单级直齿圆柱齿轮减速器F=1.4KN-v=1.55ms-D-=250mm设计说明书.doc

目 录一、 设计任务书1二、 传动方案的拟定及说明4三、 电动机的选择4四、 计算传动装置的运动和动力参数6五、 V带传动的设计计算9六、 减速器直齿圆柱齿轮传动的设计计算10七、 轴的设计计算12八、 键联接的选择及校核计算19九、 滚动轴承的选择及计算21十、 润滑与密封22十一、联轴器的设计23十二、机箱的设计23十三、设计小结26设计题目：V带单级直齿圆柱齿轮减速器F=1.4KN v=1.55m/s D =250mm动力系一、机械设计课程设计任务书设计题目 设计带式输送机的传动装置1、 总体布置图2、工作情况制造条件及生产批量 一般机械厂制造，小批量生产 动力来源 电力，三相交流，电压380220V工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35C 工作情况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳 滚筒效率096(包括滚筒与轴承的效率损失)；3、设计参数轴转速允许误差：5%输送带的牵引力（F / kN）：1.4输送带的速度 v / (m/s)：1.55输送带滚筒的直径 D / mm：250使用期：8年，四年一次大修，（每年280个工作日）工作制度（班/日）：24、设计内容拟定传动方案，选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数（包括：确定总传动比，分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩等），齿轮、轴、轴承、键、联轴器等零部件的设计计算和选择；减速器装配图和零件图的设计；编写设计计算说明书。5、设计任务1减速器装配图1张；2零件工作图2张（高速轴、轴承盖）；3：设计说明书1份6、设计进度2012625布置设计任务，分组，借资料及绘图工具。20126.26传动方案设计计算，传动比分配。2012627减速器结构分析，传动零件设计计算。2012628-30装配图设计第一阶段。201271-3装配图设计第二阶段。201274零件图设计。201275-6编写设计说明书。二、传动方案的拟定及说明: F=1400 N v= 1.55 m/s D=250 mm 工作条件: 动力来源为电力，三相交流，电压380220V，连续单向运转,载荷平稳,空载启动,使用期8年,小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差+5%，按以上条件选用Y系列自扇冷寸笼型三相异步电动机。三、电动机的选择:1.工作机所需功率Pw 2.电动机的输出功率总效率:w1223456 取60.961,2,3,4,5,6分别为带传动、齿轮传动的轴承（2对）、齿轮传动、联轴器、滚筒的轴承及滚筒的效率。10.96 ,20.99,30,98,40.98,50.98, 60.96则w0.960.9920.980.980.980.96=0.85所以 3.确定电动机转速 滚筒的工作转速为： 由表2-2可知，带传动的传动比为i1=24，单级齿轮传动的传动比为i2=35，则总传动比I的合理范围为i = i1 i2=620 因此，电动机转速的可选范围为 n d = i n w=（620）118.47 r/min =（710.822369.4）r/min 4.电动机型号的确定根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量kg参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M1-8475072011515339.4233.142Y132M1-6410009607286312.572.84.53Y112M1-44150014404562812.153.054 5.综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格综合考虑选定电动机型号为Y112M1-4,其额定功率Ped =4kW，满载转速nm=1440r/min,总传动比为nm/118.47=12.15,带传动比为3.05,齿轮传动比为46.电动机外形图：Y型三相异步电动机四、 计算传动装置的运动和动力参数计算及说明计算结果由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：，为了简便运算， 取i =12.15，i1=3.3，i2=3.68，则 nw，速度偏差为在误差范围内。1、计算各轴的转速I轴II轴滚筒轴 nw=118.52 r/min2、各轴的输入功率 I轴 pI =Pd1=3.00.96 kW =2.45kW II轴 P II=PI0.990.98 kW=2.38 kW滚筒轴 Pw=PII0.990.98 kw=2.31 kW3、各轴的输入转矩计算电动机轴的输出转矩Td:Td=9550 Pd/nm=95502.55/1440N.m=16.91 N.mI轴 TI= Tdi11,=19.903.40.96 N.m=53.58N.mII轴 TII= TIi20.990.98 N.m=53.583.680.990.98=191.28 N.m滚筒轴 TIII= TII0.990.98 N.m =191.280.990.98= 185.58N.mi12.15，i1=3.3，i2=3.68nw118.52 r/nimnI=436.36r/minnII=118.58r/minnw=118.52 r/minp I=2.45kW P II=2.79 kWPw=2.31 kWTd=16.91 N.mTI= 53.58 N.mTII=191.28 N.mTIII= 185.58N.m运动与动力参数的计算结果列于下表参数轴名电动机轴I轴II轴滚筒轴转速n/(r.min-1)输入功率P/Kw输入转矩T/（N.n）14402.5516.91436.362.4553.58118.582.38191.28118.22.31185.58传动比 i效率3.30.963.680.9710.97五、 V带传动的设计计算1、确定计算功率由工作情况查表可得kA=1.2故 PC=kAP=1.22.55=3.06kw2、选择V带的带型由图8.12可知选用A型带3、确定带轮的基准直径dd1 dd2由表8-3可得选取小带轮的基准直径dd1=85mm，dd2=i1dd1=3.385mm=280.5mm 选择标准直径da2=280mm,偏差在误差范围内。