机械设计之单级圆柱齿轮减速器(正式版)

1、中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料http:/www.c 中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座http:/www.c nshu.c n/Shop/41.shtml人力资源学院56套讲座+27123份资料http:/www.c 各阶段员工培训学院77套讲座+ 324份资料http:/www.c 员工管理企业学院67套讲座+ 8720份资料http:/www.c nshu.c n/Shop/42.shtml工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料http:/www.c nshu.c n/Shop/43.sht

2、ml财务管理学院53套讲座+ 17945份资料http:/www.c 销售经理学院56套讲座+ 14350份资料http:/www.c 销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料http:/www.c HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY课程设计说明书课程名称：机械设计基础A设计题目：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动专业：工业设计班级：0901学生姓名：欧亚军 学 号：09405200130指导教师：余江鸿湖南工业大学教务处制年 月日题目名称：单级圆柱齿轮减速器的一级 V带传动:工作条件扌作年限15工作班制1丿工作环境灰尘极少载荷性质轻微冲击生产批量单件滚筒效率0.9

3、6二：技术数据(电机转速为600900r/min):设计任务滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mm22001.52804001、设计计算说明书一份，内容包括：传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、v带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。2、A1装配图1张四：课程设计工作进度计划:序号 起迄日期工作内容1 2011.1.32011.1.32 2011.1.42011.1.43 2011.1.52010.1.6

4、4 2011.1.72011.1.85 2011.1.92011.1.9分配课程设计任务，发设计任务书 分析机构运动简图带传动/齿轮传动设计计算装配图及零件图绘制汇总主指导教师签名余江鸿 日期：2010年12月29日五：主要参考资料:1 刘扬、王洪等，机械设计基础（第1版），北京：清华大学出版社，北京交通大学出 版社，2010年8月2 王洪、刘扬，机械设计课程设计，北京，北京交通大学出版社，2010年3月3 闻邦椿，机械设计手册1（第5版），北京，机械工业出版社，2010年1月4 闻邦椿，机械设计手册2（第 5版），北京，机械工业出版社，2010年1月、拟定传动方案、选择电动机三、传动装置总传

5、动比及其分配 7四、 传动装置的运动及动力参数计算 8五、V带传动设计 10六、轴的设计 13七、键连接的选择和校核 14八、课程设计总结和参考文献、拟定传动方案传动方案的分析：15F=2200N机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来V=1.5m/s传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要， 是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性 能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求 结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设 计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传 动，第一级传动为带传

6、动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大， 但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级， 以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长, 是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮 传动。传动方案拟定：题目：带式运输机传动装置的设计1工作条件：1班制，使用年限15年，载荷有轻微冲击，小批量生产, 滚筒效率为0.96。D=280mmL=400mm耳=0.8584Pd=3.844 kw Pe=4Kw nm= 715r/min nw=102.37r/m

7、ini a =6.98i带=3N2=238.33r/mi nN=102.29r/mi nN4=102.292. 原始数据：滚筒圆周力F=2200N带速V=1.5m/s；滚筒直径D=280m， 长度L=400mm电机转速为600900r/min。传动简图：:选择电动机1：电动2:确r/mi nPl=3.844kw1M停动 2_歸带'3一- H柱龌威釧4m5_电动机类型和结构型式的选择:PP2=3.65kW；按已知的J工作要求和 条件，选用丫系歹列三i相异步电动机。 長定电动机的功率P3=3.51kWP4=3.441kWJU!装置总效筒.查设计P18表3-3 :轮=0.97, n 联轴器=

8、0.99, n传动2轴承x n齿轮x n联轴器x nn 带=0.95 , n 2 轴承=0.99*0.99 , n滚筒=0.96带入上式可得：P工作机=3.30kWTd=51.34n总=n带x n A2轴承xn齿轮Xn联轴器Xn滚筒=0.8584.T2=146.32电机所需的工作功：Pd=FV/1000n 总=2200X 1.5/1000 X 0.8 584 =3.844 kw满足Pe>=Pd条件的丫系三项交流异步电动机额定功率 Pe应取为4Kw.查设计P112表12-1.选型号为Y160M1-8的电动机。T3=320.64电动机型号额定功率满载转速电流额定转矩最大转矩T4=314.26

