单机减速器V带设计机械设计课程设计

1、机械设计根底课程设计任务书机电与汽车工程学院2021级一、设计课题设计题目：带式输送机传动装置减速器设计原始数据组别驱动卷筒的圆周 力 F KN驱动卷筒的直径 D mm运输带的线速度v m/s使用年限T 年1542026245003636200642300653806工作情况：平稳，两班制连续16个小时，每月工作 20天1、工作量1、设计说明书一份2、大齿轮零件图一张3、低速轴大齿轮轴零件图一张二、设计说明书的内容：1、拟定传动方案2、选择电动机3、计算总传动比和分配传动比4、传动装置运动和动力参数5、v带的设计1普通v带传动的设计计算2 小带轮结构设计，画出结构图，标上尺寸6、 齿轮传动设计

2、计算按直齿圆柱轮传动设计1直齿圆柱轮传动设计 计算2 直齿圆柱齿轮几何尺寸，算出两个齿轮的几何尺寸3 大齿轮结构设计，画出结构图，标出尺寸7、低速轴大齿轮轴的结构尺寸设计与受力分析计算。画出结构图，标上 尺寸，画出轴的受力分析图，计算出支座反力，为滚动轴承寿命计算做准备8、联轴器的选择9、低速轴大齿轮轴上的滚动轴承寿命计算选择深沟球轴承10、设计小结11、参考书目四、设计进度安排表供参考阶段主要工作内容时间天一下达任务书，作有关说明，并做好有关准备工作二完成总体方案计算及相应说明书的内容。三完成设计书5-6四完成设计书7-9，完成轴的设计五完成零件图，并完成说明书的其余局部、 六整理计算中的有

3、关内容， 写好说明书，并做好辩论准Az七备辩，终结五设计要求设计过程参考设计指导书进行，在设计之前务必先通过读并消化第一篇及相关内 容机械设计课程设计计算说明书、传动方案拟定？ ？ ？ ？ ？.1、电动机的选择？二、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比四、传动装置的运动和动力设计.8五、普通V带的设计.10六、齿轮传动的设计？七、轴的设计 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .18八、滚动轴承的设计九、联轴器的设计19结、设计小20计算过程及计算说明一、传动方案拟定 第三组：带式输送机传动装置减速器设计1、工作条件：载荷平稳，使

4、用年限 6年，工作为二班工作制(连续小时)，每月工作 20 天。2、原始数据：滚筒圆周力 F=4000N ;带 速 V=3m/s ；滚筒直径 D=500mm ;方案拟定：采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于本钱低，使用维护方便。1. 电动机带传动3. 圆柱齿轮减速器6. 运输带4. 连轴器 5. 滚筒二、电动机选择Y 系列三相异步电动机，此系列电带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单， 机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格 低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求 的机械。2、电动机容量选择：电动机

5、所需工作功率为：式(1): P d =P w/n a (kw)由式(2):Pw=F V/1000 (KW)由电动机至运输带的传动总效率为:式中:n 总=n】Xq 2 Xn3Xn 4 Xn 5Y i、n 2、n 3、4、n 5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率n 3 =, n 4=0 . 9n 5 =0 .9 6 贝U： n 总=xxxx所以：电机所需的工作功率:Pd = FV/1000n 总=(4000 X 3)/(1000 X = (kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为:卷筒n60 X 1000 V/ ( nD)=(60 X 1000 X 3)/ ( 4 2 0n ) =

6、 r/min根据机械课程设计手册P4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I ' =36。取V带传动比I1 ' = 24 。那么总传动比理论范围为：Ia' =62 4。故电动机转速的可选范为N ' d=I 'a X n 卷筒=(6 24) Xr/min那么符合这一范围的同步转速有：1000、1500和3000r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：(女口下表)方案电动机型号额定电动机转速(r/mi n)电动机4 参考传动装置传动比功率同步转速满载转速重量N价格总传动比V带传动减速器1Y160M2-2153000

7、29301252Y160L-415150014601443Y180L-61510009701953综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 重量、价格和带传动、减速器传动比，可 见第方案比拟适合。此选定电动机型号为 Y160L-4电动机主要外形和安装尺寸：其主要性能:中心高H外形尺寸L X(AC/2+AD) X HD底角安装尺寸A X B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D X E装键部位尺寸F X GD160600 XX 385254 X 2541542 X 11012 X 8二、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速 nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为：卷筒 ia=nm

