. . .. ..课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计课程代码:题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器学生姓名:张伟荣学号: 3120130316205 年级/专业/班: 13级机电2班学院(直属系) :机械工程学院指导教师:杜强机械设计课程设计任务书学院名称:机械工程学院专业:机械电子工程年级:2013级学生姓名: 张伟荣学号: 3120130106205 指导教师: 杜强一、设计题目带式运输机的减速传动装置设计二、主要内容⑴决定传动装置的总体设计方案;⑵选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数;⑶传动零件以及轴的设计计算;轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算;⑷机体结构及其附件的设计;⑸绘制装配图及零件图;编写计算说明书并进行设计答辩。
三、具体要求⑴原始数据:运输带线速度v = 1.76 (m/s)运输带牵引力F = 2700 (N)驱动滚筒直径D = 470 (mm)⑵工作条件:①使用期5年,双班制工作,单向传动;②载荷有轻微振动;③运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。
四、完成后应上交的材料⑴机械设计课程设计计算说明书;⑵减速器装配图一张;⑶轴类零件图一张;⑷齿轮零件图一张。
五、推荐参考资料⑴西华大学机械工程与自动化学院机械基础教学部编.机械设计课程设计指导书,2006⑵秦小屿.机械设计基础(第二版).:西南交大出版社,2012指导教师杜强签名日期 2015 年 6 月 25日系主任审核日期 2015 年 6 月 25 日目录一.传动方案的拟定………………………………………………………………………二.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算…………………………………三.传动零件的设计计算……………………………………………………………四.轴的结构设计及强度计算……………………………………………………………五.滚动轴承的选择与寿命计算……………………………………………………………六.键的强度计算……………………………………………………………七.联轴器的选择……………………………………………………………八.减速器机体结构设计及附件设计……………………………………………………………总结…………………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………计算过程及计算说明一传动方案拟定(1)工作条件:使用年限5年,工作为二班工作制,单向运转,小批量生产,载荷平稳,环境清洁。
(2)原始数据:滚筒圆周力F=2.7kN;带速V=1.76m/s;滚筒直径D=470mm。
二电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)计算传动装置的总效率ηa:ηa=η13η22η32=0.972×0.983×0.992=0.87η1为轴承的效率,η2为齿轮啮合传动的效率,η3为联轴器的效率。
(2)电机所需的工作功率:皮带速度v: η总=0.87P工作=5.46KWv=1.76m/s 工作机的功率p w:P w= F×V1000=2700×1.761000= 4.75 KW电动机所需工作功率为:P d= p wηa=4.750.87= 5.46 KW执行机构的曲柄转速为:n = 60×1000Vπ×D=60×1000×1.76π×470=71.52 r/min经查表按推荐的传动比合理范围,二级圆柱直齿轮减速器传动比i a=8~40,电动机转速的可选范围为n d = i a×n = (8~40)×72.24 = 577.9~2889.6r/min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,选定型号为Y132M2-6的三相异步电动机,额定功率5.5KW,满载转速n m=960r/min,同步转速1000r/min。
传动装置总体设计图n =71.52r/min三确定传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比:由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:i a=n m/n=960/71.52=13.42(2)分配传动装置传动比:取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:i12 = 1.3ia = 1.3×14.3 = 4.18则低速级的传动比为:i23 =iai12=14.34.31= 3.21四计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速:n I = n m = 960 = 960 r/minn II = n I/i12 = 960/4.18 = 229.66r/minn III = n II/i23 = 229.66/3.21 = 71.55 r/min (2)各轴输入功率:P I = P d×η3 = 5.5.