皮带式运输机的单级圆柱齿轮减速器

1、攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 设计皮带式运输机的单级圆柱齿轮减速器 学 号： 200910601134 所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2009级机制4班 指 导 教 师： 李泽蓉 职称： 教授 2011年 12 月 18 日攀枝花学院教务处制一级圆柱齿轮减速器设计说明书目录一、 课程设计的目的 ·····················

2、;·····················3二、 课程设计的内容和任务 ··························&#

3、183;·······3三、课程设计的步骤 ········································

4、83;·4四、传动方案的分析与拟定 · ··································5五、计算传动装置传动比和分配各级传动········

5、;························7六、V带选择 ························

6、83;·····················8七、·高速齿轮传动设计及校核计算 ························

7、3;···· 10八、·轴的结构设计及校核计算· ··································14九、滚动轴承的选择及校核计算 ····

8、·································18十、键联接的选择及校核计算 ··············&#

9、183;··············19十一、联轴器的选择校核计算 ································

10、3;··20十二、减速器附件的选择· ·························21十三、箱体主要结构尺寸计算 ················

11、3;22十四、润滑与密封· ····························23十五、主要参考文献 ·················

12、;·······················24十六、技术条件 ·························&

13、#183;·············25十七、课程设计体会 ··································&

14、#183;27设计题号：C8一、课程设计的目的：机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。本课程设计的教学目的是：1、综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固和扩张。2、学习和掌握设计机械传动和简单机械的基本方法与步骤，培养学生工程能力及分析问题、解决问题的能力。3、提高学生在计算、制图、计算机绘图、运用设计资料、进行经验估算等机械设计方面的基本技能。二、课程设计的内容和任务：1、课程设计的内容应包括传动装置全部设计计算和结构设计，具体如

15、下：1）阅读设计任务书，分析传动装置的设计方案。2）选择电动机，计算传动装置的运动参数和运动参数。3）进行传动零件的设计计算。4）减速器装配草图的设计。5）计算机绘制减速器装配图及零件图。2、课程设计的主要任务：1）设计减速器装配草图1张。2）计算机绘制减速器装配图1张、零件图2张（齿轮、轴等）3）答辩。三、课程设计的步骤：1、设计准备准备好设计资料、手册、图册、绘图用具、计算用具、坐标纸等。阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的装拆了解设计对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟订计划。2、传动装置的总体设计根据任务书中所给的参数和工作要求，分析和选定

16、传动装置的总体方案；计算功率并选择电动机；确定总传动比和各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率。3、传动装置的总体方案分析传动装置的设计方案直观地反应了工作机、传动装置和原动机三者间的运动和力的传递关系。满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案首先应满足工作机的性能要求，保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。四、传动方案的分析与拟定（1）   工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限10年，小批量生产，工作为二班工作制，环境清洁。数据如下:已知带传动带棍子转速15

17、0r/min,减速机输入功率1.6kw传动方案拟定 带式输送机的传动装置简图1电动机；2三角带传动；3减速器；4联轴器；5传动滚筒；6皮带运输机2.选择电动机1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量根据传动装置总效率及查表2-4得：V带传动1=0.945；滚动轴承2 =0.98；圆柱齿轮传动 3 =0.97；弹性联轴器4 =0.99；滚筒轴滑动轴承5 =0.94P(电动机)=P(减速机输入功率)/P(v带传动比) =1.6/0.945=1.69kw(总效率)= （v带）x (滚动轴承)x (滚动轴承)x (滚

18、动轴承)x (滚动轴承)x (圆柱齿轮传动) x(弹性联轴器) =0.945x0.96x0.96x0.96x0.96x0.97x0.99 =0.8363P(工作电机所需功率)= (总效率)/ P(电动机) =1.69/0.836 =2.02kw。（3）电动机额定功率Ped 由表20-1选取电动机额定功率Ped =2.2kw。3）电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围i1 =24,单级圆柱齿轮传动比范围i2 =36，则电动机转速可选范围为nd= n·i1·i2 =9003600r/min方案电动机型号额定功率（kw

19、）电动机转速（r/min）电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动单级减速器1Y100L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中数据可知两个方案均可行，方案1相对价格便宜，但方案2的传动比较小，传动装置结构尺寸较小，整体结构更紧凑，价格也可下调，因此采用方案2，选定电动机的型号为Y100L1-4。4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸查出Y100L1-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用（略）。五.计算传动装置传动比和分配各级传动比1）传动装置传动比i= nm/ n =1420

20、/150=9.46 2）分配各级传动比 取V带传动的传动比i1 =3，则单级圆柱齿轮减速器传动比为 i2= i /i1=3.15所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为轴，各轴转速为 n0=nm=1420r/min nI=n0/i1=1420/3473 r/minnII=nI/i2=473/3.15150r/min2）各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.

