机械设计专业课程设计单极圆柱齿轮减速器带式传动.doc

目 录一、传动方案拟定 2二、电动机选取 2三、计算总传动比及分派各级传动比3四、运动参数及动力参数计算 3五、传动零件设计计算 4六、轴设计计算 7七、键联接选取及计算14八、减速器箱体、箱盖及附件设计计算15九、润滑与密封16十、设计小结17十一、参照资料目录17 机械电子学院 3151周水 机械电子学院 二七年十二月二十七日一、传动方案拟定第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；滚筒直径D=220mm。运动简图二、电动机选取1、电动机类型和构造型式选取：按已知工作规定和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、拟定电动机功率：（1）传动装置总效率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.970.990.95=0.86(2)电机所需工作功率：Pd=FV/1000总=17001.4/10000.86 =2.76KW3、拟定电动机转速：滚筒轴工作转速：Nw=601000V/D=6010001.4/220=121.5r/min依照【2】表2.2中推荐合理传动比范畴，取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比范畴Ic=35，则合理总传动比i范畴为i=620，故电动机转速可选范畴为nd=inw=（620）121.5=7292430r/min符合这一范畴同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种合用电动机型号、如下表方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）传动装置传动比KW同转满转总传动比带齿轮1Y132s-6310009607.932.632Y100l2-431500142011.6833.89综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选取电动机型号Y100l2-4。4、拟定电动机型号依照以上选用电动机类型，所需额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100l2-4。其重要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分派各级传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.682、分派各级传动比（1） 取i带=3（2） i总=i齿i 带i齿=i总/i带=11.68/3=3.89四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 计算各轴功率（KW） PI=Pd带=2.760.96=2.64KW PII=PI轴承齿轮=2.640.990.97=2.53KW3、 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=95502.76/1420=18.56Nm TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26Nm TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58Nm 五、传动零件设计计算1、 皮带轮传动设计计算（1） 选取普通V带截型由课本1P189表10-8得：kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.22.76=3.3KW据PC=3.3KW和n1=473.33r/min由课本1P189图10-12得：选用A型V带（2） 拟定带轮基准直径，并验算带速由1课本P190表10-9，取dd1=95mmdmin=75dd2=i带dd1(1-)=395(1-0.02)=279.30 mm由课本1P190表10-9，取dd2=280带速V：V=dd1n1/601000=951420/601000 =7.06m/s在525m/s范畴内，带速适当。（3） 拟定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2500+3.14(95+280)+(280-95)2/4450=1605.8mm依照课本1表（10-6）选用相近Ld=1600mm拟定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm (4) 验算小带轮包角1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a=1800-57.30(280-95)/497=158.6701200（合用） （5） 拟定带根数单根V带传递额定功率.据dd1和n1，查课本图10-9得 P1=1.4KWi1时单根V带额定功率增量.据带型及i查1表10-2得 P1=0.17KW查1表10-3，得K=0.94；查1表10-4得 KL=0.99Z= PC/(P1+P1)KKL=3.3/(1.4+0.17) 0.940.99=2.26 (取3根) (6) 计算轴上压力由课本1表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式（10-20）单根V带初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承压力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23134.3sin(158.67o/2)=791.9N2、齿轮传动设计计算（1）选取齿轮材料与热解决：所设计齿轮传动属于闭式传动，普通齿轮采用软齿面。查阅表1 表6-8，选用价格便宜便于制造材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火解决，硬度为215HBS；精度级别：运送机是普通机器，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3拟定关于参数如下：传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= 20=77.8取z2=78 由课本表6-12取d=1.1(3)转矩T1T1=9.55106P1/n1=9.551062.61/473.33=52660Nmm(4)载荷系数k ： 取k=1.2(5)许用接触应力HH= Hlim ZN/SHmin 由课本1图6-37查得：Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算N1=60473.331030018=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查1课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05按普通可靠度规定选用安全系数SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3=49.04mm 模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本1P79原则模数第一数列上值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度 bb=2KT1YFS/bmd1拟定关于参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.578mm=195mm齿宽：b=dd1=1.150mm=55mm取b2=55mm b1=60mm(7)复合齿形因数YFs 由课本1图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95 (8)许用弯曲应力bb依照课本1P116：bb= bblim YN/SFmin由课本1图6-41得弯曲疲劳极限bblim应为： bblim1=490Mpa bblim2 =410Mpa由课本1图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳最小安全系数SFmin ：按普通可靠性规定，取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpabb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa校核计算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa/=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸拟定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 4.3 齿轮构造设计 小齿轮采用齿轮轴构造，大齿轮采用锻造毛坯腹板式构造大齿轮关尺寸计算如下：轴孔直径 d=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=196-24.5-28= 171(mm)取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（170-80）=22.5(mm) 取=20(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1齿轮工作如图2所示：六、轴设计计算 从动轴设计 1、选取轴材料 拟定许用应力 选轴材料为45号钢，调质解决。