单级圆柱齿轮减速器和一级带传动说明书17689

1、机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2.2二、电动机的选择.2.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4.4四、运动参数及动力参数计算.5.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.1212七、滚动轴承的选择及校核计算.19.19八、键联接的选择及计算2222计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：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10年(每年按300天机算)，二班工作制，载荷有轻微冲击，运输带允许速度误差为5%。(2)原始数据：滚筒圆周力F=2600N;带速V=2.1m/s;滚筒直径D=300mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动

2、机2、电动机功率选择：(1)传动装置的总功率：2刀总一刀带X”轴承X”齿轮X”联轴器XX滚筒=0.96X0.992X0.97X0.993X0.96=0.87(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/10004总=(2600X2.1)/(1000X0.87)=6.28KWdd2=315mmF=2600NV=2.1m/sD=300mmn滚筒=133.76r/min“总=0.87P工作=6.28KW电动机型号Y160M-6i总=7.25i齿轮=3.3i带=2.2nI=970r/minn =440.9r/minnIII=133.6r/minPI=7.5KWPII=7.2KWPIII=6.91KWTI=7

3、3.84Nm计算滚筒工作转速：n筒=60X1000V/兀D=(60X1000X2.1)/(兀x300)=133.76r/min按手册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=35o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n=Iaxn筒=(620)x133.76=802.562675.2r/minb2=85mm符合这一范围的同步转速有1000和1500r/min。b二90mm考虑电动机的满载转速，可见第1方案比较a=276mmV=7.1m/sLd=2240mma=757mmZ=4根F0=248.9NFQ=1978.6Ni齿=3.3Z

4、I=32Z2=106k=1u=3.3TI=150000Nmm(rH1=610Mpa(TH2=320Mpa(TF1=376Mpa(TF2=192Mpad1二103.9mmm=4mmd1=128mmYFa1=2.563、确定电动机转速：适合，则选n=1000r/min4、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Y160M-6。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伟动比1、总传动比：i总刃电动/n筒=970/133.76=7.252、分配各级伟动比(1)取齿轮i齿轮=3.3(单级减速器i=35合理)(2)总

5、口齿轮xI带.二i带=i总/i齿轮=7.25/3.3=2.2四、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=970/2.2=440.9(r/min)nIII=nII/i齿轮=440.9/3.3=133.6(r/min)2、计算各轴的功率(KW)P尸P额=7.5KWPI尸PIX4带=7.5x0.96=7.2KWPIII=PIIx”轴承x刀齿轮=7.2X0.99X0.97=6.91KW3、计算各轴扭矩(N-mm)YSa1=1.63YFa2=2.23YSa2=1.82o-F1=61.3Mpao-F2=59.6MpaSF=1.25V=2.22m

6、/sd=22mmd1=22mml_1=50mmd2=28mm_2=93mmds=35mm_3=48mmd4=41mmL4=20mmd5=30mmL=100mmFt=1000.436NFr=364.1NFAY=182.05NFBY=182.05NFAZ=500.2NTI=9.55X106R/ni=9.55x106x7.5/970=73.84NmTii=9.55x106R|/nii=9.55X106X7.2/440.9=155.95NmTIII=9.55X106P|H/niii=9.55X106x6.91/133.6=499.2Nm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带截

7、型由表13-8得：kA=1.2PC=KAP=1.2X7.2=8.64KW由课本图13-15得：选用B型V带(2)确定带轮基准直径，弁验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为125mm则取dd1=140mmdmindd2=n1/n2 dd1=970/440.9x100=302mm由课本表13-9,取dd2=315mm带速V:V=兀dd1m/60X1000=(兀X140X970)/(60X1000)=7.1m/sMCI=9.1NmMC2=25NmMe=26.6NmT=48NmMec=99.6Nm(re=14.5MPaCT-1bd=35mmFt=1806.7NFAX=FBY=328.6NF

8、AZ=FBZ=903.35NMC1=16.1NmMC2=44.26N-mMe=47.1NmMec=275.06N-mse=1.36Mpa1200(适用)(5)确定带的根数Z根据表(13-3)P1=2.11KW根据表(13-5)R=0.3KW根据表(13-7)K民=0.97根据表(13-8)KL=1所以Pi=750.3NP2=750.3NLH=1047500h预期寿命足够FR=903.35NFS1=569.1NX1=1y1=0X2=1y2=0P1=1355NP2=1355NLh=2488378.6h故轴承合格A型平键8x7(Tp=29.68MpaA型平键10 x8(rp=101.87MpaA型平

9、键16x10(Tp=60.3MpaZ=PC/P=P(Pi+APi)KaKL=8.64/(2.11+0.3)x0.97x1=3.7(6)计算轴上压力由表13-1查得q=0.17kg/m,由式单根V带的初拉力：FO=500PC/ZV(2.5/Ka-1)+qV2=500 x8.64/4x7.1x(2.5/0.97-1)+0.1x7.12N=248.9N则作用在轴承的压力FQ,由课本P87式(5-19)FQ=2ZFOSM民2=2x4x248.9sin167/2=1978.6N2、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45钢调质，齿面硬度为1

