用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)

1、- -機(jī)械零件設(shè)計(jì) (設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū))MACHINED COMPONENT DESIGN(Design specifications )題 目：用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)學(xué) 院專(zhuān) 業(yè)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師起訖日期機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)：用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖V帶傳動(dòng)；單級(jí)減速器;運(yùn)輸帶；聯(lián)軸器；電動(dòng)機(jī)；卷筒。三、原始數(shù)據(jù) TOC o 1-5 h z 運(yùn)輸帶工作拉力1150N ；運(yùn)輸帶工作速度 16m/s ；運(yùn)輸帶速度允許誤差 5%；卷筒直徑260mm ；工作年限 6 年 2 班制。四、設(shè)計(jì)工作量減速器裝配圖（A1號(hào)圖紙）1張;零件工作圖（

2、A3號(hào)圖紙）3張;1.大帶輪工作圖1張；2.低速軸工作圖1張；3.大齒輪工作圖1張。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份五、設(shè)計(jì)期限指導(dǎo)教師： 發(fā)題日期：傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算高速軸（小齒輪軸）設(shè)計(jì)低速軸（大齒輪軸）設(shè)計(jì).軸承的壽命計(jì)算高速軸軸承壽命計(jì)算低速軸軸承壽命計(jì)算其它零部件選用及強(qiáng)度校核鍵的強(qiáng)度校核聯(lián)軸器的選用鑄鐵減速箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸技術(shù)要求參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)小結(jié)計(jì) 算 及 說(shuō) 明主要結(jié)果- -主要結(jié)果- -計(jì)算及說(shuō)明1.傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算1.1工作機(jī)功率1)原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉應(yīng)力：F=1150 N 運(yùn)輸帶工作速度：V=1.6 m/s 工作年限6年2班制2)傳動(dòng)效率：查

3、【1】14頁(yè)表2-3得V帶傳動(dòng)效率：1 =0.96滾動(dòng)軸承效率：2 =0.998級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)效率：3 二 0.97彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：4 =0.99傳動(dòng)滾筒效率：5 二 0.961 = 0.96二 0.99二 0.97二 0.99二 0.96總效率：n =0.8594)輸入電機(jī)功率:PdPwPw 二 FV1000PwFV 11506 =1.84 kW10001000PdhPw = 1.84- -2.14 kW0.859Ped率略大于Pd即可5)因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，所以電動(dòng)機(jī)功Ped=2.2kW。確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：60I000V60000.6, nw117.53 r/min一 : 260Pd=2.

4、14kW電動(dòng)機(jī)功率:Pec=2.2kW3)總效率：=1 3 3 4 5 =0.96 0.993 0.97 0.99 0.96 =0.859由【1】10頁(yè)表2-1 得: V帶的傳動(dòng)比范圍：ic =24,由【1】1014頁(yè)表2-2得：一級(jí)圓柱齒輪減速器ij 5則總傳動(dòng)比 的=220,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍=220,得電動(dòng)機(jī)的 可選范圍為：nnw = （220） X117.53=236-2351 r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào):符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min和1500 r/min，將這三種方案列表進(jìn)行比較，由【1】203頁(yè)表17-1 得：方 案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功 率Ped/k

5、W電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/mi n)電動(dòng)機(jī) 質(zhì)量m/kg總傳動(dòng) 比ia同步 轉(zhuǎn)速、卄 +、， 滿(mǎn)載 轉(zhuǎn)速1Y1325-8 :2.2 :750720636.042Y112M-6 :2.21000940458.003Y100L-42.2150014303412.17表中所列方案3電動(dòng)機(jī)質(zhì)量輕，價(jià)格便宜，但總傳動(dòng)比最大, 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本大，方案 1中電動(dòng)機(jī)質(zhì)量最 重，且價(jià)格昂貴，綜合考慮，現(xiàn)選用方案 2。即選定電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為：Y112M-6由【1】204頁(yè)表17-3得：電動(dòng)機(jī)軸伸出端長(zhǎng)：E=60mm電動(dòng)機(jī)軸中心高：H=112mm電動(dòng)機(jī)軸直徑：D=28mm1.2確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配各

