精密机械课程设计说明书带传动加齿轮传动

1、目录设计任务书3传动方案的拟定及说明4 电动机的选择4 计算传动装置的运动和动力参数5 传动件的设计计算6 轴的设计计算10 滚动轴承的选择及计算14键联接的选择及校核计算15 联轴器的选择16减速器附件的选择17 润滑与密封19设计小结20参考资料目录21 一、设计任务书设计题目：直齿圆柱齿轮减速器的设计1 总体布置简图：滚筒输送带电动机减速器 皮带传动副 2 工作情况： 该输送机每日工作8小时，每年工作250天, 使用年限10年，载荷平稳。 3原始数据：滚筒转矩T=130N·m；带速V=1.6m/s；滚筒直径D=320mm：传动装置总效率=0.82。 4 设计内容 （1. 电动机

2、的选择与运动参数计算； （2. 直齿圆柱齿轮传动设计计算 （3. 轴的设计 （4. 滚动轴承的选择 （5. 键和联轴器的选择与校核； （6. 装配图、零件图的绘制 （7. 设计计算说明书的编写 5 设计任务 （1 减速器总装配图一张 （2 轴零件图一张 （3 设计说明书一份 6 设计进度 （1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 （2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计 （3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 （4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、传动方案的拟定及说明由题目已知传动机构类型为：V带单级直齿圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。一个好

3、的传动方案，除了首先应满足机器的功能外，还应当具有工作可靠、结果简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及使用维护方便等优点。估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动方案，由已知计算驱动卷筒的转速： 选择1000r/min或1500r/min的电机作为原动机，则总传动比约为915。而V带传动传动比为24，圆柱齿轮传动比为36，由于题目要求传动机构设计为V带单级直齿圆柱齿轮传动。所以初步拟定圆柱齿轮传动比为4，所以V带传动传动比为24，符合传动件的传动比要求。三、电动机的选择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:传动装置的总效率及各级效率的分配：总=1带&

4、#215;2轴承×3齿轮×4联轴器×5滚筒       =0.94×0.98×0.96×0.99×0.956=0.82卷筒转速轴转速：电机所需的工作功率：电动机输出功率：选定电动机额定功率：3、确定电动机型号:电动机转速范围：   按机械设计、机械设计基础课程设计（王昆等主编.北京：高等教育出版社，1996（2006重印）（以下简称课设）P4表2-1推荐的传动比合理范围，取V带传动比=24，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=

5、36。故电动机转速的可选范围为572.952291.8r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500r/min。初选同步转速分别为1000 r/min和1500r/min的两种电动机进行比较：方案电动机型号额定功率kW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带传动单级齿轮1Y112M-62.21000940459.842.464.02Y110L1-42.2150014203414.8734.96(表格中总传动比)由表中数据可知两个方案均可行，但方案1的总传动比比较小，传动装置结构尺寸较小。因此，采用第1个方案比较适合，选定电动机

6、型号为Y112M-6 。四、计算传动装置的运动和动力参数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=940/95.5=9.84362、分配各级伟动比（1） 据课设P7表2-4，取齿轮i齿轮=4（单级减速器i齿轮=36合理）（2） i总=i齿轮×i带i带=i总/i齿轮=9.8436/6=2.0953、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速n0=n电机=940r/minn= n0/i带=940/2.095=382r/minn= n/i齿轮=382/4=95.5r/min2、 计算各轴的功率P0=2.2kWP= P0×带=2.4×0.96=

7、2.068kWP= P×轴承×齿轮=2.068×0.98×0.96                 =1.94557kW4、 计算各轴扭矩（N;mm） =22350Nmm  =51700Nmm   =194557Nmm    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带截型由精密机械设计（庞振基

8、 黄其圣主编.北京：机械工业出版社，2000.7）（以下简称精设）P122表7-5得：=1.0 由精设P122图7-17得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由精设P122图7-17得，推荐的小带轮基准直径为75100mm   则取D1=106mm   D2= n/ nD1=940/95.5×106=255.54mm由精设P123表7-7，取D2=265mm(3）验算带速v。   实际从动轮转速转速误差为：<0.05(允许)带速v：在525m/s范围内，带速合适。 (4) 确

9、定带的基准长度根据精设P123式（7-29）得所以初定中心距a0=500mm, 根据精设P118式（7-12）计算带的近似长度L根据精设P116表7-3选取（5） 确定实际中心矩(6)验算小带轮包角（适用）（7）确定带的根数根据精设P124表（7-8）=0.97kW根据精设P125表（7-10）=0.11kW根据精设P125表（7-9）=0.95根据精设P116表（7-3）=0.99 V带的根数取Z=3(8)计算轴上压力由精设P126表7-11查得A型V带单位长度质量q=0.1kg/m，由精设P126式（7-33）单根V带的张紧力：   =117.33N则作用在轴

