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减速器课程设计

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一级圆柱直齿减速器课程设计841.5%1.7%250%125,减速器课程设计

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带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 1 一、传动方案拟定 第 二 组 第 五 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： 输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载启动， 使用年限 10 年， 每年按 300 天计算，两 班制 工作 ， 输送机速度允许的误差 为 5%，输送带效率为 0.94-0.96. （ 2） 原始数据： 输送带拉 力 F=1.5KN； 输送 带速 度 V=1.7m/s； 滚筒直径 D=250mm。 运动简图 二、电动机 的 选择 按已知的工作要求和条件，选用 Y 系列三相异步电动机。 选择电动机功率 PW=FV/1000w=1500*1.7/1000*0.95=2.68KW 电动机至工作机之间的总效率为 = 带 *3 轴承 * 齿轮 * 联轴器 * 卷=0.96*0.993*0.97*0.97*0.96 0.84 工作机所需的电动机输出功率为 Pd=PW/ =2.68/0.84=3.19KW nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 2 因为，根据要求 Ped Pd，所以 Ped取 4KW。 确定电动机转速 卷筒的工作转速为 nw=60*1000*v/D=60*1000*1.7/3.14*250=129.9 （ r/min） 按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动的传动比 i1=2 4，单级齿轮传动比 i2=3 5，则合理的传动 比的范围为 i=6 20， 则 电动机转速的可选范围为 nd=i* nw=（ 6 20） *129.9=779 2598 r/min 则有下列的电动机符合要求： 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 Y112M-4。 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 =1440/129.9=11.09 方案 电动机型号 额定功率 Pd/kw 电动机转速 r/min 传动装置传动比 同步转速 满载转速 总传动比 带传动比 齿轮传动比 1 Y132M1-6 4 1000 960 7.36 1.85 4 2 Y112M-4 4 1500 1440 11.09 2.77 4 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 3 2、分配各级 传 动比 （ 1） 取 i 齿 =4 （ 2） i 总 =i 齿 i 带 （ 3） i 带 =i 总 /i 齿轮 =11.09/4=2.77 四、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（ r/min） nI=nm/i 带 =1440/2.77=519.86 (r/min) nII=nI/i 齿 =519.86/4=129.96(r/min) 滚筒 nw=nII=129.96(r/min) 2、 计算各轴的功率（ KW） PI=Pd带 =3.190.96=3.06KW PII=PI轴承 齿轮 =3.060.990.97=2.94KW P =P 轴承 联轴器 =2.940.990.97=2.82KW 3、 计算各轴 转 矩 Td=9.55106Pd/nm=9.55106x3.19/1440=2.12x104Nmm TI= Td x i 带 x 带 =5.64x104Nmm T = T x i 齿轮 x 轴承 x 齿轮 =21.56x104Nmm T = T x 轴承 x 联轴器 =20.80x104Nmm 轴名 参数 电动机轴 转速（ r/min） 1440 519 86 129 96 129 96 输入功率 3.19 3 06 2 94 2 82 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 4 （ KW） 转矩（ Nmm） 2.12 104 5.64 104 21.65 104 20.80 104 传动比 2 77 4 1 效率 0 96 0 96 0 96 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 带截型 由课本 1P181 表 10-8 得： kA=1.1 P=4KW PC=KAP=1.14=4.4KW 据 PC=4.4KW 和 n1=1440r/min 由课本 1P182 图 10-12 得：选用 A 型 V 带 （ 2） 确定带轮基准直径，并验算带速 由 1课本 P182 表 10-9，取 dd1=100mmdmin=75 dd2=i 带 dd1(1-)=2.77100(1-0.02)=271.46 mm 由课本 1P182 表 10-9，取 dd2=280mm 带速 V： V= dd1n1/601000 = 1001440/601000 =7.54m/s 在 525m/s 范围内，带速合适。 （ 3） 确定带长和中心 距 初定中心距 a0=500mm Ld=2a0+ (dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2500+3.14(100+280)/2+(280-100)2/4500 =1612.8mm nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 5 根据课本 1表（ 10-6） 选取 Ld=1800mm 确定中心距 aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1800-1612.8)/2 =593.6mm (4)验算小带轮包角 1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a =1800-57.30(280-100)/593.6 =162.601200（适用） （ 5） 确定带的根数 单根 V 带传递的额定功率 .据 dd1和 n1，查课本 p176 图 10-11 得 P1=1.4KW i1 时单根 V 带的额定功率增量 .据带型及 i 查 1p178 表 10-5 得 P1=0.17KW 查 1p179表 10-6，得 K=0.96；查 1p180表 10-7得 KL=1.01 Z= PC/(P1+P1)KKL =4.4/(1.4+0.17) 0.961.01 =2.90 (取 z=3 根 ) (6)计算轴上压力 由课本 1p170 表 10-1 查得 q=0.1kg/m，由 课本 式（ 10-20）单根 V 带的初拉力： F0=500PC/ZV（ 2.5/K） -1+qV2 =500x4.4/3x7.54(2.5/0.96-1)+0.10x7.542 =161.71kN nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 6 则作用在轴承的压力 FQ FQ=2ZF0sin(1/2) =23161.71 sin(162.6o/2) =959.10N 2、齿轮传动的设计计算 （ 1）选择齿轮材 料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常 齿轮采用软齿面。 查阅 1 P100 表 6-8， 选 用价格便宜便于制造的材料 : 小齿轮材料为 45 钢，调质，齿面硬度 260HBS； 大齿轮材料也为 45 钢 ，正火处理，硬度为 215HBS； 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(i+1)/i d H2)1/3 转矩 T1 T1=9.55*106*PI*0.99/N2 =3.06*0.99*9.55*106/519.86 =5.57 104N/mm 课本 1p102 表 6-9 得 载荷系数 k : 取 k=1.2 许用接触应力 H H= Hlim ZN/SHmin 由课本 1图 6-36 查得： Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 7 接触疲劳寿命系数 Zn： 按一年 300 个工作日，每 班 8h 计算，由公式 N=60njtn 计算 N1=60519.861030016=1.50x109 N2=N/i=3.7108 查 1课本图 6-37 中曲线 1，得 ZN1=1 ZN2=1.1 按一般可靠度要求选取安全系数 SHmin=1.0 H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa H2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.1/1=550Mpa 由课本表 6-11 取 d=1.1 故得： d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 =48.35mm (3)计算齿轮的圆周速度 V 计算圆周速度 = n1d1/601000 =3.14519.8648.35/601000 =1.32m/s 因为 m/s，故取级精度合适 （ 4） 确定有关参数如下： 传动比 i 齿 =4 取小齿轮齿数 Z1=20。则大齿轮齿数： Z2=iZ1= 420=80 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 8 模数： m d1/Z1=48.35/20=2.43mm 取课本 1标准模数第一数列上的值， m=2.5 分度圆直径： d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.580mm=200mm 齿宽： b=dd1=1.150mm=55mm 取 b2=55mm b1=60mm 中心距： a=(d1+d2)/2=(50+200)/2=125mm (6)校核齿根弯曲疲劳强度 bb=2KT1YFS/bmd1 复合 齿形 因 数 YFs 由 课 本 1p106 图 6-39 得：YFS1=4.35,YFS2=3.98 许用弯曲应力 bb 根据课本 1P106： bb= bblim YN/SFmin 由课本 1图 6-40 得 弯曲疲劳极限 bblim应为 ： bblim1=490Mpa bblim2 =410Mpa 由课本 1图 6-41 得 弯曲疲劳寿命系数 YN： YN1=1 YN2=1 弯曲疲劳的最小安全系数 SFmin ：按一般可靠性要求，取 SFmin =1 计算得弯曲疲劳许用应力为 bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpa bb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 9 校核计算 bb1=2kT1YFS1/ b1md1=85.65pa bb1 bb2=2kT1YFS2/ b2md1=78.36Mpa bb2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 六 、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算 1、减速器附件的选择 提携式通气器 由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用 