带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器

机械综合实训——课程设计部分《机械技术基础》课程设计说明书班级学生姓名学生学号指导教师年月日上海电视大学目录一、传动方案拟定……二、电动机的选择……三、计算总传动比及分配各级的传动比……………四、运动参数及动力参数计算………五、传动零件的设计计算……………六、轴的设计计算……七、滚动轴承的选择及校核计算……八、键联接的选择及计算……………九、设计小结…………十、参考资料…………

机械设计课程设计任务书姓名专业学号组别一、设计题目：带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器。二、系统简图：三、工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限10年，两班制工作，输送带速度容许误差为±5%。四、原始数据输送带拉力F（N）输送带速度v（m/s）滚筒直径D(mm)五、设计工作量：设计说明书份减速器装配图张减速器零件图张指导教师：开始日期：年月日完成日期：年月日

一、传动方案的分析与拟定运动简图：设计项目设计计算依据和过程计算结果1、定电机类型2、定电机功率3、定电机转速二、电机的选择根据工作要求选用Y系列IP44封闭式笼型三相异步电动机。1）计算电机所需的工作功率P电=P筒/η，其中P筒=F.v/1000P筒=1350×1.2/1000=1.62kwη=η带η3轴承η齿轮η联轴器η筒机械设计书P14，查表2-3,取η带=0.96,η3轴承=0.993,η齿轮=0.97,η联轴器=0.99,η滚筒=0.96η=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859P电=P筒/η=1.62/0.859=1.887kw2)确定电机额定功率p额≥1.3p电，查课程设计书P203表17-1，取p额=3kw1）计算输出转速==60×1000×1.2/(π×300)=76.39r/min2）初估电机转速机械设计书P10查表2-1，i带=2~4，i齿轮=3~5则总传动比的范围i=6~20，故电机转速的可选取范围为==（6~20）×76.39=458.34~1527.8r/min查表17-1，符合条件的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min根据容量和转速，综合考虑电机和传动装置的尺寸、重量、价格和总传动比，选Y132S-6-B3，满载转速为960r/minY系列IP44封闭式笼型三相异步电动机。P筒=1.62kwη=0.859P电=1.887kwp额=3kwn筒=76.39r/minn电=458.34~1527.8r/minY132S-6-B3，额定功率3kw，满载转速960r/min，效率0.83设计项目设计计算依据和过程计算结果1、分配原则2、计算总传动比3、分配传动比1、计算功率2、计算转速3、计算转矩三、计算总传动比及分配各级的传动比各级传动比应在合理的范围内：i带=2~4i齿轮=3~6各级传动尺寸协调，传动比应满足：i带＜i齿轮i=n电/n筒=960/76.39≈12.57取i=12，速度偏差为4.7%<5%，可行。根据上述原则分配传动：i带=3i齿轮=i/i带=4四、运动及动力参数计算0轴:P0，n0，T01轴:P1，n1，T12轴:P2，n2，T23轴:P3，n3，T3P0=P电=P额.η电=3×0.83=2.490kwP1=P0.η带=2.49×0.96=2.390kwP2=P1.η齿.η轴承=2.39×0.97×0.99=2.295kwP3=P2.η联轴器.η轴承=2.295×0.99×0.99=2.249kwn0=n电=960r/minn1=n0/i带=960/3=320r/minn2=n1/i齿=320/4=80r/minn3=n2/1=80r/minT0=9550×P0/n0=24.770N.MT1=9550×P1/n1=71.327N.MT2=9550×P2/n2=273.966N.MT3=9550×P3/n3=268.474N.Mi=12i带=3i齿轮=4P0=2.490kwP1=2.390kwP2=2.295kwP3=2.249kwn0=960r/minn1=320r/minn2=80r/minn3=80r/minT0=24.770N.MT1=71.327N.MT2=273.966N.MT3=268.474N.M设计项目设计计算依据和过程计算结果1、计算设计功率Pd2、确定带型3、定带轮的基准直径4、定带的基准长度和中心距5、验算小带轮的包角6、确定带的根数7、确定带的初拉力F08、作用在轴上的载荷FQ9、带轮的结构设计。