设计说明书(单级圆柱齿轮减速器设计)

1、第 29 页2021-12-16机械设计基础课程设计说明书题目：带式输送机传动装置的设计 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 设 计 任 务 书一、 设计题目 带式输送机传动装置的设计1 运动简图如下：2原始数据：输送带工作拉力F/KN输送带工作速度v/(m/s)滚筒直径D/mm20001.64003工作条件：1） 机器功用： 由输送带运送物料，如：沙石，砖，煤炭，谷物等；2） 工作情况： 输送机连续工作，单向提升，有轻微冲击，工作时间10年，单班工作；二、设计工作量1.设计计算说明书1份；2.减速器装配图1张（A1图纸，手工绘图）；3.零件工作图2张（大齿轮、输入

2、轴，计算机绘图）。二、设计要求1. 设计计算：（1）要有详细的设计步骤，最后应有简短的结论 ；（2）为了清楚地说明计算内容，应附必要的插图 。2结束语：简要说明课程设计的体会，本设计的优、缺点及改进意见等；3参考文献资料：作者名、书名、出版地、出版者、出版年月。目录一、传动方案拟定3二、电动机选择4三、计算总传动比及分配各级的传动比5四、运动参数及动力参数计算6五、传动零件的设计计算71、 皮带轮传动的设计计算72、齿轮传动的设计计算10六、轴与键的设计计算141、输出轴（）的设计计算142、平键的选择（输出轴）193、输入轴（）的设计计算204、平键的选择（输出轴）22七、滚动轴承的寿命计算

3、23八、联轴器的选择24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5年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：输送带拉力F=2000N；带速V=1.6m/s；滚筒直径D=400mm；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：（1）传动装置的总效率（含输送带效率）：总=带×2减速箱轴承×齿轮×联轴器×滚筒轴承×滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.98

4、15;0.96=0.833 (2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=2000×1.6/1000×0.833=3.84KW 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.6/×400=76.43r/min 按指导书P10表2.3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=34。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=616。故电动机转速的可选范围为:nd=Ia×n筒=（616）×76.43=458.581222.88r/min符合这一范围

5、的同步转速有750、1000r/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。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，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Y132M1-6。其主要性能：额定功率：4KW，满载转速960r/min。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=960/76.43=12.562、分配各级传动比（1） 据指导书P10表2.3，取齿轮i齿轮=4（单级减速器i=34合理，最大8）（2） i总=i齿轮×I带i带=i

6、总/i齿轮=12.56/4=3.14四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机/i带=960/3.14=305.73(r/min)nII=nI/ i齿轮=305.73/4=76.43 (r/min)nIII=nII =76.43 (r/min)2、 计算各轴的功率（KW）PI=P电机输出×带=3.84×0.96=3.69KWPII=PI×减速箱轴承×齿轮=3.69×0.98×0.97=3.51KWPIII=PII×减速箱轴承=3.51×0.99=3.47KW3计算各轴扭矩（N·m

7、）T电机=9550×P电机输出/n电机=9550×3.84/960 =38.2 N·m TI=9550×PI/nI=9550×3.69/305.73=115.26N·mTII=9550×PII/nII=9550×3.51/76.43 =438.58 N·mTIII=9550×PIII/nIII=9550×3.47/76.43 =433.58 N·m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选带截型由课本P142表9-13得：kA=1.2PC=KAP=1

8、.2×4=4.8KW由课本P143图9-8得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本图9-8得，推荐的小带轮基准直径为112140mm 则取d小带轮=125mm d大带轮=n1/n2·d小带轮=960/305.73×125=392.5mm由课本P134表9-7，取d大带轮=400mm实际从动轮转速n大带轮实际=n小带轮d小带轮/d大带轮=960×125/400=300r/min转速误差为：(n大带轮-n大带轮实际)/n大带轮=(305.73-300)/305.73=0.019<0.05(允许)带速V：V=d小带轮n电机/60

9、5;1000=×125×960/60×1000 =6.28m/s在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心矩根据课本P144 初定中心距a0 公式得0. 7(d小带轮+d大带轮)a02(d小带轮+d大带轮)0. 7(125+400)a02×(125+400) 所以有：367.5mma01050mm 由课本P144式（9-18）得：L0=2a0+1.57(d小带轮+d大带轮)+( d小带轮-d大带轮)/4a0 =2×600+1.57(125+400)+(400-125)2/4×600 =2055.76mm根据课本P129图9

