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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 蚌埠学院 2022 目 录l 设计任务 .2 电动机的挑选运算 . 3 传动装置的运动和动力参数运算.4 传动零件的设计运算 . 5 齿轮的设计运算 .6 轴的设计运算 .7 减速器高速轴的校核 .8 减速器高速轴滚动轴承的挑选及其寿命运算 .9 高速键联接的挑选和验算.10 联轴器的挑选 . 11 减速器箱体的结构设计 . 12 润滑与密封 .名师归纳总结 13参考文献 . 第 1 页,共 24 页设计体会 . .14- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课
2、 程 设 计 说 明 书一 设计任务1 总体布置简图1电动机； 2皮带； 3齿轮减速器； 4带式运输机； 5鼓轮； 6联轴器2 工作情形：载荷平稳、单向旋转3 原始数据鼓轮的扭矩 TN m：鼓轮的直径 Dmm：420 运输带速度 Vm/s：带速答应偏差：5 使用年限年：8 工作制度班 / 日：2 每日工作小时数 16 4 设计内容1. 电动机的挑选与运动参数运算；2. 斜齿轮传动设计运算2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书3. 轴的设计4.
3、 滚动轴承的挑选5. 键和连轴器的挑选与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计运算说明书的编写5 设计任务a 减速器总装配图一张b 齿轮、轴零件图各一张c 设计说明书一份6 设计进度1、第一阶段：总体运算和传动件参数运算2、其次阶段：轴与轴系零件的设计3、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段：装配图、零件图的绘制及运算说明书的编写二、电动机的挑选运算如图 2-1 所示的胶带运输带的有效拉力F=5500N,工作速度 v=1.7m/s, 传动滚动直径D=420mm,载荷平稳,电源为三相沟通,空载启动,室内工作有粉尘 , 使用期限 8 年；带速答应误差大于 -5%且小于 5
4、%,试挑选电动机；图 2-1 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机, 封闭自扇冷式结构 , 电压为 380V,Y 系列；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书2. 挑选电动机功率卷筒所需的有效功率：FV P = 10005500X1.7/1000=9.35kw 传动装置的总效率： V 带传动的效率带 6 闭式齿轮的传动效率齿轮 7 一对滚动轴承的效率轴承 8 联轴器的效率联轴器传动滚筒效率滚筒传动总效率 5 8 2 3 所需电动机功率Pr
5、=Pw=11.26kw 由表 9-39指导书 209 页可选用 Y系列三相异步电动机Y180L-6 型,额定功率 P0 =15kw或选用 Y 系列三相异步电动机 Y160L-4 型,额定功率 P0 =15kw,均满意 P0 P r ；3. 选取电动机的转速 滚筒转速n W=60=r/min 15KW,同步转速分别为1500r/min 和D依据滚筒所需的功率和转速,可挑选功率为1000r/min 两种型号的电动机；电动机数据及传动比方案号电机型额定功率同步转速 /满载转速总传动号/KW r/min /r/min 比1 Y160L-4 15 1500 1460 2 Y180L-6 15 1000
6、970 4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书通过比较打算挑选第2 种方案,电动机型号为Y180L-6, 同步转速为 1000r/min ,所选电动机的数据和安装尺寸如下表额定功率 P0/kw 15 电动机外伸轴直径D/mm 38 满载转速 n0r/min 970 电动机外伸轴长度E/mm 80 额定扭矩电动机中心高 H/mm 132 三、传动装置的运动及动力参数运算1、安排传动比电动机的满载转数 n0=970r/min 总传动比i总 = n
7、 0/n w = 970/=12.54i齿轮= i总/i带=12.54/2.5=5.016 取 i带 =2.5 就减速器的传动比2、各轴功率、转速和转矩的运算 0 轴：即电机轴 P0=Pr=11.26kw n0=970r/min T0=9550 P0/n 0=9550X11.26/970=110.86 N m轴：即减速器高速轴采纳带联接传动比 i 带 =2.5,带传动效率 带 6, P 1= P0 01= P0 带 =11.26 6=kw n1= n 0/i 01=970/2.5=388r/min T1=9550 P1/n 1=9550 /388=275.67 N m轴：即减速器的低速轴,一对
8、滚动轴承的传动比效率为 轴承 8 闭式齿轮传动的效率为 齿轮 7 就 127P2 =P1 12= 0.95=10.27kw 5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书n 2 =n1/i 12=388/5.016=7r/min T 2 =9550 P2 /n 2 =9550 10.27/7=1 N m轴：即传动滚筒轴 轴承 8 联轴器 =0.99 齿轮 23P3 =P2 23=10.27 0.94=kw n 3 = n2/i 23=7/1=7r/m