五、传动零件的设计（一）皮带传动的设计Pd=kA*P0kA——工作情况系数，见机械技术基础P216表14-8，取kA=1.1，则Pd=1.1×2.490=2.739kw据Pd和n0，查机械技术基础P216图14-8普通V带选型图，选A型带查机械技术基础P208表14-2普通V带轮最小直径及基准直径系列，A带dmin=75mm由d1>dmin，按带轮的基准直径系列取d1=100mm1）初定中心距a0据0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)得：280<a0<800，取a0=540mm2）初定带基准长度根据L0由表14-3选取接近的基准长度Ld=1800mm3）计算实际的中心距：考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要,中心距变动范围：(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)即：550~604合格查机械技术基础P214表14-5单根普通V带的基本额定功率P0，据d1=100mm,n=960r/min，取P0=0.97查机械技术基础P215表14-6单根普通V带额定功率的增量△P0，据带型A，i=3,n=960r/min，取△P0=0.11查机械技术基础P215表14-7包角修正系数kα，据α1=160.13取kα=0.95查机械技术基础P208表14-3带长修正系数kL，据带型A,Ld=1800mm，取kL=1.01V带标记：A18003GB11544-1997由表14-1得单位长度质量q=0.1kg/m1）带轮的材料：v≤30m/s，常用铸铁HT150或HT200，转速高时采用铸钢；小功率时，采用铸铝或塑料。据采用HT1502）带轮的结构：轮缘、轮毂、轮辐带轮的槽角：34°、36°、38°3）带轮直径：查机械技术基础P209表14-4普通V带轮的轮槽尺寸知：小带轮：A3×100SGB10412-1989φ=34°大带轮：A3×300pGB10412-1989φ=38°由电机Y132S-6-B3查机械设计书P204表17-3可知：轮毂孔的直径d0=38mm，L=（1.5～2）d0=67mmPd=2.739kwA型带d1=100mmv=5.024m/sd2=300mma0=540mmL0=1726.519mmLd=1800mma=577mm中心距变动范围为：550~604mm包角合格P0=0.97kw△P0=0.11kwkα=0.95kL=1.01Z=3V带标记：A18003GB11544-1997F0=145.845NFQ=861.948NHT150小带轮：A3×100SGB10412-1989φ=34°大带轮：A3×300pGB10412-1989φ=38°设计项目设计计算依据和过程计算结果1、选择齿轮材料和热处理方法2、按齿面接触疲劳强度计算小齿轮直径d13、确定齿轮的主要参数和计算几何尺寸（二）齿轮传动设计本设计采用一级减速器中的直齿圆柱齿轮传动，该减速器由电机驱动，载荷平稳，单向运转。传递功率P=2.390kw，传动比i=4，n1=320r/min，T1=71327N.mm减速器是闭式传动，可以采用软齿面，查机械技术基础P252表16-5和表16-6，选用小齿轮材料为45钢，调质240HBS；大齿轮材料为45钢，正火200HBS；精度等级：查表16-7运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。查机械设计基础P258图16-26，取σFlim1＝230MPa，σFlim2＝210MPa查机械设计基础P260图16-29，取σHlim1＝580MPa，σHlim2＝540MPa查表16-9取SHmin=1，SFmin=1已知i=4，T1=71327N.M，查机械设计基础P256表16-8，取载荷系数K=1.2；查机械设计基础P259表16-10，取φd=1；[σH]取较小的[σH2]=540Mpa，1）定齿数取Z1=24，则Z2=iZ1=962）定模数取m=2.5mm3）计算齿轮传动中心距4）计算齿轮的几何参数5）校核齿轮传动的弯曲疲劳强度查图16-25取标准齿轮（X=0）的复合齿形系数YFS1=4.3，YFS2=3.956）齿轮传动的精度等级7）绘制齿轮结构图（见附件1）小齿轮：45钢，调质240HBS大齿轮：45钢，正火200HBS；[σH1]=580Mpa[σH2]=540Mpa[σF1]=230Mpa[σF2]=210Mpad1≥54.87mmZ1=2，Z2=96m=2.5mma=150mmd1=60mmd2=240mmb=60mmb1=70mmb2=60mm齿根抗弯曲疲劳强度合格。8级精度设计项目设计计算依据和过程计算结果1、选择轴的材料2、初步估算轴的最小直径3、轴的结构设计4、轴的强度校核1、选择轴的材料2、初步估算轴的最小直径3、轴的结构设计4、轴的强度校核六、轴的设计计算(一)输入轴的设计计算考虑轴的使用要求，轴的制造成本，选择45钢正火处理，硬度170~217HBS。

1）轴的结构分析

初定轴的结构为阶梯轴，由于是直齿圆柱齿轮，在传动中只受径向作用力，所以选用深沟球轴承。

轴的结构初定如下：2）确定各轴段的直径和长度

根据各轴段的直径确定原则，各轴段的直径确定如下：查课程设计手册P120表12-1，参照直径标准选择轴承型号为6208，其内径d3=40mm（d7=40mm）d4=48mm（d6=48mm），L4=10mm（L6=10mm）1）计算两轴承支座之间的跨距

