带式运输机的一级圆柱或圆锥齿轮减速器课程设计说明.docx

1、带式运输机的一级圆柱或圆锥齿轮减速器课程设计说明课程设计说明书一、 设计课题及主要任务 2二、 传动方案拟定 2三、 电动机的选择 4四、 确定传动装置的总传动比和运动（动力）参数的计算 5五、 V带的设计 7六、 齿轮传动的设计 9七、 轴的设计 12八、 箱体结构设计及附件选择 22九、 键联接设计 25十、轴承设计 26十一、密封和润滑的设计 27十二.联轴器的设计 27十三、设计小结 28附：参考资料 30一、设计课题及主要任务：1、 设计课题：设计用于链式传送设备或带式运输机的一级圆柱（或圆锥）齿轮减速器。2、 设计内容：1传动方案的拟定及说明（附图）；2运动学计算（电动机功率计算、

2、传动比计算、运动及动力参数计算） ；3直尺圆柱（或圆锥）齿轮传动件设计计算（选材、确定尺寸）；4轴的初步设计；5选择联轴器和轴承；6轴的结构设计（附结构简图）；7选择轴承、齿轮处的配合；8编写设计计算说明书、设计小结。3、 设计任务：1减速器装配图一张：只画俯视图（A3）；2零件图一张：大圆柱（圆锥）齿轮轴（A3）或大圆柱（圆锥）齿轮（A3）；3设计计算说明书一份。4、 设计要求：1图面整洁、符合各项标准规范要求；2设计说明书要求字迹工整、清洁，插图规范。5、 设计进度计划：1总体计算和传动件参数计算；2轴与轴系零件的设计；3轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制；4装配图、零件图的绘制及计算说

3、明书的编写。6 设计时间：2010年10月11日至2010年11月5日设计项目 计算过程及说明 主要结果二、传动方案拟定1、工作条件运输机连续工作，单向运转。减速器小批量生产， 运输带允许速度误差为土 5%。2、原始数据原始数据运输带拉力F （N）19003、方案拟疋运输带速度V (m/s)1.6卷筒直径D (mm400每天工作时间h241传动方案分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组 成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变 换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重 要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的 工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工 作装置的功能外，还

4、要求结构简单、制造方便、成 本低廉、传动效率高和使用维护方便。2设计方案：本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送 机。传动为一级直齿圆柱齿轮减速器。采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动 比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性 能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低， 使用维护方便。a带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结 构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点， 还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级， 以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。b、齿轮传动的传动效率咼，适用的功率和速度范 围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为 广泛的机构之一。简图如下：三、电动机选择

5、：1、 电动机类 型和结构的 选择：2、 电动机功 率选择：3、 确定电动 机转速：选择丫系列三相异步电动机，此系列电动机属 于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单， 工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃， 不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。运输机主轴上所需要的功率：P=FV=1900NK 1.6m/s=3040W工作机所需功率由公式：Pw=P/1000nw=3040/(100 00.94)kw=3.23kwnw 带式输送机的功率取 0.94机械零件 课程设计P18表2-4传动装置的总功率：2n总=n带Xq轴承x埔轮轴器筒=0.85n总一电动机至滚筒主动轴之间的总功率 由机械零

6、件课程设计P18表2- 4查得：n带 V带传动效率，取 0.95；n轴承一对滚动轴承的效率。取 0.99；n齿轮一对齿轮副效率(8级精度，油润滑)， 取 0.97;n联轴器 联轴器效率，取0.98；n滚筒滚筒效率，取 0.96 (查机械设计基 础机械课程设计指导书表2.3)电动机输出的功率：Po=Pwn总=3.8KW一般电动机的额定功率：Pm= ( 1-1.3 )Po=3.84.94KW由表21取电动机额定功率Pm=4kw机械零件课 程设计滚筒工作转速为：n 滚筒=60X1000 V/ ( n-)D=(60 X000X1.6)/ (400 -)=76.4 r/min根据机械零件课程设计表 2-

