用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书.docx

1、用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书设计任务书计算机辅助设计与制造专业机械设计基础课程设计任务书设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。已知条件：运输带工作拉力 F;运输带工作速度 v （允许运输带速度误差为土 5%）;滚筒直 径D ;两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；空载起动；工作年限 5年；环境最高温度35 C;小批量生产。原始数据：题号运输带工作拉力 （N）运输带工作速度（m/s）卷筒直径（mm）备注111001.50250直齿软齿面211501.60260斜齿软齿面312001.70270直齿软齿面412501.50240斜齿软齿面513001.55250直齿软齿

2、面613501.60260斜齿硬齿面714501.55250直齿硬齿面815001.65260斜齿硬齿面915001.70280直齿硬齿面1016001.80300斜齿硬齿面二应完成的工作1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图2张（从动轴、齿轮）3. 设计说明书1份。系主任： 教研室主任： 指导教师：发题日期 年 月曰完成日期 年 月曰1. 目的：本课程设计运用所学的制图、金属工艺学、公差与配合、力学、设计基础的知识进行一次较全面的设计能力的训练，其基本目的是：1. 培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力。2. 培养学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤。3. 达到对学

3、生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计 资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。2. 要求：要求每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力， 对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。在设计过程 中必须做到：1. 随时复习教科书、听课笔记及习题。2. 及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。3. 认真计算和绘图，保证计算正确和图纸质量。4. 按预定计划循序完成任务。三.设计内容：1. 电动机的选择及运动参数的计算；2. V带的传动设计；3. 齿轮传动的设计；4. 轴的设计（低速轴）；5. 滚动轴承的选择及验算（

4、低速轴） ；6. 键的选择计算及强度校核（低速轴）；7. 联轴器的选择（低速轴）；8. 润滑油及润滑方式的选择；9. 绘制零件的工作图和装配图；（1） 绘制零件的工作图；大齿轮的零件图； 低速轴的零件图；（2） 减速器的装配图；注：零件图包括：（1）尺寸的标注；（2）公差；（3）精度；（4）技术要求。装配图包括：（1）尺寸标注（2）技术特性（3）零件编号（4）编写零件明细表、标题栏。10. 编写设计说明书(1) 目录；(2) 设计题目：原始数据及工作条件，传动装置简图；(3) 设计计算：要有详细的设计步骤及演算过程；(4) 对设计后的评价；(5) 参考文献资料。四设计进程1. 准备阶段(0.5

5、天)(1) 设计前详细研究和分析设计任务书和指导书，明确设计要求和设计内 容，根据原始数据和工作条件，确定一个较全面合理的设计方案。(2) 复习有关课程，参考有关资料，对所设计项目进行方案比较选出最优2. 设计计算阶段(22.5天)(1) 电动机的选择及传动装置运动参数的计算；(2) V带的传动设计；(3) 齿轮传动的设计；(4) 轴的设计(低速轴)；(5) 滚动轴承的选择及验算(低速轴)；(6) 键的选择计算及强度校核(低速轴) ；(7) 联轴器的选择；(8) 润滑油及润滑方式的选择；(9) 减速器的结构设计；3. 绘图阶段(66.5天)(1) 大齿轮的零件图；(2) 低速轴的工作图；(3)

6、 减速器的装配图(高速轴画成齿轮轴)4. 编写设计说明书(1天)5 .答辩或考察阶段(0.5天)五.注意事项：1. 设计时发现问题，首先应自己考虑，查找资料，提出自己的看法和意见, 与指导教师磋商，不应向指导教师寻求答案。2. 贯彻三边的设计方法，即边计算、边绘图、边修改的方法。3. 设计时学生必须在规定的教室进行设计，未经批准不得缺席，经常迟到或旷课者，除按考勤记录外，视情节轻重，影响设计成绩。已知条件，运输带工作拉力 F= 1350kw，运输带速度 V = 1.6m/s，滚筒直径 D = 260mm ,两班制，连锁单项运转，载荷轻微冲击，空转启动，工作年限 5年，环境最高温度 35C ,小