9、in T3=9550 P3/n 3=9550 9.65/7=1 N m各轴运动及动力参数轴序号功率 P/kw 转速 n/r/min 转矩 T/Nm 传动型式传动比效率0 11.26 970 110.86 V带传动2.5 6 1 10.27 388 2 闭式齿轮传动5.016 1 2 弹性联轴器3 9.65 四、传动零件的设计运算1、V带传动的设运算1 确定设计功率 PC , 载荷有轻度冲击, 2 班制,K = PC= K P=18kw 2 选取 V带的型号 依据 PC和 n0,因工作点处于 B型区,应选 B型带；课本图 13-156 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24
10、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书3 确定带轮基准直径 d d 1、d d 2挑选小带轮直径 d d 1由表 10-4书 P214页确定 d =140mm验算带速 V书 P211V=d n 0=m/s 60 1000在 5m/s25m/s 之间,故合乎要求；书 P220确定从动轮基准直径dd2 书 P211dd2=355mm dd2=n 1dd 11-= 140 1-0.02=343mmn 2按表 10-5 书 215 页取从动轮基准直径为4 确定中心距 a 和带的基准长度 Ld初定中心 a 0书 P
11、220取初定中心距 0. 7d d1+dd2 a02d d1+dd2 La 0=1.8dd1+dd2140+355=891mm=28912 140355 3551402确定带的运算基准长度Ld 按式d=2a0+ 02 dd1+dd2+dd24add 1204891由表 10-2书 213 页取标准 Ld =2500 确定实际中心距a =a +Ld2L d0=891+25002572.12=8550 =165 12025 验算包角1dd2add1 =180 -3551401180 -855符合要求7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - -
12、 - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书6 确定带根数 z 依据电机的转速 n=970和小带轮直径 140mm,由图 10-7 书 P214页查得 P 0 =2.2kw ,再由表 13-5 书 216 页得 P0=0.3 i=2.5 由表 13-7 书 P217页查得 K a由表 13-2 书 P212页查得 KLZ=P 0P cKaKL=220 .3 5 .5971.030 根P 00 .取 Z=3根7、运算作用于轴上的载荷 F R单根 V 带的初拉力：F0=500Pc z2 . 5-1 +q2 =50071832 .51 0. 177 .
13、2 1=NKa1.0. 96式中 q 由表 10-1指导书 140 页查得 q=0.17Kg/m；F R =2F0Zsin1=23sin165=N 228 带轮结构设计带速 V 30m/s 材料用灰铸铁 用 HT150或 HT200 d d 1 300mm 用轮辐式9 带轮轮槽尺寸由表 4-2 指导书 224 页得 h c=15mm,ha min =,e=19mm,f min = Bd=14mm, min= B=z -1e+2f=3-1 19+2 11.5=61mm 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民
14、 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书图 4-1 小带轮结构图9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书图 4-2 大带轮结构图五、齿轮的设计运算：材料精度等级10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书齿轮减速器为一般机械,小齿轮材料选用45 钢,调质处理,小齿轮 45
15、 调质 , B=650MPa, S=360Mpa,硬度 217255HB；大齿轮 45 正火 , B=580MPa, S=290MPa,硬度 162217HB；齿轮精度等级为 8 级. 运算循环次数 N N1=60n1j L =60 388 1 8 365 16=1088000000工作八年,两班制N2 = Ni 1 =2.17 10 8由表 11-5 P171页取载荷系数 S H min由图 11-1 书 166 页查得 HLim=600Mpa ,HLim=380MPa 运算许用接触应力因H1=Hlim1 =600 =600Mpa 1 . 01=H2=380MPa S HminH2=Hlim
16、2 =380 =380Mpa .1 0S HminH1H2运算中取H小轮轮距 T 1T1106P 110610.81/388=270000Nm a=0.8 ,N1由表 11-3 P169取得 K=1.8,由表 11-6 P175取得由表 11-4 P171取得 Z Ea t32KT 1ZHZE2 u1 =mm Hau取中心距 a=mm 取小轮齿数 Z =21 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书就大齿轮数 Z =110 所以 i 实 =
