V帶-一級圓柱齒輪減速器設(shè)計使用說明概述Ⅰ

1、機(jī)械課程設(shè)計任務(wù)書班級 姓名 學(xué)號題目：皮帶運輸機(jī)的_級齒圓柱齒輪減速器設(shè)計一、傳動簡圖電動機(jī)滾筒輸送帶二、 原始數(shù)據(jù)： 輸送帶工作拉力F=N，滾筒直徑D =mm ,輸送帶速度 V =m/s。三、 工作條件： 單班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，有輕度沖擊，環(huán)境溫度_C。四、使用年限：壽命。五、輸送帶速度：允許誤差土 5%。六、設(shè)計工作量1、減速器裝配圖1張（Ai）。2、零件圖1 3張（A2）。3、設(shè)計說明書1份。目錄1、 傳動方案擬定 .22、 電動機(jī)的選擇 .23、 計算總傳動比及分配各級的傳動比 .44、 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 .55、 傳動零件的設(shè)計計算 .66、軸的設(shè)計計算.127、 滾動軸承的

2、選擇及校核計算 .198、 鍵聯(lián)接的選擇及計算 229、設(shè)計參考資料目錄10 、結(jié)束語計算過程及計算說明結(jié)果1、傳動方案擬定第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動1.1工作條件：使用年限8年，工作為二班工作 制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。1.2原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1000N ;帶速V=2.0m/s ；滾筒直徑D=500mm ;滾筒長度L=500mm。1.3傳動簡圖（圖1）2、電動機(jī)選擇2.1電動機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動機(jī)2.2電動機(jī)功率選擇：2.2.1傳動裝置的總功率：2n總=n帶xn軸承X?齒輪xn聯(lián)軸器滾筒=0.96 X0.982 X0.97 X0.99 X0.96=0.852.

3、2.2電機(jī)所需的工作功率：P 工作=FV/1000?總=1000 X2/1000 X0.8412=2.4KWF=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滾筒=76.4r/mi nn 總=0.8412P 工作=2.4KW圖1223確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n 筒=60 X1000V/ nD=60 X1000 X2.0/ %50=76.43r/mi n按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I a=36。取V帶傳動比I 1=24，貝y總傳動比理時范圍 為I a=624。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n d=I a Xn 筒=(624 )X76.43=

4、4591834r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適 用的電動機(jī)型號：因此有三種傳支比方案：如指 導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝 置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比， 可見第2方案比較適合，則選 n=1000r/min。224確定電動機(jī)型號電動機(jī)型號Y132S-6根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功 率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y132S-6。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min，額定轉(zhuǎn)矩 2.0。質(zhì)量63kg。3計算總傳動比及分配各級的偉動比3.1總傳動比：i總二n電動/n筒=

5、960/76.4=12.573.2分配各級偉動比i 總=12.57據(jù)手冊得i齒輪=6據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=6 （單級減速 器i=36合理）總=i齒輪x|帶i 帶=i 總/i 齒輪=12.57/6=2.095i 帶=2.095ni =960r/mi n nii=458.2r/m inn iii=76.4r/mi nPi=2.4KWPii=2.304KWPiii=2.168KWTI= 23875N mmTii=48020N mmTiii=271000N mm4運動參數(shù)及動力參數(shù)計算4.1計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min ）ni=n 電機(jī)=960r/minn 11= n i/i 帶=960/2.0

6、95=458.2（r/min）niii= n ii/i 齒輪=458.2/6=76.4（r/min）4.2計算各軸的功率（KW）Pi=P 工作=2.4KWPii=P|Xn帶=2.4 xo.96=2.3O4KWPiii =P ii x n軸承 x n齒輪=2.304 xo.98 xo.96=2.168KW4.3計算各軸扭矩（N mm ）Ti=9.55 x106Pi/n i=9.55 x106x2.4/960=23875N mmTii=9.55 x106PH/nii=9.55 x106X2.304/458.2=48020.9N mmTiii=9.55x 106Piii/ niii=9.55x 10

7、6 x2.168/76.4=271000N mm5傳動零件的設(shè)計計算5.1皮帶輪傳動的設(shè)計計算(1) 選擇普通V帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2Pc=KaP=1.2 x3=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用A型V帶(2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑 為75100mm則取 dd1 =100mmdmin=75dd2= n 1/n 2dd1 =960/458.2x100=209.5mm由課本 P74 表 5-4，取 dd2=200mm實際從動輪轉(zhuǎn)速 n2 =n 1dd1/d d2 =960 x100/200=480r/mi n轉(zhuǎn)速誤差為：n2

8、-n 2 /n 2=458.2-480/458.2 二0.0480.05( 允許) 帶速 V: V= %dd1 n60 x1000=nx100 X960/60 x1000dd2 =209.5m m取標(biāo)準(zhǔn)值dd2 =200mmn2=480r/mi nV=5.03m/s210mm a0600mm=5.03m/s在525m/s 范圍內(nèi)，帶速合適。(3) 確定帶長和中心矩根據(jù)課本P84式(5-14 )得0. 7(ddi+d d2)ao W2(d di+d d2)0. 7(100+200) wao2 x(l00+200)所以有：210mm a0120 0 (適用)取 ao=5OOLd=1400mmao=

