机械设计课程设计计算说明书带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器机电及自动化学院 08级测控技术与仪器02班设计者：陈尧奇学 号：0811212005指导教师：傅师伟目录一、传动方案拟定…………….………………………………4二、电动机的选择…………………………………………….5三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比…….……8四、传动装置的运动和动力设计…………………………….9五、齿轮传动的设计………………………………………….12六、传动轴的设计………………………….…………………15七、箱体的设计………..…………………….………………..22八、键连接的设计…………………………………………….24九、滚动轴承的设计…………………………………………..25十、润滑和密封的设计………………………………………..26十一、联轴器的设计…………………………………………..27十二、设计小结………………………………………………..27一、设计题目：带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器二、工作条件：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差为5%。

三、原始数据已知条件 题号2传送带拉力F(N)3000输送带速度v（m/s）1.7滚筒直径D(mm)450每日工作时数T(小时)16传动工作年限（年）10四、设计工作量：1. 设计说明书一份2. 减速器装配图1张3. 减速器零件图2张计算过程及计算说明一、传动方案1.、原始数据：滚筒圆周力F=3000N；带速V=1.7m/s；滚筒直径D=450mm；η2η4η5η3η1二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式(1)：Pd = Pw/ηa　 (kw) 式(2)：Pw = FΧv/1000 (KW)因此　　 Pd = F×v/1000ηa　 (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：ηa =η1×η2３×η3×η4×η5式中：一级减速器齿轮传动效率η1取0.985；滚动轴承传动效率η2取0.994；齿轮联轴器传动效率η3取0.99；卷筒传动效率η4 取0.96；链传动效率η5取0.925；则：　ηa　=0.985×0.994３×0.99×0.96×0.925　　 =0.8504所以：电机所需的工作功率：　　　　Pd　= F×v/1000ηa =(3000×1.7)/(1000×0.8504) =6.0 (kw) 启动功率Pd0=1.25χPd=1.25χ6.0=7.5kw3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒＝60×1000·V/（π·D） =(60×1000×1.7)/（π·４5０）　　　　　 =72.2 r/min根据手册Ｐ７表１推荐的传动比合理范围，圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1’=3～６。

链传动比i2’=２～6 则总传动比理论范围为：i’＝６～36故电动机转速的可选范为 nd=i’×n卷筒　　　　　 =(16～36)×72.2 =433.2～2599.2 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由相关手册查出三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)电动机重量kg参考价格同步转速满载转速1Y132M-47.5150014408112002Y160M-67.5100097012015003Y160L-87.57507201502100综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合此选定电动机型号为Y160M-6，电动机主要外形和安装尺寸：机座号D(mm)E(mm)F(mm)G(mm)160M481101442.5三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为： i’=nd/n卷筒=970/72.2=13.4349总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比i’= i1’× i2’ （式中i1’、 i2’分别为圆柱齿轮传动一级减速器传动比和链传动比） 2、分配各级传动装置传动比： 又i1’=3～６，i2’=２～6 且链传动比一般高于齿轮传动比，齿轮和链传动比一般低于4较好取i1’=3.5则i2’＝ i’/i1’= 13.4349/3.5＝3.84四、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率 （KW）TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩 （N·m）nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转速 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： Ⅰ轴：nⅠ=nm/ 1=970 r/min　　Ⅱ轴：nⅡ= nⅠ/ i’1 =970/3.5=277.1 r/min卷筒轴：nⅢ= nⅡ/ i2’ =277.1/3.84=72.3 r/min（2）计算各轴输入的功率：Ⅰ轴： PⅠ=Pd×η3 =6.0×0.99=5.94kwⅡ轴： PⅡ= PⅠ×η2×η1 =5.94×0.994×0.985　 =5.82kwⅢ轴： PⅢ= PⅡ×η2×η4 =5.82×0.994×0.925=5.35kw各轴输出功率Ⅰ轴： PⅠ’= PⅠ×η2 =5.94×0.994=5.90kwⅡ轴： PⅡ’= PⅡ×η2 =5.82×0.994　 =5.79kwⅢ轴： PⅢ’= PⅢ×η2 =5.35×0.994=5.32kw计算各轴的输出转矩：电动机轴输出转矩为： Td=9550·Pd/nm=9550×6.0/970=59.07 N·m各轴输入转矩：Ⅰ轴： TⅠ= Td·1·η3=58.48N·m Ⅱ轴： TⅡ= TⅠ·i1’·η2·η1 =58.48×3.5×0.994×0.985=200.4 N·m卷筒轴输入轴转矩：T Ⅲ= TⅡ·i1’ ·η2·η5 =707.55 N·m计算各轴的输出转矩：T’Ⅰ= TⅠ×η轴承=58.48×0.994=58.13 N·mT’ Ⅱ= TⅡ×η轴承 =200.4×0.994=199.2 N·mT’ Ⅲ= TⅢ×η轴承 =703.31 N·m一级减速器齿轮传动效率η1=0.985；滚动轴承传动效率η2=0.994；齿轮联轴器传动效率η3=0.99；卷筒传动效率η4 =0.96；链传动效率η5取0.925；综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （N·m）转速nr/min传动比 i效率η输入输出输入输出电动机轴6.097010.99Ⅰ轴5.945.958.4858.139703.50.979Ⅱ轴5.825.79200.4199.20277.13.840.919卷筒轴5.355.32707.55703.3172.3五、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。

小齿轮选硬齿面，材料为40Cr，调质，齿面硬度为340HBS，大齿轮选软齿面，材料选用45号钢，调质，齿面硬度为300HBS齿轮精度都初选8级(2)初选主要参数 Z1=20 ，u=3.5 Z2=Z1·u=20×3.5=70①许用接触应力小齿轮σHlim1=2HBS+69=749Mpa大齿轮σHlim2=2HBS+69=669Mpa按较低计算[σH]2 调质处理SH=1.1则[σH]2=669/1.1=608MpaNH=60 nⅠ×t=60×970×10×16×300=798200000当HBS=300时，NH0=25000000有NH> NH0，所以KHL=1②许用弯曲应力查表取SF=2,单向传动取KFC=1小齿轮σFlim1=2HBS=612Mpa大齿轮σFlim2=2HBS=540Mpa 则 ③齿轮工作转矩：小齿轮： TⅠ=58480N·mm 大齿轮： TⅡ=200400 N·mm(3)按齿面接触疲劳强度计算小齿轮分度圆直径 d1≥ 初步计算时，取Kd=84，Ψd=1，Kβ=1.05d1≥ =50.21,取d1=60mm由之前选取Z1=20 ，Z2=Z1·u=20×3.5=70模数m= d1/ Z1=60/20=3,符合标准模数d1=60mma=m ·（Z1+Z2）/2=3×（20+70）/2=135mm(4)验算接触应力由八级精度，查的KV=1.16又查得：ZE=271（钢制齿轮）区域系数 ZH=2.5重合度系数 Zε=1（直齿轮）σH= = =439.2Mpa<[σH2]=608Mpa 接触强度足够(5)验算弯曲应力 小齿轮：Z1=20 ，YF1=4.15 大齿轮： Z2=70，YF2=3.74 有 >应验算大齿轮弯曲应力由= =49.33Mpa< 弯曲强度足够(6)几何尺寸计算小轮分度圆直径d1=m·Z1=3×20=60mm d2=m·Z2=3×70=210 mm齿轮啮合宽度b=Ψd·d1 =1.0×60=60mm取小齿轮宽度 b1=65 mm 大齿轮宽度b2=60mm 中心距a=m ·（Z1+Z2）/2=3×（20+70）/2。