9、Y14.07159.9160M1-83:确定电动机转速：由上表可知电动机的满载转速nm=715r/min,工作转速 nw=60000v/ n D=60000*1.5/3.14*280= 102.37r/min.三:传动装置总传动比：合理地分配各级传动比，是传动装置总体设计中的一个重要问题, 它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。分配传动比 主要考虑下列诸因素。1. 各级传动比一般应在常用的范围内，知常用传动机构的主要特性及 适用范围。2. 各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，避免传动零件之间发生 相互干涉或安装不便。3. 在两级或多级齿轮减速器中，应使各级传动大齿轮的浸油深度大致

10、 相等，以便于实现统一的浸油润滑。4. 尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。根据电动机满载转速n m=715r/min和工作机转速 nw=102.37r/min ,可得传动装置所要求的总传动比i a = n m/nw=715/102.37= 6.98分配各级传动比由传动方案知，传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积，即i a = i 1 i 2 i 3，：'： i na.查设计P19表3-4取i带=3.四：传动装置的运动及动力参数计算：在选定电动机型号、分配传动比之后，可计算传动装置的运动和动 力参数，即各轴的转速、功率和转矩。计算各轴转速（r/min）:n =n m/io式

11、中，nm电动机的满载转速；io电动机轴至I轴的传动比。同理，n ”=ni / i 1 =n（i 0 i 1）n ffl=nn/ i 2 =nm/（ i o i i 2）其余类推，得电动机满载：nm=715r/min2 轴：ni =nm/i 带=715/3=238.33r/min3轴：nn =m/i 齿轮二nm/（ i。ii） =715/3/2.33=102.29r/min4 轴：nm =n/i 2=nm/（ io ii i 2）=715/3/2.33/1= 102.29 r/min式中i带电动机轴至I轴的传动比（带传动）i齿轮一一I轴至U轴的传动比（齿轮传动）i 2U轴至川轴的传动比计算各轴的

12、功率（kW :P1=Pd =3.844kwP2=Pd n 带=3.65kWP3= PI n 轴承 Xn 齿轮=3.65 0.99 0.97 kW=3.51kWF4= Piin 轴承 Xn 联轴器=3.51 0.99 0.99kW=3.44kW工作机轴功率P工乍机=PhX n w =3.44 X 0.96kW=3.30kW计算各轴转矩：电动机的输出转轴：T d =9550 Pd/ n m=9550 3.844/715 N m= 51.34 N mT2=Td n 带 i 带=51.34 3 0.95 N m=146.32 N mT3=T1i 带 n 轴承 Xn 齿轮=0.95 X 0.99 X 3

13、 X113.64 N m=320.64 N mT4=TIi2 n 轴承 n 联轴器=320.64 X 1 X 0.99 X0.99 N m=314.26 N m工作机输出转矩T工乍机=Tm n w= 314.26 X 0.96 N m=301.69 N m五：V带传动设计Ka=1.1带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。确定设计功率Pc(kW :由课本P151表10-7得：kA=1.1P=3.84KWPC=KAP=1.1 X 3.844=4.23KW选择普通V带截型：据 PC=4.23KW和 n： =238.3

14、3r/min 由课本 P152 图 10-8 得：选用 B型V带P=3.844kWPc=4.23kWB带型ddi=140 mmiv=5.24m/sdd2=425m确定带轮的基准直径dd并验证带速：初选小带轮的基准直径查课本P152表10-8.取小带轮的基准直径 dd1=132mm>din =125mm验证带速：v=(兀 x d d1 x n m )/(60 贰 1000)=(3.14 x 132 x 715)/(60 x 1000)m/s=4.94m/s 因 v<5m/s，带速不合适，故选取dd1=140mm>din =125mmma0 =450mmLd0 =1832.仃5m

15、mL d =1800mma 壬 433.91mmv=(二 dd1 n m )/(601000)=(3.14140 715)/(601000)m/s=5.24m/s 因 5m/s<v<25m/s，带速合适计算大带轮的基准直径：d d2=i 带 X dd1=3X 140= 420mm查课本 P152表 10-8取 dd2=425mm确定V带的中心距a和基准长度Ld : 根据 0.7 (dd1+ d d2) a° 乞2(dd1+ d d2),初定中心距 a°=450mma min =406.91mma max =487.91mm1 =142.4o9P1 =0.68KW

16、 P1 = 0KWKa=0.89Kl=0.95Ldo=2a°+二(d d1+ d d2)/2+ (d d2-d d1)2/4a。计算带所需的基准长度Z=3Ld0=2 450+3.14(140+425)/2+(425-140)2/(4450) ： 1832.175(mm)查课本P141表10-2 选带的基准长度 Ld=1800mm按a ： a°+ (L d- L d°)/2式计算实际中心距：a 450+(1800-1832.175)/2mm= 433.91 mm考虑安装，调整和补偿张紧的需要，中心距应有一定的变化范围，即amin =a-0.015 L d =(433

