机械设计基础课程设计说明书-- 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器

机械设计基础课程设计说明书 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器 机械设计基础课程设计说明书 设计题目 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器 目 录一、传动方案拟定3二、电动机的选择3三、计算总传动比及分配各级的传动比4四、运动参数及动力参数计算4五、传动零件的设计计算5六、轴的设计计算8七、键联接的选择及计算15八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算15九、润滑与密封16十、设计小结16十一、参考资料目录17 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的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%（2） 原始数据：滚筒圆周力F=950N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=240mm。运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：总=带×2轴承×齿轮×联轴器×滚筒=0.96×0.992×0.98×0.99×0.96=0.876(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000总=950×1.5/1000×0.876=1.627KW3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=60×1000V/D=60×1000×1.5/×240=119.427r/min根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=36，则合理总传动比i的范围为i=624，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（624）×119.366=716.1962864.784r/min符合这一范围的同步转速有940 r/min和1430r/min。由指导书表14-1查出有两种适用的电动机型号、如下表方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）启动转矩最大转矩KW同转满转额定转矩额定转矩1Y112M-62.210009402.02.22Y100L1-42.2150014302.22.3综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较三种方案可知：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。故选择电动机型号Y100L1-4。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L1-4。其主要性能：额定功率：2.2KW，满载转速1430r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1430/119.427=11.9742、分配各级传动比（1） 取i带=3（2） i总=i齿×i 带（3） i齿=i总/i带=11.974/3=3.991四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nm/i带=1430/3=476.667(r/min)nII=nI/i齿=476.667/3.991=119.435(r/min)滚筒nw=nII=476.667/3.991=119.435(r/min)2、 计算各轴的功率（KW）PI=Pd×带=1.627×0.96=1.605KWPII=PI×轴承×齿轮=1.605×0.99×0.98=1.557KWPIII= PII×轴承×联轴器=1.557×0.99²=1.526KW3、 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550×1.627/1430=10.866N·mTI=9.55p1入/n1 =9550x1.605/476.667=32.156N·mTII=9.55p2/n2=9550x1.557/119.435=124.497N·mTIII=9.55p3/n3=9550x1.526/119.435=122.019N·m五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由课本P218表13-8得：kA=1.2 P=1.627KWPC=KAP=1.2×1.627=1.952KW据PC=1.952KW和n1=1430r/min由课本P219图13-15得：选用Z型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本P214表13-3，取dd1=90mm>dmin=75 dd2=i带dd1(1-)=3×90×(1-0.02)=264.60 mm 由课本P219表13-9，取dd2=265 带速V：V=dd1n1/60×1000 =×90×1430/60×1000 =6.735m/s在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心距初定中心距a0=1.5(dd1+dd2)=1.5×(90+265)mm=532.5 mm取a0=500，符合0.7(dd1+dd2)< a0<2(dd1+dd2)Ld=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+3.14×(90+265)/2+(265-90)2/4×500=1572.66mm根据课本P212表（13-2）选取相近的Ld=1600mm确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1572.66)/2=513.67mm(4)验算小带轮包角1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a=1800-57.30×(265-90)/513.67=160.480>1200（适用）（5）确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本图13-3得 P1=0.36KW由式得传动比i=dd2/dd1(1-)=265/90×（1-0.02）=3.00i1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查课本表13-5P1=0.03查课本表13-7，得K=0.95；查表13-2得 KL=1.16Z= PC/(P1+P1)KKL=3.3/(1.4+0.17) ×0.94×0.99=4.542 (取5根)(6)计算轴上压力由课本表13-1查得q=0.06kg/m，由课本式（13-17）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x1.952/5x6.735 (2.5/0.95-1)+0.06x6.7352 =50.010kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=2×5×134.3sin(158.67o/2)=492.862N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅课本表11-1，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1确定有关参数如下：传动比i齿=3.991取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3.991×20=79.82取z2=80 u=Z2 /Z1=80/20=4由课本表11-6取d=1.1(3)转矩T1T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×1.952/476.667=39.108N·mm(4)载荷系数k : 取k=1.2由课本P171表11-4弹性系数Z=188 Z=2.5(5)许用接触应力HH= Hlim ZN/SHmin 由课本表11-1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=60×476.667×10×300×18=1.544x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.869×108查辅导书课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 (6712×kT1 (u+1)/duH2)1/3d1 =52.808mm 模数：m=d1/Z1=52.808/20=2.640mm取课本P57标准模数第一数列上的值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度 bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×80mm=200mm齿宽：b=dd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mm b1=60mm(7)复合齿形因数YFs由课本P173图11-8得：YFa1=2.93,YFa2=2.28由课本P174 图11-9得：YSa1=1.56,YSa2 =1.64(8)许用弯曲应力F根据课本P166： =480MPa =340MPaF= FE /SF由课本图6-41得弯曲疲劳极限bblim应为： bblim1=490Mpa bblim2 =410Mpa由课本图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为F1=FE1 /SF=480/1.25=384MpaF2= FE2 SF =340/1.25=272Mpa校核计算F1=2k T1YFa1YS a1/b1m Z =2×1.2×3.911×10×2.93×1.56/(55×2.5×20)=62.405MPa< F1F2=F1YF a2 YS a2/ YF a1YS a1 =51.051Mpa< F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度=n1d1/60×1000=3.14×476.667×50/60×1000=1.247m/s因为m/s，故取级精度合适 六、轴的设计计算从动轴设计