查2表13-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知：b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴最小直径 单级齿轮减速器低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从构造规定考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查2表13-5可得，45钢取C=118 则d118(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm 考虑键槽影响以及联轴器孔径系列原则，取d=35mm 3、齿轮上作用力计算 齿轮所受转矩：T=9.55106P/n=9.551062.53/121.67=198582 N 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=2198582/195N=2036N 径向力：Fr=Fttan200=2036tan200=741N 4、轴构造设计 轴构造设计时，需要考虑轴系中相配零件尺寸以及轴上零件固定方式，按比例绘制轴系构造草图。 （1）、联轴器选取 可采用弹性柱销联轴器，查2表9.4可得联轴器型号为HL3联轴器：3582 GB5014-85 （2）、拟定轴上零件位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位 （3）、拟定各段轴直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆以便以及零件固定规定，装轴处d3应不不大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应不不大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位同步,还应满足右侧轴承安装规定,依照选定轴承型号拟定.右端轴承型号与左端轴承相似,取d6=45mm. (4)选取轴承型号.由1P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm. (5）拟定轴各段直径和长度段：d1=35mm 长度取L1=50mmII段:d2=40mm 初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应依照密封盖宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+20+9+55）=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=50mm长度与右面套筒相似，即L4=20mm段直径d5=52mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm(6)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=195mm求转矩：已知T2=198.58Nm求圆周力：Ft依照课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=198.58/195=2.03N求径向力Fr依照课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=2.03tan200=0.741N由于该轴两轴承对称，因此：LA=LB=48mm(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称，知截面C弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=0.37962=17.76Nm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1.01962=48.48Nm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63Nm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=198.58Nm(6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=0.2，截面C处当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=51.632+(0.2198.58)21/2=65.13Nm(7)校核危险截面C强度由式（6-3）e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1453=7.14MPa -1b=60MPa该轴强度足够。 积极轴设计 1、选取轴材料 拟定许用应力 选轴材料为45号钢，调质解决。查2表13-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知：b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴最小直径 单级齿轮减速器低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从构造规定考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查2表13-5可得，45钢取C=118 则d118(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm 考虑键槽影响以系列原则，取d=22mm 3、齿轮上作用力计算 齿轮所受转矩：T=9.55106P/n=9.551062.64/473.33=53265 N 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=253265/50N=2130N 径向力：Fr=Fttan200=2130tan200=775N 拟定轴上零件位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 ，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位， 4 拟定轴各段直径和长度初选用6206深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长36mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(2)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=50mm求转矩：已知T=53.26Nm求圆周力Ft：依照课本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=253.26/50=2.13N求径向力Fr依照课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=2.130.36379=0.76N两轴承对称LA=LB=50mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2) 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38100/2=19Nm(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1.065100/2=52.5Nm(4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83Nm(5)计算当量弯矩：依照课本P235得=0.4Mec=MC2+(T)21/2=55.832+(0.453.26)21/2=59.74Nm(6)校核危险截面C强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1303)=22.12Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够（7） 