_机械设计课程设计-V带-单级直齿圆柱齿轮减速器F=4，V=3，D=600

中南大学机械设计课程设计说明书设计题目：V带单级直齿圆柱齿轮减速器设计人：单位：班学号：指导老师：日期：2009年1月7日星期三设计题目：V带单级直齿圆柱齿轮减速器设计要求：如下图，用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为。双班制工作，有粉尘，批量生产。运输带曳引力F=4KN，运输带速度V=3m/s，卷筒直径D=600mm，使用年限为10年。图中1为电动机，2为带传动，3为单级齿轮减速器，4为联轴器，5为卷筒，6是传送胶带。设计及计算过程为方便计算见，以下的计算及说明中，带传动和齿轮传动中，均以高速轮作为1，低速轮为2.设计过程及说明一、确定传动方案由题目要求可知，需设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动工作条件：双班制工作，有分吃，批量生产，使用年限为10年。原始数据：运输带曳引力F=4KN；带速V=3.0m/s；滚筒直径D=600mm；使用年限10年。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）传动装置的总功率：=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.980.990.95=0.8672（2）输出功率：P输出=*4*312FVKW(3)电机所需的工作功率：P工作=P输出/=12/0.867213.84KW3、确定电动机转速：滚筒工作转速：60/60*3/(*0.6)95.9/minnVDr滚筒由手册查知，一级齿轮减速器的传动比i齿轮为36，V带的传动比i带为24，但在工程应用中，由于齿轮和带轮的传动比较大，容易是大齿轮或大带轮过大而成为飞轮，工程中常用的i齿轮小于4，且i带也不宜过大，故电动机的转速范围为16*16)*95.5(7641528)/minnnr电动机滚筒（8）（8复合条件的常用的电动机转速有1000r/min，1500r/min。如果选用1000r/min的电动机，则总的传动比i=1000/95.5=10.47；而选用1500r/min的电动机，i=1500/95.5=15.7。相比而言，1000r/min的电动机的传动比要小，较好。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，可见转速为1000r/min的电动机较为合适，故选电动机转速n为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Y180L-6。主要参数如下：额定功率：15KW，满载转速970r/min，质量195kg，输出轴直径48mm。三、传动比的确定及分配1、总传动比i：i/970/95.510.15nn电动机滚筒2、传动比的分配：由手册推荐值选择齿轮传动比i齿轮=3.5，V带的传动比i带=3，则i实际=3*3.5=10.5。因为II实际（I）/=0.0345，误差小于5%，故可取。四、运动参数及动力参数的计算1、各轴转速的计算nn970r/min带1电动机211NNn/I970/3323.3r/min带带带齿轮2nn95.5r/min齿轮滚筒2、各轴功率的计算选大带轮和小齿轮的公共轴为轴1，大齿轮的轴为轴2，则2/(*)12/0.95*0.99*0.9912.89PPKW输出带联轴器轴承（）12/(*12.89/0.98*0.9913.28PPKW齿轮联轴器）（）3、各轴转矩的计算由*/Pn6T=9.55*10可得:1T=3.80*510N*mm,2T=1.29*610N*mm五、传动零件的设计计算1、V带的设计计算（1）、V带带型的选择选择窄V带截型，取工作系数AK=1.2，则*1.2*1518cAPKPKW，由cP和n带1及课本中的窄V带选型图可得，应选择SPA型窄V带。（2）、确定带轮的基准直径并检验带轮的速度窄V带选型图推荐小带轮的直径为90180mm，现选小带轮直径为1d带=125mm。取=0.98，由于传动比I带=3，则2d带=I带*1d带*(1-)=367.5mm，查手册取2d带=355mm，则i带=21d/d*(1)带带=2.90，i=i齿轮*i带=2.90*3.5=10.15=i，符合总的传动比，故设计时要保证齿轮传动比i齿轮为3.5不变。实际从动带轮转速：2n带1n齿轮=1n/970/2.90334.5r/mini带带带速11*d*n/60V带带=6.25m/s,在525m/s范围内，带速合适。（3）、确定带长和中心距由课本公式012120.7d+d)2d+d)a带带带带（可得，中心距0a在336960mm之间。