帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的一級圓柱齒輪減速器

機械綜合實訓(xùn)——課程設(shè)計部分《機械技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計說明書班級學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師年月日上海電視大學(xué)目錄一、傳動方案擬定……二、電動機的選擇……三、計算總傳動比及分配各級的傳動比……………四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算………五、傳動零件的設(shè)計計算……………六、軸的設(shè)計計算……七、滾動軸承的選擇及校核計算……八、鍵聯(lián)接的選擇及計算……………九、設(shè)計小結(jié)…………十、參考資料…………

機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書姓名專業(yè)學(xué)號組別一、設(shè)計題目：帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的一級圓柱齒輪減速器。二、系統(tǒng)簡圖：三、工作條件：輸送機連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載起動，使用期限10年，兩班制工作，輸送帶速度容許誤差為±5%。四、原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力F（N）輸送帶速度v（m/s）滾筒直徑D(mm)五、設(shè)計工作量：設(shè)計說明書份減速器裝配圖張減速器零件圖張指導(dǎo)教師：開始日期：年月日完成日期：年月日

一、傳動方案的分析與擬定運動簡圖：設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、定電機類型2、定電機功率3、定電機轉(zhuǎn)速二、電機的選擇根據(jù)工作要求選用Y系列IP44封閉式籠型三相異步電動機。1）計算電機所需的工作功率P電=P筒/η，其中P筒=F.v/1000P筒=1350×1.2/1000=1.62kwη=η帶η3軸承η齒輪η聯(lián)軸器η筒機械設(shè)計書P14，查表2-3,取η帶=0.96,η3軸承=0.993,η齒輪=0.97,η聯(lián)軸器=0.99,η滾筒=0.96η=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859P電=P筒/η=1.62/0.859=1.887kw2)確定電機額定功率p額≥1.3p電，查課程設(shè)計書P203表17-1，取p額=3kw1）計算輸出轉(zhuǎn)速==60×1000×1.2/(π×300)=76.39r/min2）初估電機轉(zhuǎn)速機械設(shè)計書P10查表2-1，i帶=2~4，i齒輪=3~5則總傳動比的范圍i=6~20，故電機轉(zhuǎn)速的可選取范圍為==（6~20）×76.39=458.34~1527.8r/min查表17-1，符合條件的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，綜合考慮電機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和總傳動比，選Y132S-6-B3，滿載轉(zhuǎn)速為960r/minY系列IP44封閉式籠型三相異步電動機。P筒=1.62kwη=0.859P電=1.887kwp額=3kwn筒=76.39r/minn電=458.34~1527.8r/minY132S-6-B3，額定功率3kw，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，效率0.83設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、分配原則2、計算總傳動比3、分配傳動比1、計算功率2、計算轉(zhuǎn)速3、計算轉(zhuǎn)矩三、計算總傳動比及分配各級的傳動比各級傳動比應(yīng)在合理的范圍內(nèi)：i帶=2~4i齒輪=3~6各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，傳動比應(yīng)滿足：i帶＜i齒輪i=n電/n筒=960/76.39≈12.57取i=12，速度偏差為4.7%<5%，可行。根據(jù)上述原則分配傳動：i帶=3i齒輪=i/i帶=4四、運動及動力參數(shù)計算0軸:P0，n0，T01軸:P1，n1，T12軸:P2，n2，T23軸:P3，n3，T3P0=P電=P額.η電=3×0.83=2.490kwP1=P0.η帶=2.49×0.96=2.390kwP2=P1.η齒.η軸承=2.39×0.97×0.99=2.295kwP3=P2.η聯(lián)軸器.η軸承=2.295×0.99×0.99=2.249kwn0=n電=960r/minn1=n0/i帶=960/3=320r/minn2=n1/i齒=320/4=80r/minn3=n2/1=80r/minT0=9550×P0/n0=24.770N.MT1=9550×P1/n1=71.327N.MT2=9550×P2/n2=273.966N.MT3=9550×P3/n3=268.474N.Mi=12i帶=3i齒輪=4P0=2.490kwP1=2.390kwP2=2.295kwP3=2.249kwn0=960r/minn1=320r/minn2=80r/minn3=80r/minT0=24.770N.MT1=71.327N.MT2=273.966N.MT3=268.474N.M設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、計算設(shè)計功率Pd2、確定帶型3、定帶輪的基準直徑4、定帶的基準長度和中心距5、驗算小帶輪的包角6、確定帶的根數(shù)7、確定帶的初拉力F08、作用在軸上的載荷FQ9、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。