7、5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 i2=35。取V带传动比i1= 24 。则总传动比理 论范围为：i = 620。故电动机转速的可选范围：n=i X 滚筒=(1620) X6.4=458.41528 r/min 则符合这一范围的同步转速有：750、1000和 1500r/mi n丫系列三相 异步电动机P=3040WPw=3.23kwn 总=0.85Po=3.8KWPm=4KWn滚筒=76.4r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的 电动机型号（如下表1）机械设计基础课程设计指 导书（第二版）P 10:综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 重量、效率等， 可见第

8、2方案比较适合。故选定电动机型号为丫132M1-6。其主要性能：（如下表2）电动机型号 为Y132M1-6表1 :方 案电动机型 号额定值电动机转速（r/mi n）效率%外形尺寸mm重量Kg功率Kw电流A同步转 速满载转速1Y160M1-84. 09.9175072084.0600 420X3851182Y132M1-64. 09.40100096084.0515350X315733Y112M-44. 08.771500144084.5475 50 31568表2:中心高H外形尺寸LX (AC/2+AD)X HD底角安装尺 寸AX B地脚螺栓孔 直径K轴伸尺寸DX E装键部位尺寸 F X GD

9、132515X( 135+210) 315216X781238X3010X41四、确定传动装置的总传动比和运动（动力）参数的计算 ：1、传动装置 总传动比为：由选疋的电动机满载转速nm和工作机主动轴转 速n：i 总=nm/n=nm/n 滚筒=960/76.4=12.57i 总=12.572、分配各级 传动装置传 动比：总传动比等于各传动比的乘积 分配传动装置传动比：i= i1 iX式中i1、i2分别为带传动和减速器的传动比 根据机械零件课程设计表2-5,取io =3 （普通V带i=24）因为： io = i1 2所以： i2 = io / i1 = 12.57/3= 4.19io =3i2 =

10、 4.193、运动参数根据机械零件课程设计公式（2-7 ）（2-8 ） 计算出各轴的功率（P电机轴、P高速轴、P低速轴、P滚筒及动力参数的计算：轴）、转速 （n电机轴、n高速轴、n低速轴、n滚筒轴） 和转矩 （T电机轴、 T高速轴、 T低速轴、 T滚筒轴） 计算各轴的转速：I轴（高速轴）：n 高速轴=n m/io=960/3.0=320r/minn 高速轴=320r/minU轴（低速轴）：n低速轴=n 低速轴=n 高速轴/i1=320/4.19=76.4r/min76.4r/min滚筒轴：n滚筒轴=n滚筒轴=n低速轴=76.4r/min2）计算各轴的功率：根据机械设计基础课程设计指导书P12

11、I轴（高速轴）：76.4r/minp 高速轴=Po x n= Po xnP高速轴=3.8 X.96=3.648KWu轴（低速轴）：P低速轴=P高速轴X 12= P高速轴X qX 33.648KW=3.648 X.98 X.97=3.468KWP低速轴=滚筒轴：P滚筒轴=P低速轴X 23= P低速轴X qX 43.468KW=3.468 X.98 X.99=3.36KW3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输入转矩为：P滚筒轴=3.36KWT 电机轴=9550XPo/nmT电机轴=9550X3.8/960=37.80N m-37.80N mI轴（高速轴）：T高速轴T高速轴=T电机轴X io X1= T

12、电机轴x io X n=108.87N m=37.8 XX).96=108.87N mT低速轴U轴（低速轴）：=442.57 N mT低速轴=T高速轴X i1 X2= T高速轴X i1 XX 4T滚筒轴=108.87 X.19 X.98 X.99=442.57 N rm 滚筒轴输入轴转矩为：T滚筒轴=T低速轴X qX 4=429.38 N m4）计算各轴的输出功率：由于IU轴的输出功率分别为输入功率乘以=429.38 N m轴承效率：P高速轴1贝U： P高速轴 1= P 高速轴 Xn承=3.648 0.98=3.575 KW=3.575 KWP低速轴i = P低速轴Xn承P低速轴1=3.468