10、承的压力，由精设P125式（7-32）9)带轮的设计 根据课设P64表（91）小带轮用实心式普通V带带轮，大带轮用孔板式普通V带带轮。2. 确定齿轮结构尺寸1） 选择齿轮材料和类型考虑减速器外轮廓尺寸不宜过大，大小齿轮都选用40Cr，小齿轮表面淬火，4056HRC，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为300HBS，二者材料硬度差为40HBS。精度等级选用7级精度，两个齿轮均为直齿齿轮。2） 确定许用应力（1） 许用接触应力：由精设P170式（839）知按精设P171表810查得 17HRC+20 N/mm2（17×4820）N/mm2836 N/mm22HBS+69 N/mm2（2&#

11、215;30069）N/mm2669N/mm2故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出。对于调质处理的齿轮，SH1.1由于载荷稳定，故按精设P171式（841）求齿轮的应力循环次数NHNH60 nt其中n295.5r/min ，t8×250×10h20000 hNH60×95.5×200001.146×108循环基数NH0由精设P171图841中查得，当HBS为300时，NH02.5×107。因NH NH0，所以KHL1。（2）许用弯曲应力由精设P174式（846）知由精设P174表811知600N/mm21.8HBS1.8×

12、;300 N/mm2540 N/mm2取SF2，单向传动，取KFC1。由于载荷稳定， 因NFVNFo，所以KFL1。得 F1600/2 N/mm2300 N/mm2F2540/2270 N/mm2（3）计算齿轮的工作转距T9550000P/n19550000×2.068/382 N/mm51700N/mm（4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径由式（838）知d1=Kd,初步计算时，取Kd84 2d=1,表（89）1.05，图（838）d1=Kd47.73mm取d1=50mmbdd1=1×50mm50mm选定m=2mm，则u =4, Z1d1/m=25，Z2u.z1=100中

13、心距am/2（Z1 Z2）2/2×（25100）1255)验算接触应力取ZH=1.76，Ze=1(直齿轮)，ZE2712由式（837）Khv=1.05(7级精度齿轮)541.41N/mm2<H2(接触强度足够)齿轮圆周速率U=d1n1/ 60*100=0.96m/s6) 验算弯曲应力由式（843）知F2YFT1KKV/d12dm由图844查得 Z125 YF13.98Z2100 YF23.75F1/YF1300/3.9875.37N/mm2F2/YF2270/3.7572.0 N/mm2F1/YF1>F2/YF2，故应验算大齿轮的弯曲应力F23.75×2

14、5;51700×1.05×1.05/502/1*285.50 N/mm2F2（弯曲强度足够）7）标准直齿圆柱齿轮几何尺寸（大齿轮）齿顶高2×12 mm齿根高1.251.25×22.5mm全齿高+2 +2.54.5mm齿顶圆直径+2200+2×2204mm齿根圆直径-22002×2.5195mm基圆直径cos200cos187.94mm齿距pm3.1426.28mm齿厚sp/23.14mm齿槽宽es3.14 mm压力角8）计算齿轮上的作用力。圆周力：F1t=2T1/d1=2×51.7×1000/50=2068NF2t

15、=2T2/d2=2×194.557×1000/200=1945.57N径向力：F1r= F1t×tan=2068×tan20=752.69NF2r= F2t×tan=1945.57×tan20=708.13N而轴向力为零。以上公式都是参考精设六、轴的设计计算1、轴选45号钢，故118107。按精设式（102）可以算出轴的最小直径：考虑键槽对轴的强度等因素的影响，应把上面的计算值略为增大： 18.7920.72mm29.2232.23mmd2通常作为轴的外伸段安装联轴器处的直径,轴上装有齿轮、带轮和联轴器处的直径应参照课设P117选标准

16、值，d2选35mm的轴径比较合适（即dmin=35mm）。2、各段轴直径的设计：根据课设P26，相邻轴径不同即形成轴肩，当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度。当配合处轴的直径小于80mm时，轴肩差一般可取610mm。如果两相邻轴段的直径变化仅仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时，两直径差略有差别即可，可选15mm。按照这个原则，根据上面计算出来的轴的最小直径，高速轴由小端到大端可以设计出各段轴的直径，分别为：20mm，25mm，30mm，40mm，45mm，40mm，30mm。低速轴由小端到大端可以设计出各段轴的直径，分别为：35mm，38mm，40mm， 45mm，51

17、mm，40mm。为了降低应力集中，轴肩处圆角不宜过小。一般配合表面处轴肩和零件孔的圆角、倒角尺寸见课设P119；装滚动轴承处轴肩的过渡圆角半径应按轴承的安装尺寸要求取值见课设P144。3、各段轴的长度设计 ：考虑到箱体铸造误差，齿轮端面与箱体内壁应留有一定的距离：10mm（>）是箱体的壁厚，=0.025a+10.025×108+1>=8, 这里取8mm， a=125。轴承应尽可能靠近箱体内壁，但也需要一定的距离约，其大小与润滑方式有关，本设计采用油润滑，轴承与箱体内壁的距离一般为35mm,这里取：轴承座宽度：L=+ +（510）8+18+16+850mm和 的值由课设P1