9、462mm(5) 確定帶的根數(shù)根據(jù)課本 P78 表（5-5 ） Pi=0.95KW根據(jù)課本 P79 表（5-6 ） APi=0.11KW根據(jù)課本P81表（5-7 ） Ka=0.96根據(jù)課本P81表（5-8 ） Kl=0.96由課本P83式（5-12 ）得Z=Pc/P =Pc/（Pi+ ZPi）K 況Kl=3.9/（0.95+0.11）x0.96 x0.96=3.99（6）計算軸上壓力由課本 P70表5-1查得q=0.1kg/m ，由式（5-18 ）單根V帶的初拉力：Fo=500P c/ZV （2.5/K a-1 ） +qV 2=500 x 3.9/4 x 5.03 x （2.5/0.96-1）

10、+0.1 x 5.03 2N=158.01N則作用在軸承的壓力 Fq ,由課本P87式（5-19 ）Fq=2ZF 0Sin a2=2 x4 x158.01sin167.6/2=1256.7N5.2齒輪傳動的設(shè)計計算(1)選擇齒輪材料及精度等級考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪米用軟 齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面 硬度220HBS ;根據(jù)課本P139表6-12選7級 精度。齒面精糙度RaW1.63.2 gm(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由 d1 76.43(kT 1(u+1)/ 鈿譏 甸2)1/3由式(6-15 )確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i

11、齒=6取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ 1=6 20=120實際傳動比10=120/2=60傳動比誤差：i-i o/l=6-6/6=0%106xP/n 1=9.55 1062.4/458.2=50021.8N mm(4) 載荷系數(shù)k由課本P128表6-7取k=1(5) 許用接觸應(yīng)力甜Z=4根Fo=158.01NFq =1256.7N陽= MimZNT/SH由課本P134圖6-33查得：i齒=6乙=20Z2=120OHIimZI =570MpaOHIimZ2 =350Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NlNli=60n1rth=60x458.2 x1 x(16 x3

12、65 x8)=1.28 x109Nl2=N L1/i=1.28 x109/6=2.14 x108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系u=6數(shù)：Znt1 =0.92Znt2 =0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)Sh = 1.0T1=50021.8N mmoh1= oHlim1 Znt1 /S h=570 x0.92/1.0Mpa=524.4MpaOH2= OHlim2 ZNT2 /Sh=350 x0.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT 1(u+1)/ du oh2)1/3=76.431 x 50021.8 x (6+1)/0.9 x 6

13、x 34321/3mm=48.97mm模數(shù)：m=d 1 /Z1 =48.97/20=2.45mmaHlimZ1 =570Mpa根據(jù)課本P107表6-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本P132 (6-48 )式殲=(2kT i/bm 2Zi)YFaYsa的確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：di=mZ i=2.5 x20mm=50mm d2=mZ 2=2.5 xi20mm=300mm齒寬：b= dd i=0.9 X50mm=45mm取 b=45mmb1=50mm(7) 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)Ysa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z 2=120由表6-9相得YFa1=2.80Y S

14、a1 = 1.55YFa2=2.14Y Sa2=1.83(8) 許用彎曲應(yīng)力of根據(jù)課本P136 (6-53 )式：鬧= OFlim Y stYnt/Sf由課本圖6-35C查得：oFiimi =290MpaoFiim2 =210Mpa由圖 6-36 查得：Ynti =0.88Ynt2 =0.9試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) Yst=2按一般可靠度選取安全系數(shù) Sf=1.25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力aHiimZ2 =350MpaNli=1.28X109N L2=2.14X108Znti =0.92Znt2 =0.98oHi=524.4MpaoH】2=343MpaO F 1= O FlimlYStYNT1

15、/S F=290X 2 Xd 1=48.97mm m=2.5mmd 1=50mm d2=300mm b=45mm b1=50mmY Fa1=2.80Ysa1=1.55Y Fa2=2.14Ysa2 = 1.830.88/1.25Mpa=408.32Mpa0F】2= 0Flim2 YstYNT2 /S F =210 x2 x0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式(6-49 )oFi=(2kT i/bm 2Zi)YFaiYsai=(2 x 1 x 50021.8/45 x 2.52 x 20) x 2.80 x1.55Mpa=77.2Mpa 用 10F2=(2kT 1/bm 2

16、Z2)YFa1 YSa1=(2 x 1 x 50021.8/45 x 2.52 x 120) x 2.14 x1.83Mpa=11.6Mpa115 (2.304/458.2)1/3 mm=19.7mmY st=2考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則Sf=1.25d=19.7 x(1+5%)mm=20.69選 d=22mm6.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1 )軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用oF1=77.2Mpa套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定， 兩oF2=11.6Mpa軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定(2 )確定

17、軸各段直徑和長度工段：d1=22mm長度取L1=50mmh=2cc=1.5mmII 段:d2=d 1+2h=22+2 x2 x1.5=28mma =175mm 2=28mmV =1.2m/s初選用 7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器 和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小 2mm,故II段長：L2= ( 2+20+16+55)=93mmIII 段直徑 d 3=35mmL3=L i-L=50-2=48m

18、mW段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5h=2c=2 xl.5=3mmd4=d 3+2h=35+2 x3=4imm長度與右面的套筒相同，即 L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)杳取由手冊得安裝尺 寸h=3.該段直徑應(yīng)取：(30+3 x2) =36mm 因此將W段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mmV段直徑 d5=30mm.長度 L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距d=22mm d i=22mmLi=50mmL=100mm（3）繪制軸結(jié)構(gòu)圖d2=28mm6.1.3按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知 di=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=50021.

