带式运输机的单级圆柱直齿减速器

机械设计基础课程设计说明书设计题目：带式运输机的单级圆柱直齿减速器学院： 班级： 设计者 ： 指导教师 ： 完成日期： 成绩： 2目 录 机械设计课程设计任务书 .11、 设计题目 .12、设计数据 .1计算过程及计算说明 .3一、 设计题目 .3二、电动机选择 .4三、计算总传动比及分配各级的传动比 .6四、运动参数及动力参数计算 .6五、传动零件的设计计算 .8六、轴的设计 .12确定各段长度： .13主动轴的设计 .13确定各段长度： .14确定轴上零件的位置与固定方式 .15键联接的选择及校核计算 .15按弯矩合成应力校核轴的强度 .15七、滚动轴承的选择及校核计算.17八、键联接的选择及校核计算 .17九、箱体设计 .18十、润滑方式及密封装置的选择 .193十一、参考资料 .20机械设计课程设计任务书1、 设计题目设计用于带式运输机的单级圆柱直齿减速器，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限 10 年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)800 1.5 2502、设计数据数据编号 B1带工作拉力 F（N ） 800带速度 V（m/s） 1.5卷筒直径 D（mm） 2503、设计要求1、每人单独一组数据，要求独立认真完成。2、图纸要求：减速器装配图一张（A1） ，零件工作图两张（ A3，传动零件、轴）。3、设计计算说明书 1 份。4计算过程及计算说明一、 设计题目设计用于带式运输机的单级圆柱直齿减速器，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限 10 年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%其中运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)800 1.5 250结果5二、电动机选择解：（1）选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用 Y 型全封闭笼型三相异步电机。（2）选择电动机功率工作机所需的电动机输出功率为Pd=Pw/Pw=Fv/1000w所以Pd=Fv/1000w由电动机至工作机之间的中效率（包括工作机效率）为w= 其中 、 分别为联轴器、带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动。取 =0.97、 =0.96、=0.99、=0.97，则w0.80所以Pd=1.5kW =0.97、 =0.96、 =0.99、 =0.97Pd=1.5kWw=114.6rminnd =(78.902296（3）确定电机转速卷筒轴的工作转速为w=601000v/D=114.6rmin按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动的传动比 i=24，单机齿轮传动比 i=3 5，则合理总传动比的范围为i=620，故电动机可选的范围为 nd=inw =(78.902292.99)rmin符合这一范围的同步转速有 940rmin，1400rmin，再根据计算出的容量，由附录 8 附表 8.1 查出有两种适用的电机型号，其技术参数见下表堵转转矩 最大转矩电动机型号 额定功率kW满载转速（rmin） 额定转矩 额定转矩Y100L-6 1.5 940 2.0 2.0Y90L-4 1.5 1400 2.2 2.2综合考虑选择 Y100L-6 的比较合适。所选的电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下图及表显示2.99)rminnm=940rmin7中心高 H 外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 D轴伸直径DE装键部位尺寸FGD100 380(2052+80)160140 12 2860 841三、计算总传动比及分配各级的传动比由选定电动机的满载转速 nm和工作机主动轴的转速 nw，可得传动装置的总传动比为i =nmnw=940114.6=8.2由机械 P257 表 13.5 的 V 带传动比 24 得附录 8附表 8.2i =8.2i 齿轮=2.7nm为电动机满载转速n、n分别为轴、的转速i0为传动比8i 齿轮=8.23=2.7i0=8.22.7=3四、运动参数及动力参数计算1、各轴的转速nm=940rminn=nmi0=9403=313.33rminn=ni1=nmi0i1=940 8.2=114.6r min2、各軸的输出功率P=Pd=1.50.970.960.990.990.97=1.34kWp=p =1.34 0.990.97=1.29kW3、各軸的输出转矩由式（2.17）计算电动机的输出转矩 TdTd=9550Pdnm=95501.5940=15.24Nm由式（2.14）（2.16）得T=Tdi0=15.2430.970.960.99 0.97=40.88Nmn=313.33r minn=114.6rminP =1.34kWp =1.29kWTd=15.24NmT=40.88NmT=106.0Nm 9T=Ti1=40.882.70.990.97=106.0Nm 参数轴名电动机轴 轴 轴转速 n（ rmin）输入功率 PkW输入转矩T（N m）9401.515.24313.331.3440.88114.61.29106.0传动比 i效率 30.892.70.85五、传动零件的设计计算1、确定计算功率Pc=KAP由课本上 P130 表 8.21 可以得到 KA的值为 1.6Pc=1.61.5=2.4kW2、选择 V 带的型号由课本 P131 图 8.12 和 P124 表 8.9 得选择 V 带的型号应该为Pc=2.4kWdd1=110mmdd2=270mmi=2.5n2=376rminv=5.4ms10A 型。