单级圆柱齿轮减速器和一级带传动39168.docx

1、单级圆柱齿轮减速器和一级带传动39168机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.19八、键联接的选择及计算.22设计题目：V带单级圆柱减速器机电系01机电工程班设计者：魏焕辉学 号：29号指导教师：夏耘二三年六月十四日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

2、；滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。二、电动机选择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：电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=10002/10000.8412=2.4KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.0/50=76.43r/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1

3、500r/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。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，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伟动比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） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6单级减速器i=36合理

4、）（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n=n/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min2、 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dmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm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=458.2-480/458.2 =

5、-0.048带速V：V=dd1n1/601000=100960/601000 =5.03m/s在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心矩根据课本P84式a02(dd1+dd21. 7(100+200a02(100+200所以有：210mma0600mm由课本P84式+(dd2-dd1/4a0 =2500+1.57(100+200+(200-1002/4500 =1476mm根据课本P71表5-2）取Ld=1400mm根据课本P84式验算小带轮包角1=1800-dd2-dd1/a57.30 =1800-200-100/46257.30=1800-12.40=167.601200适用

6、）5）确定带的根数根据课本P78表5-5）P1=0.95KW根据课本P79表5-6）P1=0.11KW根据课本P81表5-7）K=0.96根据课本P81表5-8）KL=0.96由课本P83式KKL =3.9/(0.95+0.110.960.96 =3.99(6计算轴上压力由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式5-18）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV+0.15.032N =158.01N则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式5-19）FQ=2ZF0sin1/2=24158.01sin167.6/2=1256.7N2、齿轮传动的设计计算 按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43

7、(kT1(u+1/duH21/3由式6-15）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=6-6/6=0%转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.4/458.2 =50021.8Nmm (4载荷系数k由课本P128表6-7取k=1 (5许用接触应力HH= 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=60458.21(163658=1.281

8、09NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92 ZNT2=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/duH21/3=76.43150021.8(6+1/0.9634321/3mm=48.97mm模数：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根据课本P107表6-1取标准模数：m=2.5mm(6校

9、核齿根弯曲疲劳强度根据课本P132YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径：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由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8许用弯曲应力F根据课本P1366-53）式：F= Flim YSTYNT/SF由课本图6-35C查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0

10、.9实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=1.25 计算两轮的许用弯曲应力F1=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式YFa1YSa1=(2150021.8/452.52202.801.55Mpa=77.2MpaYFa1YSa1=(2150021.8/452.521202.141.83Mpa=11.6Mpa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V

11、V=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、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据课本P2351/3mm=19.7mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=19.7(1+5%mm=20.69选d=22mm2、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

12、: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由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=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

13、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：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根据课本P1276-34）式得Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求径向力Fr根据课本P127绘制轴受力简图如图a） 2）绘制垂直面弯矩图绘制水平面弯矩图绘制合弯矩图1/2=(9.12+2521/2=26.6Nm (5绘制扭矩图如图e）转矩：T=9.55绘制当量弯矩图21/2=26.62+(14821/2=54.88Nm (7校核危险截面C的强度由式6-3）e=Mec/0.1d33

14、=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa该轴强度足够。输出轴的设计计算1、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1/3=115(2.168/76.41/3=35.08mm取d=35mm2、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，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。 按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d

15、2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力Ft：根据课本P1276-34）式得Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求径向力Fr根据课本P127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 =计算当量弯矩：根据课本P235得=1

16、Mec=MC2+(T21/2=47.12+(127121/2 =275.06Nm (6校核危险截面C的强度由式10-3）e=Mec/=1.36Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=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型根据课本P265 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

17、.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本P263表11-8）得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR2计算当量载荷P1、P2根据课本P263表11-9）取f P=1.5根据课本P262=1.5(1500.2+0=750.3NP2=fp(x2FR1+y2FA2=1.5(1500.2+0=750.3N (5轴承寿命计算P1=P2 故取P=750.3N角接触球轴承=3根据手册得7206AC型的Cr=23000N由课本P264=16670/458.2(123000/750.33=1047500h48720h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1已知n=76.4r/m

18、in Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据课本P265表计算轴向载荷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/FR2计算当量动载荷P1、P2根据表11-9）取fP=1.5根据式=1.5(1903.35=1355NP2=fP(x2FR2+y2FA2=1.5(190

19、3.35=1355N (5计算轴承寿命LHP1=P2 故P=1355 =3根据手册P71 7207AC型轴承Cr=30500N根据课本P264 表11-10）得：ft=1根据课本P264 =16670/76.4(130500/13553 =2488378.6h48720h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径d1=22mm,L1=50mm查手册得，选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm根据课本P24310-5）式得p=4T2/dhl=448000/22742 =29.68Mpa2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35

20、mm L3=48mm T=271Nm查手册P51 选A型平键键108 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpa3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手册P51 选用A型平键键1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mm据课本P243式10-5）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

21、型号Y132S-6i总=12.57据手册得i齿轮=6i带=2.095nI =960r/minn=458.2r/minn=76.4r/minP=2.4KWP=2.304KWP=2.168KWT=23875NmmT=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/sd=22mmd1=22mmL1=50mmd2=28mmL2=93mmd3=35mmL3=48mmd4=41mmL4=20mm