带式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器

1、机械设计基础课程设计说明书设计题目带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器目录第 1章 概述 .11.1设计的目的 .11.2设计的内容和任务 .11.2.1设计的内容 .11.2.2设计的任务 .21.3设计的步骤 .2第 2章传动装置的总体设计 .32.1拟定传动方案 .32.2选择原动机电动机 .32.2.1选择电动机类型和结构型式 .32.2.2确定电动机的功率 .42.2.3确定电动机的转速 .52.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配.72.3.1计算总传动比 .72.3.2合理分配各级传动比 .72.4算传动装置的运动和动力参数 .82.4.10 轴（电机轴）输入功率、转速、转矩

2、.82.4.21 轴（高速轴）输入功率、转速、转矩.82.4.32 轴（低速轴）输入功率、转速、转矩.82.4.43 轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩.9第 3章 传动零件的设计计算 .103.1减速箱外传动零件带传动设计.103.1.1带传动设计要求 .103.1.2V 带传动设计计算 .103.2减速器内传动零件齿轮设计.143.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数.143.2.2按齿面接触强度设计 .143.2.3按齿根弯曲强度计算 .163.2.4、齿轮几何尺寸计算 .183.3轴的设计 .193.3.1主动轴的设计 .193.3.2从动轴的设计 .21第 4章部件的选择与设计 .

3、244.1轴承的选择 .244.1.1输入轴轴承 .244.1.2输出轴轴承 .244.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算.254.3轴承端盖的设计与选择 .264.3.1类型 .264.4滚动轴承的润滑和密封 .274.5联轴器的选择 .284.5.1、联轴器类型的选择 .284.5.2、联轴器的型号选择 .284.6其它结构设计 .284.6.1通气器的设计 .284.6.2吊环螺钉、吊耳及吊钩 .294.6.3启盖螺钉 .294.6.4定位销 .304.6.5油标 .304.6.6放油孔及螺塞 .314.7箱体 .31第 5 章 结 论 .错误 ! 未定义书签。参考文献： .错误 !

4、未定义书签。2第1章概述1.1 设计的目的设计目的在于培养机械设计能力。设计是完成机械专业全部课程学习的最后一次较为全面的、重要的、必不可少的实践性教学环节，其目的为：1. 通过设计培养综合运用所学全部专业及专业基础课程的理论知识，解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。2. 通过设计的实践，掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。3. 进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等） 。1.2 设计的内容和任务1.2.1 设计的内容本设计的题目为单级直齿圆柱齿轮减速器，设计的

5、主要内容包括以下几方面：（1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器装配图及典型零件图；（5）编写设计计算说明书。1.2.2 设计的任务（1）减速器装配图 1 张（ 0 号图纸）（2）输入轴输出轴零件图各1 张（3）齿轮零件图 1 张（4）减速器箱体零件图1 张（5）设计说明书 1 份1.3 设计的步骤遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行：1. 设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，熟悉设计对象。2. 传动装置的总体设计 根据设计要

6、求拟定传动总体布置方案，选择原动机，计算传动装置的运动和动力参数。3. 传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。4. 装配图绘制 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。5. 零件工作图绘制 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。6. 编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并写出设计总结。2第 2 章传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。2.1 拟定传动方案机器通常由原动机、传动装置和

7、工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。2.2 选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。2.2.1 选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机

8、应用最多，目前应用较300 广的 Y 系列自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为 380V，其结构简单、起动性能好，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、无特殊要求的场3合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2.2.2 确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。1. 带式输送机所需的功率 Pw由1 中公式（ 2-2 ）得： PwFV / 1000950 1.5 /10001.425 kW设计题目给

9、定：输送带拉力F（N）=950N输送带速度 V(m/s)=1.5m/s2. 计算电动机的输出功率 PdV 带传动效率：带0.95滚动轴承（每对）： 轴承0.99圆柱齿轮传动：齿轮联轴器：传动滚筒效率：齿轮联轴器滚筒0.980.99 （一个）0.96得电动机至工作机间的总效率：带4滚筒4总轴承齿轮联轴器0.95 0.99 0.98 0.99 0.96 0.85电动机的输出功率： PdFV9501.5100010001.68kW总0.85选取电动机额定功率 Ped2.2kW42.2.3 确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动

