用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书.docx
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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
35C;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
1
1100
1.50
250
直齿软齿面
2
1150
1.60
260
斜齿软齿面
3
1200
1.70
270
直齿软齿面
4
1250
1.50
240
斜齿软齿面
5
1300
1.55
250
直齿软齿面
6
1350
1.60
260
斜齿硬齿面
7
1450
1.55
250
直齿硬齿面
8
1500
1.65
260
斜齿硬齿面
9
1500
1.70
280
直齿硬齿面
10
1600
1.80
300
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（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；
①大齿轮的零件图；②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（2~2.5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（6~6.5天）
（1）大齿轮的零件图；
（2）低速轴的工作图；
（3）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pdPw
其中，PwFv（w取1）
1000w
则Pdpw电
1000w
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=0.970.99520.970.9950.960.89
刚厂PwPV12501.5c和
即，Pdw2.1kw
100010000.89
滚筒
_2
总—带轮轴承齿轮联轴器
（3）电动机的转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60X1000V/nD=60X1000X1.5/nX240=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--5
nd（2~4）（3~5）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/min
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动
比
V带传动比
齿轮传动
比
1
Y100L2-4
3
1500
1420
11.8
2.95
4
2
Y132S-6
3
1000
960
8.04
2
4.02
3
Y132M-8
3
750
710
5.95
2
2.975
Y132S-6比较合适，因此选定型号
额定功率
Ped/kW
同步转速
n/（rmin1）
满载转速
nm/（rmin1）
起动转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
3
1000
960
2
2
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/2HD）HD
底脚安装尺寸
AB
地脚螺栓空
直径K
轴外伸尺寸
DE
112
475345315
216178
12
3880
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=pdX带=2.1X0.97=2.037kw
轴功率：
Pi=piX轴承齿轮=2.037X0.995X0.97=1.97kw
卷筒轴功率：
Pm=RiX轴承联轴器=1.97X0.995X0.995=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/（24.02）=119.4r/min
联轴器：
nm=nn=119.4r/min
（3）、
各轴的转矩：
电动机轴:
TPd
Td=9550=9550X2.1/960=20.89Nm•
nm
齿轮轴：
TP
Ti=9550」=9550X2.037/480=40.53Nm•
轴：
Ti=
=9550丄=9550X1.97/119.4=157.57Nm•n2
联轴器：
Ps
T皿=9550一=9550X1.95/119.4=155.97Nm
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）
960
480
119.4
119.4
功率P（kw）
2.1
2.037
1.97
1.95
转矩T（N•m）
20.89
40.53
157.57
155.97
传动比i
2
4.02
1
效率n
R
1=0.97
Pd
邑=0.96
P
0.99
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nw960，从动轮转速ni480，传动比i2，两班制工作，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KA1.3
Pc
Pc
3.9kw
PcKAP1.333.9kw
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dd1=100mm,从动轮基准直径为
基准直径
dd1
100mm
dd1,dd2
n1960
dd21ddj100200mm
dd2
200mm
n2480
验算带速
dd1nj
V5.024m/s
度V
V=5.024m/s
601000
V在5m/s~15m/s范围内，故带的速度合适
初选中心距a0400mm
确定V带
基本V带
长度
的基准长
2
（dd2dd1）
l0
1277.25mm
度和传动
1。
2a0一（dd1dd?
）
1277.25mm
中心距
24a°
a
374mm
查P146表8-2，选取V带的基准长度ld1250mm
计算实际中心距aa0也一仏374mm
02
验算主动
-J-J-J-J
轮上包角
a1180一2157.3164.68
120
ai
a
a1
164.68
由n1960r/min,dd“100mm,杳p\152表8-4a,
计算V带
Z=5
的根数z
P。
0.95,
P00.1,Ka0.96,Kl0.93
Pc
z
4.16
（P）
P°）KaKi
取z
5根
计算V带
查表得：
q
0.10kg/m
合适的初
F0
127.03N
拉力F0
500FC
“2.52
10
F0
（——1）qv127.03N
zv
Ka
计算作用
fq
1258.96N
在轴上的
Fq
2zF0sin-11258.96N
载荷
2
五、齿轮的设计
已知，R2.037,门！
480r/min,T,40.53Nm,i14.02,0.96。
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（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Raw1.6~3.2
卩m
按齿形制GB/T123691990齿形角20°，顶隙系数
c0.2，齿顶咼系数ha1，螺旋角m0°，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1arctan"1/u）13.96
29013.9677.04
不产生根切的最小齿数：
Zmin2ha*cos'sin2=15.292
选z1=20，z2=uz1=4.02X20=80.4取z2=80
精度7级
按齿根弯曲强度计算
~2~
公式：
dit>2.923KT1_
¥HR10・5ru
1选载何系数Kt=1.2，小齿轮传递的扭矩「=95.5X
10P?
/n2=4.053X10N-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ZE189.8MPa"。
由图
10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
Hiim1600MPa,大齿轮的接触疲劳极限hlim2550MPa。
2计算应力循环次数
N仁60njL=60*480*1*（2*8*365*10）=1.68*109
N2=1.68*10A9/4.02=0.42*10A9
由图10-19查得接触疲劳寿命系数Khn10.95
khn20.87
3计算接触疲劳许用应力
[H]1KHN1lim1/S0.95600570MPa
[H]2KHN2lim2/S0.87550478.5MPa
4试算小齿轮的分度圆直径代入H中的较小值得
12
1zkt
d1t>2.323E12=95.64mm
\HR10.5Ru
5计算圆周速度V
Vd1tn1/601000（95.64480）/6010002.4m
/s
6计算齿宽
bd?
d1t195.6495.64mm
m=d1/z=95.64/20=4.782mm
h=2.25mt=2.254.782=10.7595mm
b/h=95.64/10.7597=8.89
⑦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KH1.436,查图10-13Kf1.3
KKaKvKhKh11.111.4361.5796
按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径
d1d1t?