4、验算带速 按计算式验算带的速度因为，故此带速合适。5、初定V带的中心距和基准带长按计算式初定中心距 按计算式计算所需的基准带长=2500+=1592.0625mm查表可选带的基准长度=1600mm.实际中心距中心距的变化范围为(476mm548 mm)6、验算小带轮上的包角7、计算带的根数Z由已知条件查表可得 。故=(1.064+0.169) 0.9560.99=1.16kWZ PC /（Pr）=2.78故取V带根数为3根.8、计算单根V带的初拉力F0查表8.6可得A型V带的单位长度质量F0=（-1）+qv2 = () +0.106.4092 =132.6N 轴上压力FQ=2 F0 Zsin=2132.64 sinN=1041NS1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2带轮示意图如下：d0dHL六、 减速器直齿圆柱齿轮传动的设计计算：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为220250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为170210HBS。 ,SH=1，得 N1 =60njLh =60436.36（85280）=8.713108 N2 =, = 1 ,= 1.1 由 ,得 (2)齿轮精度初选9级,取载荷系数k=1.5,齿宽系数小齿轮上的转矩为T1=9.55106N.mm=5.36104 N.mm计算中心距 m=1.89mm（3）选小齿轮齿数Z1=25，大齿轮齿数取取m=2.0mmd1=mZ1=2.025=50.0mmd2=mZ2=2.092=184mm 齿宽b=150=50mm 取b2=50mm b1=b2+5=55mm 确定中心距 （4）验算轮齿弯曲强度 查表得 =1 验算轮齿的弯曲强度 故满足强度要求。(5)计算齿轮的圆周速度 小带轮结构图 大带轮结构图七、轴的设计齿轮轴的设计选用(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 轴的输入功率为P=2.45 kW 转速为n=436.36 r/min选用45调质，硬度220250HBS，按扭转强度估算轴径C=107118，由设计公式可知：(3)确定轴各段直径和长度L. 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加3%5%，取d=25mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =(4-1)15+29=63mm则第一段长度L1=55mm右起第二段直径取D2= 32mm，L2=55mm.右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承6208，则轴承有径向力，而轴向力为零，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4= 48mm，长度取L4= 15mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为54mm，分度圆直径为50mm，齿轮的宽度为55mm，则，此段的直径为D5=54mm，长度为L5=55mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=48mm 长度取L6= 16mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7= 40mm，长度L7=16mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=50mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =5.36104Nmm求圆周力：FtFt=2T1/d1=(25.36104)/62.5N=1715.2N求径向力FrFr=Fttan=1715.2tan200=624.28N（5）轴长支点反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：FHA=FHB =Ft/2 =857.6N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0Fr=Ft*tan20=624.28N（6）画弯矩图 右起第五段剖面2-2处的弯矩： 水平面的弯矩： MH2=857.6x118/2=50.60Nm 垂直面的弯矩： Mv2左= Mv2右=Fr59=36.83Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= Ftd1/2=1715.250/2=42.88Nm（8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面1处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第五段剖面2处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面2为危险截面。已知Me22=69.63Nm ,查表得，-1=60Mpa ，则e= Me22/W= Me22/(0.1D43)=1000/(0.1453)=6.12MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：e= MD/W= MD/(0.1D13) =25.731000/（0.1253）=16.47 Nm-1所以确定的尺寸是安全的 。