精品带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器毕业论文说明书.docx

1、精品带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器毕业论文说明书机械课程设计说明书 精密机械设计课程设计任务书A(3)一、设计题目：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器二、系统简图：三、工作条件：运输机工作平稳，单向运转，单班工作，使用期限8年，大修期3年，输送带速度允许误差为5，减速器中小批量生产。四、原始数据已知条件题 号 YZ- 11121314151617181920运输带拉力FN2500280030003300400046004800运输带速度v(ms)1.51.61.41.11.50.81.21.60.851.25卷筒直径Dmm4503202754002502504004004005

2、00五、设计工作量：1. 设计说明书1份2. 减速器装配图1张3. 减速器零件图2张指导教师：杨建红 开始日期： 2012年 1 月 2 日 完成日期：2012 年1 月 15 日计 算 及 说 明结 果一、 电动机的选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y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。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da (kw) PW =FV1000=1700 1.871000=3.18（KW） 由电动机至输送机的传动总效率为：总=135根

3、据机械设计课程设计7表1式中：1、2 3、4、5分别为带、滚动轴承（三对）、圆柱直齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。取=0.95，0.98，0.97，.9、5=0.96则：总=0.950.9830.970.990.96=0.82所以：电机所需的工作功率：Pd=总=3.180.82=3.88(KW)总=0.82Pd=4.77 (kw)计 算 及 说 明结 果 3、确定电动机转速 卷筒轴工作转速为： n筒=601000VD=6010001.87(3.14500) 71.5 rmin根据机械设计课程设计7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i1=3。V带传动的传动比= 。则总

4、传动比理论范围为： i1=24。故电动机转速的可选范为 Nd=n筒 =(624)71.5 =4291716 rmin则符合这一范围的同步转速只有750rmin根据容量和转速，由p167查出此种电动机型号：（如下表）电动机型号额定功率电动机转速 (rmin)电动机重量(N)参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器Y160M1-8475072011821009.312.53.72n筒=40.6rmin Nd=243.6974.4 rmin计 算 及 说 明结 果此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：中心高H外形尺寸L(AC2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径

5、 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD605433385254210111041电动机主要外形和安装尺寸二、 计算传动装置的运动和动力参数（一）确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为： ia=n筒=72071.5=10.49ia=17.73计 算 及 说 明结 果 总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i （式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比）2、分配各级传动装置传动比： 根据指导书P7表1，取i0=4（带传动 i=24）因为：iai0i所以：iiai010.494=2.62四、传动装置的运动和动力

6、设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，.以及i0,i1，.为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率 （KW）T，T，.为各轴的输入转矩 （Nm）n,n,.为各轴的输入转矩 （rmin）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数i0=4i i4.43计 算 及 说 明结 果 1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转速： n电=nm=720（rmin） 轴(高速轴）：n= nmi0=7202=360（rmin）轴（低速轴）：n= n i=3605.25=68.6rmin III轴（滚筒）：n=n iii2=68.62.5=2

7、7.44rmin （2）计算各轴的输入功率：轴（高速轴）： P=Pd01 =Pd1=pd带=3.180.95=3.35（KW）轴（低速轴）： P= P12= P23=PI轴承齿轮 =3.350.99x0.95=3.15（KW）III轴（滚筒）： P= P23= P24= P轴承联轴器 =3.150.990.99=3.09（KW） n电=720（rmin）n=180（rmin）n= n=40.6rminP=4.53（KW）P=4.31（KW）P=4.18（KW）计 算 及 说 明结 果 （3）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： Td=9550Pdnm=95503.18720=42.18Nm

8、轴（高速轴）： T= Tdi001= Tdi01=Tdi0带=42.1820.95=80.1 Nm 轴（低速轴）： T= Ti12= Ti23= Ti轴承齿轮 =80.15.250.990.95=395.7NmIII轴（滚筒）：T = T24=395.7x0.99x0.99=387.8Nm（4）计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P=P轴承=3.350.99=3.32KWP= P轴承=3.150.99=3.12KWP = P轴承=3.090.99=3.06KW（5）计算各轴的输出转矩：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T= T轴承=80.10.99

9、=79.30 NmT = T轴承=395.70.99= 391.74NmT = T轴承=387.80.99= 383.92NmT Td=63.29 NmT=240.5 NmTII=1012.78NmT=982.6 NmPI=4.44KWPII=4.22KWPIII=4.10KwTI=235.69NmTII=992.52NmTIII=962.95 Nm计 算 及 说 明结 果 综合以上数据，得表如下：轴名功效率P （KW）转矩T （Nm）转速nrmin传动比 i 效率输入输出输入输出电动机轴4.7763.2972040.95轴4.534.44240.5235.699600.954.43轴4.31

