机械设计课程设计,单极圆柱齿轮减速器带式传动

word目 录一、传动方案拟定 2二、电动机的选择 2三、计算总传动比与分配各级的传动比3四、运动参数与动力参数计算 3五、传动零件的设计计算 4六、轴的设计计算 7七、键联接的选择与计算14八、减速器箱体、箱盖与附件的设计计算15九、润滑与密封16十、设计小结17十一、参考资料目录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的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限10年，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、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按的工作要求和 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2(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000总=17000.86 3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=601000V/D=601000220根据【2】表2.2中推荐的合理传动比X围，取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比X围Ic=35，如此合理总传动比i的X围为i=620，故电动机转速的可选X围为nd=inw=620121.5=7292430r/min符合这一X围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有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传动装置的传动比KW同转满转总传动比带齿轮1Y132s-63100096032Y100l2-43150014203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，比拟两种方案可知：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。应当选择电动机型号Y100l2-4。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率与同步转速，选定电动机型号为Y100l2-4。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比与分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒2、分配各级传动比（1） 取i带=3（2） i总=i齿i带i齿=i总/i带四、运动参数与动力参数计算1、计算各轴转速r/minnI=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、 计算各轴的功率KWPI=Pd带PII=PI轴承齿轮3、 计算各轴转矩Tdd/nm=9550m TI2入/n1mTII2入/n2m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1P189表10-8得：kAPC=KA据PC1由课本1P189图10-12得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，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在525m/sX围内，带速适宜。（3） 确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根据课本1表10-6选取相近的Ld=1600mm确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm(4)验算小带轮包角1=18000(dd2-dd1)/a=18000(280-95)/49701200适用5确定带的根数d1和n1，查课本图10-9得 P1i1时单根V带的额定功率增量.据带型与i查1表10-2得 P1查1表10-3，得K=0.94；查1表10-4得 KLZ= PC/(P1+P1)KKL=3.3/(1.4+0.17) 0.99=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带的初拉力：F0=500PC-1+qV22 如此作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23o/2)2、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。查阅表1 表6-8，选用价格廉价便于制造的材料，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，应当选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿取小齿轮齿数Z1=20。如此大齿轮齿数：Z2=iZ1=2=78 由课本表6-12取d(3)转矩T1T1106P1/n1106mm(5)许用接触应力HH= HlimZN/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=60103009N29 108查1课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2按一般可靠度要求选取安全系数SHminH1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin故得：d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3模数：m=d1/Z1(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=mZ120mm=50mmd2=mZ278mm=195mm齿宽：b=dd150mm=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 (8)许用弯曲应力bb根据课本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bb1=bblim1YN1/SFmin=4901/1=490Mpabb2= bblim2YN2/SFmin =4101/1=410Mpa校核计算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa/ 计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮的弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸确实定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c*齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=50轮毂直径 50=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=196-28= 171(mm)取D2 = 170(mm) 48=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-=0.25170-80=22.5(mm) 取=20(mm)2=1齿轮工作如图2所示：六、轴的设计计算 从动轴设计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 查2表13-5可得，45钢取C=118 如此d118(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm 考虑键槽的影响以与联轴器孔径系列标准，取d=35mm 3、齿轮上作用力的计算106106 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=2198582/195N=2036N径向力：Fr=Fttan200=2036tan200=741N 4、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与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2表9.4可得联轴器的型号为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=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，考虑装拆方便以与零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于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一样,取d6=45mm. (4)选择轴承型号.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确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+9+55=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=50mm长度与右面的套筒一样，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：d1=195mm求转矩：T2m求圆周力：Ft根据课本P1276-34式得Ft=2T2/d2=求径向力Fr根据课本P1276-35式得Fr=Fttantan200因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm(1)绘制轴受力简图如图a2绘制垂直面弯矩图如图b轴承支反力：FAY=FBYFAZ=FBZ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MC1=FAy96m截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZ96m(4)绘制合弯矩图如图dMC=(MC12+MC22)1/222)1/2m(5)绘制扭矩图如图eP2/n2106m(6)绘制当量弯矩图如图f转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=0.2，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/22198.58)21/2m(7)校核危险截面C的强度由式6-333453=7.14MPa -1b=60MPa该轴强度足够。