8、/n=nm/n总传动比等于各传动比的乘积 分配传动装置传动比ia=i 0X i 式中i o、i分别为带传动和减速器的传动比2、分配各级传动装置传动比：根据指导书P7表1，取i o=普通V带i=24因为：ia =i oX i所以：i = ia / i o四、传动装置的运动和动力设计： 将传动装置各轴由高速至低速依次定为I轴，轴， 以及i o, i i,为相邻两轴间的传动比n。1，叶2,为相邻两轴的传动效 率P I,P n,为各轴的输入功率KW T I, T n, 为各轴的输入转矩N m n I ,n n ,为各轴的输入转矩r/min 可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1

9、、运动参数及动力参数的计算 1计算各轴的转数：I轴：n I =nm/ i o=146O/=584r/mi n n轴：n n = ni/i i =584/= r/min卷筒轴： n m = n n2计算各轴的功率：I轴：p I =Pd Xn oi =Pd Xn i=X=KWn轴： p n = p IXn 12= p I Xn 2 Xn 3=XX = (KW)卷筒轴：P m = P n n 23= P n n 2 - n 4=XX =(KW)电动机轴输出转矩为：Td=955o Pd/n m =955。X 1460= N m I 轴：T I =XXX = Nm卷筒轴输入轴转矩： T川=T nn 2

10、n 4 = XX = N m计算各轴的输出功率：由于In轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故: p' i =p 1 Xn 轴承=x = kwP' n = P n Xn轴承=X = KW 计算各轴的输出转矩：由于in轴的输岀功率分别为输入功率乘以轴承效率：那么：t' i =T iXn 轴承=X = N mT' n = T nXn 轴承=X = N m 综合以上数据，得表如下：轴名效率P ( KW)转矩T (Nm)转速nr/mi n传动比i效率n输入输出输入输岀电动机轴1460I轴584n轴卷筒轴五.V带的设计(1 )选择普通V带型号由 Pc=Ka P= X

11、15=18 ( KW)根据课本 P134 表 9-7 得知其交点在 B 型交界线处，方案：取 B 型 V确定带轮的基准直径，并验算带速：那么取小带轮 d 1=140mmd2=ni di (1- £) /n 2=i di (1- £)= X 140 X =343mm由表 9-2 取 d2=343mm(虽使 n2 略有减少，但其误差小于 5%，故允许)带速验算： V=n i di n / ( 1000 X 60)=1460X 140 -n / (1000 X 60) = m/s介于 525m/s 范围内，故适宜 确定带长和中心距 a：(d1+d2)< aoW 2 (d1+

12、d2)X( 140+343 ) < a0< 2 X( 140+343 )< a0< 966初定中心距 a0=500 ，那么带长为2L 0=2 a°+ n(d1+d2) + ( d2-d 1) / (4 a°)2=2 X500+ n (-140+343 )/2+( 343-140 )2/(4 X500) = mm 由表 9-3 选用 Ld=1600 mm 的实际中心距a=a 0+(L d-L 0) /2=500+/2=验算小带轮上的包角 a 1a 1=180- (d 2-d i) Xa=180- (343-140 ) X=>120 适宜确定带的根

13、数Z=P c/ ( ( Po+ Po) K a - Kl)=18/ ( +)XX ) = 故取 7 根 B 型 V 带 计算轴上的压力由书 9-18 的初拉力公式有2Fo=5OO Pc ( K a1) /z c+q 2=500 X18 X() / (7X) +X= N 由课本 9-19 得作用在轴上的压力Fq=2 z Fo sin (a /2)=2X7 XXsin2 ) = N带轮示意图如下:drd0 d六、齿轮传动的设计:(1) 、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 小齿 轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为 45 号钢调质，齿 面硬度为 250HBS ，大齿轮选用 45