6、級(jí)傳動(dòng)比Y112M-6電動(dòng)機(jī)軸伸 出端長(zhǎng)：E=60mm電動(dòng)機(jī)軸中 心高：H=112mm電動(dòng)機(jī)軸直 徑：D=28mm總傳動(dòng)比:ia=8.00ianm940= =nw117.53-8.002) V帶傳動(dòng)比取齒輪的傳動(dòng)比為i齒=3.5，得:ia8i 齒3.5二 2.286V帶傳動(dòng)比:i 帶=2.2861.3計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1) 0軸(電動(dòng)機(jī)軸)P0=Pd=2.14kWn0=n m=940 r/minP0=2.14kW n0=940 r/mi n T0=21.74 N m1)總傳動(dòng)比：P1=2.0544kW n 1=411 r/min T1=47.71N mP214T0 =9550 0 =

7、955021.74N mn09402）I軸（高速軸）R 二 Po 1 =2.14 0.96 =2.0544 kWno 940c , nt411.2 r/mi ni 帶 2.286P2=1.973kW n 2=117.5r/m in T2=160.4N mR2 0544h =9550=955047.71 N mn1411.23）U軸（低速軸）P3=1.934kW n3=117.5r/min T3=157.2N m TOC o 1-5 h z P2 二 R 2 3 = 2.0544 0.99 0.97 = 1.973 kW ni 411.2.n 2 =117.5 r/mi ni 齒 3.5p21

8、973T2 =9550 亠9550160.36 N mn2117.54)川軸(滾筒軸)P3 =P2 2 4 973 0.99 0.99= 1.934 kWn1117.5.n2117.5 r/mini341P21.934T2 -9550 2 =9550 157.2 N mKa=1.2Pc=2.64kWn2117.5PC =KAPed =1.2 2.2=2.64kW2）選用V帶型號(hào)： 選用普通V帶已知：Pc=2.64 kW,n0=940 r/min由【2】219頁(yè)圖13-15得點(diǎn)位于A(yíng)型區(qū)域，故選用A型3）大、小帶輪直徑：已知為A型帶輪由【2】219頁(yè)表13-9得：d1 _ 75mm，現(xiàn)選取 d1

9、=125mmd2 =i 帶 4 1-；1=2.286 1251-0.02280.035 mm取 d2=280mm4）驗(yàn)算帶速V:d1=125mmd2=280mmV=6.15 m/s各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(N m)轉(zhuǎn)速n/(r/mi n)傳動(dòng)比i a效率n電機(jī)軸2.1421.749402.2860.96高速軸2.054447.71411.23.50.96低速軸1.973160.36117.510.98滾筒軸1.934157.2117.52傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1帶傳動(dòng)1）計(jì)算功率：已知傳動(dòng)載荷平穩(wěn)，為兩班制工作，工作機(jī)為輕載荷輸送機(jī)。由【2】218頁(yè)表13-8查的：Ka=1.

10、2故計(jì)算功率：兀di niH X125 匯 940 匚 /V6.15 m/s60 1000 60 1000在520m/s內(nèi)，所以帶輪直徑是合適的。5)求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a：初步選取中心距：a0=1.5(125+28O)=6O7.5mm,取 a0=600mm 符合：0.7 d1 d2 : a。： 2d1 d?初步確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：兀(d_d fL =2a + 二(di +d2 )十 1= 1846.18mm24a。由【2】212213表13-2得：Ld=1800mmLd L0-6001800 -1846.18=576.91 mmLd=1800mm a=576.71mm再計(jì)算實(shí)際中心距：0

11、=164.66)驗(yàn)算小帶輪包角:。1 =180 一d2 一* 57.3=180 一28一125 =164.6a120a576.91所以合適。7)求V帶根數(shù):PcP0R k.KlP0=1.37已知 n1 =940 r/min,d1=125mm, 由【2】214215頁(yè)表13-3,得:P0 -1.37傳動(dòng)比:i 帶=2.286d2d1 1 - ；2801251-0.02二 2.286已知i帶2且為A型帶輪，小輪轉(zhuǎn)速為940 r/min=0.11 kW由【2】216頁(yè)表13-5，查得：P0 =0.11 kW已知0=164.6 由【2】表13-7，并結(jié)合線(xiàn)性校正得:K：164.6 -1600.98 -

