機械設計基礎課程設計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器

1、湖南理工職業(yè)技術學院機械設計基礎課程設計題 目： 帶式輸送機的一級減速器 年級專業(yè)： 機械設計與制造1082班 學生姓名： 指導教師： 2009年12月28日機械零件課程設計任務書帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器設計題目：帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器遠動簡圖：原始數(shù)據(jù)：題號齒形輸送帶拉力f(n)輸送帶速度v(m/s)滾筒直徑d(mm)使用年限（年）11/12直齒/斜齒28301.854205工作條件：輸送機連續(xù)工作，單向運轉，載荷變化不大，空載起動，兩班制工作，輸送帶速度容許誤差為5%,減速器批量生產(chǎn)。設計工作量1、減速器裝配圖1張2、零件工作圖2-3張3、設計說明書約50

2、00-7000目錄第一章 總體設計1.1 電動機的選擇1.2 傳動比的分配1.3 傳動方案的選擇1.4 傳動傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算第二章 帶輪設計2.1 計算相應功率2.2 v帶的選型2.3 計算相應參數(shù)第三章 齒輪設計3.1 選取材料3.2 查表確定參數(shù)3.3 計算齒輪的分度圓直徑第四章 軸的設計4.1 計算軸的最小直徑4.2 根據(jù)給出的情況確定軸的直徑4.3 初步確定軸的尺寸4.4 參考資料第五章 箱體及其附件的設計第六章 潤滑和密封件的設計第一章 傳動裝置的總體設計1.1 電動機的選擇電動機已經(jīng)標準化、系列化。應按照工作機的要求，根據(jù)選擇的傳動方案，選擇電動機的類型、容量和轉速，

3、并在產(chǎn)品目錄中查出其型號和尺寸。電動機有交流電動機和直流電動機之分，一般工廠都采用三相交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最多。目前應用最廣的是y系列自扇冷式籠型三相異步電動機，其結構簡單、起動性能好、工作可靠、價格低廉、維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合，如運輸機、機床、風車、農(nóng)機、輕工機械等。在經(jīng)常需要起動、制動和正反轉的場合（起重機），則要求電動機轉動慣性小、運載能力大，應選用起重及冶金用三項異步電動機yz型（籠型）或yzr型（繞線型）。在連續(xù)運轉的條件下，電動機發(fā)熱不超過許可溫升的

4、最大功率稱為額定功率。當負荷達到額定功率時的電動機的轉速稱為滿載轉速。三相交流異步電動機的銘牌上都標有額定功率和滿載轉速。為滿足不同的輸出軸要求和安裝結構型式，并以不同的機座號來區(qū)別。各型號電動機的技術數(shù)據(jù)，如功率、滿載轉速、起動轉矩和額定轉矩之比、最大轉矩和額定轉矩之比、外形及安裝尺寸等，可查閱有關機械設計手冊或電動機產(chǎn)品目錄。（1）.選擇電動機的類型按已知的工作要求和條件，選用y型全封閉籠型三相異步電動機。（2）.選擇電動機的功率工作機所需要的電動機輸出功率為：pd=pw/pw=fv/1000w 所以pd=fv/1000w由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 w=1 2356式

5、中123456分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承、及卷筒的效率。取1=0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.97、5=0.98、6=0.96則w=0.960.980.96=0.81所以pd=fv/1000w=28301.85/10000.81=6.46kw（3）確定電動機的轉速卷筒軸的工作轉速為nw=601000v/d=6010001.85/3.14420=84.17r/min按推薦的合理傳動比范圍，取v帶傳動的傳動比為i1=2-4，單級齒輪傳動比i2=3-5，則合理的總傳動比的范圍為i=6-20，故電動機轉速的可選范圍為：nd=inw=（6-20）84.17

6、r/min=505-1683r/min1.2 傳動比的分配符合這一范圍的同步轉速有750r/min、1000r/min、1500r/min,再根據(jù)計算出的容量，由附表查出有三種適用的電動機型號，其技術參數(shù)及傳動比的比較情況見下表。方案電動機型號額定功率電動機轉速r/min傳動裝置的傳動比ped/kw同步轉速滿載轉速帶齒輪總傳動比1y160l-87.57507202.53.428.552 y160m-67.5100097033.8411.523 y132m-47.51500144035.7017.101.3傳動方案的選擇 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和減速器的傳動比，可知方案2

7、比較合適，因此，選定電動機型號y160m-6，所選電動機的額定功率為pd=7.5kw，滿載速度nm=970r/min，總傳動比適中，傳動裝置結構較緊湊。如下圖所示，單位mm中心高h外形尺寸l(ac/2+ad) hd底腳安裝尺寸ab底腳螺栓孔直徑k軸伸尺寸de裝鍵部位尺寸fgd13251534531521617812388010411.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算（1）.各軸的轉速軸: n=nm/i0=970/3=323.3r/min軸： n=n/i1=323.3/3.84=84.2r/min卷筒軸： n= n=84.2r/min（2）各軸的輸入功率軸: p1=pd01=6.460.96=6