五、傳動零件的設(shè)計（一）皮帶傳動的設(shè)計Pd=kA*P0kA——工作情況系數(shù)，見機械技術(shù)基礎(chǔ)P216表14-8，取kA=1.1，則Pd=1.1×2.490=2.739kw據(jù)Pd和n0，查機械技術(shù)基礎(chǔ)P216圖14-8普通V帶選型圖，選A型帶查機械技術(shù)基礎(chǔ)P208表14-2普通V帶輪最小直徑及基準直徑系列，A帶dmin=75mm由d1>dmin，按帶輪的基準直徑系列取d1=100mm1）初定中心距a0據(jù)0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)得：280<a0<800，取a0=540mm2）初定帶基準長度根據(jù)L0由表14-3選取接近的基準長度Ld=1800mm3）計算實際的中心距：考慮帶傳動的安裝、調(diào)整和V帶張緊的需要,中心距變動范圍：(a-0.015Ld)~(a+0.015Ld)即：550~604合格查機械技術(shù)基礎(chǔ)P214表14-5單根普通V帶的基本額定功率P0，據(jù)d1=100mm,n=960r/min，取P0=0.97查機械技術(shù)基礎(chǔ)P215表14-6單根普通V帶額定功率的增量△P0，據(jù)帶型A，i=3,n=960r/min，取△P0=0.11查機械技術(shù)基礎(chǔ)P215表14-7包角修正系數(shù)kα，據(jù)α1=160.13取kα=0.95查機械技術(shù)基礎(chǔ)P208表14-3帶長修正系數(shù)kL，據(jù)帶型A,Ld=1800mm，取kL=1.01V帶標記：A18003GB11544-1997由表14-1得單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m1）帶輪的材料：v≤30m/s，常用鑄鐵HT150或HT200，轉(zhuǎn)速高時采用鑄鋼；小功率時，采用鑄鋁或塑料。據(jù)采用HT1502）帶輪的結(jié)構(gòu)：輪緣、輪轂、輪輻帶輪的槽角：34°、36°、38°3）帶輪直徑：查機械技術(shù)基礎(chǔ)P209表14-4普通V帶輪的輪槽尺寸知：小帶輪：A3×100SGB10412-1989φ=34°大帶輪：A3×300pGB10412-1989φ=38°由電機Y132S-6-B3查機械設(shè)計書P204表17-3可知：輪轂孔的直徑d0=38mm，L=（1.5～2）d0=67mmPd=2.739kwA型帶d1=100mmv=5.024m/sd2=300mma0=540mmL0=1726.519mmLd=1800mma=577mm中心距變動范圍為：550~604mm包角合格P0=0.97kw△P0=0.11kwkα=0.95kL=1.01Z=3V帶標記：A18003GB11544-1997F0=145.845NFQ=861.948NHT150小帶輪：A3×100SGB10412-1989φ=34°大帶輪：A3×300pGB10412-1989φ=38°設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、選擇齒輪材料和熱處理方法2、按齒面接觸疲勞強度計算小齒輪直徑d13、確定齒輪的主要參數(shù)和計算幾何尺寸（二）齒輪傳動設(shè)計本設(shè)計采用一級減速器中的直齒圓柱齒輪傳動，該減速器由電機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)。傳遞功率P=2.390kw，傳動比i=4，n1=320r/min，T1=71327N.mm減速器是閉式傳動，可以采用軟齒面，查機械技術(shù)基礎(chǔ)P252表16-5和表16-6，選用小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)240HBS；大齒輪材料為45鋼，正火200HBS；精度等級：查表16-7運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度。查機械設(shè)計基礎(chǔ)P258圖16-26，取σFlim1＝230MPa，σFlim2＝210MPa查機械設(shè)計基礎(chǔ)P260圖16-29，取σHlim1＝580MPa，σHlim2＝540MPa查表16-9取SHmin=1，SFmin=1已知i=4，T1=71327N.M，查機械設(shè)計基礎(chǔ)P256表16-8，取載荷系數(shù)K=1.2；查機械設(shè)計基礎(chǔ)P259表16-10，取φd=1；[σH]取較小的[σH2]=540Mpa，1）定齒數(shù)取Z1=24，則Z2=iZ1=962）定模數(shù)取m=2.5mm3）計算齒輪傳動中心距4）計算齒輪的幾何參數(shù)5）校核齒輪傳動的彎曲疲勞強度查圖16-25取標準齒輪（X=0）的復(fù)合齒形系數(shù)YFS1=4.3，YFS2=3.956）齒輪傳動的精度等級7）繪制齒輪結(jié)構(gòu)圖（見附件1）小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)240HBS大齒輪：45鋼，正火200HBS；[σH1]=580Mpa[σH2]=540Mpa[σF1]=230Mpa[σF2]=210Mpad1≥54.87mmZ1=2，Z2=96m=2.5mma=150mmd1=60mmd2=240mmb=60mmb1=70mmb2=60mm齒根抗彎曲疲勞強度合格。8級精度設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、選擇軸的材料2、初步估算軸的最小直徑3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4、軸的強度校核1、選擇軸的材料2、初步估算軸的最小直徑3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4、軸的強度校核六、軸的設(shè)計計算(一)輸入軸的設(shè)計計算考慮軸的使用要求，軸的制造成本，選擇45鋼正火處理，硬度170~217HBS。