12、0.95（170 160）0.95 =0.9638K 尸0.9638已知 Ld=1800mm, 由 2 212-213 M表 13-2 得:Kl=1.012.641.370.110.9638 1.01二 1.832取 Z=2。8)求作用在帶輪上的預(yù)緊力和壓力已知為普通A型V帶，由【2 212頁(yè)表13-1查得: q=0.1 kg/m單根V帶的預(yù)緊力為：F。500PcZVK51qVKl=1.01Z=2500 22 6.15廣 2 5、2:1 1 + 0.1 6.15 )0.9638丿= 174.83 NF0=174.83 N作用在軸上的壓力FqFq =2ZFSin ：=2 2 174.83 Sin

13、164.6 = 693.0 N2 2名稱(chēng):結(jié)果名稱(chēng)結(jié)果名稱(chēng)結(jié)果帶型A型傳動(dòng)比i 帶=2.286根數(shù)2基準(zhǔn)直 徑dd1=125mm基準(zhǔn)長(zhǎng) 度Ld=1800mm預(yù)緊 力174.83Ndd2=280mm中心距a=576.91mm壓軸 力693N9) V帶結(jié)構(gòu)參數(shù)由2 224頁(yè)表13-10 得：槽型Abd11mmhamin2.75mme15mmfmin9mmhmin8.7mm餡in6mm34皮帶輪由3 149頁(yè)表12-3得：選用板孔式帶輪Fq=693.0 Nbd=11mm hamin=2.75mm e=15mm fmin=9mm hmin=8.7mmShin=6mm忻34- -計(jì) 算 及 說(shuō) 明主要結(jié)

14、果- -1）選擇材料許用應(yīng)力小齒輪選用45#鋼，選用調(diào)制處理；大齒輪選用45#鋼，選用正火處理。由【2】166頁(yè)表11-1得：Hiimi =585MPa二 Hlim2 - 375MPa；fE1 =445MPa匚 fE2 二 310MPa2）計(jì)算大小齒輪的許用接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力已知齒輪為一般可靠度，再由【2】171頁(yè)表11-5得:SH min= 1.1SFmin= 1.25-h lim 1585人1531.8 MPaSh1.14H2 I-、Hlim2 二 375 =341 MPaSh1.1-F1 丄 FE1. =445 =356 MPaSF 1.25-FE 2310b 尸2=248 MPaSf1

15、.25其中兩齒面的接觸應(yīng)力應(yīng)是相等的，所以取其中較危險(xiǎn)的, 即較小的許用接觸接觸應(yīng)力：卜 H 丨二! H H 2 丄 341 MPa3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)二 Hlim1 =585MPafe1 =445MPaH lim2 二 375MPa；fe2 =310MPaJH丄 531.8MPaJH2 I - 341MPa bFJ-356MPaF2 I - 248MPaJ H I - 341 MPaK=1.3T1=4.77 X04N -md=12KT1 U 1譏 U已知裝置原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，載荷為有中等沖擊的載荷,d -3ZeZh由【2】169 頁(yè)表 11-3 得：K=1.3已經(jīng)求得=4.77 X04 N

16、-m已知齒輪相對(duì)于軸承為對(duì)稱(chēng)布置，齒輪所選材料為軟齒面，由【2】175頁(yè)表11-6得：d=1已經(jīng)求得U=3.50已知45#鋼為鍛鋼，由【2】171頁(yè)表11-4得：Ze=189.8已知齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以Zh=2.5已求得切=341 MPa將上述值代入公式得：Ze=189.8Zh=189.8h=341 MPad142 1.3 4.77 1013.50 13.52189.8 7.5 I 67.59mmz1=30Z2=105di 67.59m =z-i30= 2.253m=2.5 d1=75mm d2=262.5b1=80mmb2=75mma=168.75mm4)dr +d2a 二275 262.

