机械课程设计-单级圆柱齿轮减速器和一级带传动

1、 课程设计说明书 学 院 材料与能源学院 专业班级 09模具2班 学 号 姓 名 指导老师 2011 年 月 日目录一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.18八、键联接的选择及计算.22九、设计小结.23十、参考资料目录.23计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限8年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：输送带拉力F=2600N；带速V=2.2m/s；滚筒直径D=3800m

2、m； 二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带2滚齿轮联轴器滚筒滑 =0.970.9920.970.990.960.98动=0.86(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=26000.22/10000.86=6.65KW 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.2/370=111r/min 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Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=（624

3、）111=6662664r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，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=1000r/min。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Y160-M。其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速970r/min。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=970/11=8.742、分配各级传动比（1） 据指导书P

4、7表1，取齿轮iv带=2.5（单级减速器i=24合理）（2） i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=8.74/2.5=3.5四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=970r/minnII=nI/i带=970/2.5=388(r/min)nIII=nII/i齿轮=400/3.5=111(r/min)2、 计算各轴的功率（KW）P0=P额定= 7.5KWPI=P0带=7.50.97=7.275KWPII=PI轴承齿轮=7.2750.970.99 =6.986KW3计算各轴扭矩（Nm）4 To = 9550P0/N0 = 95507.5/970 =73.84 NmTI=9

5、550PI/nI=95507.275/388=179.06NmTII=9550PII/nII=95506.986/111 =601.05Nm 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选带截型由课本P83表5-9得：kA=1.1PC=KAP=1.17.5=8.25KW由课本P82图5-10得：选用B型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由表13-7，取d1=140mm, =0.02 dd2=n1/n2d1 (1-)=970/388140(1-0.02)=343mm由课本表13-7，取d2=355mm 实际从动轮转速n2=n1d1/d2=970140/355 =382

6、r/min转速误差为：n2-n2/n2=382-388/388 =0.0151200（适用）（5）确定带的根数根据表13-34得P0=1.62KW P0=0.30KW表13-5/2K=0.9 KL=1得Z=PC/P=PC/(P0+P0)KKL =8.25/(1.62+0.30) 0.971 =4.43取Z =5根(6)计算轴上压力由课本表 查得q=0.17kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5008.25/57.11(2.5/0.97-1)+0.177.112N=191.6N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin1/2=25191.6sin165

7、0/2=1899.6N2、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不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40MnB,调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用ZG35Mn，调质，齿面硬度225HBS；根据表选8级精度。选取安全系数SH=1.1, Hlim1=700Mpa Hlim2=540MpaH1=Hlim1/SH=700/1.1Mpa=636MpaH2=Hlim2/SH=540/1.1Mpa=491Mpa查得SF=1.3, Flim1=240Mpa Flim2=180Mpa 1=lim1/SF=240/1.3Mpa=185Mpa2=lim2/SF=180/1.3Mp

8、a=138Mpa(2)按齿面接触疲劳强度设计 由a176.43(kT1(u+1)/auH2)1/3 由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3.5, 载荷系数k=1.5 取小齿轮齿数Z1=30。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3.530=105 实际传动比I0=105/30=3.5传动比误差：i-i0/I=3.5-3.5/3.5=02.5% 可用齿数比：u=3.5由表 取a=0.4 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1= Nmm (4)许用接触应力H故得：a1(u+1)(305/H) KT1/au=(3.5+1) (305/491)21.5/0.43.71/3mm=206.2mm 初选

9、螺旋角=150 ，故，mn =2acos/( Z1 + Z2)=2210cos15/135=3.01根据课本表 取标准模数：m=3mm确实中心距a= mn ( Z1 + Z2)/2 cos=210齿宽：b=aa=0.4210mm=84mm取b1=90mm b2=84mm(5)齿形系数YFa根据齿数Z1=30,Z2=105由表6-9相得YFa1=2.6 YFa2=2.22 6)许用弯曲应力F将求得的各参数代入式（6-49）F1=1.6kT1cos/bm2Z1 =(1.65.566)/ (843230) =47.5Mpa F1F2=F1YFa2/ YFa1=47.5 2.22/2.6=40.56M

10、pa39所以合格 输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据设计手册表 取c=107dc(P3/n3)1/3=107(6.986/11)1/3=42.56mm取d=45mm2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选7412AC型角接球轴承，其内径为60mm，宽

