2022年V带-一级圆柱齿轮减速器设计说明书简介Ⅰ.pdf

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1、机械课程设计任务书班级姓名学号题目： 皮带运输机的级齿圆柱齿轮减速器设计一、传动简图二、原始数据：输送带工作拉力FN，滚筒直径Dmm ，输送带速度Vm/s。三、工作条件：单班制，连续单向运转，有轻度冲击，环境温度C 。四、使用年限：寿命。五、输送带速度：允许误差5% 。六、设计工作量1、减速器装配图1 张（ A1） 。2、零件图 13 张（A2） 。3、设计说明书1 份。滚筒输送带电动机带传动一级圆柱齿轮减速器联轴器精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 24 页 - - - - -

2、- - - - - 目录1、传动方案拟定. .22、电动机的选择. .23、计算总传动比及分配各级的传动比. .44、运动参数及动力参数计算. .55、传动零件的设计计算. .66、轴的设计计算.127、滚动轴承的选择及校核计算. 198、键联接的选择及计算. 229、设计参考资料目录10、结束语精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 计算过程及计算说明结果1、传动方案拟定第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动工作条件：使用年限8

3、年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。原始数据：滚筒圆周力F=1000N ；带速 V=s；滚筒直径 D=500mm ；滚筒长度 L=500mm 。传动简图（图1）2、电动机选择电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机电动机功率选择：传动装置的总功率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=10002/1000 =F=1000NV=sD=500mmL=500mmn滚筒=min总=P工作=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 24 页 - - -

4、 - - - - - - - 图 1确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=601000 50=min按手册 P7表 1 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 a=36。 取V 带传动比I 1=24，则总传动比理时范围为I a=624 。 故 电 动 机 转 速 的 可 选 范 围 为nd=I an筒=（624）=4591834r/min符合这一范围的同步转速有750、 1000、和1500r/min 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共

5、 24 页 - - - - - - - - - - 根据容量和转速， 由有关手册查出有三种适用的电动机型号： 因此有三种传支比方案：如指导书 P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第 2 方案比较适合，则选n=1000r/min 。确定电动机型号根据以上选用的电动机类型， 所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能：额定功率：3KW ，满载转速960r/min ，额定转矩。质量63kg。3 计算总传动比及分配各级的伟动比总传动比： i总=n电动/n筒=960/=分配各级伟动比据指导书 P7 表 1，取齿轮 i齿轮=6（单

6、级减速器 i=36 合理）i总=i齿轮I 带i带=i总/i齿轮=6=4 运动参数及动力参数计算电动机型号Y132S-6i总=据手册得i齿轮=6i带=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 计算各轴转速（ r/min ）nI=n 电机=960r/minnII=nI/i带=960/=(r/min)nIII=nII/i齿轮=6=(r/min)计算各轴的功率（ KW ）PI=P工作=PII=PI带=PIII=PII轴承齿轮= =计算各轴扭矩（

7、Nmm ）TI=106PI/nI=106960=23875N mmTII=106PII/nII=106 = mmTIII=106PIII/nIII=106 =271000N mm5 传动零件的设计计算皮带轮传动的设计计算nI =960r/minnII=minnIII=minPI=PII=PIII=TI=23875N mmTII=48020N mmTIII=271000Nmm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - - （1） 选择普通 V带截

8、型由课本 P83表 5-9 得：kA=PC=KAP=3=由课本 P82图 5-10 得：选用 A型 V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由课本图 5-10 得，推荐的小带轮基准直径为75100mm则取 dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/100=由课本 P74表 5-4，取 dd2=200mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/200 =480r/min转速误差为： n2-n2/n2= =1200（适用）（5）确定带的根数根据课本 P78表（5-5）P1=根据课本 P79表（5-6）P1=根据课本 P81表（5-7）K=根据课本 P81表（5

9、-8）KL=由课本 P83式（5-12 ）得210mm a0600mm取 a0=500Ld=1400mma0=462mm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - - Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =+ =(6) 计算轴上压力由课本 P70表 5-1 查得 q=m ，由式（ 5-18）单根 V带的初拉力：F0=500PC/ZV（K-1 ）+qV2=5004+N =则作用在轴承的压力FQ，由课本 P87式（5-19）FQ=2ZF0si

10、n 1/2=24齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr 调质，齿面硬度为240260HBS 。大齿轮选用45 钢，调质，齿面硬度 220HBS ；根据课本 P139表 6-12 选 7 级精度。齿面精糙度 Ram (2)按齿面接触疲劳强度设计由 d1(kT1(u+1)/ du H2)1/3由式（ 6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=6Z=4 根F0=FQ =精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 24 页 - -

