机械设计课程设计-设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动.docx

第 23 页 课程设计说明书 学 院 材料与能源学院 专业班级 09模具2班 学 号 姓 名 指导老师 2011 年 月 日目录一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.18八、键联接的选择及计算.22九、设计小结.23十、参考资料目录.23计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限8年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：输送带拉力f=2600n；带速v=2.2m/s；滚筒直径d=3800mm； 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：总=带2滚齿轮联轴器滚筒滑 =0.970.9920.970.990.960.98动=0.86(2)电机所需的工作功率：p工作=fv/1000总=26000.22/10000.86=6.65kw 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000v/d=6010002.2/370=111r/min 按手册p7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ia=36。取v带传动比i1=24，则总传动比理时范围为ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=ian筒=（624）111=6662664r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书p15页第一表。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，可见第2方案比较适合，则选n=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y160-m。其主要性能：额定功率：7.5kw，满载转速970r/min。三、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=970/11=8.742、分配各级传动比（1） 据指导书p7表1，取齿轮iv带=2.5（单级减速器i=24合理）（2） i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=8.74/2.5=3.5四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）ni=n电机=970r/minnii=ni/i带=970/2.5=388(r/min)niii=nii/i齿轮=400/3.5=111(r/min)2、 计算各轴的功率（kw）p0=p额定= 7.5kwpi=p0带=7.50.97=7.275kwpii=pi轴承齿轮=7.2750.970.99 =6.986kw3计算各轴扭矩（nm）4 to = 9550p0/n0 = 95507.5/970 =73.84 nmti=9550pi/ni=95507.275/388=179.06nmtii=9550pii/nii=95506.986/111 =601.05nm 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选带截型由课本p83表5-9得：ka=1.1pc=kap=1.17.5=8.25kw由课本p82图5-10得：选用b型v带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由表13-7，取d1=140mm, =0.02 dd2=n1/n2d1 (1-)=970/388140(1-0.02)=343mm由课本表13-7，取d2=355mm 实际从动轮转速n2=n1d1/d2=970140/355 =382r/min转速误差为：n2-n2/n2=382-388/388 =0.0151200（适用）（5）确定带的根数根据表13-34得p0=1.62kw p0=0.30kw表13-5/2k=0.9 kl=1得z=pc/p=pc/(p0+p0)kkl =8.25/(1.62+0.30) 0.971 =4.43取z =5根(6)计算轴上压力由课本表 查得q=0.17kg/m，单根v带的初拉力：f0=500pc/zv（2.5/k-1）+qv2=5008.25/57.11(2.5/0.97-1)+0.177.112n=191.6n则作用在轴承的压力fq，fq=2zf0sin1/2=25191.6sin1650/2=1899.6n2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40mnb,调质，齿面硬度为260hbs。大齿轮选用zg35mn，调质，齿面硬度225hbs；根据表选8级精度。选取安全系数sh=1.1, hlim1=700mpa hlim2=540mpah1=hlim1/sh=700/1.1mpa=636mpah2=hlim2/sh=540/1.1mpa=491mpa查得sf=1.3, flim1=240mpa flim2=180mpa 1=lim1/sf=240/1.3mpa=185mpa2=lim2/sf=180/1.3mpa=138mpa(2)按齿面接触疲劳强度设计 由a176.43(kt1(u+1)/auh2)1/3 由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3.5, 载荷系数k=1.5 取小齿轮齿数z1=30。则大齿轮齿数：z2=iz1=3.530=105 实际传动比i0=105/30=3.5传动比误差：i-i0/i=3.5-3.5/3.5=02.5% 可用齿数比：u=3.5由表 取a=0.4 (3)转矩t1t1=9.55106p/n1=179060 nmm (4)许用接触应力h故得：a1(u+1)(305/h) kt1/au=(3.5+1) (305/491)21.5179060/0.43.71/3mm=206.2mm 初选螺旋角=150 ，故，mn =2acos/( z1 + z2)=2210cos15/135=3.01根据课本表 取标准模数：m=3mm确实中心距a= mn ( z1 + z2)/2 cos=210齿宽：b=aa=0.4210mm=84mm取b1=90mm b2=84mm(5)齿形系数yfa根据齿数z1=30,z2=105由表6-9相得yfa1=2.6 yfa2=2.22 6)许用弯曲应力f将求得的各参数代入式（6-49）f1=1.6kt1cos/bm2z1 =(1.65.566179060)/ (843230) =47.5mpa f1f2=f1yfa2/ yfa1=47.5 2.22/2.6=40.56mpa39所以合格 