×0.99 = 5.445 KWP II = P I×η1⋅η2 = 5.445×0.98×0.97 = 5.176 KWP III = P II×η1⋅η2 = 5.176×0.98×0.97 = 4.92 KW 则各轴的输出功率:P I' = P I×0.98 = 5.336 KWP II' = P II×0.98 = 5.072 KW i12 =4.18i23 = 3.21n I=960n II= 229.66 n III = 71.55(r/min)P I= 5.445P II= 5.176P III= 4.92(KW)P I'= 5.336P II'= 5.072P III'P III' = P III×0.98= 4.822 KW (3)各轴转矩:电动机轴的输出转矩:T d = 9550×p dn m = 9550×5.46960=54.32 Nm所以各轴输入转矩为:T I = T d×η3 = 54.32×0.99 = 53.78 NmT II = T I×i12×η1⋅η2 = 53.78×4.18×0.98×0.97 = 213.67 NmT III = T II×i23×η1⋅η2 = 213.67×3.21×0.98×0.97 = 652.98 Nm输出转矩为:T I' = T I×0.98 = 52.70 NmT II' = T II×0.98 = 209.40 NmT III' = T III×0.98 = 639.92 Nm四齿轮的设计(一)高速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度:考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故选用二级展开式圆柱斜齿轮减速器。
材料:高速级小齿轮选用40Cr钢调质,齿面硬度为小齿轮:197-250HBS。
高速级大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为大齿轮:217-286HBS。
2 初步设计齿轮传动的主要尺寸,按齿面接触强度设计:= 4.822(KW)T d =54.32 NmT I = 53.78 Nm T II= 231.67 Nm T III= 652.98 NmT I'= 52.70 NmT II'= 209.40 Nm T III'= 639.92 Nmd1t ≥32K t T 1ψ d ε α×u ±1u ×⎝ ⎛⎭⎪⎫Z H Z E [σ H ]2确定各参数的值: 1) 试选K t = 1.1 2) T 1 = 9.55×610×96046.5=41043.5⨯ Nm 3) 选取齿宽系数ψd = 1.24) 查得材料的弹性影响系数Z E = 188MPa5) 节点区域系数Z H = 2.56) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:σHlim1 = 700 MPa ,大齿轮的接触疲劳强度极限:σHlim2 = 590 MPa 。
7) 计算应力循环次数:小齿轮应力循环次数:N 1 = 60nkt h = 60×960×1×5×300×2×8 = 1.38×109大齿轮应力循环次数:N 2 = 60nkt h = N 1/u = 1.38×109/4.15 = 3.23×1088) 查得接触疲劳寿命系数:K HN1 = 1,K HN2 = 19) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1.1,得:[σH ]1 = K HN1σHlim1S = 700/1.1 =636 MPa[σH ]2 = K HN2σHlim2S = 590/1.1 = 536 MPa许用接触应力:[σH ] = ([σH ]1+[σH ]2)/2 = (636+536)/2 = 586 MPa3 设计计算:T 1 =41043.5⨯Nm[σH ]= 586 MPa小齿轮的分度圆直径:d 1t :d1t ≥32K t T 1ψ d ×u ±1u ×⎝ ⎛⎭⎪⎫Z H Z E [σ H ]2= 32×1.1×5.46×100001×4.15+14.15×⎝ ⎛⎭⎪⎫2.5×1885862= 48.60 mm中心距:a = ⎝⎛⎭⎫1+i a d1t 2= ()1+4.15×48.602= 125 mm确定模数:取小齿齿数:Z 1 = 25,取β= 10 则:Z 2 = i 12×Z 1 = 4.15×25 = 103.75 取:Z 2 = 104 m n =2a cos10Z 1+Z 2= 2×125×cos1025+104=1.91 mm取为标准值:2 mm 。
计算齿轮参数: ==+n21m 2acos βZZ123.1 取21ZZ+=123 Z 1 = (Z 1+Z 2)1+i =23.88 即Z 1=24Z 2=123-24=99齿数比Z 1 /Z 2=99/24=4.125与i =4.18的要求相比,误差为0.9%,可用β =()a Z Z M n 2cos 211+-=12521232cos 1-+⨯ = 10.26 满足要求1t d =48.60mma = 125 mmZ 1=24Z 2=99小齿轮分度圆直径1d =βcos n 1ZM=48.78mm大齿轮分度圆直径 βcos d n 22ZM==201.2mm 齿轮宽度 b=ψd 1d = 1.2⨯ 58.53648.78=mm取小齿轮宽度 1b =65mm大齿轮宽度 2b =60mm4) 计算圆周速度v:v = πd 1n160×1000 = 3.14×99×96060×1000= 4.97 m/s选取齿轮精度等级为8级。