11、 - - - - - - - - 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=620=120实际传动比 I0=120/2=60传动比误差： i-i0/I=6-6/6=0% 可用齿数比： u=i0=6由课本 P138表 6-10 取d= (3)转矩 T1T1=106P/n1=106 = mm (4)载荷系数 k由课本 P128表 6-7 取 k=1 (5)许用接触应力 H H= HlimZNT/SH 由课本 P134图 6-33 查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本 P133式 6-52 计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=601(163658)=1

12、09NL2=NL1/i=109/6=108由课本 P135图 6-34 查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1= ZNT2=通用齿轮和一般工业齿轮， 按一般可靠度要求选取安全系数 SH=i齿=6Z1=20Z2=120u=6T1=mmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaNL1=109精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 24 页 - - - - - - - - - - H1=Hlim1ZNT1/SH=570= H2=Hlim2ZNT2/SH=350=343Mpa故得：d1(

13、kT1(u+1)/ du H2)1/3=1(6+1)/634321/3mm=模数： m=d1/Z1=20=根据课本 P107表 6-1 取标准模数： m=(6) 校核齿根弯曲疲劳强度根据课本 P132（6-48）式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa H确定有关参数和系数分度圆直径： d1=mZ1=20mm=50mmd2=mZ2=120mm=300mm齿宽： b=dd1=50mm=45mm取 b=45mm b1=50mm(7) 齿形系数 YFa和应力修正系数YSa根据齿数 Z1=20,Z2=120 由表 6-9 相得YFa1= YSa1=YFa2= YSa2=NL2=108ZNT1=ZNT

14、2= H1= H2=343Mpad1=m=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - - (8)许用弯曲应力 F根据课本 P136（6-53）式： F= Flim YSTYNT/SF由课本图 6-35C 查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由图 6-36 查得： YNT1= YNT2=试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=2902=

15、F2=Flim2 YSTYNT2/SF =2102=将求得的各参数代入式（6-49 ）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(214520)= F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2145120)= F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9) 计算齿轮传动的中心矩ad1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=YSa1=YFa2=YSa2=Flim1=290MpaFlim2 =210MpaYNT1=YNT2=YST=2SF=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - -

16、- -第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - - a=m/2(Z1+Z2)=2(20+120)=175mm (10) 计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=50601000=s6 轴的设计计算输入轴的设计计算按扭矩初算轴径选用 45#调质，硬度 217255HBS根据课本 P235 （10-2 ） 式， 并查表 10-2， 取 c=115d115 1/3mm=考虑有键槽，将直径增大5% ，则d=(1+5%)mm=选 d=22mm轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布， 齿轮左面由轴肩定位， 右面用套筒

17、轴向固定， 联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位， 则采用过渡配合固定F1=F2=a =175mmV =sd=22mm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - - （2）确定轴各段直径和长度工段： d1=22mm 长度取 L1=50mmh=2c c=II段:d2=d1+2h=22+22=28mmd2=28mm初选用 7206c 型角接触球轴承， 其内径为 30mm,宽度为 16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁， 轴承端面和箱体内

18、壁应有一定距离。取套筒长为20mm ，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm ，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm, 故II段长：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径 d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径 d4=45mm由手册得： c= h=2c=2=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸， 应按标准查取由手册得安装尺d1=22mmL1=50mmd2=28mmL2=93mmd3=35mmL3=48mm精品

19、资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 寸 h=3. 该段直径应取：（30+32）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径 d5=30mm. 长度 L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm(3) 绘制轴结构图按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=50mm求转矩：已知T2=mm求圆周力： Ft根据课本 P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=50=求径向力 Fr根据课本 P127（6-35）式得F

20、r=Ft tan =tan200=因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm(1) 绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=FAZ=FBZ=Ft/2=由两边对称，知截面C 的弯矩也对称。截面Cd4=41mmL4=20mmd5=30mmL=100mmFt =Fr=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=50=m (3)绘 制 水 平 面 弯 矩

21、 图 （ 如 图c ）截面 C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=50=25Nm (4) 绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=+252)1/2=m (5) 绘制扭矩图（如图e）转矩： T=（P2/n2）106=48NmFAY =FBY =FAZ =MC1=m精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - - (6) 绘制当量弯矩图（如图f ）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面 C处的当量弯矩：Mec=M

