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

1、机械设计课程设计设计计算说明书 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.4三、计算总传动比及分配各级的传动比.5四、运动参数及动力参数计算.5五、齿轮传动的设计计算.11六、轴的设计计算.15七、键联接的设计计算.20八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计21九、润滑与密封.23十、设计总结 24一、传动方案拟定1、设计题目：设计用于带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器2、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%3、原始数据：运输带工作拉力F=900N；带速度V=1.5m/s；卷筒直径D=270mm。4、运动简图如下：二、电动机的选择1、电动机类型的选择由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不方便，因此选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。Y系列三相异步电动机结构简单、工作可靠、维护方便，适用于不易燃、不易爆和无特殊要求的场合下使用。2、电动机功率选择（1）传动装置总效率总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9

2、920.980.990.96=0.876%（2）电动机工作所需的功率： 3、确定电动机转速计算滚筒工作机的转速nw，由表2-2常用减速器的类型、特点及应用1查得，单级直齿圆柱齿轮减速器的一般传动比范围是故电动机转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500r/min。由表20.1Y系列封闭式三相异步电动机技术数据2得出，符合计算结果的有以下两种：Y112M-6和Y100L1-4。4、确定电动机型号 Y112M-6此电动机转速低，转速低，尺寸大。而因此选择型号为Y100L1-4的电动机。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、传动装置总传动比2、分配各级传动比（1） 由表2-1常用减速器的类型、特点及应用3查取V带传动的传动比为: 齿轮的传动比：四、传动装置的运动及动力参数计算1、计算各轴转速电动机轴为轴，高速轴为轴，低速轴为轴，筒轴为轴，则2、各轴的输入功率PI=Pd=1.35 KWPII=PI带=1.350.96=1.296KWPIII=PII轴承齿轮=1.2960.990.98=1.257KWP= PIII轴承联轴器=1.2570.99

3、2=1.232KW3、各轴输入扭矩TI=9550Pd/nm=95501.35/1430=9.016 NmTII=9550PII/n=95501.296/477=25.947NmTIII=9550PIII/n=95501.257/106.236=112.997NmT=9550P/nII=95501.232/106.9=110.061Nm五、传动零件的设计计算：1、设计V带（1）确定V带型号kA=1.2 PC=KAPd=1.21.35=1.62KW根据=1.62KW =1430r/min,选择z型，d1=90mm大轮的基准直径： d2= id1(1-)=390（1-0.02）=264.6mm取d2=265mm为带传动的弹性滑动。(2)验算带速： 在5m/s-25m/s范围，带速合适。（3）确定V带基准长度和中心距：根据：可得a0=1.5(d1+d2)=510mm，初选中心距=500mm带长：取。计算实际中心距：(4)验算小带轮包角： (合适)(5)求V带根数： 根据dd1和n1查表可得P1=0.36kw，且传动比i=31，根据带型得P=0.03 查表的Ka=0.95，KL=1.16 取Z=

4、4根。（6）求作用在带轮轴上的压力：查表得q=0.06kg/m，故得单根V带的初拉力：作用在轴上压力：。2、齿轮设计计算（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，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)按轮齿弯曲强度设计计算齿轮精度用8级，取载荷系数K=1.2，齿宽系数， 传动比i齿=4.490 取最小齿轮数Z1=20，则Z2=iZ1=4.49020=89.8，取Z2=90 U=Z2/Z1=4查表p195得d=1.1；载荷系数K=1.2；弹性系数ZH=2.5；许用应力Hlim1=610MPa，Hlim2=500MPa；接触疲劳按一年300个工作日计算，两班制即连续工作12h得： N1=60njtn=604771030012=1.030109 N2=N1i=2.293108 查曲线的ZN1=1，ZN2=1.05；且按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0，则得：H1=Hlim1ZN1/SHmi

5、n=61011=610 MPaH2=Hlim2ZN2/SHmin=5001.051=525MPa所以得：模数：m=d1/Z1=52.808/20=2.640mm,按标准取得m=2.5mm（3）校核齿根弯曲疲劳强度分度圆直径d1=mZ1=2.520=50mmd2=mZ2=2.590mm=225mm齿宽b=dd1=1.150mm=55mm取b1=60mm；b2=55mm （4）齿形系数YFs 查复合齿轮系数图和应力修正系数得： YFa1=2.93,YFa2=2.28YSa1=1.56,YSa2 =1.64（5）许用弯曲应力F，查表： =480MPa =340MPa计算许用应力：F1=FE1 /SF=480/1.25=384MpaF2= FE2 /SF =340/1.25=272Mpa校核计算：F1=2k T1YFa1YS a1/b1m =21.23.911102.931.56/(552.520)=62.405MPa F1F2=F1YF a2 YS a2/ YF a1YS a1 =51.051Mpa F2所以符合齿根弯曲疲劳强度极限（6）计算齿轮传动的中心距a=(d1+d2)/2= (50+

6、225)/2=137.5mm（7）计算圆周速度=n1d1/601000=3.14476.66750/601000=1.247m/s因为m/s，故取级精度合适（8）总结名称代号小齿轮（mm）大齿轮（mm）中心距a137.5传动比i4.49模数m2.5齿数z2090分度圆直径d50225齿顶高 2.5齿根高3.125齿顶圆直径55230齿根圆直径43.75218.75齿宽 5560六、轴的设计计算1、 从动轴的设计（1）选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为45号钢，调质处理。查表可知：b=650Mpa，s=360Mpa，-1b=300, b+1=215Mpa，0b=102Mpa，-1b=60Mpa（2）按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：dC，45钢取C=118则d118(1.257/106.236)1/3mm=26.89mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=30mm（3）齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩：T=9550P/n=95501.257/106.236=112.997 N齿轮作用力

7、：圆周力：Ft=2T/d=2112997/50N=4500N径向力：Fr=Fttan200=1004tan200=1637.6N2、轴的结构设计轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。（1）联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查表得联轴器的型号为HL3联轴器：3582 GB5014-85（2）确定轴上零件的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）确定各段轴的直径将估算轴d=30mm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=35mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=40mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=45mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴

8、环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=40mm. (4)选择轴承型号.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）确定轴各段直径和长度段：d1=30mm 长度取L1=50mmII段:d2=35mm 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根据密封盖的宽度，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+19+55）=96mmIII段直径d3=40mm L3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=45mm长度与右面的套筒相同，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d2=225mm求转矩：已知T2=112.997Nm求圆周力Ft=2T2/d2= 2112997/225=1004 N求径向力FrFr=Fttan=1004tan200=365N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm3、绘制弯矩图（1）轴受力简图和垂直面弯矩图轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.36/2=365NFAZ=FBZ=Ft/2=1/2=1004N

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