×637.5+π·（125+300）/2+（300-125）2/(4×637.5)=1930.24mm由表13-2选用Ld=2000mm的实际中心距由式13-6得：a≈a0+(Ld-L0)/2=525+(1660-1600)/2=520mm验算小带轮上的包角α1由式子13-1得：α1=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(300-125)×57.3/637.5=164.27°120°所以合适确定带的根数查表13-3得P0=1.93由式13-9得i＝d2/d1（1-ε）＝2.55查表13-5得：△p0＝0.30kw查表13-7得：kα＝0.98查表13-2得：kL＝0.98因此：Z=PC/（(P0+△P0)·KL·Kα）=8.856/[（1.93+0.30）×0.98×0.98]=4.13（根）故要取5根B型V带。计算轴上的压力查表13-1得：q＝0.17kg/mF0=500·PC·（2.5/Kα-1）/z·v+q·v²=500×8.856×（2.5/0.98-1）/（5×2.3）+0.17x2.3x2.3=598NZ=5FQ=5924.83N课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067918FQ=2·z·F0·sin(α/2)=5924.83N齿轮传动的设计：1、初选齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。闭合斜齿，软齿面小齿轮的材料选用45号钢，调质处理大齿轮的材料选用45号钢，正火处理查表可知：MPaH5801limσMPaH3802limσMPaFE4401σMPaFE3102σ查表11-5知：取SH=1SF=1.25∴[1σH]=1limσH/SH=580Mpa[2σH]=380Mpa[1σF]=1σFE/SF=246.4Mpa[2σF]=173.6Mpa2、按齿面接触疲劳强度设计齿轮精度初选8级，取载荷系数K=1.2齿宽系数dΨ=1小齿轮上的转矩T1=9.55×106×P/n1=7.27×104Nmm所以小齿轮的分度圆直径d1≥2ε1］［σ1Ψ23HHEZZZuudkT=258015cos5.28.1894141727005.123=51.9mm初选主要参数Z1=24，u=4Z2=Z1·u=24×4=96Z1=24，u=4课程设计说明书11高分子1班周沛东31110067919模数m=d1cosβ/z1=2.1根据式4-1取m=3中心距a=m（z1+z2）/2cosβ=186.3mm取a=186.3mm则β=arcos[m（z1+z2）/2a]=18.6°d1=mz1/cosβ=74.5mm齿宽b=dΨ·d1=74.5mm取b1=80mmb2=75mm3、按齿根弯曲疲劳强度校核计算］［σσFaFaFYYmbdKT.21s11115cos2式中①小轮分度圆直径d1=mz1/cosβ=74.5mm②齿轮啮合宽度b=Ψd·d1=75mm；③复合齿轮系数由Zv1=24/15cos3=26.63Zv2=96/15cos3=106.5查图11-8得：YFa1=2.57YFa2=2.18查图11-9得：Ysa1=1.60Ysa2=1.79计算大小齿轮的Fσ并进行比较1σF=safam1bd12YYKT=39.66MpaZ2=96b1=80mmb2=75mm课程设计说明书11