3、确定带轮基准直径 dd1、dd2根据课本表 8.6 和图 8.12 选取 dd1=110mmdmin=75m大带轮基准直径为dd2=n1n2d1=940313.3390=270mm由表 8.3 选取标准值 dd2=270mm 实际传动比 i、从动轮的实际转速分别为i=dd2dd1=27090=2.5n2=n1i=9402.5=376rmin4、验算带速 vV=dd1n1601000=5.4ms带速在 525ms 范围内5、确定带的基准长度 Ld和实际中心距由 0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）可以确定中心距 a0初定 a0=500mmL0=2a0+2（dd1+dd2）+（dd2-dd1）4a0=1609.4mm由表 8.4（课本）选取基准长度 Ld=1600mma0=500mmL0=1609.4mmLd=1600mma=495mmamin=471mmamax=543mm1=161.4811由式aa0+（Ld-L0）2=495mm中心距 a 的变化范围为amin=a-0.015Ld=471mmamax=a+0.03Ld=543mm6、检验小带轮包角 11=180-(dd2-d d1)a57.3 =161.481207、确定 V 带的根数 z由式（8.18）课本得zPc P0=P c（P0+ P0）K aKL根据 dd1=110mm、n=940rmin 查表 8.9（课本） ，得P0=1.14kW由式（8.11）课本的功率的增量P0 为P0=K bn1（1-1 Ki）由表（8.18）课本查得 Kb=2.649410-3 根据 i=2.5 查课本表（8.19）得 Ki=1.1373；则P0=0.30kWP0=1.14kWP0=0.30kWKL=0.99K =0.96z=2F0=178.24NFQ=677.31NK=1.112查课本表 8.4 得带长度修正系数 KL=0.99 由图 8.11 得包角系数 K =0.96,得普通 V 带根数z=1.75圆整得 z=28、初拉力 F0及带轮上的压力 FQ由表 8.6 查的 A 型带的单位长度质量 q=0.1kg/m， 由式 8.19 单根 V 带的初拉力：F0=178.24N由式 8.20 可得作用在轴上的压力 FQFQ=677.31N9、齿轮传动的设计计算（1）T =40.88Nm（2）载荷系数 K查表的 10.11（课本）取 K=1.1（3）齿数 z1和齿宽系数 d 小齿轮的齿数取 25，则大齿轮的齿数 z2=100。因单级齿轮齿轮对称布置，取 d =1（表 10.20）课本（4）许用接触应力H由图 10.24 查得Hlim1=560MPa ，Hlim2=530MPa Hlim1= 560MPa Hlim2= 530MPab2=65mma=156.25mmYF1=2.65YF2=2.18YS1=1.59YS2=1.80YNT1=YNT2=113由表 10.3 取标准模数 m=2.5mm（5）计算尺寸d1=62.5mmd2=250mmb=62.5mm取整 b2=65mmb1=b2+5=70mma=156.25mm（6）按齿根弯曲疲劳强度校核查表 10.13 得 YF1=2.65，YF2 =2.18查表 10.14 得 YS1=1.59，YS2=1.80由图 10.25 查的 Flim1=210MPa，Flim2=190MPa由表 10.10 查得 YNT1=YNT2=1F 1=162MPaF 2=146MPa故F1 =162MPaF1 =146MPa（7）验算齿轮的圆周速度 vv=3.13msF1=162MPaF1=146MPav=3.13msd=15mmC=118d=25mm14六、轴的设计(1)选择轴的材料，确定许用应力由已知条件，故选择 45 钢并经过正火处理。由表 14.7 查的（课本）（2）按扭转强度估算轴径根据表 14.1 得 C=107118。由式d（107118） 1.53138.29.5mm考虑到最小直径要安装在联轴器上，故直径加大 35，取为 13.616.5mm。考虑键槽的影响以系列标准，取 d=15mm（3）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：dC（P/N） 1/3查课本 p265 表 14.1，45 钢取 C=118则 d(107118)(1.5/114.6)1/3mm=24.526.96mm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取 d=25mm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。d2=30mmd3=35mmd4=40mmd5=45mmL2=60D=72mmB=17mmC=25.5KN15（4）联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查指导书 p147 附表 9 可得联轴器的型号为 Hj6 联轴器：2544 GBT3852-1997（5）确定各段轴的直径将估算轴 d=25mm 作为外伸端直径 d1与联轴器相配，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为 d2=30mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处 d3应大于 d2，取 d3=35mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 d4应大于 d3，取 d4=40mm。齿轮左端用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径 d5=45mm满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取 d6=35mm.