21、98x0.971.976kw3）各轴转矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/1420=14.79N·mTI=9550x PI/nI=9550x2.079/3=6.618N·mTII=9550x PII/nII=9550x1.976/150=125.805N·m六、V带选择1 选择V带的型号根据任务书说明，每天工作8小时，载荷平稳，由精密机械设计的表7-5查得KA =1.0。则PI=T·n/9550=1.3KWPd=PI·KA =1.0×2.2=2.2kW 根据Pd=2.2和n1=1420r/min,由机械设计基础课程设计

22、图7-17确定选取A型普通V带。2 确定带轮直径D1，D2。由图7-17可知，A型V带推荐小带轮直径D1=125140mm。考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径D1=125mm。大带轮直径，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查机械设计表9-1，取 D2=315mm。3 检验带速v v=2.5m/s<25m/s4 确定带的基准长度根据公式729：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依据式（7-12）计算带的近似长度L= 1708.9mm由表7-3选取Ld=1800mm，KL=1.015 确定实际中心距

23、a=545.6mm6 验算小带包角1 =16007 计算V带的根数z。由表7-8查得P01.40，由表7-9查得Ka=0.95，由表7-10查得P0=0.11，则V带的根数 =1.52根 取z=28 计算带宽BB=（z-1）e+2f由表7-4得：B=35mm七高速齿轮传动设计1） 选择材料、精度及参数小齿轮：45钢，调质，HB1 =240大齿轮：45钢，正火，HB2 =190模数：m=2齿数：z1=24 z2=96齿数比： u=z2/z1=96/24=4精度等级：选8级（GB10095-88）齿宽系数d: d =0.83 （推荐取值：0.81.4）齿轮直径：d1=mz1=48mm d2=mz2

24、=192mm压力角：a=200齿顶高：ha=m=2mm齿根高：hf=1.25m2.5mm全齿高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齿轮宽：b1=d·d1=0.83×48=39.84mm大齿轮宽：根据机械设计,为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：b2=40mm1 计算齿轮上的作用力设输入轴为1，输出轴为2圆周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N径向力：Fr1=F1t·tana=800.7N Fr2=F2t·tana=749.2N轴向力为几乎为零 2）齿轮许用应力H F

25、及校验ZH节点齿合系数。对于标准直齿轮，an=20º,=0,ZH=1.76ZE弹性系数，。当两轮皆为钢制齿轮（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）时，当两轮皆为钢制齿轮（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）时ZE=271；Z重合系数，。对于直齿轮，Z=1。.K载荷集中系数，由机械设计手册选取，k =1.08Kv动载荷系数，机械设计手册，kv=1.02计算得 H=465.00 N·mm-2对应于NHO的齿面接触极限应力其值决定于齿轮齿轮材料及热处理条件，由机械设计手册；=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系数。对于

26、正火、调质、整体淬火的齿轮，去SH=1.1；KHL寿命系数。式中NHO：循环基数，查机械设计手册，NHO=1.5x107；NH：齿轮的应力循环次数，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·mm-2因此接触强度足够B齿宽，=0.83x48=39.84；许用弯曲应力；由机械设计手册得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齿轮双面受载时的影响系数，单面取1，双面区0.70.8），（寿命系数）循环基数取4x106 ,循环次

27、数=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齿形系数。由机械设计手册，YF=3.73计算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F因此弯曲强度足够八、轴的结构设计1 轴的材料选用45钢2 估算轴的直径由机械设计手册，查表1轴的最小直径d取C=110或=30计算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm3 轴的各段轴径根据机械设计P363，当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径

