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毕业设计(论文)论文题目 设计单级圆柱齿轮减速器 学院名称 机电与汽车工程学院 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成时间: 2012年 4 月 23 日 机械设计基础课程设计任务书一.设计题目:设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器给定数据及要求.1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-滚筒 6-传送带工作条件:运输带拉力F=2500N;运输工作速度V=1.2m/s(允许运输带速度误差为5%);滚筒直径D=400mm;两班制,连续单向运动,载荷轻微冲击;工作年限10年;中批量生产。二设计任务1. 减速器装配图1张A3图纸(电脑绘图,交电子版和纸制版);2. 减速器零件工作图2张A3(高速轴、齿轮);3. 设计说明书1份,30004000字。 机械设计课程设计提纲一. 选择电动机型号1. 确定电动机功率2. 选择电动机的型号3 . 分配传动装置各级传动比二. 确定V带的型号及根数1. 确定计算功率Pc2 . 选择A型带的型号及带轮的基准直径dd1和dd2 3. 验算带的速度V4 . 计算带的基准长度Ld和实际中心距a5. 验算主动轮上的包角16. 确定带的根数Z 7.求初拉力F0及带轮轴上的压力F三 .圆柱齿轮转动的设计计算1.选择材料及精度等级2 .确定计算准则3.按齿面接触疲劳强度设计4. 计算主要尺寸5.计算齿轮圆周速度V.6.校核齿根疲劳强度.四. 从动轴的设计及计算1.选择轴的材料和热处理方法2.按扭转强度估算轴径3.设计轴的结构并绘制结构草图4.按弯扭合成强度校核轴径五. 轴承及联轴器的选择六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计设计内容计算及说明结果一选择电动机型号1确定电动机功率2.电机型号选择3 . 分配传动装置各级传动比确定V带的型号及根数三 .圆柱齿轮转动的设计计算齿轮传动设计计算(1)选择齿轮材料与热处理(2)按齿面接触疲劳强度设计(3)验算轮齿弯曲强度(4)计算齿轮的圆周速度(5)齿轮几何尺寸计算四. 从动轴的设计及计算五. 轴承及联轴器的选择六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计八.设计小结设计一用于带式运输机的单级圆柱齿轮减速器(1) 工作条件:使用时间10年,工作为两班工作制,连续单向运转,环境最高温度350C,载荷轻微撞击。(2) 原始数据:滚筒圆周力F=2500N;带速V=1.2m/s;滚筒直径D=400mm。因为本传动的工作状况是:载荷轻微撞击、单向旋转。按照已知的工作要求和条件,选用Y系列的三相异步电动机。1) 工作机所需功率PwPwFV/1000=(25001.2/(10000.96)=3.13KW2)传动装置的总效率:总=带联齿轴承2 =0.940. 990.980.992=0.894输出功率:P。= Pw /总=3.13/0.894=3.503)确定电机额定功率Pm=(11.3)P。 =3.504.55Kw因载荷有轻微撞击,电动机额定功率略大于P,由机械课程设计手车表16-1.Y系列电动机技术数据,选电动机的额定功率为4KW。选择电动机型号为Y132M1-6Y132M1-6额定功率4KW,同步转速1000960.电动机质量119KG,总传动比10.77确定电动机同步转速:1)滚筒轴所需转速:nw=601000V/D=(6010001.2)/(400)=57.32r/min2)传动机的总传动比范围i总=i带i齿=(24)(35) =6203)电机输出轴所需转速范围nM=i总nw =(620)57.32=(343.92至1146.4)r/min4)确定电机同步转速nd(常用1500 r/min,1000 r/min) 取nd=1000 r/min对Y132M1-6 其满载转速nm =960 r/min1)计算总传动比i总= nm / nw =960/57.32=17.00 2)合理分配各级传动比由i总=i带i齿,为避免大齿轮与机座相碰取i带dmin=75dd2= n0/ ndd1=960/32075=225由机械设计基础表10-9中,取dd2=230mm实际从动轮转速n=n0dd1/dd2=96095/230 = 285r/min转速误差为:n- n/ n=(320-316)/320 =0.01251200(适用)(5)确定带的根数根据表(13-3)P0=2.08KW根据表(13-5)P0=0.30KW根据表(13-7)K=0.95根据课本表(13-2)KL=1.03 由课本式(13-15)得Z =4.8/(2.08+0.30) 0.951.03 =1.89取2根(6)计算轴上压力由课本表10-5查得q=0.1kg/m,单根V带的初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/K-1)+qV2=5004.8/25.77(2.5/0.95-1)+0.15.772N=11.3KN则作用在轴承的压力FQ,FQ=2ZF0sin1/2=23134.3sin1610/2=791.9N齿轮传动设计计算1) 选择材料及确定许用应力小齿轮用40MnB调质,齿面硬度241286HBS,Hlim1=730MPa, FE1=600MPa(表11-1),大齿轮ZG35SiMn调质,齿面硬度241269HBS,Hlim2=620MPa, FE2=510MPa(表11-1)由表11-5,取SH =1.0 SF=1.25H1 = Hlim1/SH=730/1.0MPa=730 MPaH2 =Hlim2/SH =620/1.0 MPa=620 MPaF1 =FE1/SF =600/1.25 MPa =480 MPaF1 = FE2/SF =510/1.25 MPa=408 MPa2)按齿面接触硬度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.1(表11-3),齿宽系数d =1.0(表11-6),小齿轮上的转矩 T1=9.55106p/ n=9.551063.30/320=9.85104 Nmm取ZE =188(表11-4)d12kT1(u+1)/du(ZE ZH /H)21/3=53.79mm齿数取Z1 =32,则Z2 =432=128故实际传动比i=128/32=4模数 m=d1 /z1=53.79/32=1.68mm齿宽b=dd1=1.053.79=53.79mm取b2=55mm,b1 =60mm按表4-1取m=2,实际d1 =Zm=322=64mm d2=1282=256mm中心距 a=(d1 +d2)/2=160mm3)验算轮齿弯曲强度 齿形系数YFa1=2.56 Ysa1=1.63 YFa2 =2.12 Ysa2 =1.82F1 =2K T1 YFa1Ysa1/bm2Z1=128MPaF1 =480MPaF2 =F1 YFa2 Ysa2 / YFa1Ysa1 =118 MPa F2 =408 MPa4)齿轮的圆周速度 V=d1n1/(601000)=3.1464320/601000=1.07m/s由表11-2,任务书中的生产条件为中等规模,只可加工7、8级精度,故只能选8级齿轮几何尺寸: d1 =64mm d2=256mm da1=d1 +2ha=68mm da2= d2+2ha =260mm df1 = d12hf =59mm df2 = d1 - 2hf =251mm a=160mm b1 =60mm b2 =55mm选轴的材料为45号钢,调质处理。硬度217255HBS选择轴的材料,确定许用应力:选用45号钢,正火处理,硬度为217255HBS,抗拉强度=600MPA,许用弯曲应力H -1=55Mpa.按扭转强度估算最小直径:查机械设计基础教材中的表格,得:C=115 最小直径还是符合相配零件的孔径标准尺寸,故取d=38mm设计轴的结构并绘制草图:齿轮布置在箱体中央,轴承对称布置在两侧,轴的外伸端安装连轴器。确定轴的各段长度:外伸端取最小直径25mm联轴器定位轴肩高H=3mm,直径为30mm安装两滚动轴承的轴颈直径为30mm定位轴环直径为36mm确定轴的各段长度: 齿轮轴段长度为64mm轴承对称置于齿轮两侧,按轴承宽度取这两端轴的长度为16mm齿轮两端面于箱体内壁的距离各取24mm轴的伸出长度:35mm为安装联轴器要求的空间位置,42mm为轴联器规定的轴头长度。从动轴的强度校核:直齿圆柱齿轮传动轮齿上的作用力:水平平面的弯矩图:做垂直平面内的弯矩图:合成弯矩图:作扭矩图:T=348.24N/M当量弯矩图:因单向转动,可认为扭矩为脉动循环变化,故折合系数0.6=23226N/m计算危险截面C处的抽经:因截面C处有键槽,故将直径放大百分之五,即34.82x1.05=36.56mm,结构设计图中,此处直径为50mm,强度足够。但也不必改小,因为尺寸主要由结构决定,按强度所得尺寸,仅是必须满足的最小尺寸。选择轴承类型及型号:考虑轴受力较小且主要是径向力,故选用深沟球轴承。主动轴轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6206 2个(GB/T 276-1994)从动轴轴承选择6209 2个(GB/T 276-1994)寿命计算:当量动载荷P:两轴承承受纯径向载荷 P=Fr=1043.2N温度系数F:无冲击或轻微冲击F=1.0。至1.2取F=1轴承寿命指数对于球轴承=3主动轴轴承寿命:深沟球轴承6206,基本额定动载荷C=15。