一级减速器课程设计报告

机械设计课程设计计算说明书机械设计课程设计任务书学生姓名： 学号： 专业任务起止时间设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、 传动方案如图1所示：1电动机；2V带传动； 3单级圆柱齿轮减速器4联轴器；5带式输送机；6鼓轮；7滚动轴承图1 带式输送机减速装置方案图二、原始数据滚筒直径d /mm400传送带运行速度v /(m/s)1.6运输带上牵引力F /N1900每日工作时数T /h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.低速轴零件图1张（A3图纸）2.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）3.设计说明书1份在1周内完成并通过答辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图指导教师签字目 录一、电机的选择1二、传动装置的运动和动力参数计算2三、V带传动设计3四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）5五、轴的结构设计计算6六、校核轴承寿命11七、键连接的选择和计算11八、箱体的设计11九、心得体会12一、电机的选择1.1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv /1000= 3.04 kWV带效率h1： 0.95 滚动轴承效率（一对）h2： 0.98 闭式齿轮传动效率（一对）h3: 0.97 联轴器效率h4： 0.99 工作机（滚筒）效率h5(hw)： 0.96 传输总效率h=h1h23h3h4h5 =0.841 则，电动机所需的输出功率PW=Pd/h= 3.61 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速= 76.4 r/minV带传动比的合理范围为24，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为37，则总传动比的合理范围为=628，故电动机转速的可选范围为：= 458.4 1528 r/min 在此范围的电机的同步转速有： 750r/min、1000 r/min、1500 r/min 依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型 号： Y112M-4 额定功率Ped： 4kW 同步转速n： 1500r/min 满载转速nm： 1440r/min 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 18.85 2.1 分配传动比及计算各轴转速取V带传动的传动比i0= 3 则减速器传动比i=i/i0= 6.28 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴） 3.61 kW 1440 r/min 23.94 Nm1轴（高速轴） 3.43 kW 480 r/min 68.24 Nm2轴（低速轴） 3.26 kW 76.43 r/min 407.34 Nm3轴（滚筒轴） 3.16 kW 76.43 r/min 394.84 Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，13轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率h输入输出输入输出0轴3.6123.9414401轴3.433.3668.2466.8848030.952轴3.263.19407.34399.1976.436.280.953轴3.163.13394.84386.9476.4310.97三、V带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材 机械设计基础 由图/表 13-9 得到工作情况系数KA= 1.3 ，故Pca=KAPd= 4.46 kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材 机械设计基础 由图/表 13-15 确定所使用的V带为 A 型。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材 机械设计基础 由图/表 13-4 ，初选小带轮直径dd1= 90 mm。(2) 验算带速： 6.79 m/s，满足5m/sv120合格。3.6 计算V带根数Z由nm，dd1结合教材 机械设计基础 查图/表 13-4 得P0=1.07kW。由nm，i0， A 型带，查图/表 13-6 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 13-8 得Ka= 0.96，已知Ld查表 13-2得KL=1.00 则V带根数 3.74 ，取z= 4 。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计基础 表 11-1 确定以下参数：表4-1 高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮40MnB调制241286 HBS700MPa600MPa大齿轮ZG35SiMn调制241269 HBS600MPa500MPa由表 11-5 ，取安全系数SH= 1.0 ，SF= 1.25 。则许用应力为： 700 MPa 600 MPa 480 MPa 400 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 9 级精度制造，由教材 机械设计基础 表 11-3 得载荷系数K= 1.0 ，由表 11-6 得齿宽系数d= 1.0 ，由表 11-4 可得弹性系数ZE= 189.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 68240 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 41.72 mm。齿数取z1= 21 ，z2=iz1 132 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 6.28 。齿宽 42 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 50 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 60 mm。