L=18+2*10+70=108mm2）绘制轴的受力简图3）计算支座反力，绘制轴的弯矩图b）水平面内：4）计算转矩并绘制轴的转矩图5）计算当量弯矩并绘制轴的当量弯矩图6）对危险截面校核强度(二)输出轴的设计计算考虑轴的使用要求，轴的制造成本，选择45钢调质处理，硬度217~255HBS。

1）轴的结构分析轴向：轴环或轴肩，套筒；

周向：平键、过渡配合或过盈配合。

初定轴的结构为阶梯轴，由于是一级减速器，所以齿轮应在减速器中对称布置；由于是直齿圆柱齿轮，在传动中只受径向作用力，所以选用深沟球轴承。2）确定各轴段的直径和长度

根据各轴段的直径确定原则，各轴段的直径确定如下：1)计算两轴承支座之间的跨距L=13+10+58+10+13=104mm2）绘制轴的受力简图3）计算轴上的作用力其中：T为从动轮传递的名义转矩T=273966N.mmd为从动轮的分度圆直径d=240mmα为齿轮分度圆压力角α=20°4）计算支座反力，绘制轴的弯矩图传动力作用点所承受的弯矩最大，对该截面设定为Ⅰ-Ⅰ截面；另外轴段③上承受了较大弯矩的部位是与轴段④连接的直径变化处，对该截面设定为Ⅱ-Ⅱ截面。垂直平面内：径向力布置于两支反力的中间，且距离相等垂直面内的受力图和弯矩图绘制如下：b)水平面内：圆周力布置于两支反力的中间，且距离相等水平面内的受力图和弯矩图绘制如下：c)求合成弯矩并绘制合成弯矩图,图如下：I-I截面：Ⅱ-Ⅱ截面：5）计算转矩并绘制轴的转矩图轴上所承受的转矩与齿轮传递的转矩相等故T=273966N.mm，图如下6）计算当量弯矩并绘制轴的当量弯矩图，图如下：对于减速器而言,轴所承受的扭转切应力一般可按脉动循环变化考虑,取α=0.6由于在轴的最细段承受较大的转矩，因此对最细段也要校核其强度。最细段的当量弯矩为：7）对危险截面校核强度Ⅰ-Ⅰ截面：45钢正火处理硬度170~217HBSd=30mmd1=30mmL1=60mmd2=35mmL2=70mm轴承型号为6208d7=d3=40mmL3=16mmd6=d4=48mmL6=L4=10mmd5=65mmL5=70mmL=108mmFt=2377.57NFr=865.36NMIV=23364.81N.mmMIH=64194.31N.mmMI=68314.16N.mmT=71327N.mmM1e左=80612.27N.mmM1e右=68314.16N.mmMe=42796.2N.mm合格45钢调质处理，硬度217~255HBSd=63mmd6=63mmL6=140mmd5=75mmL5=48mmd4=80mmL4=34mmd1=80mmL1=18mmd3=95mmL3=58mmd2=105mmL2=10mmL=104mmFt=2283.05NFr=830.96NMIV=21604.96NMⅡV=9556.04N.mmMIH=59359.3N.mmMⅡH=26255.08N.mmMI=63168.84N.mmMⅡ=27940.06N.mmT=273966N.mmMIe左=63168.84N.mmMIe右=176099.28N.mmMe=164379.60N.mm合格设计项目设计计算依据和过程计算结果1、输入轴轴承寿命校核2、输出轴轴承寿命校核1、输入轴键的选择与校核2、输出轴键的选择与校核七、滚动轴承的选择及校核2×8×300×10=48000hFA1=432.68N，FA2=1188.78NFA==1265.073NFB1=432.68N，FB2=1188.78NFB=1265.073N取Fr=1265.073N(2)计算当量动载荷PP=1265.073N(3)查课程设计P121表12-1深沟球轴承（ε=3）6208C=29500N；查机械技术基础P308表19-6、表19-7取ft=1fp=1.5；又知n1=320r/minLh=195679h＞48000h取Fr=1214.69N(2)计算当量动载荷PP=1214.69N(3)查课程设计P121表12-1深沟球轴承（ε=3）6216C=71500N；查机械技术基础P308表19-6、表19-7取ft=1fp=1.5；又知n2=80r/minLh=12589450h＞48000h八、键联接选择和计算48000hFA=1265.073NFB=1265.073NFr=1265.073NP=1265.073NC=29500Nε=3ft=1fp=1.5Lh=19567hFr=1214.69NP=1214.69NC=71500Nε=3ft=1fp=1.5Lh=12589450h合格合格Lx=82mm合格设计项目设计计算依据和过程计算结果九、联轴器的选择查联轴器的载荷分类及工况系数T=KA.Tn=1.5×273.966=410.949N.M由轴孔d=63mm可知，选弹性套柱销联轴器查课程设计书P147表14-4选LT8KA=1.5T=410.949