13、 X.98=3.399KW=3.399 KW5）计算各轴的输出转矩：由于IU轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：贝U： T高速轴1= T高速轴Xn承T高速轴1=108.87 0.98=106.69 N m-=106.69 N mT低速轴1 = T低速轴Xq轴承T低速轴1=442.57 0.98=433.72 N m-=433.72 N m综合以上数据，得表如下：参数电机轴高速轴（I轴）低速轴（U轴）滚筒轴（w轴）功率P(KW)3.83.6483.4683.364转速 n(r/mi n)96032076.476.4转矩T (N 37.8108.87442.57429.38传动比i34.191

14、效率0.960.950.97五、V带的设计1、 选择普通V带型号：2、 方案选取：由课本机械设计基础P132表8.21查得Ka=1.2 由 Pc= KA XPm=1.2 X4.0=4.8KW根据 Pc =4.8kw , n 电机轴=960（ r/min）课本 P134图8.13得知可选用A、B型V带两方案；方案1:取A型V带1）确定带轮的基准直径，并验算带速：根据课本表8.6P124 P134图8.13则取小带轮d1=100mm且 d1=100mmdmin=75mmd2=n1 d1/n2=i d1=3X100=300mm根据机械设计基础表8.3取d2=280mm则实 际传动比i、从动轮的转速n

15、2分别为：i= d2 / d1 =280/100=2.8;n2 = n 1/i=960/2.8=342.86r/mi n；从动轮的转速误差为：（342.86-320） /320=7.143%5% （大于 5%勺误差范围）Ka=1.2Pc =4.8kwd1=100mmd2=280mmi=2.8n2=342.86r/min故A方案不合适A方案不合适方案2:取B型V带1)确定带轮的基准直径根据课本表8.6P124 P134图8.13则取小带轮d1=140mm且 d1=140mmdmin=125mmd2=n1 d1/n2=i di=960/320 140= 420mmd1=140mm根据机械设计基础表

16、8.3取d2=425mm 则 实际传动比i、从动轮的转速n2分别为：i=d2/d 1=425/140d2= 425mm=3.04;n2=n 1/i=960/3.04=315.79r/mini=3.04从动轮的转速误差为：(315.79-320) /320=-1.32% 在芳以内，为误差值允许范围。2)带速验算：V=n1 - d1 - n1/00 60)=960 X 140 - n/000)n 2=315.79r/min=7.036m/sV=7.036m/s介于525m/s范围内，故合适。3)确定带长和中心距a：0.7 ( d1+d2) a0?d1+d2)(根据公式8-14)0.7 X( 140

17、+425) a040+425) 395.5 a0120故合适5)确定带的根数Z=PC/ (P0+A P0) KL K(公式 8-18) 根据 n2 =960r/min查表8.10用内插法得：P0=1.82+ (2.13-1.82) /(980-800) (960-800) =2.096KW由(公式8.11)得功率增加量： P0= Kb n1 (1-1/Ki) 由表 8.18 查得 Kb=2.6494010-3 ；根据实际传动比i=3.04;查表 8.19 得 Ki =1.1373 则厶 P0 =0.307Kw 由表8 . 4查得长度修正系数KL =1.03由图8.11查得包角系数Ka =0.9

18、7得Z =1.999根 故取2根B型普通V带6)计算轴上的压力 根据公式(8-19)得：F0=500 PC - (2.5/ K -1c) /zv+q v2 查表8.6得B型普通v带每米的质量q =0.17kg/m 则得：F0=5004.8 02.5/0.97-1)/(2X7.036)+0.17 0.0362 =116.54 N由公式8.20得作用在轴上的压力：FQ=2-z F0 sin( a /2) =2X2X116.54 Sin(159.4/2) =458.7 NP0=2.096KWZ =2根F0=116.54 NFQ=458.7 N六、齿轮传动的设计：1、 选定齿轮 传动类型、材 料、热处