模数m=d1t/z1= 1.99 ，按表 4-1 ，取标准模数m= 2 ，实际分度圆直径 42 mm， 264 mm，中心距 153 mm。 (3) 齿轮的圆周速度 1.06 m/s。对照表 11-2 可知，选 9 级精度是合适的。4.2 传动齿轮的主要参数表4-2 传动齿轮的主要参数高速轮低速轮齿数 z21132中心距a /mm153模数 m /mm2齿宽b /mm6050分度圆直径d/mm42264齿顶高ha /mm22齿根高hf /mm2.52.5齿高h /mm4.54.5齿顶圆直径da /mm46268齿根圆直径df /mm38260五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1轴）根据表 14-1 得，高速轴材料为： 45钢 ，热处理方式： 调制 ，许用弯曲应力-1b= 65 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0= 110 21.0 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 21.63 mm，圆整后暂取d1= 22 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：表5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=22d1=22初估轴径d2=28d2=d1+3C1d3=35d3=d轴承内圈直径d4=40d4=d3+3C1高速齿轮d6=40d6=d4d7=35d7=d3轴承内圈直径(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= L+2-D4-B=35 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 23 ；至凸缘边距离C2= 20 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 57 齿轮至机体内壁的距离D2= 10 大齿轮齿轮端面的距离D3= 60 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 10（指导书38页图5-12）表5-2 高速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=70L1键长L比四根皮带轮略宽L2=35L2= L与L相等L3=27L3=L+2+3- LL4=7L4=D2-3由D2估算得出L5=60L5=D3齿轮宽度L6=7L6=L4L7=24L7=D4+B+3-3l1=57l1= L5/2+L6+B/2+D4+3l2=57l2= L5/2+ D2+B/2+D4l3=77l3=L1/2+L2+B/25.2 低速轴的计算（2轴）根据表 14-1 得，低速轴材料为： 45Cr合金钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 75 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0= 100 34.94 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 35.99 mm，圆整后暂取d1= 36 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：表5-5 低速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=50d1= d4d2=60d2=d3-4C1d3=55d3=d4+3C1d4=50d4=d（轴承内径）轴承内圈直径d5=45d5=d6+3C1d6=40d6=d联轴器轴孔直径表5-6 所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn /Nm许用转速n r/min轴孔直径d /mm轴孔长度L /mm轴孔长度L1 /mmTL750036004011284(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 33 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 23 ；至凸缘边距离C2= 20 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 57 齿轮至机体内壁的距离D2= 10 大齿轮齿轮端面的距离D3= 50 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 10 表5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=27L1=B+D4+1L2=7L2=D2-3L3=49L3D3有齿轮宽度决定L4=36L4= B+D4+D2L5=33L5= LL6=110L6 L（联轴器孔长）由联轴器孔的长度L决定l1=96l1= L6/2+L5+B/2l2=53l2=L3/2+L4-B/2l3=54l3=L1+3-B/2+L2+L3/2六、校核轴承寿命表7-1 所选用的轴承主要参数轴名称轴承代号d / mmD / mmB /mmCr / kN高速轴600735621416.2低速轴601050801622.0 轴承设计要求寿命 4000060000 h七、键连接的选择和计算本设计减速器共需键：3 个。表8-1 键的主要参数轴名安装直径 d / mm类型h / mmb /mm轮毂长度/ mm键长L /mm高速轴22A型664065低速轴55A型1016904540A型8127090八、箱体的设计表9-1 铸铁减速器箱体的主要结构尺寸（mm）名称符号尺寸机座壁厚d8机盖壁厚d18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b112机座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径df18地脚螺钉数目n8轴承旁联接螺栓直径d114盖与座联接螺栓直径d29连接螺栓d2的间距l170轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d43定位销直径d7df, d1, d2至外机壁距离C123df, d2至凸缘边缘距离C220轴承旁凸台半径R120凸台高度h200外机壁与轴承座端面距离l149大齿轮端面圆与内机壁距离D110齿轮端面与内机壁距离D210机盖，机座筋厚m1,mm17，m 7轴承端盖