用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱设计1.doc

机械零件设计（设计说明书）machined component design( design specifications )题 目: 用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱设计学 院 专 业 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 机械零件设计课程设计任务书班级 姓名 学号 一、项目设计：用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱二、运动简图1.v带传动； 2.单级减速器；3.运输带；4.联轴器；5.电动机；6.卷筒。三、原始数据运输带工作拉力 1150 ；运输带工作速度 1.6 ；运输带速度允许误差 5% ；卷筒直径 260 ；工作年限 6 年 2 班制。四、设计工作量减速器装配图（a1号图纸） 1 张；零件工作图（a3号图纸） 3 张；1. 大带轮工作图1张；2. 低速轴工作图1张；3. 大齿轮工作图1张。 设计说明书 1 份。五、设计期限指导教师： 发题日期：目 录1传动参数计算42传动零件的设计计算 2.1带传动 2.2 齿轮传动3轴的设计及强度计算 3.1高速轴（小齿轮轴）设计 3.2低速轴（大齿轮轴）设计4轴承的寿命计算 4.1高速轴轴承寿命计算 4.2低速轴轴承寿命计算5其它零部件选用及强度校核 5.1键的强度校核 5.2联轴器的选用 5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸6技术要求7参考文献8设计小结计 算 及 说 明主 要 结 果1传动参数计算1.1工作机功率1) 原始数据：运输带工作拉应力：f=1150 n 运输带工作速度： v=1.6 m/s工作年限6年2班制2) 传动效率：查【1】14页表2-3得v带传动效率：滚动轴承效率：8级精度一般齿轮传动效率：弹性联轴器传动效率：传动滚筒效率：3) 总效率：4) 输入电机功率：因为载荷平稳，所以电动机功ped率略大于pd即可，取 ped=2.2kw。5) 确定电动机转速： 由【1】10页表2-1得：v带的传动比范围：24，由【1】 1014页表2-2得：一级圆柱齿轮减速器则总传动比的220，电动机转速的可选范围220,得电动机的可选范围为：（220）117.53=2362351 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min，将这三种方案列表进行比较，由【1】203页表17-1得：方案电动机型号额定功率ped/kw电动机转速n/(r/min)电动机质量m/kg总传动比ia同步转速满载转速1y1325-82.2750720636.042y112m-62.21000940458.003y100l-42.2150014303412.17表中所列方案3电动机质量轻，价格便宜，但总传动比最大，转动装置外廓尺寸大，制造成本大，方案1中电动机质量最重，且价格昂贵，综合考虑，现选用方案2。即选定电动机型号为：y112m-6。由【1】204页表17-3得：电动机轴伸出端长： e=60mm电动机轴中心高： h=112mm电动机轴直径： d=28mm1.2确定传动系统的总传动比和分配各级传动比1) 总传动比：2) v带传动比取齿轮的传动比为i齿=3.5，得：1.3计算传动系统的运动和动力参数1) 0轴（电动机轴）p0=pd=2.14kw n0=nm=940 r/min2) 轴（高速轴）3) 轴（低速轴） 4) 轴（滚筒轴） 各轴运动和动力参数轴名功率p/kw转矩t/(nm)转速n/(r/min)传动比ia效率电机轴2.1421.749402.2860.96高速轴2.054447.71411.23.50.96低速轴1.973160.36117.510.98滚筒轴1.934157.2117.52传动零件的设计计算2.1带传动1) 计算功率：已知传动载荷平稳，为两班制工作，工作机为轻载荷输送机。由【2】218页表13-8查的：ka=1.2故计算功率：2) 选用v带型号:选用普通v带 已知：pc=2.64 kw,n0=940 r/min由【2】219页图13-15得点位于a型区域，故选用a型 3) 大、小带轮直径：已知为a型带轮由【2】219页表13-9得：，现选取d1=125mm取d2=280mm4) 验算带速v：在520m/s内，所以带轮直径是合适的。5) 求v带基准长度ld和中心距a：初步选取中心距: a0=1.5(125+280)=607.5mm,取a0=600mm符合： 初步确定v带基准长度： 由【2】212213表13-2得： ld=1800mm再计算实际中心距：6) 验算小带轮包角：所以合适。7) 求v带根数：已知n1=940 r/min,d1=125mm,由【2】214215页表13-3,得：传动比： 已知i带2，且为a型带轮，小轮转速为940 r/min由【2】216页表13-5，查得： 已知=164.6，由【2】表13-7，并结合线性校正得：已知ld=1800mm，由【2】212213页表13-2得：kl=1.01取z=2。 8) 求作用在带轮上的预紧力和压力已知为普通a型v带，由【2】212页表13-1查得： q=0.1 kg/m单根v带的预紧力为：作用在轴上的压力fq皮带轮名称结果名称结果名称结果带型a型传动比i带=2.286根数2基准直径dd1=125mm基准长度ld=1800mm预紧力174.83ndd2=280mm中心距a=576.91mm压轴力693n9) v带结构参数由【2】224页表13-10得：槽型abd11mmhamin2.75mme15mmfmin9mmhmin8.7mmmin6mm34由【3】149页表12-3得： 选用板孔式带轮2.2 齿轮传动1) 选择材料许用应力小齿轮选用45#钢，选用调制处理；大齿轮选用45#钢，选用正火处理。 