8、.20kw軸： p= p112=6.200.97=6.10kw卷筒軸: p= p23=6.100.98=5.72kw(3)各軸的輸入轉矩 (td=9550pd/nm)軸： t= td i001=95506.46/97030.96=183.17nm軸： t= ti11=183.173.840.97=682.38nm卷筒軸： t= t24=682.380.970.98=648.67nm式中nm為電動機的滿載轉速，單位為r/min；i0為電動機至軸的傳動比；i1為軸至軸的傳動比；01、12、23分別為電動機軸與軸、軸與軸、軸與卷筒軸的傳動效率。運動和動力參數(shù)的計算結果列于下表：參數(shù)軸名電動機軸軸軸卷

9、筒軸轉速n/(r/min)970323.3384.284.2輸入功率p/kw6.466.206.105.72輸入轉矩t/(nm)63.60183.17682.38648.67傳動比i33.84 1 效率0.960.970.96第二章 帶輪設計2.1計算相應功率2.2v帶選型確定設計功率pc，設計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率，再考慮載荷性質，原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素而確定的，表達如下。查機械設計基礎教材表7-14得工作情況系數(shù)ka=1.2,根據(jù)公式有pc=kap=1.27.5=9kw根據(jù)pc=9kw；n1=970r/min從圖7-10中選用b型普通v帶。2.3計算相應參數(shù)（1）確

10、定帶輪基準直徑由表7-5查得主動輪的最小基準直徑dmin=125mm，根據(jù)帶輪的基準系列，取dd1=160mm，根據(jù)教材7-16計算從動輪基準直徑dd2=i dd1=1603=480mm根據(jù)基準直徑系列，取dd2=500mm（2）驗算帶的速度根據(jù)教材7-11有v1=dd1n1/601000=3.14160970/6000=8.12m/s速度在5m/s-25m/s內(nèi)，合適。（3）確定普通v帶的基準長度和傳動中心距。由教材7-18得a0=（0.7-2）（160+500）=462-1320mm初步確定中心距a0=800mm，根據(jù)教材7-19計算帶的初選長度l0=2 a0+ (dd1+ dd2)/2+

11、(dd2- dd1)(dd2- dd1)/4a0mm=2668.2mm根據(jù)表7-2帶的基準長度ld=2800mm根據(jù)教材7-20，帶的實際中心距aa= a0+（ld-l0）/2=866mm根據(jù)教材7-21可知，中心距可調(diào)整范圍為758mma884mm（4）驗算主動輪的包角1=180-（dd2- dd1）57.3/a=157.5120主動輪包角合適。（5）計算v帶的根數(shù)z根據(jù)教材7-23 z=pc/p=pc/(p0+p0)kakl由b型普通v帶，n1=970r/min dd1=160mm,查表7-9得p0=2.7kw，由i=3，查表7-9得p0=0.3kw，由1=157.5，查表7-13得a=0

12、.94，由ld=2800mm，查表7-2得kl=1.05,則z= pc/(p0+p0)kakl=3.04 取z=3根（6）計算初拉力根據(jù)教材7-24有f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv查表7-1得q=0.19kg/m故f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv=320n（7）計算作用在軸上的壓力fq根據(jù)教材7-25有fq=2zf0sin(1/2)=23320sin(157.5/2)=1883.1n第三章 齒輪設計3.1材料的選擇（1）選擇齒輪精度等級，運輸機是一般工作機械，速度不高，故用8級精度。（2）選材與熱處理，該齒輪傳動無特殊要求，為制造方便，采用軟齒面，大小

13、齒輪均用45鋼，小齒輪調(diào)質處理，齒面硬度：220-250hbs，大齒輪正火處理，齒面硬度：170-210hbs。3.2查表確定參數(shù)3.3計算齒輪的分度圓直徑（1）按齒面接觸疲勞強度設計，該傳動為閉式軟齒面，主要失效形式是疲勞點蝕，故按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核，設計公式為：d1（2）載荷系數(shù)k，查教材表7-14，取k=1.1。（3）轉矩，t1=95506.2/323.3=183140nmm（4）接觸疲勞許用應力 h=(hlim/sh)zn按齒面硬度中間值查得hlim1=600mpa，hlim2=550mpa,一年按360天計算，應力循環(huán)次數(shù)n1=60njln=6032315