19、8N mm求圓周力：Ft根據(jù)課本P127（ 6-34 ）式得Ft=2T 2/d 2=50021.8/50=1000.436N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（ 6-35 ）式得Fr=Ft tan a=1000.436 xtan20 0=364.1NL2=93mm因為該軸兩軸承對稱，所以：La=L B=50mmd3=35mmL3=48mm（1）繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖 b）軸承支反力：d4=41mmFay=F by=F2=182.05NL4=20mmFaz=Fbz=F2=500.2N由兩邊對稱，知截面 C的彎矩也對稱。截面 C在垂直面彎矩為M C1 =F Ay L/2=1

20、82.05 x50=9.1N m（3）繪制水平面彎矩圖（如圖c ）d5=30mm截面C在水平面上彎矩為:L=100mmFt=1000.436NFr=364.1NFay=182.05NFby=182.05NM C2=F az L/2=500.2 x50=25N m(4) 繪制合彎矩圖(如圖d)Mc=(M ci2+M c22)1/2 =(9.1 2+25 2)1/2=26.6N m(5) 繪制扭矩圖(如圖e)轉(zhuǎn)矩：T=9.55 x(P2/n2) xio6=48N m(6) 繪制當(dāng)量彎矩圖(如圖f)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取a=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Faz =500.2NM c1=

21、9.1N mMec=M c2+( aT)21/2=26.6 2+(1 x48)21/2=54.88N m(7) 校核危險截面C的強(qiáng)度由式(6-3 )oe=Mec/0.1d 33 =99.6/0.1“13=14.5MPac(P3/n 3)1/3 =115(2.168/76.4)1/3 =35.08mm取 d=35mm6.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計M c2=25N mMc=26.6N m(1) 軸的零件定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右 面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配T=48N mMec=99.6N m(Te=14.5MPa61bd

22、=35mm合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右 面裝入。(2) 確定軸的各段直徑和長度初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm， 寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸 承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為 20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為 輪轂寬度為2mm。(3) 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算 求分度圓直徑：已知 d2=300mm 求轉(zhuǎn)矩：已知 T3=271N m 求圓周力Ft :根據(jù)課本P127 (6-34 )式得Ft=2T 3/d 2=2 X271 003/300=1806.7N 求

23、徑向力Fr根據(jù)課本P127 (6-35 )式得Fr=Ft tan a=1806.7 .36379=657.2N .兩軸承對稱La=L B=49mm(1)求支反力 Fax、Fby、Faz、FbzFax =F BY=Fr/2=657.2/2=328.6NFaz =F Bz=Ft/2=1806.7/2=903.35N(2) 由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱 截面C在垂直面彎矩為M ci=F ayL/2=328.6 x49=16.1N m(3) 截面C在水平面彎矩為M C2=F az L/2=903.35 x49=44.26N m(4) 計算合成彎矩M c= (M ci2+M C22) 1/2=(16

24、.1 2+44.26 2)1/2=47.1N m(5) 計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本 P235得a=1Mec=M c2+( aT)21/2 =47.1 2+(1 x271) 21/2=275.06N m(6) 校核危險截面C的強(qiáng)度由式(10-3 )心Mec/(0.1d ) =275.06/(0.1 x453)=1.36Mpacm b=60Mpa二此軸強(qiáng)度足夠7滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命16 x365 x8=48720 小時Ft =1806.7N7.1計算輸入軸承(1) 已知 n n =458.2r/min兩軸承徑向反力：Fri =F R2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承

25、 7206AC型根據(jù)課本P265( 11-12 )得軸承內(nèi)部軸向力Fs=0.63F r 則 Fs1=Fs2=0.63F r1=315.1N(2) Fs1+Fa=F S2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端Fa1=Fs1=315.1NFa2=Fs2=315.1N(3) 求系數(shù)x、yFa1 /F R1 =315.1N/500.2N=0.63Fa2/Fr2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P263表(11-8 )得e=0.68Fa1 /F R1eX1 = 1FA2/FR248720h二預(yù)期壽命足夠7.2計算輸出軸承(1) 已知 n 皿=76.4r/minFa=0Fr=Faz=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本 P265 表(11-12 )得 Fs=0.063F r,則Fs1=Fs2=0.63F r=0.63 x903.35=569.1N(2) 計算軸向載荷Fa1、Fa2Fs1+Fa=F S2Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松 端兩軸承軸向載荷：Fa1 =Fa2=F S1 =569.1N(3) 求系數(shù)x、yMec=275.06N m(Te=1.36Mpa0-1 b軸承預(yù)計