1级圆柱带传动设计

一、设计任务书一、课程设计的目的；机械零件课程设计是机械零件课程的最后一个重要教学环节，也是机械类专业学生第一次较全面的设计训练，其基本目的是；1具体应用和巩固机械零件课程以及其它有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，培养理论联系实际的正确思想和分析与解决工程实际问题的能力。2通过具体的机械设计，使学生在计算、制图、运用资料、手册、标准和规范以及使用经验数据，进行经验估算和处理数据等方面得到基本训练。二、设计内容；1传动方案的分析和拟定。2电动机的选择及运动和动力参数的计算。3传动零件的设计。4轴的设计。5轴承及其组合部件的设计。6键联接和链连接的选择及较核。7箱体、润滑及附件的设计。8装配图和零件图的设计。9设计计算说明书的编写。二、设计题目；用于带式运输机传动系统齿轮减速器。NW305R/MINPW240KW1已知条件；工作情况；三班制工作，连续单向运转，载荷平稳，室内工作。使用期限；5年，其中3年进行一次大修。生产条件；中等规模机械加工厂，可生产78级精度齿轮。工艺要求；运输带速度误差5。2传动示意图；（1）电动机（2）三角传动机（3）减速箱（4）链传动运输带运输带卷筒1拟定传动方案为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速NW,即V08M/SD500MMNW601000V/D60100008/3145002选择电动机）电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件，选用一般用途的（）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。）电动机容量（）卷筒轴的输出功率F3000NPWFV/1000300008/10002电动机输出功率PDPDPW/T传动装置的总效率TT1T22T3T4T5式中，T1,T2,为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表查得链传动一副T4099滚动轴承2对T2099圆柱齿轮闭式1对T3097V带开式传动1幅T1095卷筒轴滑动轴承润滑良好1对T5098则TT1T22T3T4T5095099209709909808762故PDPW/T24/08762273（）电动机额定功率PED由第二十章表选取电动机额定功率PED4KW。3）电动机的转速为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表查得V带传动常用传动比范围26，链传动常用传动比范围26，单级圆柱齿轮传动比范围36，同步转速为720R/MIN选定电动机型号为16018。）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表、表查出16018型电动机的方根技术数据和外形、安装尺寸，并列表刻录备用。电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径MMY1604KW7207507328大齿轮数比小齿轮数101/1953158计算传动装置总传动比和分配各级传动比）传动装置总传动比NM720R/MININM/NW720/305236）分配各级传动比取V带传动比为I13链传动的传动比为15KA11PC44KWD1100MM则单级圆柱齿轮减速器比为I2I/I1I2525所得I2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。计算传动装置的运动和动力参数）各轴转速电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为N0NMN1160R/MINN23053R/MIN）各轴输入功率按机器的输出功率PD计算各轴输入功率，即P0PED273KW轴I的功率P1P0T1273095097251KW轴II功率P2P1T2T3251099097241KW）各轴转矩T09550P0/N09550273/720397917NMT19550P1/N19550251/1601134063NMT29550P2/N29550241/30535805878NM二、设计带轮1、计算功率D2355MM初定中心距A0350MMLC14613MMPPED273KW一班制，工作小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机查课本表，得KA11计算功率PCKAP112733003KW2选择普通带型号N0720R/MIN根据PC3003KW，N0720R/MIN,由图1315（205页）查得坐标点位于A型D180100、确定带轮基准直径表及推荐标准值小轮直径D1100MM大轮直径D2M取标准件D2355MM4、验算带速验算带速VD1N0/60000314100720/6000050265M/S在525M/S范围内从动轮转速LD1600MM中心距A420MMZ3根N22N0D1/D2720100/3552704225M/SN21N0/35720/3520571M/S从动轮转速误差N22N21/N21270422520571/2742857025、V带基准长度和中心距初定中心距中心距的范围AMIN075D1D20751003553412500MMAMAX08D1D208100355364MMA0350MM初算带长LC2A0PID1D2/2D2D12/4/A0LC14612MM选