1）軸的結(jié)構(gòu)分析

初定軸的結(jié)構(gòu)為階梯軸，由于是直齒圓柱齒輪，在傳動中只受徑向作用力，所以選用深溝球軸承。

軸的結(jié)構(gòu)初定如下：2）確定各軸段的直徑和長度

根據(jù)各軸段的直徑確定原則，各軸段的直徑確定如下：查課程設(shè)計手冊P120表12-1，參照直徑標準選擇軸承型號為6208，其內(nèi)徑d3=40mm（d7=40mm）d4=48mm（d6=48mm），L4=10mm（L6=10mm）1）計算兩軸承支座之間的跨距

L=18+2*10+70=108mm2）繪制軸的受力簡圖3）計算支座反力，繪制軸的彎矩圖b）水平面內(nèi)：4）計算轉(zhuǎn)矩并繪制軸的轉(zhuǎn)矩圖5）計算當(dāng)量彎矩并繪制軸的當(dāng)量彎矩圖6）對危險截面校核強度(二)輸出軸的設(shè)計計算考慮軸的使用要求，軸的制造成本，選擇45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217~255HBS。

1）軸的結(jié)構(gòu)分析軸向：軸環(huán)或軸肩，套筒；

周向：平鍵、過渡配合或過盈配合。

初定軸的結(jié)構(gòu)為階梯軸，由于是一級減速器，所以齒輪應(yīng)在減速器中對稱布置；由于是直齒圓柱齒輪，在傳動中只受徑向作用力，所以選用深溝球軸承。2）確定各軸段的直徑和長度