10、-3，取Ld=2000mm根据课本P144式（9-20）得：aa0+Ld-L0/2=600+2000-2055.76/2 =600-27.88 =572.12mm(4)验算小带轮包角1=1800-（d大带轮-d小带轮）/a×600 =1800-（400-125）/572×600=1800-28.850 =151.150>1200（适用）（5）确定带的根数根据课本P0=1.40KW P0=0.11KWK=0.92 KL=1.03得Z=Pd/(P0+P0)KKL =4.8/(1.40+0.11) ×0.92×1.03 =3.35(6)计算轴上压力由课本

11、P129表9-4 查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500Pd(2.5-K)/ KZV+qV2=500×4.8(2.5-0.92)/0.92×4×6.28+0.1×6.282N =167.94N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin1/2=2×4×167.94×sin151.15/2=1301.2N2、齿轮传动的设计计算4，模数m1.52,查表11-13取得齿宽系数1.0 （1）选择齿轮材料及精度等级 查课本P199表11-9取得齿轮精度为7级，齿面粗糙度为Ra£（1.603.2）um。查P19

12、6表11-7取得小齿轮的材料为45钢，采用调质热处理方法，硬度为217255HBS大齿轮的材料为45钢，采用正火热处理方法，硬度为162217HBS。综合小齿轮的硬度要大于大齿轮的硬度的2550HBS,取得小齿轮硬度为240HBS,大齿轮硬度为190HBS (2)按齿面接触疲劳强度设计（闭式软齿面传动） 1）确定大小齿轮齿数为提高传动的平稳性以及减少齿轮的加工量，齿轮1的齿数Z1(2440),取Z1=30，由此得Z2=Z1i齿=30´4=842）初估V=5m/s =1.5m/s查课本P201图11-28,1.5m/s对应的动载系数KV=1.15课本P202表11-10取得使用系数KA

13、=1.0端面重合度=1.883.2cos cos=1代入数据得=1.75查课本P202图11-29.取得齿间载荷分配系数Ka=1.1查课本P203图11-30，取得齿向分布系数K=1.05由此得K=KA·KV·K·K=1.328转矩T1T1=9.55×106×（PI×减速箱轴承）/nI=9.55×106×（3.69×0.98）/305.73= =112958.2N·m载荷系数k 取k=1许用接触应力HH= Hlim/SH由课本查得：HlimZ1=580Mpa HlimZ2=530Mpa通用齿轮和

14、一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0 （可查课本P206 表11-12）H Z1= Hlim/SH =580×/1.0Mpa=580MpaH Z2= Hlim/SH =530×/1.0Mpa=530Mpa3）齿面疲劳强度u=i齿=4查课本P204表11-11材料特性系数重合度系数0.87查课本P205图11-31取得重合度系数ZH=2.5带入所有数据得d157.624）计算模数m=2.07 (d1取最小值得出，应模数不应小于2.07)查课本P174表11-2，取得标准化的模数为m=2.5 5）齿轮参数计算计算分度圆直径d1=mz1=2.5×28=

15、70mm d2=mz2=2.5×84=210mm计算中心距：a=191.25mm计算齿宽:b小齿轮=d·d1=1×70=70mm b大齿轮= b小齿轮(510)mm=75mm(3)校核齿根弯曲疲劳强度1）查课本P205图11-32取得复合齿形系数YFs1=4.1 YFs2=3.92）复合度系数Y=0.25+=0.25+=0.6843）许用弯曲应力F = 查课本P207表11-12取得弯曲疲劳强度的最小安全系数SF=1.0查课本P207图11-35取得尺寸系数Yx=1.0查课本P207图11-34取得失效概率为1%时，试验齿轮的弯曲疲劳极限为 小齿轮：Flim1=2

16、40 大齿轮： Flim2=190所以许用弯曲应力为 小齿轮：F 1 =240大齿轮：F 2= =1904）齿根弯曲疲劳强度校核公式为：由上面的数据得：小齿轮：F1=55.4F 1大齿轮：F2=17.2F25）验算齿轮的圆周速度VV=1.176m/s(其中n1=321.07r/min)对照表11-9可知齿轮选7级精度是合适的。且由于与所选的Kv值差距不大，对K影响很小，故无需修正以上设计计算六、轴与键的设计计算1、输出轴（）的设计计算P=3.94KW n=107.02r/min T=351.59N.m（1）选择轴的材料，确定许用应力对于材料无特殊要求，所以选用45#钢，热处理方式为正火，查课本