2KN=188772h验算:预期寿命:15年,每年工作243天,两班制L=15x243x16=58320hL(h)所以轴承寿命合格。轴联器的选择:由于减速器载荷轻微冲击,速度不高,无特殊要求,考虑装拆方便,经济问题,选用弹性套柱销联轴器。主动轴联轴器型号为LT6型(GB/T 4323-2002)从动轴联轴器型号为LT4型(GB/T 4323-2002)查表选用A型圆头普通平键。根据轴直径50mm,及轮廓长度66mm.由机械设计与制造教材中表查得:键的尺寸为:B=14mm,h=9mm,L=56mm其标记为:键14x56 GB1096-79强度校核:p=4T1/dhl=498500/287(50-8) =73.86Mpap故键合格相配的键槽尺寸:查得:轴槽深T=5.5mm.沟槽深T 1=3.8mm.从动轴与联轴器相配键槽设计:根据轴直径D=38mm,以轮毂长度58mm。查得:键的尺寸B=10mm.h=8mm.l=50mm周槽深T=5mm,深T1=3。3mm。 主动轴与联轴器相配键槽的设计:根据轴的直径D=25mm.及轮毂长度42mm,查得键的尺寸为:b=8mm,h=7mm,L=36mm轴槽深T=4MM,彀槽深T1=3。3mm.减速器箱体主要结构尺寸的设计:箱座壁厚:=0.025a+3=8.9,考虑到铸造工艺,所有壁厚都小应于8,。箱盖壁厚:1=0.02a+38箱座凸缘厚度:b=1.5=12箱盖凸缘厚度:b1=1.51=12箱座底凸缘厚度:b2=2.52=20地脚螺栓直径:df=0.036a+12=16地脚螺栓数目:n=a250时,n=4计算结果为6轴承旁联接螺栓直径:d2=(0.50.6)df=8轴承端盖螺钉直径和数目:d3,n=(0.40.5)df,n计算结果为8,4窥视孔盖螺钉直径:d4=(0.30.4)df=6定位销直径:d=(0.7 0.8)d2=30轴承旁凸台半径:R1=C2=16凸台高度:h=根据位置及轴承座外经确定,以便于扳手操作为准。为48、外箱壁至轴承座端面距离;L1=C1+C2+(510)=34大齿轮顶圆距内壁距离:11.2=10齿轮端面与内壁距离:2=10箱盖、箱座肋厚:m1=0.851=7.565 m2=0.85=6.8 计算结果为10.轴承端盖凸缘厚度:T=(11.2)d3=10轴承端盖外径D2=D+(55.5)D3=120螺栓扳手空间与凸缘厚度: 在开始的时候看着设计题目一头雾水,虽然老师给我们进行了一些讲解,可我还是不知从何开始。这样我就在半知半解中开始了我的设计过程。在这一个慢慢设计的过程中我才体会到机械设计的精彩之处。一切都有它的标准,就是一个螺母也要我去认真查表。看着一个个零件在自己的操作下逐渐成形,心里无比的喜悦,同时也让自己受益匪浅。 毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多。因为在这个过程中,我曾经因为实践经验的缺乏失落过,也曾经零件成功而热情高涨。这个世界就是这样,我们付出过总会有所收获。真是万事开头难,开始时不知道如何入手。到最后终于做完了那种如释重负的感觉,让我有所领悟。我们学的知识必须通过实践才能得到检验,有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,只有到真正学以致用的时候才是真的学到了。 在设计过程中,通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然最终把设计课程完成了,但在这之中,我明白了自己的不足之处,为以后的不断提高自己奠定了基础。总之,这次课程设计的过程一定会在我的生活中留下深刻的印象。F=2250NV=1.2m/sD=400mmPw=3.13kW总=0.894P。=3.51KW电机型号:Y132M1-6额定功率Pm=4kWnw=57.32r/minnm =960 r/mini总=17.00i带=3i齿=6.00n0= 960 r/minn= 320r/minn=53 r/minn=53 r/min p0 =3.68KWp=3.46KWp=3.36 KWp=3.29 KWT0=36.61N.mT=103.26 N.mT=605 .43N.mT=592.82 N.mkA=1.2PC=4.8KWN1=320r/mindd1=75mmdd2=225mmV=5.77m/sZ=1.89实际传动比i=4b2=55mmb1 =60mma=160mmd1 =64mmd2=256mmda1=68mmda2=260mmdf1=59mmdf2=251mma=160mmd=38mm参考资料:1机械设计基础(第五版),高等教育出版社,杨可帧主编,2006年5月 2机械设计基础课程设计,浙江大学出版社,陈秀宁、施高义主编,2007年
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