输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255hbs）根据设计手册表 取c=107dc(p3/n3)1/3=107(6.986/11)1/3=42.56mm取d=45mm2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选7412ac型角接球轴承，其内径为60mm，宽度为35mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长82mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=326.662mm求转矩：已知t3=601050nmm求圆周力ft：ft=2t3/d2=2601050/326.662=3680n求径向力frfr=fttan/cosb=1389n两轴承对称la=lb=79.5mm轴向力fa= fttg b=3680tg15.360=1011(1)求支反力fax、fby、faz、fbzfay= (frl/2+fad2)/2l=1733nfby=fr- fay =-344nfaz= ft/2=3680/2=1840截面c在垂直面弯矩为:mc1=fazl/2=192580.50.001=155nm(3)截面c在水平面弯矩为:mc2=fazl/2=18400.0975=146 (4)绘制合弯矩图（如图d）mc=(mc12+mc22)1/2= (1382+1462)1/2 =201nm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：t=9.55（p2/n2）106=667nm (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面c处的当量弯矩：mec=mc2+(t)21/2=2012+(0.6667)21/2=488nm (7)校核危险截面直径d3=(me/0.1-1b-3) -3=(448000/0.160) -3=42.1考虑到键对轴的削弱,将d增大4%,故d=1.0442.1=44因为轴的危险截面直径=6744所以合格七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=48720小时1、计算输入轴承 （1）已知n=388r/min两轴承径向反力：fr1= 1971 fr2=4239n初先两轴承为角接触球轴承7309ac型轴承内部轴向fs=0.68fr 则fs1=1340 fs2=2883n (2)故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端fa1=3940n fa2=2883n (3)求系数x、y/ 根据课本表 得e=0.68fa1/fr1=3940n/1971n0.68fa2/fr2=2883n/4239n=0.68fa1/fr1e x1=0.41 fa2/fr2=e x2=1 y1=0.87 y2=0 (4)计算当量载荷p1、p2根据课本表 取f p=1p1=1(x1fr1+y1fa1)=1(0.411971+0.873940)=4235np2=1(x2fr1+y2fa2)=1(14239+0)=4239n (5)轴承寿命计算p148720h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=111r/min 两轴承径向反力：fr1= 2528 fr2=1872n初先两轴承为角接触球轴承7309ac型轴承内部轴向fs=0.68fr 则fs1=1719 fs2=1273n (2)故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端fa1=2284n fa2=1273n (3)求系数x、y/ 根据课本表 得e=0.68fa1/fr1=2284n/2528n0.68fa2/fr2=1273n/1872n=0.68fa1/fr1e x1=0.41 fa2/fr2=e x2=1 y1=0.87 y2=0 (4)计算当量载荷p1、p2根据课本表 取f p=1.5p1=1(x1fr1+y1fa1)=1.5(0.412528+0.872284)=4536np2=1(x2fr1+y2fa2)=1.5(11872+0)=2771n (5)轴承寿命计算p1p2 故取p=4536n角接触球轴承=3 ft=1根据手册得7206ac型的cr=102000nlh=10根据课本表 得e=106/60n(ftcr/ fp p)=106/60388(1102000/1.54536)3=144718h48720h预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算1. 输入轴与带轮联接采用平键联接轴径d1=31.5mm查手册得，选用c型平键，得：键a 108 gb1096-79 l1=50mm l=l1-b=40mmt2=179.06nm h=8mm得p=4t2/dhl=4179060/31.5840 =71mpar(125mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=53mm l3=50mm t=179.06nm查手册p51 选a型平键键1610 gb1096-79l=l3-b=50-16=34mm h=8mmp=4t/dhl=4179060/531040 =40mpap(125mpa)3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=67mm l2=50mm t=601.05nm查手册p51 选用a型平键键2012 gb1096-79l=l2-b=50-20=30mm h=12mmp=4t/dhl=4601050/671230=100mpap4、输出轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=45mm l3=70mm t=601.05nm查手册p51 选a型平键键149 gb1096-79l=l3-b=70-14=56mm h=9mmp=4t/dhl=4601050/45956 =106mpap(125mpa)f=2600nv=2.2m/sd=3800mmn滚筒=111r/min总=0.86p工作=6.65kw电动机型号y132m1-6i总=8.74算得：i齿轮=3.5i带=2.5n0 =960r/minni=400r/minnii=98r/minp0=5.5kwpi=5.34kwpii=5.12kwt0=73.84 nmti=179.06 nmtii=601.05 nmd2=343mm取标准值d2=355mmn2=384r/minv=6.63m/s313mma0894mm取a0=750ld=2240mma0=802mmz=5根f0=191.6nfq =1899.6nhlimz1=700mpahlimz2=540mpah1=636mpah2=491mpaflim1=240mpaflim2 =180mpasf=1.3f1=185