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机械设计课程设计计算说明书设计题目 V带单级圆柱减速器班级 工业工程一班学号 200906070116设计者 安显伟指导老师 付 维2011年6月计算过程及计算说明一、传动方案拟定第一组第十六个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：双班制工作，有轻度振动，小批量生产，单向传动使用年限为五年，运输带允许误差 %5 。（2） 原始数据：运输带卷筒转速150转/分，减速箱轴输出功率4马力。二、电动机的选择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，选用电动机类型：Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：=带齿轮轴承2 =0.960.980.992=0.922(2)电机所需的工作功率：工作机所需功率为 Pw=4马力=2942W Pd=Pw =2942/0.922 =3190.89W3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速： nw=150转/分按手册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i减速器=36。取V带传动比iv=24，则总传动比理时范围为ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=ianw=（624）150=9003600r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min。根据容量和转速，由于3000r/min的电动机效率太差，一般不选。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=1500r/min。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Y 112M-4 其主要性能：额定功率：4KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：ia=nmnw =1440150 =9.62、分配各级传动比普通V带的传动比iv的一般范围是24，可以选择偏中的数，取iv2.83、i减速器=iai=56(i=24) i减速器=ia/iv =3.4 并且，ivdmin=75d2=i带d1(1-)=3100(1-0.02)=294 mm由课本表13-9，取d2=300mm带速V：V=d1n1/601000=1001440/（601000） =7.54m/s在523.1m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心距0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+300)a02(100+300) 所以有：280mma0800mm所以，初定中心距a0=600mmV带基准长度：L0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=2600+3.14(100+300)+(300-100)2/4600=1844.7mm确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=600+(2000-1844.7)/2=678mm (4) 验算小带轮包角1=180-57.3 (d2-d1)/a=180-57.3(300-100)/678=163120（适用） （5） 确定带的根数单根V带传递的额定功率.据d1和n1，课本P214表13-3得 P0=1.32KWi1时单根V带的额定功率增量.据带型及iv查课本P217表13-6得 P0=0.56KW包角修正系数。查课本P217表13-7，得K=0.95；查课本P212表13-2得 KL=1.03Z= PC/(P0+P0)KKL=4.8/(1.32+0.56) 0.951.03=2.609 (取3根) (6) 计算轴上压力由课本P212表13-1查得q=0.1kg/m，由课本式（13-17）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x4.8 (2.5/0.95-1)/(37.54) +0.10x7.542 =178.80kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23178.80 sin(163/2)=1061.2N2、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，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿= i减速器=3.4取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3.4 20=68 实际传动比I0 =68/20=3.4传动比误差：(i-i0)/I=(6-6)/6=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=6 (3)转矩T1轴2：T1=9550P2n2=56822.03 (4)载荷系数k : 取k=1.2取m=2.5分度圆直径：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.568mm=170mm查课本P175表11-6 得d=1齿宽：b=d d1=150mm=50mm取b2=50mm b1=55mm (5)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)m/2= (50+170)2.5/2=275mm六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度21723.15HBS根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=107d107 (2.86/55.80)1/3mm=19.4mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=19.4(1+5%)mm=20.69选d=20.4mm2、轴的结构设计（1）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，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=20mm 长度取L1=34mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=20+221.5=26mmd2=30mm宽度为16mm.II段长：L2=（12+5+29）=46mmIII段直径d3=40mm初选用6208型深沟滚轴轴承，其内径为40mm,宽为18mmL3=18+10+10=38mm段直径d4=50mm用的是齿轮轴长度与右面的套筒相同，即L4=65mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=114mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=20mm求转矩：已知T1=55770Nmm求圆周力：Ft根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=55770/50=2230N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=2230tan200=811N(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=405.5NFAZ=FBZ=Ft/2=405.5N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=405.557=23.1Nm(3)绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=111557=63.6Nm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(23.12+63.62)1/2=94.2Nm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=55.8Nm(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=94.22+(0.655.8)21/2=100Nm(7)校核危险截面C的强度由式（6-3）d=Mec/0.1d31/3=99.6/0.1601/3=25.5mm36040h预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知n2=99.4r/min试选6211型深沟滚动球轴承根据手册P71 6211型轴承Cr=43200N根据课本P264 表（11-10）得：ft=0.9根据课本P264 （11-10c）式得Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/99.4(0.943200/761)3=1679999h36040h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算1、输入轴与V带联接采用平键联接轴径d1=20mm,L1=34mm查手册得，选用A型平键，得：键A 625 GB1096-79 l=21T1=56.9Nm h=6mm根据课本P243（10-5）式得p=4T2/dhl=456900/20621=94.8MpaR(110Mpa)2、输出轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=65mm L3=22mm T=261.3Nm查手册P51 选A型平键键1436 GB1096-79l= 22mm h=9mmp=4T/dhl=4261300/65922=81.2Mpap(110Mpa)3、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径d2=35mm L2=82mm T=253.5Nm查手册P51 选用A型平键键1050 GB1096-79l=40mm h=8mm据课本P243式（10-5）得p=4T/dhl=4253500/35840=90.5Mpap九、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算1、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M181.5根据机械设计基础课程设计表5.3选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱体的主要尺寸：(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1= 4.0625 取z=8(2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8(3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.58=12(4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.58=12(5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.58=20(6)地脚螺钉直径df =0.036a+12= 0.036150+12=17.4(取18) (7)地脚螺钉数目n=4 (因为a250) (8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.7517.4= 13.05 (取14) (9)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取10) (10)连接螺栓d2的间距L=150-200(11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4 (取6)(13)定位销直径d=(0.7-0.8)d2=0.810=8(14)df.d1.d2至外箱壁距离C1(15) Df.d2(16)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。(17)外箱壁至轴承座端面的距离C1C2（510）(18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 mm (19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm (20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)轴承端盖外径D（555）d3 D轴承外径(22)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉为准，一般取SD2.九、润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。结果n滚筒=99.4r/min总=0.86P工作=2.98KW电动机型号Y112M-3i总=14.5据手册得i齿轮=4.83i带=3nI =55.80r/minnII=99.4r/minPI=2.86KWPII=2.72KWTI=19.76NmTII=261.29Nmdd2=294mm取标准值dd2=300mmn2=55.80r/minV=7.54m/s取a0=678mmLd=1844.7mmZ=3根F0=134.8NFQ =796.5Ni齿=4.83Z1=20Z2=99T1=56.9Nmd1=50mmd2=23.10mma=150mmd=20mmd1=20m