10、4.22184.681012.78992.520.97轴4.184.10982.6962.952001计 算 及 说 明结 果 三、V带的设计算 (一)、V带的选择（1）选择普通V带截型，由于单班工作，工作平稳，则由精密机械设计P122表7-5得，KA=1.1，则Pca=KAP=5.51.1=6.05（）由Pca=6.05KW和n1=720rmin查图7-17选取A型V带由图7-17可知A型V带推荐小带轮直径D1=112140，选择D1=140，则大带轮直径：D2=（n1n2）D1（1-）=(720180)140(1-0.02)=548.8(mm) ,( =0.02) 由表7-7，取D2=56

11、0（2）验算带速VV=D1n1601000=140720601000ms=5.28ms 介于525ms范围内，故合格。（3）确定带长和中心距a： 0.7（D1+D2）a02（D1+D2）则有： 490a01400， 初选a0=850mm则带长： L0=2a0+（d1+d2）2+（d2-d1）2(4a0)=2851(mm)由表7-3选取Ld=2800mm（4）验算小带轮包角11=1800-(d2-d1)57.30a=150.801200(5)计算V带根数Z： 由表7-8得P0=1.29KW，由表7-9得K=0.92，由表7-3得KL=1.11，由表7-10得P0 =0.09Kw，则V带根数为：Z

12、=PC（(P0+P0)KLK=6.05(1.29+0.09)0.921.11)=3.63 则Z=4（6）计算轴上的载荷Fz：由表7-11查得A型V带单位长度质量为q=0.10kgm单根V带张紧力：F0=500（2.5K-1)Pdzv+qv2=248.77N轴上载荷：Fz=2zF0sin(2) =24248.77sin(150.802)=1925.9N 四、减速器传动件的设计计算(一)、减速器内传动零件设计(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。齿轮精度

13、初选8级,齿面粗糙度R1.63.2um.(2)、初选主要参数 小齿轮齿数：Z1=18 ，齿轮传动比：u=4.43 大齿轮齿数：Z2=Z1u=184.43=79.74 取Z2=80由表10-7选取齿宽系数d1（3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1t 确定各参数值1) 试选载荷系数K=1.32) 计算小齿轮传递的转矩T1=9.55106Pn1=9.551064.44180 =2.36105Nmm3) 材料弹性影响系数由机械设计表10-6取 ZE=189.8由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。4) 由式1013计算应力循环次数N160n

14、1jLh601801（83008）2.07108 N2N14.434.671075) 由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN10.95；KHN20.98 6）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得H10.95600MPa570MPaH20.98580MPa568.4MPa7）、计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1t，代入H中较小值 d1t=68.9mm（2）计算圆周速度v=0.649msV5ms,故选择8级精度合适。（3）计算齿宽b及模数mtb=dd1t=168.9mm=68.9mmmt=3.83 mm=8.62mmbs,8级精度，由图108查得动载系数KV=1；直

15、齿轮KH=KF=1；由表10-2查得KA=1，Pca=6.05KWD1=140D2=560V=5.28msL0=2851(mm)a=824.5mm1=150.80Z=4F0=248.77NFz=1925.9Nd1Z1=18Z2=80T1=2.36105NmmN12.07108 N24.67107H1570MPaH2568.4MPad1t68.9 mmv=0.649msb=68.9mmmt=3.83mmbh=7.99计 算 及 说 明结 果 由表104用插值法查得8级精度，小齿轮相对轴承对称布置时， KH=1.355 由图1013查得KF=1.45故载荷系数 K=KAKVKHKH=1111.35

16、5=1.355（5）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得d1=mm=69.8mm（6）计算模数m m =69.818mm=3.87 mm8）按齿根弯曲强度设计由式(105)得弯曲强度的设计公式为 m1） 确定计算参数由图10-20C查小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90，KFN2=0.97计算弯曲疲劳应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则F1=KFN1S=5000.901.4=321.43MPaF2=KFN2S=3800.971.4=263.29MPa计算载荷系数K：K=KAKVKFKF=1111.45=1.

17、45查取齿型系数由表105查得YFa1=2.91；YFa2=2.22查取应力校正系数由表105查得Ysa1=1.53；Ysa2=1.77 计算大、小齿轮的并加以比较=0.0139=0.0149 大齿轮的数值大。9）、设计计算m=3.26mm对比计算结果，可取由弯曲强度算得的模数3.26并就近圆整为标准值m=3.5mm 按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=69.86mm，算出小齿轮齿数 Z1=d1m=69.863.5=19.96取Z1=20大齿轮齿数 Z2=4.43x20=88.6 取Z2=8910）、几何尺寸计算a) 计算分度圆直径d1=mZ1=3.520=70 mm d2=mZ1=3.589

18、=311.5mmb) 计算中心距a=（d1+d2）2=190.75c) 计算齿轮宽度b= d1d=70 取B2=70mm B1=75mm 11）、按齿根弯曲疲劳强度校核计算 由公式：进行校核。由机械设计基础P196图6-32查得:：Flim1=210MPa；Flim2=190Mpa查表6-9得：安全系数SF=1.30，YNT1=YNT2=1，则： =136.9MPaF1 =120.8MPaF2故满足齿根弯曲疲劳强度要求。齿轮的基本参数如下表所示：名称符号公式齿1齿2齿数ZZ2089分度圆直径dd=mz70311.5齿顶高ha3.53.5齿顶圆直径dada=d+2ha77318.5分度圆直径aA