17、52= 168.75 mm驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度已知zi=30,z=105由【2】173頁(yè)圖11-8得:YFa1=2.52YFa2=2.18已知Z1=30,z=105由【2】丫 Sa1=1.65173頁(yè)圖11-8得:Ysa2=1.792KT“Fa1Ysa1bm2z12 1.3 4.77 104 2.52 1.62575 2.52 30YFa1=2.52YFa2=2.18Ysa1=1.65Ysa2=1.79所設(shè)計(jì)齒輪 符合彎曲強(qiáng) 度要求。再由【2】57頁(yè)表4-1，選用第一系列，取 m=2.5,則：d1 = m 乙=2.5 30 = 75mmd2 = m z2 = 2.5 105 =262.5 mm齒寬

18、：b =44 = 1 75 = 75mm，取b2 = 75mm，0 =80mm。中心距:= 36.11 MPa _ tFJ - 356 MPaF2YFa2Ysa2YFa1YSal= 36.112.18 1.792.52 1.625= 34.41 二 MPaL F2 I - 248 MPa5)齒輪的圓周速度滿(mǎn)足8級(jí)精度 中V23.7mm，主要結(jié)果 要求。選用45鋼所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3.2低速軸（大齒輪軸）設(shè)計(jì)1)2)選擇材料選用45鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)零件的安裝和固定要求,軸應(yīng)該分為六段:軸段 軸段 軸段 軸段 軸段 軸段安裝聯(lián)軸器; 軸肩； 安裝軸承；安裝大齒輪; 軸肩；軸承。3）各軸

19、段直徑軸徑P1 973d1 - (107 108) 3 2 =(107 108) 3(27.4 30.216)mm此軸中有兩個(gè)鍵槽，所以，可以增大 107%2，可以得到:d1 -1.072 (27.4 30.216) - (31.37 34.59) mmd1=35mmd2=45mmd3=50mm已知我們選用LT型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，由【11 147頁(yè)表14-4 d4=56mm 查得應(yīng)該選用LT5的聯(lián)軸器，軸孔的直徑可以選為：32或35，取為 d1=35mm。計(jì) 算 及 說(shuō) 明主要結(jié)果- -d5=66mmd6=50mmL1=80mmL2=75mmL3=46.5mmL4=73mm軸徑這一段軸作為軸肩

20、進(jìn)行使用，查【1】82頁(yè)表9-3,選取為d2=45mm。軸徑這一軸段安裝軸承，d2=45mm，軸承內(nèi)徑必須大于這一值， 查【1】120121頁(yè)表12-1得到，可選用6210的深溝球軸承， 其內(nèi)徑大小為50mm，所以d3=50mm。軸徑這一段的是用于安裝齒輪的，按照【1】82頁(yè)表9-3,選取大 于50mm的標(biāo)準(zhǔn)值，取d4=56mm。軸段這一段起軸肩作用，選取h=5m m，得：d5 = d4 2h = 56 2 5 二 66mm軸徑這一段也是安裝軸承的，所以d6=50mm4）各軸段長(zhǎng)度軸長(zhǎng)一直選用LT5軸孔直徑為35mm的聯(lián)軸器，由【1】147頁(yè)得 軸孔長(zhǎng)度為 82mm， L1=82-2=80mm

21、。軸長(zhǎng)L2 二 G C2 5 e K2 - B - ：4已知所用螺栓為M16由【1】30頁(yè)表4-1得：C1=22mm，C2=20mm， 9=8mm由【1】120121頁(yè)表12-1得：B=20mmK2為啟出螺釘?shù)谋匾嚯x，取為 K2=40mm由【1】35頁(yè)圖5-9得：二 4 = 10 15mm,選取匚 4 = 12mmL2 = 20 225 8 1240 - 20 -12 = 75mm軸長(zhǎng)L3 二 B e L IB為軸承寬度，已查得：B=20mm；e為軸承端蓋厚度，已查得：e=12mm；L為齒輪距內(nèi)箱壁距離，可算得 L=12.5mml為安裝間隙，l=2mm。所以：L3 =20 12 12.5 2