7、批量生产。电动机的选择(1) 选择电动机类型：按工作要求和条件选取 Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。(2) 选择电动机型号：电机所需的工作功率为 pd Pw其中，Pw Fv （ w取1）1000 w则Pd pw 电1000 w由电动机至运输机的传动总效率总为，其中,带轮=.97,轴承=0.995,齿轮=0.97,联轴器=0.995,滚筒= 0.96则，总=0.97 0.9952 0.97 0.995 0.96 0.89刚厂 Pw PV 1250 1.5 c 和即，Pd w 2.1kw1000 1000 0.89滚筒_ 2总带轮 轴承 齿轮 联轴器(3) 电动机的转速：计算滚筒

8、工作转速： n 筒=60 X 1000V/ n D=60 X 1000 X 1.5/ nX 240=119.4r/min根据合理的传动比范围，初选 V带的传动比i=2-4,齿轮的传动比i=3-5nd (2 4) (35) 119.4 (6 20) 119.4 (716.4 2388)r/min电动机的技术特性和外形及安装尺寸公表 14- 1 ,表14-2,符合这一范围电动机的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min，有三种适用的电动机型号可供选择，如图:传动比方案比较从动比万案电动机型 号额定功率/kw电动机转速r/mi n传动装置的传动比同步转 速满载转 速总传动比

9、V带传动 比齿轮传动比1Y100L2-431500142011.82.9542Y132S-6310009608.0424.023Y132M-837507105.9522.975Y132S-6比较合适，因此选定型号额定功率Ped / kW同 步 转 速n /(r min 1)满 载 转 速nm/(r min 1)起动转 矩 额定转 矩最大转 矩 额定转 矩3100096022综合考虑，电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择 为Y132S-6，所选电动机的主要性能和外观尺寸如下：电动机（Y132S-6）的主要外形尺寸和安装中心高H外 形 尺 寸L (HC /2 HD) HD底脚安装尺寸A B地脚螺

10、栓空直径K轴外伸尺寸D E112475 345 315216 1781238 80计算各轴的运动和动力参数(1 )、计算各轴的功率：齿轮轴功率： R = pd X 带=2.1X 0.97 = 2.037 kw轴功率：Pi = pi X 轴承 齿轮=2.037 X 0.995 X 0.97 = 1.97 kw卷筒轴功率： Pm = Ri X 轴承 联轴器=1.97 X 0.995 X 0.995= 1.95kw(2 )、各轴的转速：齿轮轴:n = nm/i 带=960/2 = 480r/min轴：nn=nm /(i 带 i齿轮)=960/ (2 4.02) = 119.4r/min联轴器：n m

11、 = nn = 119.4r/mi n(3 )、各轴的转矩：电动机轴:T PdTd =9550 =9550 X 2.1/960=20.89 N m nm齿轮轴：T PTi = 9550=9550 X 2.037/480=40.53 N m 轴：Ti = 9550 丄 =9550 X 1.97/119.4=157.57N m n2联轴器：PsT皿=9550 一 =9550 X 1.95/119.4 =155.97N m运动和动力参数的计算结果参数轴名电动机轴I轴II轴滚筒轴转速 n(r/min)960480119.4119.4功率P(kw)2.12.0371.971.95转矩T(N m)20.8

12、940.53157.57155.97传动比i24.021效率nR1 =0.97Pd邑=0.96P0.99四、带传动的设计已知带传动选用 Y系列异步电动机，其额定功率 P=3,主动轮转速nw 960，从动轮转速 ni 480，传动比i 2，两班制工作，有轻度冲击。(1 )、V带设计:项目设计与说明主要结果计算功率查教材P156取 KA 1.3PcPc3.9kwPc KA P 1.3 3 3.9kw选V带型取A型V带号根据Pc, n查教材图8-11选区A型V带确定带轮查表8-8 ,选dd 1 = 100mm ,从动轮基准直径为基准直径dd1100mmdd1,dd2n1 960dd2 1 ddj 1

13、00 200mmdd2200mmn2 480验算带速dd1 njV 5.024m/s度VV=5.024m/s60 1000V在5m/s15m/s范围内，故带的速度合适初选中心距a0 400mm确定V带基 本 V 带长 度的基准长2(dd2 dd1)l01277.25mm度和传动1。 2a0 一(dd1 dd?) 1277.25mm中心距2 4aa374mm查P146表8-2，选取V带的基准长度ld 1250mm计算实际中心距 a a0 也一仏 374mm0 2验算主动-J-J -J-J轮上包角a1 180 一2 1 57.3 164.68120aiaa1164.68由 n1 960r / mi