22、C2+( T)21/2=+(148)21/2=m (7) 校核危险截面C的强度由式（ 6-3 ）e=Mec/=413= -1b=60MPa该轴强度足够。输出轴的设计计算按扭矩初算轴径选用 45#调质钢，硬度（ 217255HBS ）根据课本 P235页式（10-2 ） ，表 （10-2 ） 取 c=115dc(P3/n3)1/3=1151/3=取 d=35mm轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，MC2=25NmMC =mT=48NmMec =me = -1b精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归

23、纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 相对两轴承对称分布， 齿轮左面用轴肩定位， 右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状， 左轴承从左面装入， 齿轮套筒， 右轴承和皮带轮依次从右面装入。（2）确定轴的各段直径和长度初选 7207c 型角接球轴承，其内径为35mm ，宽度为17mm 。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm ，则该段长41mm ，安装齿轮段长度为轮毂宽度为 2mm 。 (3) 按弯扭复合强度计算

24、求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力 Ft ：根据课本 P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2271103/300=求径向力 Fr 根据课本 P127（6-35）式得Fr=Fttan =两轴承对称LA=LB=49mm(1) 求支反力 FAX、FBY、FAZ、FBZd=35mm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - - FAX=FBY=Fr/2=2=FAZ=FBZ=Ft/2=2= (2) 由两边对称

25、，书籍截C的弯矩也对称截面 C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=49=m (3) 截面 C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=49=m (4) 计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（+）1/2 =m (5) 计算当量弯矩：根据课本P235得 =1Mec=MC2+( T)21/2=+(1271)21/2 =m (6) 校核危险截面C的强度由式（ 10-3）e=Mec/（）=453)=-1b=60Mpa此轴强度足够7 滚动轴承的选择及校核计算Ft =FAX=FBY =FAZ=FBZ =MC1=mMC2=mMC =m精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -

26、- - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 根据根据条件，轴承预计寿命163658=48720小时计算输入轴承（1）已知 n=min两轴承径向反力： FR1=FR2=初先两轴承为角接触球轴承7206AC型根据课本 P265（11-12）得轴承内部轴向力FS= 则 FS1=FS2= (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1 端为压紧端FA1=FS1= FA2=FS2= (3) 求系数 x、yFA1/FR1=FA2/FR2=根据课本 P263表（11-8 ）得 e=FA1/FR1e

27、x1=1 FA2/FR2e x2=1 y1=0 y2=0 (4) 计算当量载荷P1、P2根据课本 P263表（11-9 ）取 f P=根据课本 P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=(1+0)=P2=fp(x2FR1+y2FA2)=(1+0)=Mec =me =48720h预期寿命足够计算输出轴承 (1) 已知 n=min Fa=0 FR=FAZ=试选 7207AC型角接触球轴承根据课本 P265表（11-12）得 FS=, 则FS1=FS2= (2) 计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端为压紧端，1 为压紧端， 2 为放松端两轴承轴向载荷

28、： FA1=FA2=FS1= (3) 求系数 x、yx1=1y1=0 x2=1y2=0P1=P2=LH=1047500h预期寿命足够精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 21 页，共 24 页 - - - - - - - - - - FA1/FR1=FA2/FR2=根据课本 P263表（11-8 ）得： e=FA1/FR1e x1=1 y1=0FA2/FR248720h此轴承合格8 键联接的选择及校核计算FR =FS1=x1=1y1=0 x2=1y2=0P1=1355N精品资料 - - - 欢迎

29、下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 输入轴与带轮联接采用平键联接轴径 d1=22mm,L1=50mm查手册得，选用A型平键，得：键 A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm根据课本 P243（10-5）式得p=4T2/dhl=448000/22742 = R(110Mpa)输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径 d3=35mm L3=48mm T=271Nm查手册 P51 选 A型平键键 108 GB1096-79

30、l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838 = p(110Mpa)输出轴与齿轮2 联接用平键联接轴径 d2=51mm L2=50mm T=查手册 P51 选用 A型平键键 1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mmP2=1355NLh =故轴承合格A型平键 87p=A型平键精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 23 页，共 24 页 - - - - - - - - - - 据课本 P243式（ 10-5）得p=4T/dhl=46100/511034= p9 设计参考资料目录所用到的参考资料都可以列出，如：1 机械设计基础课程设计：张建中主编，徐州：中国矿业大学出版社，2 10 结束语说明自己在课程设计中的心得体会，分析设计的优缺点及改进意见等。108p=A型平键1610p =精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 24 页，共 24 页 - - - - - - - - - -