19、理方 式、精度等 级：2、 初选主要 参数：3、 按齿面接 触疲劳强度小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为 250HBS;大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为 200HBS。由机械设计基础P211表10.21齿 轮精度初选8级，齿面精糙度R 76.43 I kTl i 12 d i h 2确定各参数值：1载荷系数：查课本表10.11取K=1.1 ;2小齿轮名义转矩(P191公式)T1=9.55 X06xp/n1 =9.55 沐06X3.648/320 =1.0887 105 N mm3许用应力 查课本图10.24 (c) P188H lim 1】560MPaH lim 2】530 MPa查表1

20、0.10按一般可靠要求取安全系数SH=1;则九】空也1 560MPaSh九】 巾1im2 530MPaSh取两式计算中的较小值，即cH】=530Mpa5于是 d176.431 1.887 10(4 1)2 1.2 4?(530)2=0.599 76.43mm=45.78mmm=d1/Z1 45.78/25=1.831 由表10.3取标准模数值 m=2d1=m-Z1=225=50 mm d2=mZ2=2X100=200 mm a=m ( Z1+Z2) /2=2X(25+100) /2=125 mm 由公式 =b/d1得b=60mm贝U b仁65mm (课本 P210)由公式(10.24)F 1Y

21、fYs YfYs f】进行校核bd1m bm z1式中齿形系数YF :T1=1.0887 为05N -mmcH】=530Mpam=2d1=50 mm d2=200 mma=125 mmYF1 =2.65; YF2 =2.18 （查表 10.13）2应力修正系数Ys :Ysi =1.59 ； Y s2 =1.80 （表 10.14）3许用弯曲应力查（图 10.25）得：（T Flim 1= 210MPa（T Flim2=190Mpa查（表10.10）得：安全系数SF=1.30 查（图 10.26）得：YNT1= YNT2=1 由公式（10.14）可得：YnT1 F lim 1SF2101.301

22、62MPaYnT2 F lim 2Sf1901.30146MPaF12KT12 F 1 T s1biZim=144.59MPa P (107 118) 3 3.648忡 320=0.226 ( 107118) mm=24.18226.668mm 考虑有键槽，将直径增大3%5%,则d=30mmd= (24.18226.668)x(1+5%)mm=25.39128.0mm 选 d=30mm1)2、轴的结构 设计轴上零件的定位，固定和装配：一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 用套筒轴向固定，用平键作周向过渡配合固定。 轴的轴向定位是用轴端盖凸缘单向固定

23、外圈来实 现的。轴外伸段半联轴器用轴肩和轴端挡圈作轴 向定位的，用平键作周向过渡配合定位。2)确定轴的各段直径1由上述可知轴段1直径最小d仁30mm。2轴段2考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进 行定位，轴段2上应有轴肩，同时为能很顺利地 在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径 的标准，至少应满足： d1+2 2.5mm=30+5=35mm；3d2=35mm轴段3不考虑对安装在轴2上的零进行定位， 只要求有一定圆角即可，至少应满足：d3=40mmd4=50mmd5=60mmd6=35mmd3=d2+2X1mm=37mm;圆整后取 d3=40mm。4轴段4 一般要比轴段3的直径大10mm,所以 有 d4=d3+10mm=50mm5、为了便于拆卸左轴承，根据书 2, 129页附表 10.1可知，所选61909型轴承的安装直径：50 da2=111mm 确定轴段2的长度时，要根据轴段安装的零件 尺寸来决定，所以有： a上有一套筒，与齿轮端面与箱体内壁间应留 有一定的间距相同，故取套筒的长度为 20mm。套 筒左端紧靠与齿轮的内圈横截面，套筒右端有 2mm的倒角，且右端使其轴承定位。b、减