14、n, dd“ 100mm,杳 p152 表 8-4a ,计算V带Z=5的根数zP。0.95,P0 0.1, Ka 0.96, Kl 0.93Pcz4.16(P)P)KaKi取z5根计算V带查表得：q0.10kg / m合适的初F0127.03N拉力F0500FC“2.5 21 0F0(1) qv 127.03NzvKa计算作用fq1258.96 N在轴上的Fq2zF0s in-1 1258.96N载荷2五、齿轮的设计已知，R 2.037,门！ 480r/min, T, 40.53N m, i1 4.02, 0.96。项目计算与说明主要结果选 择 材 料据课本表10-1，小齿轮材料为40Cr （

15、调质），硬度 为280HBS大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS 根据课本表10-8，选择7级精度。齿面粗糙度Raw 1.63.2卩m按齿形制GB/T12369 1990齿形角 20，顶隙系数c 0.2，齿顶咼系数ha 1，螺旋角 m 0，轴夹角90，不变位，齿咼用顶隙收缩齿。传动比 u=z?/ Z1 =4.02节锥角 1 arcta n1/u） 13.962 90 13.96 77.04不产生根切的最小齿数：Zmin 2ha* cos sin2 =15.292选 z1=20， z2=u z1 =4.02 X 20=80.4 取 z2=80精度7级按 齿 根 弯 曲 强 度 计 算2

16、公式： dit 2.92 3 KT1_ H R 1 0 5r u1 选载何系数 Kt =1.2，小齿轮传递的扭矩 =95.5 X10 P?/n2=4.053 X 10 N - mm选取齿宽系数 R=1，由课1 本表10-6查得材料弹性影响系数ZE 189.8MPa。由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hiim1 600MPa ,大齿轮的接触疲劳极限 h lim2 550MPa。2 计算应力循环次数N仁 60njL =60*480*1*(2*8*365*10)=1.68*109N2=1.68*10A9/4.02=0.42*10A9由图10-19查得接触疲劳寿命系数 Khn1

17、0.95khn 2 0.873 计算接触疲劳许用应力H 1 KHN1 lim1 /S 0.95 600 570MPaH2 KHN2 lim2/S 0.87 550 478.5MPa4 试算小齿轮的分度圆直径代入H中的较小值得1 21 z ktd1t 2.32 3 E 1 2 =95.64mm H R 1 0.5 R u5 计算圆周速度VV d1tn 1/60 1000 ( 95.64 480)/60 1000 2.4m/s6 计算齿宽b d?d1t 1 95.64 95.64mmm=d1/ z=95.64/20=4.782mmh=2.25mt=2.25 4.782=10.7595mmb/h=9

18、5.64/10.7597=8.89计算载荷系数齿轮的 使用系数载荷状态均 匀平稳，查表10-2得Ka=1.0。由图10-8查得动载系数Kv=1.1。由表10-3 查得齿间载荷分配系数Kh =Kf =1。查表10-4得轴承 系数 K H 1.436 ,查图 10-13 Kf 1.3K KaKvKh Kh 1 1.1 1 1.436 1.5796按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径d1 d1t?K/Kt =95.64 x V1.5796/1.2 =105.2mmm=d1 / z=105.2/20=5.26mm取模数m=6mm确疋中心距： a mn(Z1_Z2) 300 mm齿2a300mm轮d1

19、mzi 120mmd1120mm主分度圆直径：d2480mm要d2 m z2 480mm参bi120mm数正弄 bi dd1 120 1 120mm齿宽：b2125mm及b2 125mmv3.0144m/s几人步 d1n1 3.14 120 480何算： 、/ 2 CM 44m / s验算： v 3.0 144111 / o尺60 1000 60 1000寸校核查表 10-5 得 YFa1 =2.8, Ysa1 =1.55, YFa2 =2.22, Ysa2 =1.77齿面取安全系数SF =1.4由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数接触K fn 1 =0.85 , K fn 2 =0.88强按脉

20、动循环变应力确定许用弯曲应力度F1 KFN1 FE1/S (0.85 500)/1.4 303.57MPaf2 Kfn2 fe2/S (0.88 380)/1.4 238.86MPa根据弯曲强度条件公式2KTMaiYsa1bm2(1 0.5 r)2zF12KTlYFalYSa12 2bm (1 0.5 r) Z1=48.27 MPa2KYFa2YSa22 2bm (1 0.5 r) Z2=11.97MPaH1 H1H2 h2安全结构设计及零件图六、轴的设计1、齿轮轴的结构设计结构如图,项目设计与说明主要结果选料#45钢 调质217255HBS选45钢估算最小处d C 3匹 18.61mm nd