11、度为35mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长82mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=326.662mm求转矩：已知T3=Nmm求圆周力Ft：Ft=2T3/d2=2/326.662=3680N求径向力FrFr=Fttan/cosB=1389N两轴承对称LA=LB=79.5mm轴向力Fa= Fttg B=3680tg15.360=1011(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAY= (FrL/2+Fad2)/2L=1733NFBY=Fr- FAY =-344NFAZ= Ft/2=3

12、680/2=1840截面C在垂直面弯矩为:MC1=FAZL/2=192580.50.001=155Nm(3)截面C在水平面弯矩为:MC2=FAZL/2=18400.0975=146 (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2= (1382+1462)1/2 =201Nm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=667Nm (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=2012+(0.6667)21/2=488Nm (7)校核危险截面直径d3=(Me/0.1-1b-3)

13、 -3=(/0.160) -3=42.1考虑到键对轴的削弱,将d增大4%,故D=1.0442.1=44因为轴的危险截面直径=6744所以合格七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=48720小时1、计算输入轴承 （1）已知n=388r/min两轴承径向反力：FR1= 1971 FR2=4239N初先两轴承为角接触球轴承7309AC型轴承内部轴向FS=0.68FR 则FS1=1340 FS2=2883N (2)故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=3940N FA2=2883N (3)求系数x、y/ 根据课本表 得e=0.68FA1/FR1=3940N/197

14、1N0.68FA2/FR2=2883N/4239N=0.68FA1/FR1e x1=0.41 FA2/FR2=e x2=1 y1=0.87 y2=0 (4)计算当量载荷P1、P2根据课本表 取f P=1P1=1(x1FR1+y1FA1)=1(0.411971+0.873940)=4235NP2=1(x2FR1+y2FA2)=1(14239+0)=4239N (5)轴承寿命计算P148720h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=111r/min 两轴承径向反力：FR1= 2528 FR2=1872N初先两轴承为角接触球轴承7309AC型轴承内部轴向FS=0.68FR 则FS1=1719

15、FS2=1273N (2)故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=2284N FA2=1273N (3)求系数x、y/ 根据课本表 得e=0.68FA1/FR1=2284N/2528N0.68FA2/FR2=1273N/1872N=0.68FA1/FR1e x1=0.41 FA2/FR2=e x2=1 y1=0.87 y2=0 (4)计算当量载荷P1、P2根据课本表 取f P=1.5P1=1(x1FR1+y1FA1)=1.5(0.412528+0.872284)=4536NP2=1(x2FR1+y2FA2)=1.5(11872+0)=2771N (5)轴承寿命计算P1P2 故取P=453

16、6N角接触球轴承=3 ft=1根据手册得7206AC型的Cr=NLH=10根据课本表 得e=106/60n(ftCr/ fp P)=106/60388(1/1.54536)3=h48720h预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算1. 输入轴与带轮联接采用平键联接轴径d1=31.5mm查手册得，选用C型平键，得：键A 108 GB1096-79 L1=50mm l=L1-b=40mmT2=179.06Nm h=8mm得p=4T2/dhl=4/31.5840 =71MpaR(125Mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=53mm L3=50mm T=179.06Nm查手册P51 选A型平

17、键键1610 GB1096-79l=L3-b=50-16=34mm h=8mmp=4T/dhl=4/531040 =40Mpap(125Mpa)3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=67mm L2=50mm T=601.05Nm查手册P51 选用A型平键键2012 GB1096-79l=L2-b=50-20=30mm h=12mmp=4T/dhl=4/671230=100Mpap4、输出轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=45mm L3=70mm T=601.05Nm查手册P51 选A型平键键149 GB1096-79l=L3-b=70-14=56mm h=9mmp=4T/dhl=4/459

18、56 =106Mpap(125Mpa)F=2600NV=2.2m/sD=3800mmn滚筒=111r/min总=0.86P工作=6.65KW电动机型号Y132M1-6i总=8.74算得：i齿轮=3.5i带=2.5n0 =960r/minnI=400r/minnII=98r/minP0=5.5KWPI=5.34KWPII=5.12KWT0=73.84 NmTI=179.06 NmTII=601.05 Nmd2=343mm取标准值d2=355mmn2=384r/minV=6.63m/s313mma0894mm取a0=750Ld=2240mma0=802mmZ=5根F0=191.6NFQ =1899.6NHlimZ1=700MpaHlimZ2=540MpaH1=636MpaH2=491MpaFlim1=240MpaFlim2