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中南大学机械设计课程设计说明书 全套图纸加153893706设计题目：V带单级直齿圆柱齿轮减速器设 计 人：单 位：班学 号：指导老师：日 期：2009年1月7日星期三设计题目：V带单级直齿圆柱齿轮减速器设计要求：如下图，用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为 。双班制工作，有粉尘，批量生产。运输带曳引力F=4KN，运输带速度V=3m/s，卷筒直径D=600mm，使用年限为10年。图中1为电动机，2为带传动，3为单级齿轮减速器，4为联轴器，5为卷筒，6是传送胶带。设计及计算过程为方便计算见，以下的计算及说明中，带传动和齿轮传动中，均以高速轮作为1，低速轮为2.设计过程及说明一、确定传动方案由题目要求可知，需设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动工作条件：双班制工作，有分吃，批量生产，使用年限为10年。原始数据：运输带曳引力F=4KN；带速V=3.0m/s；滚筒直径D=600mm；使用年限10年。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9920.980.990.95=0.8672（2）输出功率：P输出=( 3 )电机所需的工作功率：P工作= P输出/=3、确定电动机转速：滚筒工作转速：由手册查知，一级齿轮减速器的传动比为36，V带的传动比为24，但在工程应用中，由于齿轮和带轮的传动比较大，容易是大齿轮或大带轮过大而成为飞轮，工程中常用的小于4，且也不宜过大，故电动机的转速范围为复合条件的常用的电动机转速有1000r/min，1500r/min。如果选用1000r/min的电动机，则总的传动比i=1000/95.5=10.47；而选用1500r/min的电动机，i=1500/95.5=15.7。相比而言，1000r/min的电动机的传动比要小，较好。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，可见转速为1000r/min的电动机较为合适，故选电动机转速n为1000r/min。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Y180L-6。主要参数如下：额定功率：15KW，满载转速970r/min，质量195kg，输出轴直径48mm。三、传动比的确定及分配1、总传动比i：2、传动比的分配：由手册推荐值选择齿轮传动比=3.5，V带的传动比=3，则=3*3.5=10.5。因为，误差小于5%，故可取。四、运动参数及动力参数的计算1、各轴转速的计算2、各轴功率的计算选大带轮和小齿轮的公共轴为轴1，大齿轮的轴为轴2，则3、各轴转矩的计算由可得:=3.80*N*mm,=1.29*N*mm五、传动零件的设计计算1、V带的设计计算（1）、V带带型的选择选择窄V带截型，取工作系数=1.2，则，由和及课本中的窄V带选型图可得，应选择SPA型窄V带。（2）、确定带轮的基准直径并检验带轮的速度窄V带选型图推荐小带轮的直径为90180mm，现选小带轮直径为=125mm。取=0.98，由于传动比=3，则=*(1-)=367.5mm，查手册取=355mm，则=2.90，i=*=2.90*3.5=10.15=i，符合总的传动比，故设计时要保证齿轮传动比为3.5不变。实际从动带轮转速：=带速=6.25m/s,在525m/s范围内，带速合适。（3）、确定带长和中心距由课本公式可得，中心距在336960mm之间。现取中心距=500mm，则V带理论长度为:=1780.4mm查V带基本长度表可得，应取V带长度为=1800mm，则实际中心距a为：a=509.8mm（4）、验算小轮包角由可知，所选的带轮直径，带长及中心距适用。（5）、确定带的根数由手册查得所选SPA型窄带的各参数如下:=2.98kw, =0.37kw, =0.93, 0.95则取Z=6，过载率为（6.08-6）/6=0.0135%,故满足条件。（6）、计算轴上的力查课本上V带截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，则单根V带初拉力为：作用在轴上的压力为：2、齿轮的设计计算（1）、选择齿轮材料及精度等级大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度197286HBS，小齿轮选用40Cr调质，硬度为217286HBS，都属于软齿面。按接触强度设计，按弯曲强度校核。根据课本上齿轮传动精度等级的选择及应用表选7级精度，齿面粗糙度Ra1.63.2m。(2)、按齿面接触疲劳强度设计由于齿轮传递的力及功率较大，现选择齿轮模数m=4，工作系数K=1.2，查手册知，45钢的抗接触疲劳极限为，40Cr调质后的抗接触疲劳极限为。取H=1，则。选择齿宽系数=0.9，则，取=22，则由d=m*Z可得，=88mm，=308mm=0.9，则b=0.9*=79.2mm取b=80mm，则=80mm，中心距a=（+）/2=198mm（3）、按弯曲强度校核齿轮查表可得，=1.57,=1.72,=2.89,=2.28取=1.25，由课本常用齿轮材料及其力学性能表可得：=410480Mpa，=560620Mpa由可得： =464Mpa，=360Mpa所以齿轮的抗弯曲强度足够。（4）、计算齿轮圆周速度=1.54m/s，合适。