滚动轴承选取及校核计算 一从动轴上轴承依照依照条件，轴承预测寿命Lh=1030016=48000h (1)由初选轴承型号为：6209, 查1表14-19可知:d=55mm,外径=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷C=31.5KN，基本静载荷CO=20.5KN， 查2表10.1可知极限转速9000r/min （1）已知nII=121.67(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N依照课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N(3)求系数x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63依照课本P265表（14-14）得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 预期寿命足够 二.积极轴上轴承: (1)由初选轴承型号为:6206 查1表14-19可知:d=30mm,外径=62mm,宽度B=16mm,基本额定动载荷C=19.5KN,基本静载荷CO=111.5KN, 查2表10.1可知极限转速13000r/min 依照依照条件，轴承预测寿命Lh=1030016=48000h （1）已知nI=473.33(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1129N依照课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N(3)求系数x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63依照课本P265表（14-14）得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 预期寿命足够 6.3 联轴器选取 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊规定，考虑拆装以便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550=202.290选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器关于参数七、键联接选取及校核计算1依照轴径尺寸，由1中表12-6高速轴(积极轴)与V带轮联接键为：键836 GB1096-79大齿轮与轴连接键为：键 1445 GB1096-79轴与联轴器键为：键1040 GB1096-792键强度校核 大齿轮与轴上键 ：键1445 GB1096-79bh=149,L=45,则Ls=L-b=31mm圆周力：Fr=2TII/d=2198580/50=7943.2N挤压强度：=56.93125150MPa=p因而挤压强度足够剪切强度：=36.60120MPa=因而剪切强度足够键836 GB1096-79和键1040 GB1096-79依照上面环节校核，并且符合规定。八、减速器箱体、箱盖及附件设计计算1、减速器附件选取通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面批示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M181.5依照机械设计基本课程设计表5.3选取恰当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上螺钉：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱体重要尺寸：(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1= 4.0625 取z=8 (2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8 (3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.58=12 (4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.58=12 (5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.58=20 (6)地脚螺钉直径df =0.036a+12= 0.036122.5+12=16.41(取18) (7)地脚螺钉数目n=4 (由于a250) (8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.7518= 13.5 (取14) (9)盖与座连接螺栓直径 d=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取10) (10)连接螺栓d间距L=150-200 (11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4 (取6) (13)定位销直径d=(0.7-0.8)d=0.810=8 (14)df.d1.d2至外箱壁距离C1 (15) Df.d2 (16)凸台高度：依照低速级轴承座外径拟定，以便于扳手操作为准。(17)外箱壁至轴承座端面距离C1C2510(18)齿轮顶圆与内箱壁间距离：9.6 mm (19)齿轮端面与内箱壁间距离：=12 mm (20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (2)轴承端盖外径d3 D轴承外径(2)轴承旁连接螺栓距离：尽量接近，以d1和d3互不干涉为准，普通取.九、润滑与密封1.齿轮润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不不大于10mm，因此浸油高度约为36mm。2.滚动轴承润滑由于轴承周向速度为，因此宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油选取齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封办法选用选用凸缘式端盖易于调节，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴直径拟定为GB894.1-86-25轴承盖构造尺寸按用其定位轴承外径决定。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研精神。对于每一种事物都会有第一次吧，而没一种第一次似乎都必要经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，也许需要持续几种小时、十几种小时不断工作进行攻关；最后出成果瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中浮现问题几乎都是过去所学知识不牢固，许多计算办法、公式都忘光了，要不断翻资料、看书，和同窗们互相探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃念头，但始终坚持下来，完毕了设计，并且学到了，应当是补回了许多此前没学好知识，同步巩固了这些知识，提高了运用所学知识能力。十一、参照资料目录1机械设计基本课程设计，高等教诲出版社，陈立德主编，7月第2版；2 机械设计基本，机械工业出版社 胡家秀主编 7月第1版F=1.7KNV=1.4m/sD=220mm总 =0.86Pd=2.76KWNw=121.5r/minIc=35i=620nd=7292430r/minY100l2-4i总=11.68i带=3i齿3.89nI=473.33(r/min)nII=121.67(r/min)nw=121.67(r/min)PI=2.64KWPII=2.53KWTd=18.56NmTI=53.26NmTII =198.58NmPC=3.3KWV=7.06m/sLd=1605.8mma=497mm1=158.670Z=3F0=134.3kNFQ=791.9NZ1=20z2=78N1=1.36x109N2=3.4108m=2.5d1=50mmd2=195mmb1=60mmb2=55mmbb1= 490Mpabb2 =410Mpa中心矩a=122.5mm=1.23m/s