机械设计课程设计带式传动机传动系统设计-单级圆柱齿轮减速器及V带传动.doc

机械设计课程设计说明书设计题目：系 别：专业班级：学生姓名：学 号：指导老师：完成日期：目 录第 一 章 设计任务书1第 二 章 系统总体方案设计4第 三 章 电动机的选择及传动系统计算5第 四 章 传动零件的设计计算9第 五 章 轴的设计计算及校核13第 六 章 轴承的选择和计算20第 七 章 建联接的选择和校核21第 八 章 联轴器的选择22第 九 章 箱体设计22第 十 章 润滑和密封的选择25第十一章 设计小结25第十二章 参考资料25第二章 带式传动机传动系统设计1、设计题目：单级圆柱齿轮减速器及v带传动2、传动系统参考方案（如图）： 3、原始数据： f=2.2knf：输送带工作拉力； v=2.5m/s v：输送带工作速度； d=380mm d：滚筒直径。4、工作条件 连续单向运转，空载启动，载荷有轻微冲击，工作年限10年，两班制工作。运输带允许速度误差5%。第三章 电动机的选择及传动系统计算1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用 y系列三相交流异步电动机 。2、工作机所需要的有效功率根据已知条件，传动装置的总效率：=0.85为齿轮啮合传动的效率（齿轮为8级精度），为v带的效率，卷筒效率，联轴器的效率，为对轴承的效率。电动机所需功率： =6.5kw3、电动机转速的选择：n=126 r/min查资料可知v带的传动比在2-4之间，圆柱齿轮的传动比在3-5之间所以可得电动机转速=（7562520）r/min。根据=6.3kw，转速n在7562520 r/min之间，转速太大传动级数将增大，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，查资料可得：选择电动机型号y132m4， 额定功率=7.5kw， 满载转速=1440 r/min。4、传动比的确定： 总传动比：由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为 =12因为v带在传动比在24，现取3计算，则齿轮传动比=45、各轴转速：轴一转速=/1440/3=480 r/min轴二转速=/=480/4=120 r/min6、各轴功率： 轴一：输入功率=6.50.96 kw =6.24 kw 输出功率=6.240.99 kw =6.18 kw 轴二：输入功率=6.180.97 kw =5.99 kw 输出功率=5.990.9 9 kw =5.93kw 卷筒：输入功率=5.930.99 kw =5.87kw输出功率=5.870.96 kw =5.64kw7、各轴转距： 电动机的输出转矩为=9550=9550 n/m =43 n/m 轴一：输入转矩=4330.96 n/m =123.6 n/m 输出转矩=123.60.99 n/m =122.4 n/m轴二：输入转矩=122.440.97 n/m =474.8 n/m 输出转矩=474.8 0.99 n/m =470n/m卷筒：输入转矩=470 0.99 n/m =465.3 n/m 输出转矩=465.3 0.96 n/m =446.7 n/m表1-1 传动系统的远动和动力参数电动机轴轴工作机输入输出输入输出输入输出输入输出功率（kw）6.56.246.185.995.93 5.87 55.64转矩（nm）43123.6122.4474.8470465.3446.7传动比341第四章 传动零件的设计一、 齿轮的传动设计计算1、选择材料和热处理方法，并确定材料的许用接触应力根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查资料可得：小齿轮45钢调制处理齿面硬度197-286hbs =600 mpa =450 mpa大齿轮45钢正火处理齿面硬度 156-217hbs =400 mpa =300 mpa 2、确定材料许用接触应力查资料得，=1，=1.25=mpa=600 mpa=m1=400 mpa=mpa=360 mpa=240mpa3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计 设齿轮按8级精度制造，查资料，取载荷系数k=1.2，取弹性系数=188；取齿宽系数=1，小齿轮的转矩：=9.5510=9.55106.24/480=1.2410n.mmh取其中较小值为531.2mpa代入。故 dmm =80.1mm小齿轮齿数取z=32则z=432=128.模数 m=d/z=80.1/32mm=2.5mm由相关资料，需将m转换为标准模数，取m=3mm齿宽 b=d=180.1=80.1mm，取整b=80mm， b= 85mm。实际的 d=zm=323mm=96mm，d=1283=384mm中心距 a= (d+d) /2=(96+384)/2=240mm 4、校核齿根弯曲疲劳强度 查资料，两齿轮的齿形系数，应力校正系数分别是（yf ,ys 由线性插值法求出） yf1 =2.56，ys1=1.63 ； yf2 =2.2 ，ys2 =1.8由校核公式f1=yf1ys1=mpa=53.9 mpaf2=f1=53.9=51.2 mpa，安全。