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1、单级减速器设计说明书参考1这是将查询表格更改后的版本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 滚筒输送带 联轴器一级圆柱齿轮减速器电动机带传动二、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2张（A2）。3、设计说明书1份。机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六

2、、轴的设计计算七、轴承选择八、键联接的选择及计算计算过程及计算说明一、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（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。二、电动机的选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96=0.85(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=10002/10000.8412=2.4KW3、确定电

3、动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.0/50=76.43r/min 按设计手册P56表5.3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Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=（624）76.43=4591834r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。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：如设计手册P53-54。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=1

4、000r/min。4、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，查设计手册P203表15.2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2.0。质量63kg。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.572、分配各级伟动比（1） 据设计手册P56表5.3，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=36合理）（2） i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=960r/minn=nI/i带=96

5、0/2.095=458.2(r/min)n=n/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)2、 计算各轴的功率（KW）P=P工作=2.4KWP=P带=2.40.96=2.304KWP=P轴承齿轮=2.3040.980.96 =2.168KW3、计算各轴扭矩（Nmm）T=9.55106P/n=9.551062.4/960=23875NmmT=9.55106P/n=9.551062.304/458.2 =48020.9NmmT=9.55106P/n=9.551062.168/76.4=271000Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由课本P226227

6、表9.5 9.6 9.7:kA=1.2PC=KAP=1.23=3.6KW由课本P226表9.5：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速 由课本P229表9.9：推荐的小带轮基准直径为75100mm 则取dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm 由课本P229表9.9：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=458.2-480/458.2 =-0.0481200（适用）（5）确定带的根数根据课本P226表9.15 P1=0.95KW根据

7、课本P226表9.15 P1=0.11KW根据课本P226表9.6 K=0.96根据课本P227表9.7 KL=0.96根据课本P230公式9.15得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL=3.9/(0.95+0.11) 0.960.96 =3.99 (6)计算轴上压力由课本P249表9.1得q=0.1kg/m，由课本P230公式9.16单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5003.9/45.03(2.5/0.96-1)+0.15.032N =158.01N 则作用在轴承的压力FQ，由课本P230（7）FQ=2ZF0sin1/2=24158.01sin167.

8、6/2=1256.7N2、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。查课本P172表8.4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P181表8.10选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m (2)按齿面接触疲劳强度设计课本P175公式8.17 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 由课本P166公式8.7确定有关参数如下：传动比i齿=6 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

9、=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=6由课本取d=0.9 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.4/458.2 =50021.8Nmm (4)载荷系数k 由课本P174表8.5取k=1 (5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本P178公式8.25查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本P183公式8.24计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60458.21(163658) =1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由课本P178图8.22查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92 Z

10、NT2=0.98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=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得： d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm模数：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根据课本P164表8.1取标准模数：m=2.5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P175公式8.20 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数（齿宽系数

11、课本P175第一行P181表8.8）分度圆直径：d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.5120mm=300mm齿宽：b=dd1=0.950mm=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由课本P176表8.7得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)许用弯曲应力F根据课本P178公式8.25：F= Flim YSTYNT/SF由课本P179(1) 图8.23得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由课本P179图8.24：YNT1=0.88 YNT2

12、=0.9试验齿轮的应力修正系数（课本P178最后一段）YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力课本P178公式8.25F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入课本P175公式8.20F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2150021.8/452.5220) 2.801.55Mpa=77.2Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2150021.8/452.52120)

13、2.141.83Mpa=11.6Mpa 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aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm (10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1450458.2/601000=1.2m/s六、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径查课本P272表11.6 选用45#调质，硬度217255HBS查课本P278表11.8 取c=115 根据课本P278公式11.4 d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=19.7(1+5%)mm=20.69选d=22m

14、m2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配（课本P273） 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 （2）确定轴各段直径和长度工段：d1=22mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mm段:d2=d1+2h=22+221.5=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

15、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,故段长：L2=（2+20+16+55）=93mm段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=45mm由设计手册表13.1 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm（课本280(3)）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

16、(3)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=50021.8Nmm求圆周力：Ft(课本P39例2.11)Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求径向力Fr根据课本(课本P39例2.11)式得Fr=Fttan=1000.436tan200=364.1N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=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=182.0550=9.

17、1Nm (3)绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=500.250=25Nm (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=48Nm (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=MC2+(T)21/2=26.62+(148)21/2=54.88Nm(7)校核危险截面C的强度课本P74公式3.39e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MP

18、a该轴强度足够。输出轴的设计计算（见输入轴计算）1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm 取d=35mm2、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，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

19、，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求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力Ft： Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求径向力Fr Fttan=1806.70.36379=657.2N两轴承对称LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对

20、称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm (4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（16.12+44.262）1/2 =47.1Nm (5)计算当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1271)21/2=275.06Nm (6)校核危险截面C的强度e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1453) =1.36Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够七、轴承选择及校核计算（见设计手册P183第14章常用滚动轴承）根据根据条件，轴承预计寿命163658=

21、48720小时1、计算输入轴承 （1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (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=315.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系数x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=76.4r/

22、min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承得FS=0.063FR,则FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N (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：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系数x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根据课本P263表（11-8）得：e=0.68FA1/FR1e x1=1 y1=0FA2/FR248720h此轴承合格八、键联接的选择及计算及校核计算轴径d

23、1=22mm,L1=50mm查设计手册P178表13.2选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm根据据课本P57公式3.15得p=4T2/dhl=448000/22742=29.68MpaR(110Mpa) 2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35mm L3=48mm T=271Nm查设计手册P178表13.2 选A型平键键108 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mm据课本P57公式3.15得p=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa) 3、输出轴与齿轮

24、2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查设计手册P178表13.2 选用A型平键键1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mm据课本P57公式3.15得p=4T/dhl=46100/511034=60.3MpapF=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滚筒=76.4r/min总=0.8412P工作=2.4KW电动机型号Y132S-6i总=12.57i齿轮=6i带=2.095nI =960r/minn=458.2r/minn=76.4r/minP=2.4KWP=2.304KWP=2.168KWT=23875NmmT

25、=48020NmmT=271000Nmmdd2=209.5mm取标准值dd2=200mmn2=480r/minV=5.03m/s210mma0600mm取a0=500Ld=1400mma0=462mmZ=4根F0=158.01NFQ =1256.7Ni齿=6Z1=20Z2=120u=6T1=50021.8NmmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaNL1=1.28109NL2=2.14108ZNT1=0.92ZNT2=0.98H1=524.4MpaH2=343Mpad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83Flim1=290MpaFlim2 =210MpaYNT1=0.88YNT2=0.9YST=2SF=1.25F1=77.2MpaF2=11.6Mpaa =175mmV =1.2m/