21、120mm的轴径d1考虑到有键槽，将直径增大 3 %d 3% 19.1mm，标准化 d1 20mm轴段h1 取 5mmd230 mmd2 d1 2h| 20 10 30mmd335mm色轴段（与其相配轴承 30207 ,d445 mm确定各轴段d=35mm,D=72mm,T=18.25mm,B=17mm )d566 mm的直径h2 取 2.5mmd645mmd735 mmd3 d2 2h2 30 5 35 mm0轴段d7 d3 35mm0轴段h3 取 5mmd4 d3 2h3 35 10 45mm0轴段d6 d4 45mm0轴段与齿轴牙顶直径相等 d5 55 mm2、齿轮轴的长度设计结构如图,

22、项目设计与说明主要结果各段0轴段查机械设计手册设计好的轮毂长度为 54mmL1 L (2 5) 54 2 52mm0轴段去接近已设计好的主动齿轮厚度轴长计算B 齿轮=125mmL5 125 5 130mm轴段查以确定好的轴承 30207, B=17mm,挡油环厚度取5mmL7 17 1 5 23mm轴段L3 L7 23mm辺轴段暂定L4 20mm轴段L6 L4 20mm轴段c 15 20mm取 15mmd 取 25mmL2 cd 15 25 40mmL1 52 mmL2 40mmL3 23mmL4 20mmL5 130mmL6 20mmL7 23mm跨距与总长跨距：L=轴承厚度B+2挡油环厚度

23、+ L4 L5 L6 = 197mm总长：总=L L7 308mm跨距：L 197mmL 总 308mm总、校核轴的弯矩组合强度1、主动轴的空间受力简图:2 2 22、计算扭矩： 46960N mmTi9.55 106 p 40530N mniFt 675.5N mm3、计算合成弯矩: 分度圆直径：d=120mm圆周力：Ft2Ti2 40530 675.5N.mmFr 253.34N mm齿轮的压力角:径向力：Fr轴向力：Fadi20Ft tancosFt tan120253.34N mm167.92N mmFa 167.92N mm4、水平受力计算: 水平受力图Fah 337.75N mmF

24、bh 337.75N mmMch 24149.125N mm支反力：FahFbh f 33775N mm弯矩：MchFah（L5 号）24149.125N mm5、垂直的受力分析: 垂直面受力图Fr& B f 為 CFg支反力：Fav Fbv Fr 126.67N mm2L1 L,Mbv Fav （号 3） 4750.125N mm弯矩：MCV1 Fav-L总 FBV （号 号） 16340.43N mmMCV2 Fav （Ls L4） 9056.905N mm2 2M B M BV 4750.125N mm 合成弯矩： MC1 JmCh M CV1 29157.99 N mmM C 2 ,

25、M CH M CV2 25791.62 N mm6、作当量弯矩图，当扭剪应力为脉动循环变应力时， 取系数a=0.6F bvF AVM BVM CV1M CV 2MbM c 1M C 2126.67N mm126.67N mm4750.125N mm16340.43N mm9056.905N mm4750.125N mm29157.99 N mm25791.62 N mmB%卜Ug叫-rrnTTrnninr TzTTn-_ 粘口HBIV.TlHirnrLM CaB24777.59NmmM CBC137967.8NmmM CaC 225791.62 NmmMe 25791.62N mm出駛姻Mca

26、B . M B (aT)2 24777.59N mm2 2M CBC1 vMC1 (aT) 37967.8N mmM CaC2 M C2 25791.62N mm7、最大弯矩，由当量弯矩图可见， C处的当量弯矩最大为M e M CaC1 37967.8N mm&计算危险截面处直径查表11-1-1，强度极限 b 650MPa查表11-1-3，许用弯曲应力 16 60MPa则 d 3| Me 79.54mm0.1 16由于 d=123mm22.1mm故所设计轴的直径强度足够3、从动轴的结构设计d3 d2 2h2 50mmCD d7 d3 50mm轴段h3 取 0.5mmd4 d3 2h3 51mm有一个键槽，所以增大 4%4%d4