5、齿轮圆周速度 v=2.41m/s 查资料，选齿轮精度等级8级是合适的。二、v带传动的设计 1、选择v带型号：由表得k=1.2，p= kp=1.16.5=7.2kw根据p=7.2kw，=1440r/min，由图13-15可选取普通a型带。2、确定带轮基准直径，并验算带速v：由图11-15可知，小带轮基准直径的值为112140，则取=125mm=（1-）=3125（1-0.02）=367.5mm取=375mm,实际传动比不变为：=/=375/125=3v带速度：v= =9.42m/sv值在525m/s范围内，带速合适。 3、确定带长ld和中心距a： 初步中心距=1.5（+）=1.5（125+375）=750mm l=2+）+（-）2/4 = =2305.8mm取 l=2500mm, 实际中心距为：+（ll）/2=847mm4、验算小带轮的包角：=180057.30 （-）/=16301200（满足要求）5、确定v带的根数z：根据=1440r/min，=125mm，=3，由表查得p=1.92kw，p=0.17kw， k=0.96，k=1.09 z=3.3 ， 取4根。6、计算单根v带预紧力f: 查表得q=0.1kg/m，由式（11-20）得单根v带的预紧力f为：f= (1)qv = =162n 7、计算v带对轴的压力f：v带对轴的压力f为：f=2zfsin(a/2)=24162sin(163o/2)=1282n第 五 章 轴的设计计算及校核主动轴的设计1、选取材料和热处理的方法，并确定轴材料的许用应力根据设计要求，中小功率，单向运转，选用45钢调质处理。查表得b =650 mpa,-1b=60mpa。2、估算轴的最小直径经查表c=（118107），得 d=mm =（25.2 27.8）mm考虑轴端有一键槽，该轴的外端安装v带轮，故将上述轴径增大3%5%，即25.9629.2mm。，最后取轴的最小直径为d=29mm。3、轴的结构设计并绘制草图。1）确定轴上零件的布置方案和固定方式 由于设计的是单机减速器，可将齿轮分布在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴外端安装v带轮。2）确定轴的各端直径 轴段外端直径d1=29mm，轴段直径可取d2=35mm，轴段上应有轴肩，为顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d3=40mm，轴段上安装齿轮取d4=45。轴段用来定位齿轮的取d5=55mm轴承n208e的安装高度为3.5，所以取d6=47mm4、确定各轴的长度：轴段长度为83mm(小齿轮毂宽度为b1=85mm。l4比b2短13mm）；为保证齿轮两端面与箱体内壁不碰撞，齿轮端面与箱体内壁间应保留一定的间距，该间距取为15mm（p245，图14-17中a=15）；为保证轴承安装在箱体轴承孔中（轴承毂宽为b=18mm），并考虑到轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，根据箱体结构取轴段长为40mm，则轴承支点距离为l=9+20+85+20+9=143mm；轴段长度为 c1+c2+(510）=22+24+(510）=5156mm，取55mm；轴段安装v带轮其长度为1.52倍的直径即40.554mm，现取45mm。5、主动轴的强度校核1）轴力分析画出轴的受力图 圆周力 ft1= =2550n 径向力 fr1=fttan20o =928n2）做垂直面内的弯矩图，支点反力为： 截面i-i处的弯矩为 截面ii-ii处的弯矩为3）做水平面内的弯矩图，支点反力为： 截面i-i处的弯矩为 截面ii-ii处的弯矩为 4)v带轮作用在轴上的压力f的弯矩图 截面i-i处的弯矩为 截面ii-ii处的弯矩为5)做转距图 6）求当量转矩 因减速器单向运转，故转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6 截面i-i =243.85=254.7 =27.9 mpa=60mpa，合格。截面ii-ii =263.1 =273.2 =42.7mpa=60mpa，合格。6、绘制轴的零件图（略）从动轴的设计1、选取材料和热处理的方法，并确定轴材料的许用应力根据设计要求，中小功率，单向运转，选用45钢调质处理。 查表得b =650 mpa,-1b=60mpa。2、估算轴的最小直径经查表c=（118107），得 d=mm =（39.643.66）mm考虑轴端有一键槽，该轴的外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性套柱销联轴器，故将上述轴径增大5%，即45.8mm。，查手册表选用柱销联轴器，其型号为lt8直径为48mm，取最小轴直径为48mm。