六、轴的设计计算两根轴都选用45#钢调质，硬度217255HBS1、初步估算轴的直径由手册查知，按扭剪强度估算轴径的公式为：。其中P为轴所传递的功率，n为轴的转速，是系数，实心时，=1，A与材料及受力有关，查手册可知，A=133144.可得：，故选取=50mm，=70mm。2、高速轴的设计及校核（1）、轴的结构设计、轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，小齿轮两端用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承都用套筒定位，则采用过渡配合固定。、确定轴各段直径和长度轴的最小直径=50mm，现选取各初轴肩的高度差为5mm，则安装滚动轴承的轴的直径d为60mm。初选用6212型深沟球轴承，其内径为60mm,外径为110mm，宽度为22mm。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。初取套筒长为20mm。根据上述各参数，画出轴的草图，由草图可得，两滚动轴承的支撑跨距为L=90+2*20+22=152mm(2)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已求得=88mm求转矩：已求得=3.80*求圆周力： 求径向力：因为该轴上两轴承对称，所以：LA=LB=76mm绘制该轴的受力图及扭矩图如下所示：由受力图可得:由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：（3）、校核危险截面C的强度该轴的强度足够。3、低速轴的设计算（1）、轴的结构设计、轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，小齿轮两端用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承都用套筒定位，则采用过渡配合固定。、确定轴各段直径和长度轴的最小直径=70mm，现选取各初轴肩的高度差为5mm，则安装滚动轴承的轴的直径d为80mm。初选用6216型深沟球轴承，其内径为80mm,外径为140mm，宽度为26mm。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。初取套筒长为20mm。根据上述各参数，画出轴的草图，由草图可得，两滚动轴承的支撑跨距为L=80+2*20+26=146mm。由于两根轴的长度较为接近，故实际设计时，为了保证美观性及加工的工艺性，在设计时应将两跟轴的支撑跨距选的同样长。(2)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已求得=308mm求转矩：已求得=1.29*求圆周力： 求径向力：因为该轴上两轴承对称，所以：LA=LB=76mm低速轴的受力图及扭矩图和高速轴的受力图及扭矩图相似，可参照上图。由受力图可得:由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：（3）、校核危险截面C的强度该轴的强度足够。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命L=1636510=58400h1、计算输入轴承已经选得输入轴承型号为6212型。（1）已知=970/2.90=334.5r/ min两轴承径向反力：由于该减速器为单级圆柱直齿齿轮减速器，故滚动轴承几乎不承受轴向力，.所以。查表可得：, (2)计算当量载荷查课本载荷系数表，取=1.1，则 (5)轴承寿命计算因为=，故取根据手册得6212型滚动轴承的Cr=47800N由于选择的是深沟球轴承，故=3查课本温度系数表取=1，则：预期寿命足够2、计算输出轴承已经选得输入轴承型号为6216型。（1）已知=95.5r/ min两轴承径向反力： 由于该减速器为单级圆柱直齿齿轮减速器，故滚动轴承几乎不承受轴向力，.所以。查表可得：, (2)计算当量载荷查课本载荷系数表，取=1.1，则 (5)轴承寿命计算因为=，故取=根据手册得6212型滚动轴承的Cr=71500N由于选择的是深沟球轴承，故=3查课本温度系数表取=1，则：预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算1、大齿轮和轴用A型平键联接与大齿轮相联接的轴的直径为90mm。查手册得，应选取的键型为GB/T 1096 键 25*14*70 t=9，其基本参数如下：b=25mm, h=14mm, L=70mm, t=9mm，=5.4mm由手册查得，平键的强度计算公式是：d为轴的直径，90mm，k是键与轮毂的接触高度，k=h-=8.6mm，l是键的工作长度，l=L-b=45mm代入数据可得：键的强度足够。2、输出轴与联轴器用C型平键联接输出轴的直径为70mm查手册得，应选取的键型为GB/T 1096 键 C20*12*60 t=7.5，其基本参数如下：b=20mm, h=12mm, L=60mm, t=7.5mm, =4.9mm则键的强度足够。3、输入轴和带轮用A型平键联接输出轴的直径为50mm查手册得，应选取的键型为GB/T 1096键 14*9*70 t=5.5，其基本参数如下：b=14mm, h=9mm, L=70mm, t=5.5mm, =3.8mm则键的强度足够。
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