单机减速器V带设计机械设计课程设计

1、机械设计根底课程设计任务书(机电与汽车工程学院2021级)一、设计课题设计题目：带式输送机传动装置减速器设计原始数据组别驱动卷筒的圆周 力 F(KN)驱动卷筒的直径D (mm)运输带的线速度v (m/s)使用年限T(年)15420262 145001316362001.86423003.565 13.23802.56工作情况：平稳,两班制(连续16个小时),每月工作20天二、工作量1、设计说明书一份2、大齿轮零件图一张3、低速轴(大齿轮轴)零件图一张三、设计说明书的内容：1、拟定传动方案2、选择电动机3、计算总传动比和分配传动比4、传动装置运动和动力参数5、v带的设计(1)普通v带传动的设计计

2、算(2)小带轮结构设计,画出结构图,标上尺寸6、齿轮传动设计计算(按直齿圆柱轮传动设计)(1)直齿圆柱轮传动设计计算(2)直齿圆柱齿轮几何尺寸,算出两个齿轮的几何尺寸(3)大齿轮结构设计,画出结构图,标出尺寸7、低速轴(大齿轮轴)的结构尺寸设计与受力分析计算.画出结构图,标上尺寸,画出 轴的受力分析图,计算出支座反力,为滚动轴承寿命计算做准备8、联轴器的选择9、低速轴大齿轮轴上的滚动轴承寿命计算选择深沟球轴承10、设计小结11、参考书目四、设计进度安排表供参考阶段主要工作内容时间天一下达任务书,作有关说明,并做好有关准备工作二完成总体方案计算及相应说明书的内容.三完成设计书5-6四完成设计书7

3、-9,完成轴的设计五完成零件图,并完成说明书的其余局部六整理计算中的有关内容,写好说明书,并做好辩论准备七辩论,终结五设计要求设计过程参考设计指导书进行,在设计之前务必先通过读并消化第一篇及相关内容机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定 4二、电动机的选择.5三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 .7四、传动装置的运动和动力设计.8五、普通V带的设计.10六、齿轮传动的设计 .13七、轴的设计 .18八、滚动轴承的设计 19九、联轴器的设计20十、设计小结 .21 计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：带式输送机传动装置减速器设计1、工作条件：载荷平稳,使用年限 6年,工作为二班

4、工作制连续 16 小时,每月工作20天.2、原始数据：滚筒圆周力 F=4000N;带 速 V=3m/s ;滚筒直径D=500mm ;方案拟定：采用V带传动与齿轮传动的组合,即可满足传动比要求,同时由于 带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单, 本钱低,使用维护方便.1.电动机 2.V 带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器5.滚筒6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择 Y系列三相异步电动机,此系列电动 机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,具结构简单,工作可靠,价格低 廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机 械.2、电动机容量选

5、择：电动机所需工作功率为：式1： Pd=Pw/ T a kw由式(2): P W=F V/1000 (KW)因此Pd=FV/1000 t a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：2刀总一刀1*"2Xt3X14Xt5式中：“1、2、刀3、刀4、5 5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器 和卷筒的传动效率.取“ 1 =0.96,“ 2 = 0.98,“ 3 = 0.97, =0.97 刀 5= 0.96那么： 刀总=0.96 X 0.982 X 0.97 X 0.99 X 0.96 =0.85所以：电机所需的工作功率：Pd = FV/1000 总=(4000 X 3)/(1000 X

6、 0.85)=14.12 (kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为：n 卷筒= 60X 1000 V/ (兀 D)=(60X 1000X3)/ (4 2 0 兀)=136.42 r/min根据机械课程设计手册P 4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I '=36.取V带传动比I 1 ' = 24 .那么总传动比理论范围为：I a' =624.故电动机转速的可选范为N' d=I'aX n 卷筒=(624)X 136.42=818.52 3274.08 r/min那么符合这一范围的同步转速有：1000、1500和3000r/min根据

7、容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号：(如下表)方 案电动机型 号额定 功率电动机转速(r/min)电动机重重N参考 价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M2-215300029301255.6521.483.56.142Y160L-415150014601445.9610.72.54.283Y180L-61510009701958.897.1532.37综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比, 可见第方案比较适合.此选定电动机型号为 Y160L-4电动机主要外形和安装尺寸：其主要性能:中央高H外形尺寸L X(AC/2+AD)

8、XHD底角安装尺寸A XB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D X E装键部位尺寸FX GD160600 X 337.5X385254X 2541542 X 11012X8三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:由选定的电动机满载转速 nm和工作机主动轴转速n1、 可得传动装置总传动比为：ia=nm/n=nm/n 卷筒=1460/136.42= 10.7总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0Xi (式中i.、i分别为带传动和减速器的传动比)2、分配各级传动装置传动比：根据指导书 P7表1,取i0=2.5 (普通V带i=24)由于：ia=ioxi所以：i = ia/i.=10.7/2,5