由【2】166页表11-1得： 2) 计算大小齿轮的许用接触应力和弯曲应力已知齿轮为一般可靠度，再由【2】171页表11-5得：其中两齿面的接触应力应是相等的，所以取其中较危险的，即较小的许用接触接触应力： 3) 按齿面接触强度设计1 已知装置原动机为电动机，载荷为有中等冲击的载荷，由【2】169页表11-3得：k=1.32 已经求得t1=4.77104 nm3 已知齿轮相对于轴承为对称布置，齿轮所选材料为软齿面，由【2】175页表11-6得：d=14 已经求得u=3.505 已知45#钢为锻钢，由【2】171页表11-4得：ze=189.86 已知齿轮均为标准齿轮，所以zh=2.5 7 已求得h=341 mpa将上述值代入公式得：取齿数z1=30，则z2=303.5=105 再由【2】57页表4-1，选用第一系列，取m=2.5，则：齿宽：中心距：4) 验算齿轮弯曲强度已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得： yfa1=2.52 yfa2=2.18已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得：ysa1=1.65 ysa2=1.795) 齿轮的圆周速度 由【2】168页表11-2,得知可选用8级精度。6) 大、小齿轮齿顶圆、和齿根圆大小已知所选齿轮为正常齿制，由【2】58页表4-2得：齿顶圆：齿根圆： 3 轴的设计及强度计算3.1高速轴（小齿轮轴）设计1) 选用材料选用45，且经过调质处理。2) 结构设计根据轴上零件的安装和固定要求，将轴分为七段轴段：安装v带轮；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：过渡段；轴段：齿轮；轴段：过渡段；轴段：安装轴承。3) 各轴段轴径最小轴径已选用45钢，由【2】245页表14-2得c=118107。已知p=2.0544 kw，n=411.2 r/min,带入公式得考虑到一个键的存在轴径应该扩大5%7%， 再考虑到与v带的配合及由【1】82页表9-3中的标准数据选取d1=25mm。轴径由【2】243页图14-10中公式： 由【1】37页表5-1得：其中c1一般取1.6或2，可以得到：现综合考虑两种情况，取d2=33 mm轴径和d2=33mm，所以初选用深沟球轴承6207。由【1】120121页表12-1得其内径为35mm，所以d3=d7=35mm。轴径和这一部分为轴承和齿轮的过渡段，齿轮分度圆大小为75mm选取d4=d6=45mm。轴径这一部分为小齿轮，其分度圆大小为75mm，齿顶圆大小为80mm。4) 各轴段长度轴长v带轮的孔径长度为42mm，轴长应该比其短23mm，现选取其长度为l1=40mm。轴长由【1】142页表13-21得：再由【1】120121页，表12-1得：b=17mm由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm观察装配图可得：轴长观察图可得：轴长和观察装配图可以得到：由【1】表4-1得：取：2=10所以：轴长轴长此段长度为过渡区域，所以最后再进行计算：已知所用螺栓为m16，由【1】30页表4-1得：c1=22mm，c2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：b=17mmk2为启出螺钉的必要距离，取为k2=40mm由【1】35页图5-9得：5) 校核高速轴的强度首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用简化至齿轮中点。 v带轮上压力作用点简化至带轮轮缘中点 支反力的作用点简化至滚动轴承中点分别为a、b点由上图可以看到，轴上分别存在径向平面的力和轴向的力。再对各段长度进行计算： 周向上：径向上根据受力平衡分析： 联立求解得：接着进行弯矩的计算：可以得到弯矩图：可以由图得a点合成弯距maa=74.5nm最大，对这一点进行强度的校核即可。选取=0.6，则：轴的材料选用45钢，查的b=650mpa，由【2】246页表14-3得：-1b=60mpa。最危险截面的直径为：d。此处为安装轴承处，所以这一轴段直径为35mm23.7mm。所以满足强度要求。3.2低速轴（大齿轮轴）设计1) 选择材料选用45钢，经过调质处理。2) 结构设计根据零件的安装和固定要求，轴应该分为六段：轴段：安装联轴器；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：安装大齿轮；轴段：轴肩；轴段：轴承。3) 各轴段直径轴径此轴中有两个键槽，所以，可以增大107%2，可以得到：已知我们选用lt型弹性套柱销联轴器，由【1】147页表14-4查得应该选用lt5的联轴器，轴孔的直径可以选为：32或35，取为d1=35mm。轴径这一段轴作为轴肩进行使用，查【1】82页表9-3，选取为d2=45mm。轴径这一轴段安装轴承，d2=45mm，轴承内径必须大于这一值，查【1】120121页表12-1得到，可选用6210的深沟球轴承，其内径大小为50mm，所以d3=50mm。轴径这一段的是用于安装齿轮的，按照【1】82页表9-3，选取大于50mm的标准值，取d4=56mm。轴段这一段起轴肩作用，选取h=5mm，得：轴径这一段也是安装轴承的，所以d6=50mm4) 各轴段长度轴长一直选用lt5轴孔直径为35mm的联轴器，由【1】147页得轴孔长度为82mm，l1=82-2=80mm。