根據(jù)各軸段的直徑確定原則，各軸段的直徑確定如下：1)計算兩軸承支座之間的跨距L=13+10+58+10+13=104mm2）繪制軸的受力簡圖3）計算軸上的作用力其中：T為從動輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩T=273966N.mmd為從動輪的分度圓直徑d=240mmα為齒輪分度圓壓力角α=20°4）計算支座反力，繪制軸的彎矩圖傳動力作用點所承受的彎矩最大，對該截面設(shè)定為Ⅰ-Ⅰ截面；另外軸段③上承受了較大彎矩的部位是與軸段④連接的直徑變化處，對該截面設(shè)定為Ⅱ-Ⅱ截面。垂直平面內(nèi)：徑向力布置于兩支反力的中間，且距離相等垂直面內(nèi)的受力圖和彎矩圖繪制如下：b)水平面內(nèi)：圓周力布置于兩支反力的中間，且距離相等水平面內(nèi)的受力圖和彎矩圖繪制如下：c)求合成彎矩并繪制合成彎矩圖,圖如下：I-I截面：Ⅱ-Ⅱ截面：5）計算轉(zhuǎn)矩并繪制軸的轉(zhuǎn)矩圖軸上所承受的轉(zhuǎn)矩與齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩相等故T=273966N.mm，圖如下6）計算當(dāng)量彎矩并繪制軸的當(dāng)量彎矩圖，圖如下：對于減速器而言,軸所承受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力一般可按脈動循環(huán)變化考慮,取α=0.6由于在軸的最細段承受較大的轉(zhuǎn)矩，因此對最細段也要校核其強度。最細段的當(dāng)量彎矩為：7）對危險截面校核強度Ⅰ-Ⅰ截面：45鋼正火處理硬度170~217HBSd=30mmd1=30mmL1=60mmd2=35mmL2=70mm軸承型號為6208d7=d3=40mmL3=16mmd6=d4=48mmL6=L4=10mmd5=65mmL5=70mmL=108mmFt=2377.57NFr=865.36NMIV=23364.81N.mmMIH=64194.31N.mmMI=68314.16N.mmT=71327N.mmM1e左=80612.27N.mmM1e右=68314.16N.mmMe=42796.2N.mm合格45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217~255HBSd=63mmd6=63mmL6=140mmd5=75mmL5=48mmd4=80mmL4=34mmd1=80mmL1=18mmd3=95mmL3=58mmd2=105mmL2=10mmL=104mmFt=2283.05NFr=830.96NMIV=21604.96NMⅡV=9556.04N.mmMIH=59359.3N.mmMⅡH=26255.08N.mmMI=63168.84N.mmMⅡ=27940.06N.mmT=273966N.mmMIe左=63168.84N.mmMIe右=176099.28N.mmMe=164379.60N.mm合格設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、輸入軸軸承壽命校核2、輸出軸軸承壽命校核1、輸入軸鍵的選擇與校核2、輸出軸鍵的選擇與校核七、滾動軸承的選擇及校核2×8×300×10=48000hFA1=432.68N，F(xiàn)A2=1188.78NFA==1265.073NFB1=432.68N，F(xiàn)B2=1188.78NFB=1265.073N取Fr=1265.073N(2)計算當(dāng)量動載荷PP=1265.073N(3)查課程設(shè)計P121表12-1深溝球軸承（ε=3）6208C=29500N；查機械技術(shù)基礎(chǔ)P308表19-6、表19-7取ft=1fp=1.5；又知n1=320r/minLh=195679h＞48000h取Fr=1214.69N(2)計算當(dāng)量動載荷PP=1214.69N(3)查課程設(shè)計P121表12-1深溝球軸承（ε=3）6216C=71500N；查機械技術(shù)基礎(chǔ)P308表19-6、表19-7取ft=1fp=1.5；又知n2=80r/minLh=12589450h＞48000h八、鍵聯(lián)接選擇和計算48000hFA=1265.073NFB=1265.073NFr=1265.073NP=1265.073NC=29500Nε=3ft=1fp=1.5Lh=19567hFr=1214.69NP=1214.69NC=71500Nε=3ft=1fp=1.5Lh=12589450h合格合格Lx=82mm合格設(shè)計項目設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果九、聯(lián)軸器的選擇查聯(lián)軸器的載荷分類及工況系數(shù)T=KA.Tn=1.5×273.966=410.949N.M由軸孔d=63mm可知，選彈性套柱銷聯(lián)軸器查課程設(shè)計書P147表14-4選LT8KA=1.5T=410.949