9、=4.28四、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为I轴,n轴, .以及10.11, .为相邻两轴间的传动比 刀01,刀12,.为相邻两轴的传动效率 Pl,Pn ,.为各轴的输入功率(KW)Ti,Tn,.为各轴的输入转矩(Nm)ni ,nn,.为各轴的输入转矩(r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转数：I 轴：nI =nm/ i0=1460/2.5=584 (r/min)n 轴：nn= n i / i1 =584/4.28=128.04 r/min卷筒轴：nm= n n(2)计算各轴的功率：I

10、 轴：Pi =PdX01 =PdX1n 轴：Pn= Pi X T 12= PiX“2Xt3=13.56X0.98X0.97 =12.89 (KW)卷筒轴：Pm= Pn - t 23= Pn " 2 刀 4=12.89X0.96X0.99=12.25 (KW)电动机轴输出转矩为：Td=9550 Pd/nm=9550X14.12/1460=92.36 N mI 轴：Ti = Td - i0 - t 01= Td - i0 - t 1=92.36X2.5X 0.96=221.66 N mn 轴：Tn= Ti i1 T 12= Ti i1 T 2. T 4=221.66X4.28X0.98X

11、0.99=920.43 N m卷筒轴输入轴转矩：T m= T n - T 2- T 4=920.43X 0.96X 0.99=874.78 N m计算各轴的输出功率：由于in轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P'i=PiXt轴承=13.56X0.98=13.29 KWP"= Pn x n 轴承=12.89X 0.98=12.63 KW计算各轴的输出转矩：由于In轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：那么:T'i = Ti X 4轴承=211.66X 0.98=207.37 N mT' 口= Tn X 4轴承=920.43X0.98=902.02 N

12、 m综合以上数据,得表如下:轴名效率P (KW)转矩T (N m)转速n传动比i效率T输入输出输入输出r/min电动机轴14.1292.3614602.5I轴13.5613.29221.66207.375845.96n轴12.8912.63920.43902.02128.041.0卷筒轴12.25874.78128.04五.V带的设计(1)选择普通V带型号由 Pc=Ka P=1.2x 15=18 ( KW)根据课本P134表9-7得知其交点在B型交界线处,方案：取B型V带确定带轮的基准直径,弁验算带速：那么取小带轮d1=140mmd2=n1 d1 (1- £ )/n2=i d1 (1

13、- £ )=2,5X140X (1-0.02)=343mm由表9-2取d2=343mm (虽使n2略有减少,但其误差小于 5%,故允许)带速验算： V=n1 - d1 兀 / (1000X60)=1460X140 -兀 / (1000X60) =10.7 m/s介于525m/s范围内,故适宜确定带长和中央距 a：0.7 - (di+d2)< a0<2 - (di+d2)0.7X ( 140+343) WaoW2X ( 140+343)338.1 <ao< 966初定中央距a0=500 ,那么带长为l-0=2 a0+兀(di+d2)+ (d2-di) 2/(4

14、- a.)=2X500+兀(140+343) /2+ (343-140) 2/(4X500)=1779.3 mm由表9-3选用Ld=1600 mm的实际中央距a=a0+(L d-L 0)/2=500+(1600-1779.3)/2=410.35mm验算小带轮上的包角a 1民 1=180-(d2-d1)x57.3/a=180-(343-140) x 57.3/410.35=151.65>120 适宜确定带的根数Z=Pc/ (P0+AP0) - Ka - Kl)=18/(2.83+0.46) X 0.93X 0.92) = 6.39故取7根B型V带计算轴上的压力由书9-18的初拉力公式有F0

15、=500 Pc - (2.5/Ka -1) /z c+q - v2=500X 18X (2.5/0.93-1) / (7X 10.7) +0.17X 10.72 =222.31 N由课本9-19得作用在轴上的压力Fq=2 z F0 sin(民=2X 7X 222.31 x sin(151.65/2)=1477.91 N带轮示意图如下:六、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级.小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质, 齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为 200HBS (1)、初选主要参数Zi=20 , u=3.5Z2=Z

16、i u=20X 3.5=70查 P180 图 8.52 P182 图 8.54 得b H Iim1 =575MPab H Iim2 =560Mpaa f lim1 =250MPaa f lim2 =225Mpaa H1 =0.9 a H Iim1 =0.9X 575MPa = 517.5MPab h2 =0.9 6 h iim2 =0.9 X 560MPa = 504.0MPa° f1 =1.4 ° f iim1 =1.4 X 250MPa = 350.0MPaa f2 =1.4(yFiim2=1.4 X225MPa=315.0MPa(2)按接触强度设计.圆柱齿轮分度圆直径