K/Kt=95.64xV1.5796/1.2=105.2mm
m=d1/z=105.2/20=5.26mm
取模数m=6mm
确
疋
中心距：
amn（Z1_Z2）300mm
齿
2
a
300mm
轮
d1mzi120mm
d1
120mm
主
分度圆直径：
d2
480mm
要
d2mz2480mm
参
bi
120mm
数
正弄bidd11201120mm
齿宽：
b2
125mm
及
b2125mm
v
3.0144m/s
几
人步d1n13.14120480
何
算：
、/2CM44m/s
验算：
v3.0144111/o
尺
601000601000
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
Kfn1=0.85,Kfn2=0.88
强
按脉动循环变应力确定许用弯曲应力
度
[F]1KFN1FE1/S（0.85500）/1.4303.57MPa
[f]2Kfn2fe2/S（0.88380）/1.4238.86MPa
根据弯曲强度条件公式
2KTMaiYsa1
bm2（10.5r）2z
F1
2KTlYFalYSa1
22
bm（10.5r）Z1
=48.27MPa
2K「YFa2YSa2
22
bm（10.5r）Z2
=11.97MPa
H1H1
H2h2
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217〜255HBS
选45
钢
估算最小处
dC3匹18.61mm'
\n
d1
20mm
的轴径d1
考虑到有键槽，将直径增大3%
d3%19.1mm，标准化d120mm
②轴段
h1取5mm
d2
30mm
d2d12h|201030mm
d3
35mm
色轴段（与其相配轴承30207,
d4
45mm
确定各轴段
d=35mm,D=72mm,T=18.25mm,B=17mm）
d5
66mm
的直径
h2取2.5mm
d6
45mm
d7
35mm
d3d22h230535mm
0轴段
d7d335mm
0轴段
h3取5mm
d4d32h3351045mm
0轴段
d6d445mm
0轴段
与齿轴牙顶直径相等d555mm
2、齿轮轴的长度设计
结构如图,
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54mm
L1L（2~5）54252mm
0轴段
去接近已设计好的主动齿轮厚度
轴长计算
B齿轮=125mm
L51255130mm
⑦轴段
查以确定好的轴承30207,B=17mm,挡油环厚度取5mm
L7171523mm
③轴段
L3L723mm
辺轴段
暂定L420mm
⑥轴段
L6L420mm
②轴段
c15~20mm取15mm
d取25mm
L2cd152540mm
L152mm
L240mm
L323mm
L420mm
L5130mm
L620mm
L723mm
跨距与总长
跨距：
L=轴承厚度B+2挡油环厚度+L4L5L6=197mm
总长：
「总=LL7308mm
跨距：
L197mm
L总308mm
总、
校核轴的弯矩组合强度
1、主动轴的空间受力简图:
222
2、计算扭矩：
「46960Nmm
Ti
9.55106p40530Nm
ni
Ft675.5Nmm
3、计算合成弯矩:
分度圆直径：
d=120mm
圆周力：
Ft
2Ti
240530675.5N.mm
Fr253.34Nmm
齿轮的压力角:
径向力：
Fr
轴向力：
Fa
di
20
Fttan
cos
Fttan
120
253.34Nmm
167.92Nmm
Fa167.92Nmm
4、水平受力计算:
水平受力图
Fah337.75Nmm
Fbh337.75Nmm
Mch24149.125Nmm
支反力：
Fah
Fbhf33775Nmm
弯矩：
Mch
Fah（L5号）24149.125Nmm
5、垂直的受力分析:
垂直面受力图
Fr
&Bf為C
Fg
支反力：
FavFbvFr126.67Nmm
2
L1L,
MbvFav（号3）4750.125Nmm
弯矩：
MCV1Fav-L总FBV（号号）16340.43Nmm
MCV2Fav（LsL4）9056.905Nmm
22
MBMBV4750.125Nmm合成弯矩：
MC1JmChMCV129157.99Nmm
MC2,MCHMCV225791.62Nmm
6、作当量弯矩图，当扭剪应力为脉动循环变应力时，取系数a=0.6
Fbv
FAV
MBV
MCV1
MCV2
Mb
Mc1
MC2
126.67Nmm
126.67Nmm
4750.125Nmm
16340.43Nmm
9056.905Nmm
4750.125Nmm
29157.99Nmm
25791.62Nmm
B
%卜
Ug
叫
-^rrnTTrnninrT
z
TTn-™_粘口
HB
IV.
TlHirnr^
L
MCaB
24777.59N
mm
MCBC1
37967.8N
mm
MCaC2
25791.62N
mm
Me25791.62Nmm
出駛姻
McaB.MB（aT）224777.59Nmm
22
MCBC1vMC1（aT）37967.8Nmm
MCaC2MC225791.62Nmm
7、最大弯矩，由当量弯矩图可见，C处的当量弯矩最大为
MeMCaC137967.8Nmm
&计算危险截面处直径
查表11-1-1，强度极限b650MPa
查表11-1-3，许用弯曲应力1660MPa
则d3|Me79.54mm
\0.116
由于d=123mm>22.1mm
故所设计轴的直径强度足够
3、从动轴的结构设计
d3d22h250mm
CDd7d350mm
④轴段
h3取0.5mm
d4d32h351mm
有一个键槽，所以增大4%
4%d4
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