17、.91-0.015 x 1800)mm=06.91 mmamax=a+0.03 L d =(433.91+0.031800)mm487.91 mm验算小带轮上的包角:-1 :：1=180 -(d d2-dd1)57.3 /a =180 -(424-140)57.3 /433.91142.4-120包角：r合适计算带的根数z:单根V带传递的额定功率.据dd1和n1,查课本P149表10-4得 P1=0.68KWi工1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查P150表 10-5 得 P1=0KW查 P150表 10-6，得 Ka =0.89 ;查 P141 表 10-2 得KL=0.95Z=FC/(

18、P 1+P1)K a KL =4.23/(0.68 +0) X 0. 89X 0.9 5 =2.43故去Z=3计算单根V带的初拉力F。：查课本P141表10-1.得：B型带的单位长度质量q=0.17kg/mF 0 =500(2.5-K ：. ) Pc /(K zv)+qv 2 =500(2.5-q=0.17kg/ mF 0 =248.05NFq 彩 1409.27NP型腹板 带轮 材 料HT200B=63mmD1=42mmD2=60mmL=50mm f 为 34°bd=14mm45钢， 正火处理 硬度170217HBSA=118di=40mmd2=47mm d3=50mmd 7=50

19、mmd6 =60mmL1=65mm6210B=20mmdamin =57mm0.89)*4.23/( 0.893 5.24)+0.175.24 2 =248.05N计算压轴力Fq：Fq ： 2z F°sin( : i/2)=23 248.05 sin(142.49/2)N=1409.27N带轮设计: 对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通 V带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内 应力要小。带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘, 装在轴上的筒形部分称为轮毂，中间部分称为轮幅。V带轮的结构带轮结构形式按直径大小常用的有

20、S型实心带轮（用于尺寸较小的带 轮）、P型腹板带轮（用于中小尺寸的带轮）、H型孔板带轮（用于尺 寸较大的带轮）及 E型椭圆轮幅带轮（用于大尺寸的带轮）。根据 d=140mm故小轮选取P型腹板带轮大轮取H型孔板带轮材料HT200轮缘部分的轮槽尺寸按 V带型号查设计P219表21-2。查得，小轮 缘宽度B=63mm孔径D1=42mm轮毂长L=50mm大轮轮缘宽度 B=63mm 孔径D2=60mm由于普通V带两侧面间的夹角是40°为了适应V带在 带轮上弯曲时截面变形，楔角减小，故规定普通V带轮槽角f为34°查课本P144表10-3 槽宽bd=14mm六：轴的设计:选择轴的材料选轴

21、的材料为45钢，正火处理，查（P291表16-1 ）,硬度170217HBS按扭转强度估算轴的最小直径轴径d的设计计算公式为d -查（P291表16-2）,取A=118,代入上面公式，有 d>=38.34mm考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，查课本P292表16-3，则取最细的轴径d仁40mm轴的结构设计：轴上零件的定位，固定和装配：单级减速器中可将齿轮安排在箱体中 央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固 定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则 采用过渡配合固定确定轴各段直径和长度：d1=40mm ，考虑前面所述决定径向尺寸的各种因素，其他各

22、段直径可确定为：考虑在d2处联轴器用轴肩实现轴向定位，所以，d2 =d 1 +2（0.070.1） d 1=45.6 48mm取d2=47mm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，所以，d 3 =d2 +（1 3）=48 50mm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d 7 =50mmd6与d 7用轴肩实现轴向定位，齿轮在左端用轴环定位，轴环直径d6，所以取d6 =60mm确定各轴的长度：工段：d1=40mm 轮缘宽度B=63mm 长度取L=65mm 选用6210型 深沟球轴承，其内径为d=50mm,宽度B=20mm.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。选择轴承型号：由于d7和d3两处都安装轴承，初选深沟球轴承，查设计P149表15-4，可知，轴承代号为 6210，轴承宽度 B=20mm安装尺寸为 damin =57mm.七：键连接的选择和校核：轴径d仁40mm丄仁65mm 查课本P231表13-10得，选用A型平键，得： 键 16X10 GB1096-79 匸L1-b=65-16=49mm T=146.32N?;m h=10mm 根据课本 P234 (13-22)式得(T p=4T/dh=4X46320/40 X0X49 =29.86Mpa< c