17、P322表15-2，取得拉伸强度为b=600MPa查课本P329表15-7，取得对称循环应力=55MP（2）按扭转强度，初估轴的最小直径查课本P328表15-5取得45#钢材料系数A=110dA 由前面计算可得P=3.94KW，n=107.02r/min代入数据得： =36.59mm轴伸安装联轴器，最大直径处要安装齿轮，会有两个键槽存在，考虑补偿轴的可能位移，选用弹性柱销联轴器，查课本P339表16-1，取得工作情况系数k=1.3,由前面取得=351.59N.m,带入数据得457.07查指导书P123表10-48取得型号为LX3弹性柱销联轴器，标准孔径=40mm（3）设计轴的结构并绘制结构草图

18、（参考书本P321 例题）1）确定齿轮和轴承的润滑计算齿轮圆周速度：=0.392m/s齿轮采用浸油润滑，轴承采用脂润滑2）轴的结构设计由前面可得轴段=40mm轴肩高度=40×0.08=3.2 ，统一 (0.070.1)取0.08； 故40×1+2×0.08=46.2mm。该直径处将安装密封毡圈(毡圈有标准内径，查指导书)标准直径应取=50mm与轴承内径配合，为便于轴承安装，取=55mm，选定轴承代号为6211，内径为55mm。为了方便装配，按标准直径系列，查课本P328表15-6取得=60mm.起定位作用，60×1+2×0.08=69.6mm；

19、取得=70mm为轴承轴肩，查机械设计手册。取=64mm因为同为轴承配合，所以=55mm3）轴向尺寸的确定查指导书P123表4.32取得L=84mm，为了方便联轴器安装及定位(23)mm=82mm齿轮的轮毂宽度L=75mm，为了方便齿轮安装及定位=L(23)=753=72mm=2+3+B+2=12+5+21+2=40mm=2+3=12+5=17mm取=8.5mm=B+1=21+1=22mm （B为轴承厚度，1是挡油纸的厚度）=3B1+e+k+ 1查指导书P24得轴承端盖螺钉直径8e=1.2=9.6 （轴承端盖法兰厚度）查指导书P91，取得k=5.3mm （螺栓头厚度）=3B1+e+k+ 1 =3

20、B1+e+k+ 1 =（48+10-5-21-1）+9.6+5.3=46 所以两轴承中心间的跨距为=+22+23+B+2×1=75+2×122×5+21+2×1=132mm(4) 按弯扭合成强度校核轴径计算齿轮受力分度圆直径d=m·z=2.5×84210mm1）计算水平弯矩由前面计算得转矩=351.59N.m齿轮切向力=N齿轮轴向力N1674N110.5N.m2）计算作垂直面内的弯矩根据对称性可知齿轮轴向力609.5N40.2N.m作合成弯矩图（3）代入前面数据得117.6N.m3）求转（扭）矩对于脉动循环转矩0.6代入前面数据得24

21、1.5N.m （5）确定危险截面并校核（参考课本P329）7MPa经计算强度足够。2、平键的选择（输出轴）（1）类型齿轮轴径处选择普通平键A型，联轴器轴径处选择普通平键C型（2）由轴径确定键的主要尺寸1）根据齿轮轴径d4=60mm查课本P55表4-1取得b×h18×112）根据联轴器轴径40mm查课本P55表4-1取得键宽b×键高h14×9（3）轴段齿轮宽度75mm,L小于510mm70mm联轴器的工作长度82，取L80mm（4）校核齿轮轴径处A型健lLb701852mm键与轮毂键槽的接触高度k0.4h0.4×114.4mm许用挤压应力：联轴器

22、处为C型健lL8073mm键与轮毂键槽的接触高度k0.4h0.4×93.6mm许用挤压应力：故两个普通平键是合适的综上分析:齿轮轴径处选择普通平键A型18×11×70GB/T1096-2003联轴器轴径处选择普通平键C型14×9×80GB/1096-20033、输入轴（）的设计计算PI=4.15KW TI=123.44 N·m nI =321.07 r/min（1）选择轴的材料，确定许用应力选用45#钢并经正火处理查课本P322表15-2取得拉伸强度查课本P329表15-7取得对称循环应力（2）按扭转强度，初估轴的最小直径查课本P32