14、36016=560000000n2=n1/i=140000000 zn1=1,zn2=1.08,(n1n0)安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要傳動sh1.0-1.11.1-1.21.3-1.6sf1.25-1.41.4-1.61.6-2.2按一般可靠性要求取sh=1則h1=6001/1=600mpa, h2=5501.08/1=594mpa取h=594mpa（5）計算小齒輪分度圓直徑d1，由教材表9-10按齒輪相對軸承對稱布置取，d=1.08，zh=2.5,查得ze=189.0將以上參數(shù)代入下式得：d1=68.02mm取d1=70mm（6）計算圓周速度v=n1d1/（601000）=3233.1470/

15、60000=1.18m/s齒輪的精度等級6級7級8級9級圓 周速度v（m/s）圓柱直齒151053斜齒2517103.5圓錐直齒9632.5因v5m/s,故取8級精度合適。確定主要參數(shù)（1）齒數(shù)取z1=20,則z2= z1i=204=80（2）模數(shù)m=d1/z1=70/20=3.5mm,正好是標準模數(shù)第二系列。漸開線圓柱齒輪模數(shù)(gb1357-1987)第一系列1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50第二系列1.75, 2.25, 2.75, (3.25), 3.5, (3.75), 4.5, 5.5

16、(6.5), 7, 9, (11), 14, 18, 22, 28, 36, 45（3）分度圓直徑d1=z1m=203.5=70mm,d2=z2m=803.5=280mm(4)中心距a=（d1+ d2）/2=(70+280)/2=175mm(5)齒寬b=dd1=1.0870=75.6mm，圓整取b1=76mm，b2=70mm，為了便于安裝通常取小齒輪的寬度比大齒輪大5-10mm。校核彎曲疲勞強度(1)齒形系數(shù)由教材表9-9得：yfs1=4.38,yfs2=3.88(2)彎曲疲勞許用應力f=flimyn0/sf,按齒面硬度中間值查得：flim1=240mpa，flim2=220mpa彎曲疲勞壽命

17、系數(shù)：yn1=1,yn2=1按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)sf=1.3則f1= flim1yn1/sf1=240/1.3=184.6mpaf2= flim2yn2/sf2=220/1.3=169.2mpa(3)校核計算f1=（2kt1/bmd1）yfs1=21.1183140/763.570=94.8f1f2=f1yfs2/yfs1=83.9f2故符合要求。第四章 軸的設計（1）計算軸的最小直徑根據(jù)工作條件初選1-4軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，按扭矩強度估算最小直徑，有教材表12-2得c=118-107，p=6.1kw，n=84.2r/mindc=44.6-49.2mm考慮到軸的最小直徑

18、要安裝在聯(lián)軸器上，會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%-5%，取為45.94-50.68mm由設計手冊取標準值為50mm軸的材料q235a,20354540cr，35simn（mpa）12-2020-3030-4040-52c160-135135-118118-107107-98(2)由上得主動軸從動軸第五章 箱體及其附件的設計箱體及其附件尺寸的確定，可由本書指部分提供有關數(shù)據(jù)，裝配圖設計步驟及其要領和有關標準進行設計計算。設計過程略。第六章 潤滑、密封的設計潤滑、密封的設計，可由本書指部分提供有關數(shù)據(jù)，裝配圖設計步驟及其要領和有關標準進行設計計算。設計過程略。減速器裝配草圖的設計根據(jù)軸上零件的

19、結構，定位，裝配關系，軸向寬度及零件的相對位置等要求，初步設計減速器裝配圖：心得和體會忙碌了兩周，我的課程設計告一段落，全身都感覺一陣輕松，在這次課程設計中我的主要任務是設計帶式輸送機的一級減速器；（1）電動機的選定。先通過計算減速器所要求的功率選擇電動機的功率，然后再確定電動機的轉速，通過一次又一次，最終確定了電動機的類型（y162m-6），先根據(jù)已知條件合理的分配傳動齒輪的傳動比，在選出合理的電動機型號。再根據(jù)前面所選的電動機計算各軸的轉速、各軸的輸入功率、各軸的輸入轉矩。（2）帶的設計。先是確定設計功率，根據(jù)相關公式計算得出設計功力的大小，后查閱教材選出帶的型號為普通v帶，再根據(jù)教材上的相關公式計算出帶輪的基準直徑、帶速、v帶的基準長度和傳動中心距、主動輪上的包角、帶數(shù)等。（3）齒輪的設計。先是根據(jù)該齒輪的工作環(huán)境確定齒輪的精度等級，其次是齒輪材料的選用，根據(jù)該齒輪的傳動性能確定材料和熱處理，后面是根據(jù)教材上的相關計算公式確定載荷系數(shù)、轉矩、接觸疲勞許用應力、分度圓直徑、圓周速度，再者確定主要的參數(shù)（齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑、中心距、齒寬