主动轴的设计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 查2表13-5可得，45钢取C=118 如此d118(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm 考虑键槽的影响以系列标准，取d=22mm 3、齿轮上作用力的计算106106 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=253265/50N=2130N径向力：Fr=Fttan200=2130tan200=775N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。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 确定轴的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，如此取套筒长为20mm，如此该段长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：d2=50mmm求圆周力Ft：根据课本P1276-34式得Ft=2T3/d2=2求径向力Fr根据课本P1276-35式得Fr=Fttan两轴承对称LA=LB=50mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBYFAZ=FBZ(2) 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAx100/2=19Nm(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZm(4)计算合成弯矩MC=MC12+MC221/2=19221/2m(5)计算当量弯矩：根据课本P235得Mec=MC2+(T)21/2253.26)21/2m(6)校核危险截面C的强度由式10-33303)=22.12Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够（7） 滚动轴承的选择与校核计算一从动轴上的轴承根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h(1)由初选的轴承的型号为: 6209, 查1表14-19可知:d=55mm,外径=85mm,宽度B=19mm,根本额定动载荷C=31.5KN, 根本静载荷CO=20.5KN, 1nII=121.67(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N根据课本P26511-12得轴承内部轴向力FSR 如此FS1=FS2R1=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/FR1FA2/FR2FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h预期寿命足够二.主动轴上的轴承: (1)由初选的轴承的型号为:6206 查1表14-19可知:d=30mm,外径=62mm,宽度B=16mm,根本额定动载荷C=19.5KN,根本静载荷CO=111.5KN,根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h1nI=473.33(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1129N根据课本P26511-12得轴承内部轴向力FSR 如此FS1=FS2R1(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(3)求系数x、yFA1/FR1FA2/FR2FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h预期寿命足够6.3 联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便与经济问题，选用弹性套柱联轴器=9550=9550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型弹性套住联轴器有关参数七、键联接的选择与校核计算1根据轴径的尺寸，由1中表12-6高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键836 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键1445 GB1096-79轴与联轴器的键为：键1040 GB1096-792键的强度校核 大齿轮与轴上的键 ：键1445 GB1096-79bh=149,L=45,如此Ls=L-b=31mm圆周力：Fr=2TII/d=2挤压强度：=56.93125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：=36.60120MPa=因此剪切强度足够键836 GB1096-79和键1040 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。八、减速器箱体、箱盖与附件的设计计算1、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器一次过滤，采用M18油面指示器选用游标尺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与垫片M18根据机械设计根底课程设计表5.3选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱体的主要尺寸：(1)箱座壁厚z122.5+1=4.0625 取z=8 (2)箱盖壁厚z1 取z1=8 (3)箱盖凸缘厚度b1z18=12z8=12 (5)箱座底凸缘厚度b2z8=20 (6)地脚螺钉直径df =0.036a+12=122.5+12=16.41(取18) (7)地脚螺钉数目n=4 (因为a250) (8)轴承旁连接螺栓直径d1f 18=13.5 (取14) (9)盖与座连接螺栓直径 d=(0.5-0.6)df 18=9.9 (取10) (10)连接螺栓d的间距L=150-200 (11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df18=7.2(取8) (12)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df18=5.4 (取6) (13)定位销直径d=(0.7-0.8)d10=8 (16)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。(17)外箱壁至轴承座端面的距离C1C2510(18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 mm(19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm(20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm(2)轴承端盖外径d3D轴承外径(2)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以d1和d3互不干预为准，一般取.九、润滑与密封采用浸油润滑，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，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。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。选用凸缘式端盖易于调整，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的直径确定为轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克制，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进展攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不结实，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。十一、参考资料目录1机械设计根底课程设计，高等教育，陈立德主编，2004年7月第2版；2 机械设计根底，机械工业 胡家秀主编 2007年7月第1版D=220mm总PdNwIc=35i=620nd=7292430r/minY100l2-4i总i带=3i齿nI=473.33(r/min)nII=121.67(r/min)nw=121.67(r/min)PIPIITdmTImTIImPCLda=497mm10Z=3F0FQZ1=20z2=78N19N2108d1=50mmd2=195mmb1=60mmb2=55mmbb1= 490Mpabb2 =410Mpame=60MPaC=118Lh=48000hLH=998953hLH=53713h20 / 20