定基准长度表87,表88查得LD1600MM定中心距A0LDLC/2160014613/24194206MMA420MMAMINA0015LD42000151600396MMAMAXA003LD4200031600468MM6、验算小带轮包角验算包角预紧力FQ2743ND128MMD245MMYL10YLD10180D2D1573/A1803551001573/A1452107120度故合格7、求V带根数Z由式（1315）得查得N1720R/MIN,D1120MM查表133P0095由式139得传动比ID2/D1100141350/10010014135查表（134）得05P由包角14521度查表135得KA092KL099Z44/09500509209938、作用在带上的压力F查表131得Q010故由1317得单根V带初拉力NQVKZVPCFQ3274530192053415022三、链传动已知P251KW，转速N1240R/MINN2160R/MIN1）选定链轮齿数小链轮齿数设链速V063M/S,由表612取T11134063NMM25A150MM传动比IN1/N2大链轮齿数Z2IZ115172）选定链08A,确定中心距初定中心距A040P计算链长取589217402401720PZAZLP工况系数表613小链轮齿数系数表614KZ（Z1/19）108（设链板疲劳）链长系数表6142601LPL多排链系数表615（单排链）取额定功率P0KAP/KZKLKP1593/0891041链节距根据P0及由图630选10A滚子链（与假设链板疲劳相符）实际中心距21212184ZZLPZLPA224051840179524017954P3）验算链速VZ1N1P/60100017671330/601000与初设相符4）计算作用在来链轮上的载荷工作拉力F11000P/V1000330/0973402N轴上载荷FQ12F1四、齿轮1、齿轮强度由N2320R/MIN,P38KW,I3采用软齿面，小齿轮40MNB调质，齿面硬度为260HBS，大齿轮用ZG35SIMN调质齿面硬度为225HBS。因，MPAH701LIMPAH5402LIMSH111，SH211，SH631LI1，MPA49502LIM2因，SF13F1LIF1802LIM所以20度FT55825NFR20319NFH1FH227912NMAV71113NMMPASF18532401LIM12LI22、按齿面接触强度设计设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K15，齿宽系数40A小齿轮上的转矩NMNPT406313289501按计算中心距3251UKHUAAUI5333MM2314540193152A齿数Z119,则Z2Z15333101模数M2A/Z1Z220667取模数M25确定中心矩AMZ1Z1/2150MM齿宽BA60154B170MM,B260MM3、验算弯曲强度齿形系数YF1257，YF2218按式（118）轮齿弯曲强度PFFKNZBMYKT712952601341211PFKN7/822MAH19538NMMA21616NM4、齿轮圆周速度SMNDV/37950160325160按162页表112应选9做精度。与初选一致。4轴的设计计算41减速器高速轴的设计411选择轴的材料选45钢，调质处理查表得412初估轴MPAPAMPAWWW6021510，径根据电动机轴的直径估算轴伸直径D0810D电08104233642MM14设计轴的结构（1）轴上零件安装方案该轴从左向右依次装左轴承、齿轮、右轴承。左轴承和齿轮从轴左端装入，右轴承从轴右端装入。（2）轴上零件固定方案左轴承右侧用套筒轴向定位和固定。因轴承与轴过盈配合，为便于左轴承装拆和减少装拆过程中轴承对非配合段磨损，装左轴承处的轴径应大于其左侧段轴径。齿轮左侧用套筒轴向定位和固定，右侧用轴肩轴向定位和固定，齿轮周向定位和固定用键连接。为便于齿轮安装和避免齿轮在安装过程中对非配合段磨损，装齿轮处的轴径应大于其左侧段轴径。右轴承右端用轴环轴向定位和固定。各段轴径的确定MD321ME45715NM21073212DAD取M8（初选滚动轴承为6208）403根据安装要求取DMD42取A24551D6D340各段轴长的确定取联轴器轴孔长度为82MM1L包含两部分长度，轴承盖凸缘厚贺螺钉头厚，2带轮右端至螺钉头距离（1520）L2取50MM包含两部分，滚动轴承的宽度（18MM）,滚动3L轴承右端面至箱体壁的距离（油脂）箱M10515体内壁至齿轮轮毂端面（取）和余额（取）之和。所以M21L23L4B12562根据工艺性取L523AL6545L6取轴承宽度，所以L618根据以上的安装和固定方案设计，轴的结构草图为FR110159NLH8760小时6207型BHL14980415求小齿轮上的作用力（轴的其他计算略）小齿轮切向力FT12T1/D1229200/46小齿轮径向力NFTR472AN1轴承处受力T69842减速器低速轴的设计421选择轴的材料选45钢正火处理MPAPAMPAWWW6021510，422按转矩初步估算轴伸直径根据轴的材料并考虑到弯矩的影响，由表74取根据之前的计算可知KWP82MIN/8142RN计算轴的直径RNPCD67MIN/8214332由于轴的外伸端装链轮，此处的轴最小，且有键槽，所以计算轴径应大于5，所以取D34IN423设计轴的结构，初选滚动轴承设计轴的结构该齿轮从左到右依次装入左轴承、齿轮、右轴承，左轴承从左端装入，右轴承从右端装入，左轴承与轴过盈配合，为了避免轴肩破损，装轴承处的轴径要比轴肩尺寸小，为了便于齿轮安装，减少轴承轴表面的磨损装齿轮处的轴径要大于右端的轴径，左右装入的轴承是相同的各段轴径的确定MD431D2D12A（初选滚动轴承为6209）53根据安装要求取4DMD504取D558A25根据安装要求取D648MD47各段轴长的确定与链轮相连取1LML401452包含两部分，滚动轴承的宽度（27MM）,3滚动轴承右端面至箱体壁的距离（油脂）105M15箱体内壁至齿轮轮毂端面（取）100和余额（取）之和。