用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书.docx
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用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书
已知条件，运输带工作拉力F＝2200N，运输带速度V＝1.8m/s，滚筒直径D＝450mm，两班制，连锁单项运转，载荷轻微冲击，空转启动，工作年限5年，环境最高温度35℃,小批量生产。
二、电动机的选择
（1）选择电动机类型：
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
（2）选择电动机型号：
电机所需的工作功率为
其中，（取1）
则
由电动机至运输机的传动总效率为，
其中
则
即，
（3）电动机的转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.6/π×260=117.6r/min
根据合理的传动比范围，初选V带的传动比i=224,齿轮的传动比i=325
电动机的技术特性和外形及安装尺寸公表14－1，表14－2，符合这一范围电动机的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min，有三种适用的电动机型号可供选择，如图：
传动比方案比较
从动比方案
电动机型号
额定功率/kw
电动机转速r/min
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动比
齿轮传动比
1
Y100L2-4
3
1500
1420
12.08
3.02
4
2
Y132S-6
3
1000
960
8.16
2
4.08
3
Y132M-8
3
750
710
6.04
2
3.02
综合考虑，电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择Y132S-6比较合适，因此选定型号为Y132S-6，所选电动机的主要性能和外观尺寸如下：
额定功率
同步转速
满载转速
起动转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
3
1000
960
2
2
电动机（Y132S-6）的主要外形尺寸和安装
中心高H
外形尺寸
底脚安装尺寸
地脚螺栓空直径K
轴外伸尺寸
112
12
三、计算各轴的运动和动力参数
（1）、计算各轴的功率：
齿轮轴功率：
＝×＝2.43×0.97＝2.36kw
轴功率：
＝×＝3.26×0.995×0.97＝2.27kw
卷筒轴功率：
＝×＝2.27×0.995×0.995＝2.25kw
（2）、各轴的转速：
齿轮轴：
＝＝960/2＝480r/min
轴：
＝＝960/（24.08）＝117.65r/min
联轴器：
＝ ＝117.65r/min
（3）、各轴的转矩：
电动机轴：
=9550=9550×2.43/960=24.17N·m
齿轮轴：
＝9550=9550×2.36/480=46.95N·m
轴：
＝9550=9550×2.27/117.65=184.26N·m
联轴器：
＝9550=9550×2.25/117.65=182.64N·m
运动和动力参数的计算结果
参数
轴名
电动机轴
I轴
II轴
滚筒轴
转速n（r/min）
960
480
117.65
117.65
功率P（kw）
2.43
2.36
2.27
2.25
转矩T（N·m）
24.17
46.96
184.26
182.64
传动比i
2
4.08
1
效率η
=0.97
=0.96
0.99
四、带传动的设计
已知带传动选用Y系列异步电动机，其额定功率P=3,主动轮转速，从动轮转速，传动比，两班制工作，有轻度冲击。
（1）、V带设计：
项目
设计与说明
主要结果
计算功率
查表《机械工程设计基础》表9-3-1得
选V带型号
根据查表9-3-1选区A型V带
取A型V带
确定带轮基准直径
查表9-3-1，选＝100mm，从动轮基准直径为，查表9-3-2，选
验算带速度V
V在5m/s~15m/s范围内，故带的速度合适
V=5.024m/s
确定V带的基准长度和传动中心距
初选中心距
基本V带长度
查表表9-1-2，选取V带的基准长度
计算实际中心距
验算主动轮上包角
计算V带的根数z
由查表9-3-3，
取根
Z=5
计算V带合适的初拉力
查表得：
计算作用在轴上的载荷
（2）、小带轮结构设计：
项目
设计与说明
主要结果
结构尺寸计算
查《机械工程设计基础》表14-3
Y132S-6，D＝38mm
已设计好
外径
轮厚B＝78mm
内孔径D=38mm
内孔径长L＝57mm
结构设计及零件图
（3）、大带轮结构设计：
项目
设计与说明
主要结果
结构尺寸计算
查《机械设计手册》表14.1-24得：
D=，S=14
查《机械工程设计基础》图9-4-1及公式得：
B＝70mm
查《机械工程设计基础》表9-4-1得：
外径
普V带轮基准线上槽深，基准直径
轮缘厚，基准下槽深hf=8.7mm
H=ha+hf=2.75+8.7=10.45mm
取107mm
内孔径：
D＝25mm
内孔径长：
L=50mm
轮厚：
B＝70mm
辐板厚度：
S＝14mm