现取中心距0a=500mm，则V带理论长度为:200012212*d+d)/2(dd)/4Laa带带带带（=1780.4mm查V带基本长度表可得，应取V带长度为dL=1800mm，则实际中心距a为：a00/2daLL+（）=509.8mm（4）、验算小轮包角由000121180(dd)/*57.3154.1a带带>0120可知，所选的带轮直径，带长及中心距适用。（5）、确定带的根数由手册查得所选SPA型窄带的各参数如下:0P=2.98kw,0P=0.37kw,K=0.93,LK0.95则00/*18/2.980.37*0.95*0.936.08cLZPPPKK（）（）取Z=6，过载率为（6.08-6）/6=0.013<5%,故满足条件。（6）、计算轴上的力查课本上V带截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，则单根V带初拉力为：20500/(*V)*(2.5/1)469.8cFPZKqVN作用在轴上的压力为：012*sin(/2)5494.2QFZFN2、齿轮的设计计算（1）、选择齿轮材料及精度等级大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度197286HBS，小齿轮选用40Cr调质，硬度为217286HBS，都属于软齿面。按接触强度设计，按弯曲强度校核。根据课本上齿轮传动精度等级的选择及应用表选7级精度，齿面粗糙度Ra1.63.2m。(2)、按齿面接触疲劳强度设计由于齿轮传递的力及功率较大，现选择齿轮模数m=4，工作系数K=1.2，查手册知，45钢的抗接触疲劳极限为lim550620HMPa，40Cr调质后的抗接触疲劳极限为lim650750HMPa。取H=1，则lim/700HHHMPa。选择齿宽系数d=0.9，则213122KT*(1)*(*Z85.4mm*u*EHdHuZd齿轮），11Z/m21.345d齿轮齿轮取1Z齿轮=22，则Zi*Z77齿轮2齿轮齿轮1由d=m*Z可得，1d齿轮=88mm，d齿轮2=308mmd=0.9，则b=0.9*1d齿轮=79.2mm取b=80mm，则2b齿轮=80mm，2bb1090mm齿轮1齿轮中心距a=（1d齿轮+d齿轮2）/2=198mm（3）、按弯曲强度校核齿轮查表可得，Sa1Y=1.57,Sa2Y=1.72,Fa1Y=2.89,Fa2Y=2.28取FS=1.25，由课本常用齿轮材料及其力学性能表可得：F1=410480Mpa，F2=560620Mpa由Flim/FFS可得：F1=464Mpa，F2=360Mpa2F11Sa1Fa1F12YY/bmZ146.95MPKTa齿轮1（）2F22Sa2Fa2F22YY/bmZ36.3MPKTa齿轮2（）所以齿轮的抗弯曲强度足够。（4）、计算齿轮圆周速度1*n/60Vd齿轮齿轮1=1.54m/s，合适。六、轴的设计计算两根轴都选用45#钢调质，硬度217255HBS1、初步估算轴的直径由手册查知，按扭剪强度估算轴径的公式为：3/dAPn。其中P为轴所传递的功率，n为轴的转速，是系数，实心时，=1，A与材料及受力有关，查手册可知，A=133144.可得3111/45.4dAPnmm：，3222/68.9dAPnmm故选取1d=50mm，2d=70mm。2、高速轴的设计及校核（1）、轴的结构设计、轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，小齿轮两端用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承都用套筒定位，则采用过渡配合固定。、确定轴各段直径和长度轴的最小直径1d=50mm，现选取各初轴肩的高度差为5mm，则安装滚动轴承的轴的直径d为60mm。初选用6212型深沟球轴承，其内径为60mm,外径为110mm，宽度为22mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。初取套筒长为20mm。根据上述各参数，画出轴的草图，由草图可得，两滚动轴承的支撑跨距为L=90+2*20+22=152mm(2)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已求得1d齿轮=88mm求转矩：已求得1T=3.80*510Nmm求圆周力：51122*3.80*108636.488tTFNd齿轮求径向力：0*tan8636.6*tan203143.4rtFFN因为该轴上两轴承对称，所以：LA=LB=76mm绘制该轴的受力图及扭矩图如下所示：由受力图可得:/21571.7AYBYrFFFN51122*3.80*108636.488tTFNd齿轮由两边对称，知截面C的弯矩也对