23、8表15-5取得45#钢材料系数A=110dA 代入数据得d25.8mm,考虑到有一个键槽，将直径增大5%，d127.1mmmm取圆整为30mm即轴的最小直径（3）设计轴的结构1）确定轴上零件的位置和固定方式：如草图所示，大带轮装配在轴的左端，采用普通键作周向固定，齿轮左端和右端都用轴身轴向定位，左右两端的轴承都用轴承端盖和轴身轴向定位。3） 确定各轴段的直径h=hmin（0.070.1）d 取0.08 计算30mm302*2.434.8mm 圆整取35mm352*2.840.6mm圆整取40mm初定轴承的型号：深沟球轴承6208型，其内径40mm,B18mm,D80mm取40mm，=46.4

24、mm 取50mmd5为齿轮齿顶圆直径 d5=m*（Z1+2ha*）=75mmmm，3）确定各轴段的长度：大带轮轮毂长度L=（1.52.0）d0=1.5*30=45mmd0为大带轮轮毂孔径（d0= d1=30mm）；：参考输出轴的第2轴段 46mm：此段为轴颈段，其长度可参考输出轴的第3轴段，=2+3+B+2=12+5+18+2=37mm （轴承6208的宽度B18mm）:小齿轮宽度为输入轴轴段4的长度由于是齿轮轴，所以：4、平键的选择（输出轴）（1）类型大带轮轴径处选择普通平键C型（2）由轴径确定键的主要尺寸根据输入轴第1轴段直径=30mm,查表4-1键宽b×键高h8×7（

25、3）轮毂第1轴段的长度为l1=45mm, l1L小于510mm=50mm；（4）校核大带轮轴径处C型键lL-0.5×b500.5×846mm键与轮毂键槽的接触高度：k=0.4h=0.4×7=2.8mm许可挤压应力：故此普通平键合适（5）型号故大带轮轴径处选择普通C型8×7×56GB/T10962003七、滚动轴承的寿命计算（1）求当量动载荷P根据式（14-5）得查课本P301表14-17取得X1，Y0，所以P由前面数据得:输出轴上的轴承：输入轴上的轴承：（2）计算需要的径向额定动载荷值查课本P229表14-14取得温度系数0.9查课本P229表

26、14-15取得冲击载荷系数1查课本P300表14-16取得轴承预期寿命荐用值40000轴承的基本额定动载荷的计算公式如下：带入数据得（输出轴上的轴承）=11137N11.137kN（输入轴上的轴承）=17963N17.963kN(4)选择轴承型号查有关轴承手册：输出轴上的轴承，根据55mm,选择6211轴承，其43.2kN11.137kN,所以轴承上选择轴承6211合适。输入轴上的轴承，根据40mm,选择6208轴承，其29.5kN17.963kN,所以轴承上选择轴承6208合适。八、联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传递转矩较大，又因减速器与工作机常不在同一

27、机座上，要求由较大的轴线偏移补偿，应选用承载能力较高的刚性可移式联轴器，查得选用LX3型号的，轴径直径为45的弹性注销联轴器。F=2000NV=1.6m/sD=400mmL=500mmn滚筒=76.43r/min总=0.833P工作=3.84KW电动机型号Y132M1-6i总=12.56i齿轮=4i带=3.14nI =305.73 r/minnII=76.43r/minnIII=76.43r/minPI=3.69KWPII=3.51KWPIII=3.47KWT电机=38.2 N·mTI=115.26 N·mTII=438.58 N·mTIII=433.58N

28、83;md大带轮=392.5mm取标准值d大带轮=400mmn大带轮=300r/minV=6.28m/s367.5mma01050mm取a0=600Ld=2000mma=572mmZ=4根F0=167.94NFQ =1301.2N Z1=30Z2=120T1=112958.2N·mmHlimZ1=580MpaHlimZ2=530MpaH Z1=580MpaH Z2=530Mpad158.06m=2.5mmd1=70mmd2=210mmb小齿轮=70mmb大齿轮=75mmFlim1=230MpaFlim2 =190MpaF 1 =240F 2= =190F1=55.4MpaF2=16.4Mpad最小轴径=40mmd1=40mmd2=50mmd3=55mmd4=60mmd5=70mmd6=64mmd7=55mml1=82 mml2=46 mml3=40 mml4=72 mml5=8.5 mml6=8.5 mml7=22 mmL80mmd130mmd235mmd340mmd450mmd575mmd650mmd740mml1=45mml2=46 mml3=37mml4=99 mml5=37 mm普通C型8×7×56GB/T10962003输出轴轴承：6211输入轴轴承：6208减速器箱体的