3、轴的结构设计并绘制草图1）确定轴上零件的布置方案和固定方式由于设计的是单机减速器，可将齿轮分布在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴外端安装联轴器。2）确定轴的各端直径 轴段外端直径d1=48mm，轴段上应有轴肩，为顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d2=50mm，轴段上安装齿轮取d3=55。轴段用来定位齿轮的取d4=65mm轴承n210e的安装高度为3.5，所以取d5=57mm。4、确定各轴的长度：轴段长度为78mm(小齿轮毂宽度为b=80mm。l3比b短13mm）；为保证齿轮两端面与箱体内壁不碰撞，齿轮断面与箱体内壁间应保留一定的间距，该间距取为15mm（p245，图14-17中a=15）；为保证轴承安装在箱体轴承孔中 （轴承毂宽为b=19mm），并考虑到轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，则轴承支点距离为l=9.5+20+80+20+9.5=139mm；根据箱体结构取轴段长为75mm，查有关联轴器手册轴段长90mm。5、主动轴的强度校核1）轴力分析画出轴的受力图 圆周力 ft2= =2472.9n 径向力 fr2= ft2tan20o =900.1n 2）做垂直面内的弯矩图，支点反力为： 截面i-i处的弯矩为 截面ii-ii处的弯矩为 3）做水平面内的弯矩图，支点反力为： 截面i-i处的弯矩为 截面ii-ii处的弯矩为4)做转距图 nmm5）求当量转矩及校核强度 因减速器单向运转，故转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6 截面i-i =299.2=18.02mpa=60mpa，合格。截面ii-ii =287.5 =23.03mpa=60mpa，合格6、绘制轴的零件图（略）第 六 章 轴承的选择和计算1.高速轴上的轴承设计按照高速轴的结构设计，d=40，载荷有轻微冲击，初步选用型号n208e型的单列圆锥滚子轴承，c=51500n。当量动载荷 p1= =1594.3n p3=p1+-=1240.3n经查表=1.1，=1，=7200h 两个轴承均合格。2、低速轴上的轴承设计 按照低速轴的结构设计，d=50，载荷有轻微冲击，初步选用型号n210e型的单列圆锥滚子轴承，c=61200n。当量动载荷 p=900.1n经查表=1.1，=1，=7200h 合格。第 七 章 键联接的选择和校核1.轴上的安装齿轮的键的选择及强度校核对于，一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求。应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（a型）根据d45mm，从表中查得键的截面尺寸为：宽度b14mm，键高h=9mm,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长l80mm。键、轴、轮毂的材料都是钢，由表查得许用挤压应力=100-120mpa,取其平均值。110mpa.键的工作长度ll-b=80-14=66mm故合适。该键的类型为键1480 gb/t1096-2003。2. 轴上的安装带轮的键的选择及强度校核带轮处键位于轴端，d=29mm，长度为45mm，选择 键 c840 gb/t10962003，长度l=40mm，键材料用45钢，查课本得100120mpa，取键的工作长度ll-b40-832mm，h=7mm。 故合适。3. 轴上的安装齿轮的键的选择及强度校核根据d=50mm，长度为78mm，选择 键 1675 gb/t10962003，长度l=75mm，键材料用45钢，查课本得许用挤压应力100120mpa，取键的工作长度ll-b75-1659mm，h=10mm。故合适。4. 轴上的安装联轴器的键的选择及强度校核键位于轴端，d=48mm，长度为45mm，选单圆头平键（c型）b=14mm,h=9mm,l=85mm.工作长度ll-b=85-14=71mm， 故合适。选择键c1485 gb/t1096-2003。第八章 联轴器的选择为了缓和冲击和减轻振动，现选用弹性套柱销联轴器，轴的转矩t=407.3nm查资料的工作机的工作情况系数=1.5,故计算转矩为=t=1.5x470=705nm由设计手册可查得lt8 公称转矩为710nm，允许转速3000r/min135r/min，允许轴孔直径在45-63mm之间，所以适合。第九章 箱体设计a=240mm名称计算公式结 果箱座壁厚=0.025a+188mm箱盖壁厚11=0.02a+188mm箱座凸缘壁厚b=1.512 mm箱盖凸缘壁厚b1=1.5112 mm箱座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df=0.036a+12=20.64mm20mm地脚螺钉数目a1.212 mm齿轮端面与箱体内壁距离2210 mmdf,d1,d2至外箱壁距离c1=1.2d+