28、的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。按照这些原则输出轴的轴径由小到大分别为：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；输入轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 轴的各段长度设计1) 根据机械设计得取8mm, 1取8mm, 齿轮顶圆至箱体内壁的距离：1=10mm 齿轮端面至箱体内壁的距离：2=10mm 轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：3=5mm 箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=+C1+C2+(510)=45mm 轴承端盖凸缘厚度：e=10m

29、m 2) 带轮宽：35mm 联轴器端：60mm1) 轴承的厚度B01=15mm,B02=17mm根据上面数据，可以确定各段轴长，由小端到大端依次为：输出轴：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm输入轴：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm5 轴的校核计算根据机械设计手册对于输出轴校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N类似方法求水平面内支点反力：V带在轴上的载荷可近似地由下式确定： ； F0单

30、根V带的张紧力（N）Pd计算功率Pd=2.079Kw ;ZV带的根数；=6.2 m·s-1（为带速）Ka包角修正系数Ka=0.95qV带单位长度质量q=0.10（kg·m-1）精密机械设计表7-11计算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中轴到轴承距离）N,MA=Fr·La=21352.2N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=58662.4 N·mmM=B=Fz·Lc=38190 N·mmN·mmN·mm已知T=52800N·mm，选用轴的材料为45钢，并经

31、正火处理。查机械设计手册，其强度极限=600N·mm-2 ，与其对应的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=31098.7 N·mmmm在结构设计中定出的该处直径dA=25mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中： d=33.2mm, 在结构设计中定出的该处直径d=35mm,故强度足够。九、滚动轴承的选择及校核计算根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据机械设计选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=25mm,d2=35mm外径：D1=50mm. D

32、2=48mm宽度：B1=12mm，B2=14mm滚动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；则C额定动载荷，由机械设计手册计算符合要求而题目要求的轴承寿命为<，故轴承的寿命完全符合要求十、键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由机械设计高速轴与V带轮联接的键为：键C10X28 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 C15X28 GB1096-79轴与联轴器的键为：键C5X25 GB1096-792键的强度校核 齿轮与轴上的键 ：键C15X28 GB1096-79b×h=15×8,L=28,则Ls=L-b=28-15=13mm圆周力：Fr=2TII/d=9880N

33、挤压强度：=123.5<125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：=66<120MPa=因此剪切强度足够键C10X28 GB1096-79和键C5X25 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。十一、 联轴器的选择及校核计算 根据轴径的和机械设计选择联轴器的型号：GB3852-83 J1一对组合轴孔直径：d=30mm,长度：L=60mm 十字滑块联轴器（1） 选择联轴器类型，为缓和振动和冲击，选择十字滑块联轴器（2） 选择联轴器型号，计算转矩，由表16-1查取 K = 1.3 ， 按式（16-1）计算 Tc=KT=K9550xP/n=253.2 N·m按

34、计算转矩，转速和轴径，因此选用 十字滑块 型十字滑块联轴器，查得有关数据，额定转矩Tn = 500 N·m，许用转速n= 250 r/min。 满足TcTn, nn, 适用。十二、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M10×6油面指示器选用游标尺M10起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉放油螺塞选用外六角油塞及垫片M10×6根据机械设计选择适当型号：起盖螺钉型号：GB578386 M10×12,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M10×12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB57838

35、6 M10×12,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。十三、箱体主要结构尺寸计算箱体用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成，箱体主要尺寸计算参看唐曾宝机械设计课程设计（第二版）表51箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）机座壁厚5机盖壁厚15机座凸缘厚度b5机盖凸缘厚度b 15机座底凸缘厚度b 210地脚螺钉直径Df10地脚螺钉数目N4轴承旁联结螺栓直径d112机盖与机座联接螺栓直径d28轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d410定位销直径D10凸台高度h

36、根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准箱体外壁至轴承座端面距离l1 C1+C2+(58)=34大齿轮顶圆与内机壁距离110齿轮端面与内机壁距离2 10机盖、机座肋厚m1 ,m25， 5轴承端盖外径（凸缘式）D260， 60十四、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度<12m/s，当m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十五、主要参考文献教材机械设计；机械设计手册第一卷；机械设计手册第二卷机械设计手册第三卷机械设计手册第四卷机械设计手册第五卷机械设计课程设计图册1、 陈立德·机械设计基础·第2版