10、比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有3000r / min ， 1500r / min ，1000 r / min ，750r / min ，常选用 1500 r / min 或 1000r / min 的电动机。1.计算滚筒的转速 nw由公式 nw100060V 计算滚筒转速 nw ：D工作机的转速：nw1000 60V1000 60 1.5119.43 / minD240r设计题目给定：滚筒直径D=240mm输送带速度 V(m/s)=1.5m/s2. 确定电动机的转速 nd由课件数据可知单级圆柱齿轮减速器推荐传

11、动比范围为i齿轮3 6，由课件数据得 V 带传动比范围为 i带2 4 ，所以总传动比合理范围为i总624，故电动机转速的可选范围是：nd(6 24 )119.43 r / min716 .58 2866 .32 r / min符合这一范围的同步转速有750r/min 、 1000r/min 、1500r/min ，初选同步转速为 1000r/min 和 1500r/min 两种电动机进行比较。5由机械设计课程设计书中的表201 查得：方额定功电动机转速n/(r/min)电动机型号率总传动比案（KW）同步转速满载转速1Y112M-62.210009407.872Y100L1-42.2150014

12、3011.97由表中可知，方案2 的传动比比较小，传动装置结构尺寸较小，因此，可采用方案 2，选定电动机的型号为Y112M-6。其主要参数如下：表 2-1电动机相关参数型号额定率满载转速满载扭矩总传动比外伸轴直外伸轴长中心高径 D度 EHY112M-62.2kw940 r/min2.07.8728mm60mm112mm带式输送机相关参数皮带速度皮带拉力卷筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率1.5m/s950N240mm平稳连续12 小时10 年119.43r/min1.68kw62.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速nm 和工作机主动轴的转速nw 可得传动装置

13、的总传动比 inm / nw 对于多级传动 ii1 i2 i 3in 计算出总传动比后， 应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。2.3.1 计算总传动比由电动机的满载转速 nm940r / min 和工作机主动轴的转速nw 119.43r / min ， 可得：总传动比 i nm / nw9407.87119.432.3.2 合理分配各级传动比由参考数据得，取带传动比i1i带2.3 ， i7.87则 单级减速器传动比i 2i7.87i 减3.42i带2.3表 2-3 传动比分配总传动比电机满载转速电机 - 高速轴高速轴 - 低速轴卷筒转速i=7.87940r/mini1 =

14、2.3i2 =3.42119.43r/min72.4 算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。2.4.10 轴（电机轴）输入功率、转速、转矩P0Pd1.68kWn0nm940r / minT09550Pd / nm 95501.6817.07N ? m9402.4.21 轴（高速轴）输入功率、转速、转矩PIP01 Pd ?带 1.68 0.95 1.60 kWnIn0 / i1nm / i带940408.7r / min2.3TI9550 PI / nI95501.6037.39 N

15、 ? m408.72.4.32 轴（低速轴）输入功率、转速、转矩PIIPI轴承齿轮1.60 0.990.98 1.55kWnIInI/ i2408.7119.5r / min3.42TII9550PII/ nII1.55123.87N ? m9550119.582.4.43 轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩PIIIPII轴承联轴器1.55 0.990.99 1.52kWnIIInII119.5r / minTIII9550 PIII/ nIII1.52121.47 N ? m9550119.5各项指标误差均介于 +5%-5%之间。各轴运动和动力参数见下表：表 2-4各轴运动和动力参数轴名功率

16、P (/kw)转矩 T（ N/ m） 转速n 传 动 比效率(r/min)i0 电机轴1.6817.079402.300.95轴1.6037.39408.73.420.97II轴1.55123.87119.510.98III滚 筒1.52121.47119.5轴注：各轴输出都是依据该轴输入乘以该轴承效率得出，一对滚动球轴承效率取 0.99.9第 3 章 传动零件的设计计算3.1 减速箱外传动零件带传动设计3.1.1 带传动设计要求1.带传动设计的主要内容选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况

17、；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。3.1.2V 带传动设计计算1、确定计算功率查得工作情况系数K A1.2PcaK A Pd1.21.682.016kW2、选择 V 带的带型根据 Pca2.016kW 及 nm940r / min , 由资料选用 A 型3、确定带轮的