17、3k1u 1dACmAd 、里d (Th2 u取bH= b H2=504.0MPa小齿轮名义转矩 T1=9.55 X 106x P/n1=9.55 x 106 x 13.29/584=217x 103 N , mm=217 N , m查 P180 表 8-15 表 8-14 得 Ad=12.6 Cm=1 取.b=0.8,由于原动机为电动机,中等冲击,选8级精度.荷载系数选 K=1.5(T F1(3)计算小齿轮分度圆直径di>CmAd 3 | kT1 2 uH = d1=97.28、里 d cth!u确定模数由公式 m=di/zi=97.28/20=4.864查P144表8-1取标准模数值

18、 m=5(D确定中央距a=m(z1 +z2)/2=5(20+70)/2=225 mm计算齿宽 b=" d a=0.8 x 225=180 (mm取 b1=185mmb2=b=180ha=m=5d=mz=100p=5兀hf=1.25m=6.25db=d cos as=5 兀 /2h=2.25m=11.25da=d+2ha=110e=5 兀 /2c=0.25m=1.25df=87.5u=225计算零件尺寸(4)校强度由课表表核弯曲本 P1808.158.16 查的 Yfs1=4.38, YFS2=3.88,Cm=1, Am=12.6 带入式课本(8-62)浊区12.6"5 &q

19、uot;亿3.38 =27.19< UF1bd1m180 m 97.28 黑 5LCmAKTYFS20"F2=bdm_ _ 3_ _一一1 12.61.5217.333.38180 97.285=24.08< "2故满足齿根弯曲疲劳强度要求七轴的设计输出轴的设计计算(1)确定轴上零件的定位和固定方式(如图)1, 5滚动轴承 2一轴3齿轮 4一套筒 6一密封盖7一键 8一轴承端盖9一轴端才3圈 10半联轴器(2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质,硬度217255HBs轴的输入功率为 Pn=12.89 KW转速为 nn =128.04 r/min根据课本P205

20、 (13-2)式,弁查表13-2,取c=110c P.12.89d)C-3 = 110 x 3 = 51.17 mm n128.04(3)确定轴各段直径和长度0从联轴器开始右起第一段,由于联轴器与轴通过键联接,那么轴应该增加5%,取 55mm,根据计算转矩 Tc=Ka X T n =1.2 X 920.43=1104.52Nm,查标准GB5014 85,选用HL4弹性联轴器,半联轴器长度为l1=84mm,轴段长L1=82mm右起第二段,考虑联轴器的轴向定位要求,该段的直径取62mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器左端面白距离为15mm,故取该段长为L2

21、=58mm右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,那么轴承有径向力,而轴向力为零,选用6213型轴承,其尺寸为dXDXB=65X 120X23,那么该段的直径为 65mm,长度为L3=45右起第四段,该段装有齿轮,并且齿轮与轴用键联接,直径要增加5%,大齿轮的分度圆直径为350mm,那么第四段的直径取70mm,齿轮宽为b=180mm,为了保证定位的可靠性,取轴段长度为L4=178mm区右起第五段,考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩,取轴肩的直径为 D5=80mm,长度取L5=15mm右起第六段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为D6=65mm,长度L6=50mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向0

22、大齿轮分度圆直径：di=350mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =9.02x105n - mm求圆周力：Ft=2T2/d2=2 X 9.02x 105/350=5154.29N求径向力 Fr=Ft tan a =5154.29X tan200 =1876N(5)轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置,建立力学模型.水平面的支反力： RA=RB=Ft/2 = 2577 N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承那么Fa=0刃B么 Ra'=RB'=FrX 121/242= 938 N(6)画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩： Mc=RaX 121= 31

23、1.84 Nm垂直面的弯矩： Mci'= Mc2'=Ra'x 76=133.5 Nm合成弯矩：(7)画转矩图： T= 9.55X 103xP2/n2= 9.55X 103X 12.89/128.04=961.41 N m(8)画当量弯矩图由于是单向回转,转矩为脉动循环, a =0.6可得右起第四段剖面 C处的当量弯矩：(9)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面 C处当量弯矩最大,而其直径与相邻段相差不大, 所以剖面C为危险截面. M - C2=655.75Nm , 0 b=650 Mpa(y-1 =60Mpa贝U： (re= M '' C2/W= M '' C2/(0.1 D43)=655.75X 1000/(0.1 X703)=19.12Nm< (t-i右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小,故