轴长已知所用螺栓为m16，由【1】30页表4-1得：c1=22mm，c2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：b=20mmk2为启出螺钉的必要距离，取为k2=40mm由【1】35页图5-9得：轴长b为轴承宽度，已查得：b=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；l为齿轮距内箱壁距离，可算得l=12.5mml为安装间隙，l=2mm。所以：轴长此处安装齿轮已知b大齿 =75，所以：轴长由【2】243页图14-10得：h=5mm，所以：轴长b为轴承宽度，已查得：b=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；c为倒角为1.5mm；2为挡油环深入距离（由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm）10.5为轴段套筒长度，应为此处有轴肩段常7mm，所以减去。代入得：5) 轴的强度校核首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用点简化至齿轮中点c 。联轴器力的作用点简化至联轴器轮缘中点 d。支反力的作用点简化至滚动轴承中点，分别为a、b点。由图可以看到存在周向和径向上的力。然后对各长度进行计算： 周向上的受力：径向上的受力：接着进行弯矩计算：得到弯矩图：可以看到c点处的弯矩最大，进行校核：最危险截面的直径d：轴的材料选用45钢，查的b=650mpa，由【2】246页表14-3得：-1b=60mpa。所以“考虑到此处安装齿轮，有键的存在，所以将d加大5%。而此处的直径为56mm27.51mm，满足强度要求。4轴承的寿命计算4.1高速轴轴承寿命计算这根轴没有承受轴向力，即fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且x=1，y=0，即：p=frmax=1255n已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：c=25.5kn已求得： n=411.2 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：l=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。4.2低速轴轴承寿命计算这根轴没有承受轴向力，即fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且x=1，y=0，即：p=frmax=236.16n已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：c=35kn已求得： n=117.5 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：l=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。5其它零部件选用及强度校核5.1键的强度校核皮带轮：已知，选用平键连接：已求得：t=47.7nm，d=25mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=7mm；l=32mm；b=8mm由【2】159页图10-37得：l=l-b=32-8=24mm代入：已知皮带轮为铸铁制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=55mpa45.43mpa=p所以键的强度满足要求。大齿轮：已求得：t=160.36nm，d=56mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=10mm；l=63mm；b=16mm由【2】159页图10-37得：l=l-b=63-16=47mm代入：已知齿轮用钢制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=110mpa24.37mpa=p所以键的强度满足要求。5.2联轴器的选用由【1】147页表14-14查找，最终选用型号为lt5的弹性套柱销联轴器。轴孔直径选用35mm。5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸 总效率：=0.859pd=2.14kw电动机功率：ped=2.2kw电动机型号：y112m-6电动机轴伸出端长：e=60mm电动机轴中心高：h=112mm电动机轴直径：d=28mm总传动比：ia=8.00v带传动比：i带=2.286p0=2.14kwn0=940 r/mint0=21.74 nmp1=2.0544kwn1=411 r/mint1=47.71nmp2=1.973kwn2=117.5r/mint2=160.4nmp3=1.934kwn3=117.5r/mint3=157.2nmka=1.2pc=2.64kwd1=125mmd2=280mmv=6.15 m/sld=1800mma=576.71mm1=164.6p0=1.37i带=2.286k=0.9638kl=1.01z=2f0=174.83 nfq=693.0 nbd=11mmhamin=2.75mme=15mmfmin=9mmhmin=8.7mmmin=6mm=34k=1.3t1=4.77104 nmd=1ze=189.8zh=189.8 h=341 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