18、基准直径dd 并验算带速 v10初选小带轮的基准直径dd 1由机械设计基础教材表6.14 ，取小带轮的基准直径d d 1100 mm验算带速 v按公式验算带的速度vdd1n3.14100 9401000604.92m / s601000因为 5m / s v25 m/ s , 此带速不合适。重新设计。取 dd1 = 150mmvdd 1n3.14150 940> 5 m/s，此带速合适。1000607.38m/ s601000计算大带轮的基准直径。根据中公式计算大带轮的基准直径dd 2dd 2i带 dd12.3 150345mm取标准值 d d 2355mm4、确定 V 带的中心距 a0

19、 和基准长度 Ld根据公式0.7 dd1 dd 2a0 2 dd1dd 2 ,初定中心距a0700mm由公式计算所需的基准长度d d 2dd12Ld 0 2a0dd1 dd 24a022700150355355150 242208mm270011选带的基准长度 Ld2240mm计算实际中心距 a由公式计算实际中心距aldl d 07002240 2208a a02716mm25、验算小带轮上的包角1根据公式计算：180dd 2dd 157.3355 15057.31180163.59 120a716满足要求。6、计算 V 带的根数 z计单根 V 带的额定功率 pr算由 dd 1 150mm 和

20、 nm940r / min , 查 表得 P01.77kw根据 nm940r / min 、 i 2.3和 A 型带查表得P0 0.11 kW查表 6.11得 K0.961，查表 6.3得 K L1.06 ,于是由 2中公式 8-26 ：PcaK A PzPrP0P0 KK LPrP0P0 KK L(1.77 0.11)0.9611.061.915kW计算 V 带的根数 zPca2.0161.05z1.915Pr取 2 根127、计算单根 V 带的初拉力的最小值F0查表 6.2 得： q=0.105kg/m根据公式计算：F0 500 2.5K Pcaqv 2Kzv5002.50.9612.01

21、60.1057.382115.09N0.96127.38应使带的实际初拉力F0 。8、计算压轴力压轴力的最小值公式得：Fp min2zF0 sin12 2 115.09 sin 163.59455.65N229、带轮结构设计V 型带传动相关数据见表3-1V。表 3-1V 型带传动相关数据计算功率传动比 i带速单根初拉力Pca （kw）V (m/s)带型根数（N）2.0162.37.38A2115.09压轴力小带轮直径大带轮直径中心距基准长度（N）(mm)(mm)(mm)（mm）小带轮包角455.651503557002240163.59 0133.2 减速器内传动零件齿轮设计3.2.1 选择齿

22、轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动2.齿轮精度等级带式输送机为一般机器速度不高，由数据得，选择 7 级精度3. 材料 由资料选择：两者材料硬度差为 40HBS小齿轮40Cr调质硬度 270HBS大齿轮45钢调质硬度 230HBS4.试选择小齿轮齿数z125大齿轮齿数z2i12 ? z13.422585.5取 z286齿数比 u1i123.423.2.2 按齿面接触强度设计1.确定公式内各计算数值试选载荷系数K t1.3小齿轮转矩 T1 9.55 106 PI9.551061.603.74 10 4 N mmnI408.7

23、1由课本的表 8.11 中查得材料弹性影响系数 zE189.8MPa 2齿宽系数：由资料中知齿宽系数d114由资料中按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限：H lim 1 600MPa550MPaH lim 2由资料中取接触疲劳寿命系数ZHN 10.90Z HN 20.95计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数 S=1由资料中查得H 1ZHN1H lim 10.90600540MPaS1H 2ZHN2H lim 20.95550MPaS1522.532K tT1? u113.52ZE计算由式 d1t?du1 H 试算小齿轮分度圆直径d1t32K tT1 ? u1 1 ?3.52Z Ed1tdu1H1.33.7410 43.4213.522189.8313.42522.546.84mm计算圆周速度 vvd1tn146.84 408.7601000601.00m / s1000计算齿宽 bbdd1t141.3146.84mmb计算齿宽与齿高比15模数mtd1t46.84