10、97286HBS,。Hlim1=610Mpa,0FE1=470Mpa大齿轮选用ZG310-570止火，齿卸硬度163197HBs,。Hlim2=320MpaFE2=240Mpa(2)按齿面接触疲劳强度设计由d176.43(kT1(u+1)/dU(TH2)1/3确定后关参数如下：传动比i齿=3.3取小齿轮齿数Zi=32o则大齿轮齿数：Z2=iZi=3.3x32=106实际传动比Io=106/32=3.3125传动比误差：i-io/I=(3.3125-3/3.3)2.5%可用齿数比：u=i齿=3.3由表11-6取小d=0.8转矩T1T1=9.55X106XP/n1=9.55x106x7.128/4

11、40.9=150000Nmm(4)载荷系数k设齿轮按8级精度制造，取载荷系数k=1(5)许用接触应力(TH通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0(TH1=(THlim1/SH=610/1.0Mpa=610Mpa(TH2=(THlim2/SH=320/1.0Mpa=320Mpa许用弯曲应力OFFF=FFE/SF按一般可靠度选取安全系数SF=1.25(TFI=Ei/SF=470/1.25Mpa=376Mpa(TF2=(TFE2/SF=240/1.25Mpa=192Mpa由表11-4得ZE=188di)76.43(kTi(u+1)/duOH2)3=76,431x150000

12、 x(3.3+1)/0,8x32021/3mm=103.9mm模数：m=d1/Z1=103.9/32=3.2mm取标准模数：m=4mm确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=4x32mm=128mmd2=mZ2=4x106mm=424mm齿宽：b=(|)dd1=0,8x103.9mm=83.12mm取b2=85mmb1=90mm中心距a=(dI+d2)/2=276(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSaYFa1=2.56YSa1=1.63YFa2=2.23YSa2=1.82将各参数代入式(6-49)3.3x(TF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2x1,2x150000/85

13、x42乂32)x2.56x1.63Mpa=61.3Mpa(TFI(TF2=crF1YFa2YSa2/YFaYSa1=34.48x(2.23X1.82)/(2.56x1,63)Mpa=59.6Mpa115(2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考虑有键槽，将直径增大5%,则d=19.7x(1+5%)mm=20.69选d=22mm2、轴的结构设计(1)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(2)确定轴各段直径和长度工段：d1=22m

14、m长度取L1=50mmh=2cc=1.5mmII段:d2=di+2h=22+2x2x1.5=28mm.=d2=28mm初选用7206c型角接触球轴承， 其内径为30mm,宽度为16mm.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。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度， 弁考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=(2+20+16+55)=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mmIV段直径dd=45mm由手册得：c=1.5h=2c=2x1.5=3mmd4=d3+

15、2h=35+2x3=41mm长度和右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：(30+3x2)=36mm因此将IV段设计成阶梯形，左段直径为36mmV段直径d5=30mm,长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知di=50mm求转矩：已知T2=50021.8Nmm求圆周力：Ft根据课本P127(6-34)式得Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Fttana=1000

16、.436xtan200=364.1N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力：FAY=FBY=FR/2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为Mci=FAyL/2=182.05x50=9.1Nm绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=500.2x50=25Nm(4)绘制合弯矩图(如图d)Mc=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm(5)绘制扭矩图(如图e)转矩：T=9.55x(P2/n2

17、)x106=48Nm(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a=1,截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(aT)21/2=26,62+(1X48)21/2=54.88Nm(7)校核危险截面C的强度由式(6-3)(Te=Mec/0.1d33=99.6/0,1x413=14,5MPac(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、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

18、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7207c型角接球轴承，其内径为35mm,宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm,则该段长41mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mmo(3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力Ft:根据课本P127(6-34)式得Ft=2T3/d2=2x271x103/300=1806.7N求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得Fr=Fttana=1806.7x0.

19、36379=657.2N;两轴承对称LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657,2/2=328.6NFAZ=FBz=Ft/2=1806.7/2=903.35N(2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直向等矩为MCI=FAYL/2=328.6X49=16.1Nm(3)截面C在水平面若矩为MC2=FAZL/2=903.35X49=44.26Nm(4)计算合成弯矩MC=(MCI2+MC22)1/2=(16.12+44.262)1/2=47.1Nm(5)计算当量弯矩：根据课本P235得a=1Mec=MC2+(民T)21/2=47.12+(1

20、X271)21/2=275.06Nm(6)校核危险截面C的强度由式(10-3)(Te=Mec/(0.1d)=275.06/(0.1X453)=1.36Mpa*b=60Mpa此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命16X365X8=48720小时1、计算输入轴承(1)已知nn=458.2r/min两轴承径向反力：FR产FR2=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型根据课本P265(11-12)得轴承内部轴向力FS=0.63FR则FSI=FS2=0.63FRI=315.1N(2).Fs1+Fa=Fs2Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N(3)求系数x、yFA1/FRI=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本P263表(11-8)得e=0.68FAI/FR1eXI=1FA2/FR248720h.预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知nw=76.4r/minFa=0FR=FAZ=903.35N试选7207AC型