所以M21L23MBL4524A65MLB16027536根据工艺性取，1LL727424结构如图1所示425求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图轴的受力如图2所示FBT2T2/D22125400/206NFBTV450AN垂直面支撑反力05791260QAVBVCCQFFOM即NCVA73925图2垂直面弯距见3B截面左侧弯矩BDFCMQCVBMN510239486072B截面右侧弯矩MBVFAVAB39561426求水平面内的支承反力作水平面内的弯矩水平面支撑反力NFBTAHC856237142水平面弯距MAMAHB410427求合成弯矩，作合成弯矩图根据合成弯距2得VHBB截面左侧MNMBHVB242421083105B截面右侧BHVB242321081049图3，弯矩图428作转矩图见MNDFTBT52102714429求当量弯矩，作当量弯矩图由当量弯距图和轴的结构图可知，B、E两处都可能是危险截面。应分别计算其当量弯距，此处可将轴的切应力视为脉动循环，取则60B截面左侧当量弯距MNTMBBE2525210610B截面右侧当量弯距BBEMB截面当量弯距在以上两数中取最大值E截面弯距CEFHEH53862MNCVE790E截面合成弯距MEVEHE2424210510E截面当量弯距MNTEE252522106104210校核轴的强度求危险截面处轴的计算直径许用应力轴的材料选用45号钢调质处理表77B截面计算直径MNMDWBEB353160120计入键槽的影响MDB3501E截面计算直径MNDWEE353160170检查轴的强度，经上面的计算比较，B截面和E截面的计算直径分别小于其结构设计确定的直径，故安全。五、轴校核圆周力FT2T/D1径向力FRFTTAN20度标准压力角DMZ251012525MMFT2T/D1210479/252558525NFR58525TAN2020319N1、求垂直面的支承压力FR1,FR2由FR2LFRL/20得FR2FR/210159N2、求水平平面的支承力FH1FH2FT/227912N3、画垂直面弯矩图L40/240/29010140MMMAVFR2L/210159140/271113NM4、画水平面弯矩图MAHFHL/227912140/2195384NM5、求合成弯矩图NMMAFHAVM162384957226、求轴传递转矩TFTD2/22791225101/2352389NM7、求危险截面的当量弯矩从图可见AA截面是最危险截面，其当量弯矩为轴的扭切应力是脉动循环应力22ATME取折合系数A06代入上式可得NM154713601228、计算危险截面处轴的直径轴的材料，用45钢，调质处理，由表141查得MPAB650由表133查得许用弯曲应力，MPAB601所以MEDB4250610333考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径D加4。故D1042542642MM由实际最小直径D40MM,大于危险直径所以此轴选D40MM,安全六、轴承的选择由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000系列径向载荷FR20319N，两个轴承支撑，FR120319/210159N工作时间LH336588760（小时）因为大修期三年，可更换一次轴承所以取三年由公式160LNFTPPCR式中FP11,PFR110159N,FT1工作环境温度不高（深沟球轴承系列）3KNCR798601590131由附表选6207型轴承七、键的选择选普通平键A型由表109按最小直径计算，最薄的齿轮计算B14MM,H9MM,L80MM,D40MM由公式MPADHLTPP8074所以9804352PP选变通平键，铸铁键1LHB所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。八、减速器附件的选择1、通气器由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M18152、油面指示器选用油标尺，规格M163、起吊装置采用箱盖吊耳，箱座吊耳4、放油螺塞选用外六角细牙螺塞及垫片M16155、窥视孔及视孔盖选用板结构的视孔盖九、润滑与密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为SMDNV/65420651430查课程设计P19表33大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为30MM。2、滚动轴承的润滑采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。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LAN15润滑油4、密封方式选取选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封