22、 = 46.5mm軸長(zhǎng)此處安裝齒輪L4二B大齒-2已知B大齒=75,所以：L4 = 75 - 2 = 73mm軸長(zhǎng)由【2】243頁(yè)圖14-10得：L51.4hh=5m m,所以：L5 =1.4 5 = 7mm軸長(zhǎng)Le = B C e 2 10.5 -7B為軸承寬度，已查得：B=20mm；e為軸承端蓋厚度，已查得：e=12mm；C為倒角為1.5mm；2為擋油環(huán)深入距離（由【1】140頁(yè)，表13-17得：擋油環(huán) 伸入內(nèi)箱壁13mm，選取為2mm）10.5為軸段套筒長(zhǎng)度，應(yīng)為此處有軸肩段常7mm，所以減 去。代入得：=20 1.5 12 2 10.5-7=39mmL5=7mmL6=3.9mm5）軸的

23、強(qiáng)度校核首先對(duì)軸的受力情況進(jìn)行分析:AD=126AC=72mmBC=72mmFt=636.15NAC =BCL3L4 L5L6 - B246.5 73 7 39-1.5-202二 72mmFr=463.1NFrA=236.1NFrB=236.1NMtC=45.8N mMrc=16.7N mMa=48.75N mT=160.36N m齒輪力的作用點(diǎn)簡(jiǎn)化至齒輪中點(diǎn) C。聯(lián)軸器力的作用點(diǎn)簡(jiǎn)化至聯(lián)軸器輪緣中點(diǎn) D。支反力的作用點(diǎn)簡(jiǎn)化至滾動(dòng)軸承中點(diǎn)，分別為 A、B點(diǎn) 由圖可以看到存在周向和徑向上的力。然后對(duì)各長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算：AD -L1 1 L2 BTO T 75 20 = 126mm2 2周向上的受力:

24、Ft T272.3N; FtA 譏 =636.15N徑向上的受力：Fr = Ft tan ： = Ft tan20 =463.1NFrA 二 FrB - 0.5Fr =0.5 463.1 =231.6N接著進(jìn)行彎矩計(jì)算：MtC = FtA AC =636.15 72 =45.8N mM rC 二 FrC AC =231.6 72 =16.7N m1IMaMtC M rC = 45.82 16.72 = 48.75N mT =160.36N m得到彎矩圖:Me=107.9N md 27.51滿(mǎn)足強(qiáng)度要 求。可以看到C點(diǎn)處的彎矩最大，進(jìn)行校核：Me 二 M：:T 2 “48.7520.6 160.

25、36 2 =107.9N m 最危險(xiǎn)截面的直徑d:P=1255NMe軸的材料選用45鋼，查的（B=650MPa,由【2】246頁(yè)表14-3 得：b=60MPa。所以“df=26.2mm考慮到此處安裝齒輪，有鍵的存在，所以將d加大5%d 蘭 105% 江26.2 =27.51mm而此處的直徑為56mm27.5mm，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。4.軸承的壽命計(jì)算ft=1fp=1.5C=25.5kN n=411.2 r/min=34.1高速軸軸承壽命計(jì)算10八 ftC ”60n gp x P ,這根軸沒(méi)有承受軸向力，即 Fa=0,由【2】280頁(yè)表16-11 ,得 e=0,且 X=1，Y=0，即:p=FrMAX=

26、1255N已知，軸承工作溫度低于100C，由【2】279頁(yè)表16-8得:ft=1已知，載荷存在中等沖擊，由【2】279頁(yè)表16-9得：fp=1.5已知，選用6207的軸承，由【1】120121頁(yè)表12-1得:C=25.5kN已求得：n=411.2 r/min已知選用深溝球軸承，由【2】278頁(yè)得：f3代入得：106f25500L100742.2h60V11.2 1.5x1255丿已知，采用六年兩班制工作，所以需要壽命:L=6X2852 X5=24960h所以，所選軸承符合要求。4.2低速軸軸承壽命計(jì)算6 f,106ftCLh =60n J x P 丿這根軸沒(méi)有承受軸向力，即 Fa=0,由【2】280頁(yè)表16-11， 得 e=0,且 X=1，Y=0，即:P=FrMAX =236.16N已知，軸承工作溫度低于100C，由【2】279頁(yè)表16-8得:ft=1已知，載荷存在中等沖擊，由【2】279頁(yè)表16-9得：fp=1.5已知，選用6207的軸承，由【