M12 1.25 油标 选用杆式游标 M12 起吊装置 采用箱盖吊耳、箱座吊钩 . nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 10 放油螺塞 选用外六角油塞及油圈 M14 1.5 根据机械设计基础课程设计表 5.3 选择适当型号： 高速轴轴承盖上的螺钉： GB5783 86 M6X20,材料 Q235 低速轴轴承盖上的螺钉： GB5783 86 M6 20,材料 Q235 螺栓： GB5782 86 M14 98，材料 Q235 地脚螺钉： GB5782 86 M18，材料 Q235 2、箱体的主要尺寸： (1) 箱 座 壁 厚 ： =0.025a+1=0.025 125+1= 4.125 取 =8 (2)箱盖壁厚： 1=0.02a+1=0.02 122.5+1= 3.5 取 1=8 (3)箱盖凸缘厚度： b1=1.51=1.5 8=12 (4)箱座凸缘厚度： b=1.5=1.5 8=12 (5)箱座底凸缘厚度： b2=2.5=2.5 8=20 (6)地脚螺钉直径： df =0.036a+12=0.036 125+12=16.5，取df =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 =0.75 18= 13.5 (取nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 11 14) (9) 盖 与 座 连 接 螺 栓 直 径 ： d =(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取 10) (10)连接螺栓 d的间距 L=150-200，取 120 (11)轴承端盖螺钉直 d3=(0.4-0.5)df=0.4 18=7.2(取 8) (12)检查孔盖螺钉 d4=(0.3-0.4)df=0.3 18=5.4 (取 6) (13)定位销直径 d=(0.7-0.8)d =0.8 10=8 (14)df.d1.d2 至外箱壁距离 C1 (15) df.d1.d2 至内箱壁距离 C2 (16)凸台高度： h=0.7*D2 =0.7*115=81.2 (17)外箱壁至轴承座端面的距离 C1 C2 5 (18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离： 9.6 mm，取 10 (19)齿轮端面与内箱壁间的距离： =8mm (20)箱盖，箱座肋厚： m1=8 mm,m2=8 mm (2 )轴承端盖外径 d3 小端盖 D1=62+40=102，大端盖 D2=75+40=115 D轴承外径 (2 )轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，且要对称布置，以 d1 和 d3 互不干涉为准， 一般取 . 七 、轴的设计计算 1、 从动轴设计 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 12 1、选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为 45 号钢，调质处理。查 2表 13-1 可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查 2表 13-6 可知： b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接， 从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： d C3 /nP 查 2表 13-5 可得， 45 钢取 C=110 则 d 110( 2.49/129.96)1/3mm=31.11mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取 d=36mm 3、轴的结构设计 轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。 （ 1）、联轴器的选择 由于所连接的轴的转速较低，传递的转矩较大没 减速器与工作机常不在同一底座上而要求有较大的轴线偏移补偿因此常选用无弹性元件的联轴器，在此我们选十字滑块联轴器。 （ 2）、确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 13 轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴 承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通 过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合 分别实现轴向定位和周向定位 （ 3）、确定各段轴的直 径 由图所示由设计要求 L4 与 L5， L2 与 L2 之间的轴肩高，为小轴径的 0.07-0.1 倍，剩下轴段的轴肩高在 0.5-3 之间且 D3和 D6 要与轴承连接所以要根据轴承的标准孔径来选择。由于最小的轴径是 36，所上面的要求得到各段的直径为 36， 42， 45，48， 56， 45。 （ 4）确定各段轴的长度。 L4 的长度要比齿轮的宽度小 2mm，所以这段轴的长度为53mm L3 的长度应考虑到齿轮端面与内壁的间距，挡油环，轴承的宽度 2+8+2.5+10+16=38.5mm L2 的长度应该考虑端盖，凸台，垫片，以及联轴器的联系nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 14 且是通过 考虑减速箱体的尺寸和 L3 的尺寸间接算出来的：8+18+20+5-10-16+10+15=50mm L1 的长度联轴器的长度来确定 160/2-2=78mm L5 的长度由轴肩高度确定，一般为 1.4 倍轴肩高取 5.6mm L6 的挡油环和轴承的宽度以及减速箱的尺寸有关8+2.5+10+16-5.6+2=32.9mm (5)选择轴承型号 . 