轮毂直径：
dh=50mm
外径：
＝205.5mm
基准直径：
基准线下槽深：
hf=8.7mm
轮缘厚：
基准线上槽深：
结构设计及零件图
五、齿轮的设计
已知，。
项目
计算与说明
主要结果
选择材料
材料热处理方法齿面硬度
小齿轮40Cr表面淬火55HRC
大齿轮40Cr表面淬火50HRC
10-5-5
10-5-7
由表10-5-5得，SH=1.1,SF=1.4
计算
初选精度等级8级
精度8级
按齿根弯曲强度计算
设计公式：
查表10-5-3，取载荷系数k=1.2
计算小轮转矩：
初选螺旋角：
取齿数：
=20
查表10-5-6，
计算当量齿数：
取齿形系数：
查表10-5-7，选齿宽系数
以上数据代入得，
标准化
确定齿轮主要参数及几何尺寸
中心距：
重算螺旋角：
分度圆直径：
齿宽：
验算：
查表10-5-2，确定精度等级为9
精度等级为9
校核齿面接触强度
根据
安全
结构设计及零件图
六、轴的设计
1、齿轮轴的结构设计
结构如图，
项目
设计与说明
主要结果
选料
钢调质217～255HBS
选钢
估算最小处的轴径
考虑到有键槽，将直径增大3％
，标准化
确定各轴段的直径
轴段
取4mm
轴段（与其相配轴承30207，d=35mm,D=72mm,T=18.25mm,B=17mm）
取1mm
轴段
轴段
取5mm
轴段
轴段
与齿轴牙顶直径相等
2、齿轮轴的长度设计
结构如图，
项目
设计与说明
主要结果
各段轴长计算
轴段
查《机械设计手册》设计好的轮毂长度为54mm
轴段
去接近已设计好的主动齿轮厚度
轴段
查以确定好的轴承30207，B=17mm,挡油环厚度取5mm
轴段
轴段
暂定
轴段
轴段
取15mm
取25mm
跨距与总长
跨距：
L=轴承厚度B+2挡油环厚度+＝124mm
总长：
跨距：
校核轴的弯矩组合强度
1、主动轴的空间受力简图：
2、计算扭矩：
3、计算合成弯矩：
分度圆直径：
d=60mm
圆周力：
斜齿轮的压力角：
，螺旋角：
径向力：
轴向力：
4、水平受力计算：
水平受力图
支反力：
弯矩：
5、垂直的受力分析：
垂直面受力图
支反力：
弯矩：
合成弯矩：
6、作当量弯矩图，当扭剪应力为脉动循环变应力时，取系数a=0.6
7、最大弯矩，由当量弯矩图可见，C处的当量弯矩最大为
8、计算危险截面处直径
查表11-1-1，强度极限
查表11-1-3，许用弯曲应力
则
由于d=66mm>22.1mm
故所设计轴的直径强度足够
3、从动轴的结构设计
项目
设计与说明
主要结果
选料
钢调质217～255HBS
选钢
估算最小处的轴径
考虑有键槽，将直径增大3％
，标准化d=40mm
确定各轴段的直径
将轴分为7段，如图
轴段
取4.5mm
轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查《机械设计手册》）
取0.5mm
轴段
取0.5mm
有一个键槽，所以增大4％
取整
轴段
取4mm
轴段
取3mm
4、从动轴的长度设计
轴的结构如下图：
项目
设计与说明
主要结果
各轴段长度计算
轴段
取弹性柱销联轴器，轴孔直径d=40mm，轴孔长度L=112mm（《机械设计手册》表13-2）
轴段
轴段
轴段
S取7mm,a取13mm
轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查《机械设计手册》）
轴段
C取15mm，查《机械设计手册》表12-11，取25mm
轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查《机械设计手册》）
暂取
轴承B=20mm
跨距
L=120mm
总长
校核轴的弯曲组合强度
（1）、绘制空间受力计算简图
计算作用在轴上的力，齿轮受力分析：
圆周力：
径向力：
轴向力：
为轴承A水平反力，H面
为轴承A垂直反力，V面
为轴承B水平反力，H面
为轴承B垂直反力，V面
（2）、绘制水平反力计算简图，计算水平反力及弯矩，绘制弯矩图
水平支反力：
垂直支反力：
水平面弯矩：
（3）、绘制垂直受力计算简图，计算垂直支反力及弯矩，绘制弯矩图
垂直弯矩：
（4）、计算合成弯矩，绘制合成弯矩图M
（5）、计算扭矩，绘制扭矩图
（6）、计算当量弯矩，绘制当量弯矩图
（取1）
（7）、校核危险截面C的强度
（d=54mm）
该轴强度足够
七、轴承的选择与验算
1、验算轴承30210
项目
计算与说明
计算结果
根据条件计算轴承的预计寿命
轴承预计寿命为29200h
选择轴承类型
一对圆锥滚子轴承30210
Ⅱ轴各参数如下：
转速n=117.65r/min
输入功率P=2.27kw
输入转矩T=184.26
查《机械设计基础课程设计》11-3
Y=1.4
e=0.42
预选圆锥滚子轴承30210分别为Ⅰ跟Ⅱ
n=117.65r/min
P=2.27kw
T=184.26
Y=1.4
e=0.42
计算两轴承的径向反力
轴向力
计算轴承的轴向力
轴承的内部轴向力按查《机械设计基础》表11-3-5，
假设内部轴向力与轴向力的方向一致，所以应该将轴承Ⅰ的内部轴向力与轴向力之和与轴承Ⅱ的内部轴向力比较
所以轴承Ⅱ被“压紧”，轴承Ⅰ被“放松”，根据《机械工程设计基础》表11-3-4有：
查判断系数e
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