确定各段长度：段：d1=25mm 长度取 L1=40mmII 段 :d2=30mm 考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为 60mm L2=60III 段直径 d3=35mm由初选的深沟球轴承的型号为: 62107,查 P1531表 9 可知:d=35mm,外径 D=72mm,宽度 B=17mm,基本额定动载荷 C=25.5KN, 基本静载荷 CO=15.2KN,查2表可知极限转速 11000r/min。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为 15mm，通过CO=15.2KNL3=35mmd4=40mmL4=73mmd5=13mm.b=650Mpas=360Mpab+1bb=215Mpa0bb=102Mpa-1bb=60MpaC=11816密封盖轴段长应根据密封盖的宽度。L3=35mm段直径 d4=40mm安装齿轮段长度应比轮毂宽度小 2mm,L4=73mm段直径 d5=45mm.L5=13mm.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=215Mpa0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa2、 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：dC（P/N） 1/3查课本 p265 表 14.1 可得，45 钢取 C=118则d=15mmd2=20mmd3=25mmd4=30mmd5=35mmd6=35mmL1=30mmL2=60d3=25mmD=52mmB=15mmC=14.0KNCO=7.88KNL3=30mmd4=30mm17d(107118)(1.25/408.70)1/3mm=15.517.1mm考虑键槽的影响以系列标准，取 d=15mm3、 确定各段轴的直径将估算轴 d=15mm 作为外伸端，取第二段直径为 d2=20mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处 d3应大于 d2，取 d3=25mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 d4应大于 d3，取 d4=30mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径 d5=35mm满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取 d6=35mm.确定各段长度：段：d1=15mm 长度取 L1=30mmII 段 :d2=20mm 该段长为 60mm L2=60III 段直径 d3=25mm由初选的深沟球轴承的型号为: 6205,查 P1531表 9 可知:d=25mm,外径 D=52mm,宽度 B=15mm,基本额定动载荷 C=14.0KN, 基本静载荷 CO=7.88KN,查2表可知极限转速 16000r/min。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为 15mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度。L3=30mmL4=78mmd5=35mmL5=12mm18段直径 d4=30mm安装齿轮段长度应比轮毂宽度小 2mm,L4=78mm段直径 d5=35mm.L5=12mm.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。齿轮靠轴环和套筒实现 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。键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由课本表 14.8 键：宽高长高速轴(主动轴) 与 V 带轮联接的键为：键 5520GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 1445 GB1096-79轴与联轴器的键为：键 1040 GB1096-792键的强度校核大齿轮与轴上的键 ：键 1445 GB1096-79bh=149,L=45,则Ls=L-b=31mm19圆周力：Fr=2TII/d=2198580/50=7943.2N挤压强度：=56.9357600hLh2=106C3/(60nP23)=10644.81063/6070.8(1.51466.25) 3=1.991015h57600h预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算由课本式（6-1） p=2T103/（kld）确定上式中各系数22TI=28040NmTII=104435Nm k1=0.5h1=0.512mm=6mmk2=0.5h2=0.58mm=4mml1=L1-b1=63mm-12mm=51mml2=L2-b2=50mm-12mm=38mmd1=70mmd2=38mm p1=2TI103/（k 1l1d1）=228.0410 3/（65170）=2.61MPa p2=2TII103/（k 2l2d2）=2104.4310 3/（43838）=36.16 MPa由课本 p=100-120所以 p1 p p2 p 满足要求 23九、箱体设计(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，将便于调整。(6)定位销：为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。24(9)密封装置：在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：名称 符号 尺寸（mm）机座壁厚 9机盖壁厚 1 9机座凸缘厚度 b 13机盖凸缘厚度 b