P=2.45 kWB=63mmd=25mmL1=55mmD2=32mmL2=55mmD3=40mm， L3=20mmD4= 48mmL4= 15mmb=70mmD5=54mmL5=55mmD6=48mmL6= 16mmD7=40mmL7=16mmd1=50mmT1 =5.36104NmmFt=1715.2NFr=624.28NFHA=FHB =857.6NFa=0MH1=22.8 NmMH2= 50.60 NmM21=M22=62.58NmT=42.88Nm=0.6-1=60Mpae=6.12MPae=16.47 Nm-1输出轴的设计计算(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图）1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器(2)按扭转强度估算轴的直径 选用45调质，硬度220250HBS轴的输入功率为P=2.38 kW 转速为n=118.2 r/min按扭转强度估算轴径C=107118, 由设计式得d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取d1=35mm，k=1.5，根据计算转矩TC=kT=1.5191.28=286.92Nm，查标准GB58432003，选用GY5凸缘联轴器，半联轴器长度为l1=82mm,轴段长L1=80mm右起第二段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承6209，则轴承有径向力，那么该段的直径为d2=45mm，长度为L2=82mm右起第三段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为b=50mm，则第三段的直径取d3=40mm,齿轮宽为b=45mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L3=48mm右起第四段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为d4=65mm ,长度取L4=10mm右起第五段，取轴径为d5=55mm，长度L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为d6=45mm，长度L6=20mm4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d1=184mm作用在齿轮上的转矩为：T2 =193.1Nm 求圆周力：FtFt=2T2/d2=21.93105/184=2098N求径向力FrFr=Fttan=2098tan200=763.61N （5）轴长支反力水平面的支反力：F1v=F2v =Ft/2 = 1049N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB =Fr/2= 381.81 N（6）画弯矩图 右起第三段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=F1v59= 61.89 Nm 垂直面的弯矩：MC1= MC2=F1h59=22.53 Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= Ftd2/2=193.02Nm （8）画当量弯矩图 因为=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第三段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=133.22Nm ,由表15-3有: -1=60Mpa 则 e= MeC2/W= MeC2/(0.1D33)=133.221000/(0.1403)=20.82Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：e= MD/W= MD/(0.1D13)=115.811000/(0.1353)=27.01Nm-1所以确定的尺寸是安全的 。D（29.1132.10）mmd1=35mmTC=286.92Nml1=82mmL1=80mmd2=45mmL2=82mmL3=63mmb=50mmd3=40mmL3=48mmd4=65mmL4=10mmd5=55mmL5=10mmd6=45mmL6=20mmd1=184mmFt=2098NFr=763.61NF1v=F2v=1049NF1h=F2h 381.81NMC=61.89 NmMC1=22.53 NmNmT=193.02Nm=0.6e= 20.82Nm-1e =27.01Nm-1八、键联接设计 键连接图1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=25mm,L1=55mm选用A型平键，得：A键 850GB/ 1096-2003 h=7mmp=4 T/(dhL)=442.881000/（25750） =19.61Mpa R (120Mpa)2、输出轴与齿轮联接用平键联接轴径d3=40m L3=48mm T=193.02Nm选用A型平键键1656 GB/B1096-2003 h=10mmp=4T/（dhl）=193.0241000/（40945）=47.66Mpa N故该轴承满足静强度要求。轴承型号为62082、输出轴的轴承设计计算初用6209型轴承，其基本额定动载荷为43200N, 基本额定静载荷为29200N2、计算当量动载荷由于选用的是向心轴承，且只受径向载荷作用，所以当量动载荷为3.静强度校核 该轴承为连续旋转轴承，查表取静强度安全系数为.当量载荷为 29200故该轴承满足静强度要求。6209型轴承十、密封和润滑的设计1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用橡胶密封。2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十一、联轴器的设计（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，可选用凸缘联轴器。 （2）载荷计算计算转矩TC=KAT=1.5191.28=286.92Nm，其中KA为工况系数，查表得KA=1.5 （3）型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查标准GB58432003，选用GY5型弹性柱销联，其公称转矩T=400Nm, 许用转速n=8000r/m ,故符合要求。 十二、机箱体结构设计(1) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(2) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，