17、114/21=5.23 运算得到 i =5.23-5.016 /5.416= i 在正负 5%之间,故合理；模数 m= 1 d / Z 1齿宽 b= a d 1d =m Z = d =m Z =715mm 388/60对比表 11-2 P168可知,选用 8 级精度是合适的；3 验算齿面接触疲惫强度按电机驱动载荷轻度冲击由表 11-3 得 k A由图 11-2 b指导书 177 页按 8 级精度和 vZ1 25/100= 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课
18、程 设 计 说 明 书齿宽baa0 . 3515554 . 25 mm.1181081835 . 081由图 11（a）（指导书177 页）按b/ d154 . 25/50 . 9871 . 064考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置,得k由表11（指导书178 页）得k.1 226 . 51载荷系数KKAKVKK1 . 251 . 021 .18.1 2.1 805由表11（指导书178 页）Zv 1Z1/3 cos25/3cos 11 . 29Zv2Z3 2 / cos .0 796,23127 / cos0 . 822.1 80511 . 29134 . 7得1120 . 796
19、0. 822.1618bsin54 . 25sin 11 . 291 . 69m n3 . 142由图 11（指导书180 页）得Z.0 754HZHZEZZ2KT 1 u12 . 45188 . 9.0 754.0982bd2u54 . 2550 . 98725 . 081611 MPaH632 .8 MPa3 校核齿根弯曲疲惫强度按 Z v 1 26 . 51 , Z v 2 134 . 7 由图 11（书 173 页）查得 Y F a 1 .2 ,9 Y Fa 2 2 . 23由图 11 11（指导书 184 页）查得 Y sa 1 .1 58 , Y sa 2 .1 82由表 11（书
20、 166 页）查的 Yfe 1 450 MP a, Yfe2 300 MP a, Sf 1.25由图 11 16 b（指导书 187 页）查得 Flim1 290 MPa , Flim2 220 MP a由图 11 18（指导书 188 页）查得 Y X 1 Y X 2 1 . 0 , 取 Y ST .2 ,0 S F min .1 4由图 11 17（指导书 188 页）查得 Y N 1 Y N 2 1 . 0F 1 = 450 =360MPa 1 . 25F 2 = 300 =240MPa 1 . 25F= 2 KT 1 Y Fa 1 Y sa 1 = 2 1 . 8 270000 2 .
21、 9 1 . 58bm mZ 1 104 6 . 5 6 5. 21=MPa2m/s所以滚动轴承采纳油润滑高速轴密封处的圆周速度V 0.844m/sV60dn3.14423881000601000由于 V2m/s,所以采纳毡圈密封；低速轴密封处的圆周速度V .640. 244m/sV60dn3.1465711000601000由于 VP B运算轴承 A的寿命 PA=6 10ftc6 10（60 388110 27000）34777 3.158930 h60 nP预期寿命满意要求大带轮装在高速轴轴端,需用键进行周向定位和传递转矩；由前面设计运算得知： V 带带轮材料为钢,轴的材料为 45 钢,
22、V带与轴的配合直径为 35mm,V带轮毂长为 70mm,传递转矩 T=Nm 1. 挑选键的材料、类型和尺寸；a. 键的材料选用 45 钢,b. 挑选最常用的 A 型一般平键,由于它具有结构简洁,对中性好,装拆便利等优点；c. 键的截面尺寸由键所在轴段的直径 键的长度由轮毂长确定,查表得2. 键联接的强度运算 d=35mm由标准中选定,b h=8*7,L=65mm. 一般平键的主要失效形式是键,轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃；由于带轮材料是钢,许用挤压应力由表9-7 指导书 135 页查得p=100MPa；键的运算长度 l=L-b=65-8=57mm 十p=4 Tdhl4114 .113 10
23、32 . 68 MPap=100Mpa安全35757联轴器的挑选在减速器低速轴与工作机之间需采纳联轴器联接；由于工作机和减速器之间可能产生肯定的径向位移和角位移；应选用弹性柱销联轴器；20 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书由式Tc=KA =Nm n=7r/min 由表 2-14-1 课设指导书 114 页 LH4联轴器 40 84 GB/T50142003 其公称转矩 Tn=1250 N m N m,许用转矩 n =2800r/min7r
24、/min 十一 减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计 修订版鄂中凯,王金等主编 东北工学院出版社 1992 年第 19 页表 1.5-1 可运算得,箱体的结构尺寸如表 8.1 ：减速器箱体采纳 HT200铸造,必需进行去应力处理；设计内容1计算公式运算结果箱座壁厚度（0. 253）160 a18=56mm 取 =8mm 箱盖壁厚度1（0 . 80 . 85）8=6.4608取1=8mm 机座凸缘厚度 b 8=12mm b=12mm 机盖凸缘厚度 b1b11 8=12mm b1=12mm 箱底座凸缘厚度 P 8=20mm P=20mm 地脚螺钉直径和数目Df =16mm n=4 Df =16mm n=4 通气孔直径Df=20mm Df=20mm 地脚沉头座直径 D0 D0=45mm D0=45mm 底座凸缘尺寸C1min=25mmC1min=25mm21 名师归纳总结 - -