根据设计要求本减速箱主要承受径向载荷，因此选择深沟球轴承。 轴承的选择要考虑到载荷的大小和方向等，所以要求计算下面的数字： 齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩： T=9.55106P/n =9.551062.94/129.96 =216043 N 齿轮作用力： 圆周力： Ft= =2216043/200N=2060N 切向力： Fn= Ft /cos200 =2390N 径向力 ： Fr=Fttan200=2060tan200=786N LH=106(ftC/Pfp) /60n， LH =10 300 16=48000h，查表 ft=1.1， nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 15 fp=1， P=Fn/2=1190N 计算得 Cc 小轴承 =15KN Cc 大轴承 =9.4KN 查找【 2】 p130 得到大 轴承选择 6009.小轴承选择 6206 (6)按弯矩复合强度计算 分度圆直径：已知 d1=200mm 求转矩：已知 T2=216.5Nm 求圆周力： Ft=2T2/d2= 216.5/200=2.17N 求径向力 Fr Fr=Fttan=2.17tan200=0.79N 因为该轴两轴承对称，所以： LA=LB=56mm 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=0.79/2=0.395N FAZ=FBZ=Ft/2=2.17/2=1.085N 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=0.395112 2=22.12Nm nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 16 截面 C 在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=1.085112 2=60.76Nm 3.绘制合弯矩图（如图 d） MC=(MC12+MC22)1/2=（ 22.122+60.762)1/2=64.66Nm 4.绘制扭矩图（如图 e） 转矩： T=216.5Nm 5.绘制当量弯矩图（如图 f） =0.59，截面 C 处的当量弯矩： Mec=MC2+(T)21/2 =64.662+(0.59216.5)21/2=143.17Nm 6.校核危险截面 C 的 轴径 d=（ me/0.1-1bb） 1/3=（ 143170/6） 1/3=28.79 修正： 28.79*1.05=30.23 结构设计确定的直径为 48，强度足够。 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 17 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 18 2、 主动轴的设计 1、选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为 45 号钢，调质处理。查 2表 13-1 可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查 2表 13-6 可知： b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接， 从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： d C3 /nP 查 2表 13-5 可得， 45 钢取 C=110 nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 19 则 d 110( 3.06/519.86)1/3mm=19.86mm 考虑键槽的影响以系列标准，取 d=25mm 3、齿轮上作用力的计算 由于两齿轮之间是作用力与反作用力的关系，所以求得的数字应该和从动轴是相同的为： 圆周力： Ft= 2060N 切向力： Fn= 2390N 径向力 ： Fr= =786N 4、 确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位， 靠过盈配合实现周向固定 ，轴通 过两端轴承盖实现轴向定位 。 5、 确定轴的各段直径 按照上面的方法以此类推的各段轴的直径为： 25， 29， 30，33， 30 各段轴的长度：与带相连的那段轴的长度由【 1】 p173 的公式 B=（ z-1） e+2f，由前面的数据及查【 1】 p173 表 10-3 可知 z=3，e=15， f=9，所以这段轴段的长度为 48，剩下的依次为 50， 28，72， 30。与齿轮相配合的那段轴径算出后为 32mm 因为 2*32 64nts带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 20 所以小轴应该做成一体式。 6、 按弯扭复合强度计算 由于两齿轮之间是作用力与反作用力的关 系，所以求得的，危险截面轴径同样也是 30.23mm，所设计的小轴的直径是 32mm 所以强度也足够。 八 、键联接的选择及校核计算 1根据轴径的尺寸，由 1中表 12-6 高速轴 (主动轴 )与 V 带轮联接的键为： 键 8 40 GB1096-79 大齿轮与轴连接的键为： 键 14 45 GB1096-79 轴与联轴器的键为： 键 10 70 GB1096-79 2键的强度校核 大齿轮与轴上的键 ：键 14 45 GB1096-79 b h=14 9,L=45,则 Ls=L-b=31mm 圆周力： Fr=2TII/d=2 198580/50=7943.2N 挤压强度：srp Lh F 2=