19、=m（z1+z2）2190.75 （9）、结构设计 大齿轮采用腹板式，如图10-39（机械设计）五、轴的设计计算（一）、减速器输入轴（I轴）1、初步确定轴的最小直径选用40Cr调质，硬度280HBS，抗拉强度极限应力B=700MPa，屈服极限s=500MPa；轴的输入功率为PI=4.53 KW 转速为nI=180rmin根据课本P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=100d，考虑到有键槽，将直径增加3%5%，则取d=32mm。2、轴的结构设计1）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

20、配合固定。轴的轴向定位是用轴端盖凸缘单向固定外圈来实现的。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）确定轴的各段直径和长度 由上述可知轴的右起第一段直径最小d1=32mm。长度为：L1=80mm。 轴的右起第二段考虑到要对安装在轴段1上的带轮进行定位，轴段2上应有轴肩，由于该段穿过轴承盖且安装垫圈，取d2=36mm，长度为：L2=72mm。 轴的右起第三段要安装滚动轴承和套筒，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径d3=40mm，长度为：L3=40mm。 轴的右起第四段安装齿轮，一般要比轴

21、段3的直径大15mm，由于齿轮的齿顶圆直径为77mm，分度圆直径为70mm，轮毂的宽度为75mm，则，此段的直径为d4=45mm，长度为：L4=73mm、轴的右起第五段位轴环，对齿轮定位作用，取d5=55mm，长度为：L5=7mm。、轴的右起第七段与轴的右起第三段安装相同型号的轴承，所以该轴径为：d6=d3=40mm，长度为L6=41mm。3）求作用在齿轮上的受力 轴承支点的距离为：L=（182+2+18+752)2=133mm 因已知道小齿轮的分度圆直径为d1=70mm， 小齿轮转矩：T1=9.55106Pn1=9.551064.44180 =236Nm 而圆周力：Ft1=22.36105（

22、7010-3）=6743N 径向力： Fr1=Ft=6743tan200=2454N 水平支点反力：FHA=FHB=Ft2=67432=3372N 垂直支点反力：FVA=FVB=Fr2=24542=1227N 水平弯矩：MHC=FHAL2=337213310-32=224.2Nm 垂直弯矩：MVC=FVAL2=122713310-32=81.6Nm 综合弯矩： 当量弯矩： 它们图形如下所示： 4）、判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC=277.6Nm ,由课本表15-1有:-1=70Mpa 则：e1= MeCW= Me

23、C2(0.1d43)=30.5MPa-1 右起第一段虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e2= MecW= MD(0.1d13)=156（0.10.0323）=47.6MPa -1 所以确定的尺寸是安全的 。（二）、减速器输出轴（II轴）1、初步确定轴的最小直径选用45#调质，硬度240HBS，抗拉强度极限应力B=640MPa，屈服极限s=355MPa；轴的输入功率为P=4.31KW 转速为n=40.6rmin根据课本P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=100d，考虑到有键槽，将直径增加3%5%，则取d=50mm。1）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

24、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）确定轴的各段直径和长度1 、从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取d1=50mm，根据计算转矩：TC=KAT=1.21012.78=1215.34Nm，查标准GBT 43232002，选用弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=80mm,轴段长L1=80mm2 、右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取d2=55mm,根据轴承端盖的装拆及便

25、于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=70mm3 、右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6212型深沟球轴承，其尺寸为dDB=6010022，那么该段的直径为d3=60mm，长度为L3=39mm4 、右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为311.5mm，则第四段的直径取d4=65mm,齿轮宽为b=70mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=68mm5 、右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为d5=75mm ,长度取L5=7mm、

26、右起第六段与右起第三段安装同类型滚动轴承，则d6=d3=55mm，长度L6=51mm3、）求作用在齿轮上的受力因已知道大齿轮的分度圆直径为d2=260mm 大齿轮转矩：T=9.55106Pn2=9.551064.3140.6 =1.0106Nmm=1000Nm大齿轮分度圆直径：d=311.5mm 而圆周力：Ft1=21.0106311.5=6420.5N 径向力： Fr1=Ft=6420.5tan200=2336.9N 水平支点反力：FHA=FHB=Tt2=6420.52=3210.25N 垂直支点反力：FVA=FVB=Fr2=2336.92=1168.45N 水平弯矩：MHC=FHAL2=3

27、210.250.122=192.6Nm 垂直弯矩：MVC=FVAL2=1168.450.122=70Nm 综合弯矩： 当量弯矩： 它们图形如下所示： 1） 判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=634Nm ,由课本表15-1有:-1=60Mpa 则： e4= MeCW= MeC2(0.1D43)=23MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e1= McW= Mc(0.1d13)=2.0MPa-1 所以确定的尺寸是安全的 。六、箱体的设计1. 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2. 放油螺塞减速器底部设有放油