18、7表3-1可查到，这里选取螺栓直径M12，故18mm，16mm。端盖外端面到内端面：e=1.2d3=1.2 6=7.2mm齿轮结构的选择：由小齿顶圆直径54mm，根据课设P66表9-2，齿轮的结构可以选取齿轮轴；大齿顶圆直径204mm，又根据轴上装齿轮段的直径d=45mm，可确定相关尺寸如下：1.6d1.64572mmL=(1.21.5)d（1.21.5）455467.5B取B54，这里取8mm；D1=df2=1952×8=179mm;D00.5（D1D2）=0.5×(179+72)=125.5mm；C=0.3 B=0.3×5416.2mm；r5；综合计算，确定各

19、段轴长：根据上面的计算及已知题目要求，各段轴长由小端到大端依次为：高速轴：48mm，60mm，16mm，8mm，58mm，8mm，16mm低速轴：45mm, 60mm，28mm，54mm，10mm，18mm。4、轴的校核强度校核：轴选45号钢（正火）。两轴承中心距为：La=125水平的弯力矩：垂直面中的径向反力：垂直面的弯曲力矩：合成弯矩：轴截面的当量弯矩：其中由此算出的直径，故轴符合强度要求。七、滚动轴承的选择及计算1、轴承的选定：根据任务书上表明的条件：载荷平稳、轻微冲击，齿轮选直齿主要承受径向力，轴承可以选择深沟球轴承。由轴的长度设计知道，轴上安装轴承的相应段的直径=30mm， 40mm

20、,由课设P144表15-3可查找适合的轴承，我选择了轻窄（2）系列的6206和6208。其尺寸分别如下：内径=30mm; 40mm;外径 D =62mm; D =80mm;宽度=16mm; =18mm 2.轴承的强度校核。滚动轴承的当量载荷为：Y=0, fp=1 则P1=(1.01.2)Fr1=(1.01.2) 376.35=376.35451.62P2=(1.01.2)Fr2=(1.01.2) 354=354424.8由数据：C1=15000, C2=22800, =3, N1=382, N2=95.5 代入寿命公式 得：L1=1598599.47h， L2=26983382.82h而题目要

21、求的轴承寿命为<，故轴承的寿命完全符合要求。八、键联接的选择及校核计算1、键的选择大齿轮上的键，A型b×h=14×9，L=40mm；皮带轮上的键，C型b×h=6×6，L=40mm；联轴器上的键，C型b×h=10×8，L=40mm。2.键的强度校核：键都采用45号钢。大齿轮上的键圆周力挤压强度其中为键的侧面周长剪切强度故此键符合强度要求。联轴器上的键圆周力挤压强度剪切强度3）皮带轮上的键圆周力挤压强度剪切强度故以上所有选取的键都符合强度要求。九、联轴器的选择根据上面算出的数值在课设P163选取选用弹性柱销联轴器，故选择型号为TL6

22、的弹性柱销联轴。部分参数如下：公称扭矩：250N·m许用转速（钢）：3800r/min轴孔直径：32mm轴孔长度：82mm十、减速器附件的选择1、轴承盖：作用是固定轴承、承受轴向载荷、密封轴承座孔、调整轴系位置和轴承间隙等。类型有凸缘式和嵌入式，本设计采用凸缘式。参数如下低速轴轴承盖 D80mm d38mmd0=d3+1=8+1=9；D4=D-(1015)80-1070；D5=D0-3d3=100-24=76；D6=D-(24)78高速轴轴承盖 D62mm d36mmd0=d3+17；D4=D-(1015)52；D5=D0-3d3=59；D6=D-(24)60。轴承盖的实际尺寸还需考

23、虑箱体外形美观，加工方便等因素来确定。2、箱体的设计箱座高度：箱体高度除了应满足齿顶圆到油池底面的距离不小于3050mm外，还应使箱体能容纳一定量的润滑油，以保证润滑和散热。根据传动件的浸油深度确定油面高度，算出贮油量。若贮油量不能满足要求，则将箱底面下移，增加箱座高度。Hda2/2+(3050)+20=171/2+30+20=135.5mm窥视孔和视孔盖：为了便于检查箱内传动零件的啮和情况及将润滑油注入箱体内，在箱盖顶部设置窥视孔，为了防止润滑油飞溅出来和污物进入箱体内，在窥视孔上加设视孔盖。视孔盖的尺寸如下：A100mmA1130mmA0115mmB46mmB176mmB061mmd4取M6h取2mm通气器：减速器工作时箱体内温度升高，气体膨胀，箱内气压增大。为了避免由此引起密封部位的密封性下降造成润滑油向外渗漏，在视孔盖上加设通气器，以保持箱内压力正常和保证箱体的密封性。尺寸如下：d取M16×1.5D22mmD119.6mmS17mmL23mml=12mma2mmd15mm油面指示器：用于检查箱内油面高度，以保证传动件的润滑。一般设置在箱体上便于观察、油面较稳定的部位。本设计设在低速轴附近。油标尺型号选M12，具体尺寸参照课设P78。定位销：为了保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔的安装精度，在箱盖与箱座的联结凸缘上配装两个定位销。两销的距离