14、号钢正火，齿面硬度为 200HBS 。 (1) 、初选主要参数Z 1=20 , u= Z 2=Zi u=20 X =70查 P180 图 P182 图得cH limi =575MPa cH 阮=560Mpa(f limi =250MPa cF lim2 =225Mpaf i = f limi = X575MPa =f 2 = f iim2 = X560MPa = cF i = cF limi =X250MPa = fF 2 = fF lim2 =X225MPa =(2)按接触强度设计。圆柱齿轮分度圆直径d 1> CmAd3Ju1Wd c2 u取 fH= fH 2=小齿轮名义转矩 Ti=X

15、i06XP/n i=Xi06X584=217X 103 N mm=217 N m查 P180 表 8-15 表 8-14 得 A d= C m=1 取巾 b=,由于原动机为电动机，中等冲击 , 选 8 级精度。荷载系数选 K=。(3)计算小齿轮分度圆直径Wd(2 ud 1 A CmAd 3k2 u1 = dl =01确定模数由公式 m=di/z 1=20=查P144表8-1取标准模数值 m=5 O2确定中心距a=m(z i +Z2)/2=5(20+70)/2=225 mmO3计算齿宽 b = d a= X 225=180 ( mm)取 b1=185mm b 2=b=180ha=m=5d=mz=

16、100p=5 nhf=db=d cos as=5 n2h=da=d+2h a=110e=5 n/2c=df=u=2254 )校强由Yf S1=,核弯Y FS2 = , Cm=1 ,Am=带入式课本(8-62)CmAKmT1Y FS1=<d F11 12.6 31.5 217.33 4.38180 97.28 5O4b计算零件尺寸本 P180表查=<(XF2CmAKmTi1 12.6 31.5 217.33 3.38180 97.28 5YFSbd1m故满足齿根弯曲疲劳强度要求轴的设计输岀轴的设计计算1确定轴上零件的定位和固定方式如图齿轮4 套筒6 密封盖7 键8 轴承端盖9 轴端挡

17、圈10 半联轴器2按扭转强度估算轴的直径1，5滚动轴承 2 轴 3选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为 P n = KW 转速为 n n = r/min_3 12.89d . C 卩128.0451.17 mm根据课本 P205( 13-2 )式，并查表13-2，取c=110(3)确定轴各段直径和长度01从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接,1那么轴应该增加5%，取55mm,根据计算转矩 Tc=Ka XT n = X=,查标准 GB5014 85，选用 HL4弹性联轴器，半联轴器长度为 I 1=84mm轴,段长L1=82mmO2右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，

18、该段的直径取062mm根，据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为15mm，故取该段长为L2=58mmO 3右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，那么轴承有径向力，而轴向力为零，选用6213型轴承，其尺寸为d X D X B=65 X 120 X 23，那么 该 段的直径为65mm，长度为L3=45O4右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为350mm，那么第四段的直径取70mm,齿轮宽为b=180mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=178mmO5右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，定位轴肩，

19、取轴肩的直径为 D5 =80mm ,长度取L5=15mmO6右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6= O65mm，长度L6=50mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向01大齿轮分度圆直径：di=350mmO3 求圆周力：Ft=2T 2/d 2=2xx 105/350=O2作用在齿轮上的转矩为：T1 = x 105n mmO4 求径向力 Fr=Ft - tan a = X tan20 0 =1876N 5 轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装 位置，建立力 学模型。水平面的支反力：RA=R B=Ft /2 = 2577 N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承那么 F

20、a=0 那么 RA' =RB' =Fr x121/242= 938 N6画弯矩图右起第四段剖面C 处的弯矩：水平面的弯矩：MC=RAx 121= Nm垂直面的弯矩：MC1' = MC2' =RA' x 76= Nm合成弯矩：7画转矩图：T= x 103xP2/n 23=X 103 X = N m8画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环， a = 可得右起第 四段剖面 C 处的当量弯矩：9判断危险截面并验算强度O1 右起第四段剖面 C 处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大， 所 以剖面 C 为危险截面。 M'' C2= , (X b=650 Mpax -i =60Mpa贝U： X e= M'' C2/W= M '' C2/ D43)=X 1000/ X 7O3)=V X -1 O2右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面:(ye= Md/W= M d/ Di3) = X 1000/ X 553)= Nm< x -1 所以确定的尺寸是平安的以上计算所需的图如下:绘制