带式输送机传动装置设计说明书一级减速器说明书.doc

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1、 带式输送机传动装置一级圆柱齿轮减速器的设计 院 系： （机电系） 设计者： 学 号：40号 年 级：2010级 班级： 指导老师： 机械设计课程设计计算说明书第一章、传动方案拟定.第二章、电动机的选择.第三章、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.第四章、传动装置的运动和动力设计.第五章、普通V带的设计.第六章、齿轮传动的设计.第七章、传动轴的设计.第八章、公差 轴的配合 键连接的选择与配合 滚动轴承的选择与的配合. 联轴器的选择与配合. 第九章、设计小结.设计题目：单级圆柱齿轮减速器一、设计课题： 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，单向连续转动。使用期限10年

2、，两班制工作，运输带允许速度误差为5%。 原始数据 编号1运输带拉力F（N）2000运输带速度V（m/s）1.2卷筒直径D（mm） 350设计要求：1. 零件图三张（A1） 大带轮；低速轴；大齿轮。2. 设计说明书一份（4000字）一、传动方案拟定第一组：、工作条件：使用年限10年，工作为两班工作制，载荷平稳，单向连续传动。、原始数据：滚筒圆周力F=2000N；带速V=1.2m/s；滚筒直径D=350mm；方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿

3、轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带二、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）：da (kw) 由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：总=5式中：1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96，=0.99，=0.97，=.99 5=0.96则：总=0.960.990.97

4、0.990.96 =0.87所以：电机所需的工作功率：Pd= FV/1000总 =(20001.2)/(10000.87) =2.76 (kw)3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n卷筒601000V/（D） =(6010001.2)/（350） =65.51 r/min根据手册表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=24。取带传动比=35 。则总传动比理论范围为：a0。故电动机转速的可选范为 Nd=Ian卷筒 =(620)65.51 =3931310 r/min则符合这一范围的同步转速有：750和1000根据容量和转速，由相关手册查出二种适用的电动机型号：（如下表）方案

5、电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132M1-641000960800114.6534.442Y160M2-8475072012409.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格由指导书的表1得到：1=0.962=0.993=0.974=0.995=0.96和带传动、减速器传动比，可见第1方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M1-6，其主要性能：总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i （式中i0、i分别为带传动 和减速器的传动比） 2、分配各级传动装置传动比： 根据指导书P7

6、表1，取i0=3（普通V带 i=24）因为：iai0i所以：iiai014.65/34.88 (i齿=5）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轴，轴，.以及i0,i1，.为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率 （KW）T，T，.为各轴的输入转矩 （Nm）n,n,.为各轴的输入转矩 （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： 轴：n=nm/ i0=960/3=320 （r/min）轴：n= n/ ia=320/5=64r/min 卷筒轴：n=

7、n=64r/min（2）计算各轴的功率：轴： P=Pd01 =Pd1=2.760.96=2.65（KW）轴： P= P12= P23 =2.650.990.97 =2.54（KW）卷筒轴： P= P24= P24 =2.540.990.99=2.49（KW）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： Td=9550Pd/nm=95502.76/960=27.46 Nm轴： T= 9550P1/n1 =95502.65/320=79.09 Nm 轴： T= 9550P2/n2 =95502.54/64=379.01 Nm卷筒轴输入轴转矩：T = 9550Pw/nw =95502.4/65.51=3

8、49.87Nm综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （Nm）转速nr/min传动比i轴2.6579.093203轴2.54379.01645卷筒轴2.49349.87641五. V带的设计 1选择普通V带型号 由PC=KAP=1.22.76=3.3（ KW） 根据课本P233表15-8得知其交点在A、B型交 界线处，所以取A型V带 确定带轮的基准直径，并验算带速： 则取小带轮 d1=100mmd2=n1/n2d1=960/320100=300mm 2.带速验算： V=n1d1/（100060）由表15-8查得KA=1.2 =960100/（100060） =5.024 m/s 介

9、于525m/s范围内，故合适 3.确定带长和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（100+300）a02（100+300） 280 a0800 4.初定中心距a0=500 ，则带长为 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2500+（100+300）/2+（300-100）2/(4500) =1648 mm 5.由表15-2选用Ld=1600 mm的实际中心距 aa0+(Ld-L0)/2=500+(1600-1648)/2=476 mm中心距的变化范围为 amax=a+0.03Ld=476+0.031600=524 amin=a-0.015Ld=

10、476-0.0151600=452 6.验算小带轮上的包角1 a1180-(d2-d1)a57.3 =180-(300-100)47657.3=156120 合适 7.确定带的根数 Z=PC/（(P0+P0)KLK） =3.3/（0.96+0.10）0.990.95） = 3.3 故要取4根A型V带 8.计算轴上的压力 单根v带的初拉力公式有 F0=500PCzv（2.5/K-1）+q v2 =5003.3/45.02（2.5/0.95-1）+0.115.022 =136.71 N 9.带作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2) =24136.71sin(156/2)=1071.8 N带

11、轮示意图如下 由机械设计书表15-7查得P0=0.96kw由表15-9查得P0=0.10kw 由表15-10查得K=0.95由表15-2查得KL=0.99六、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，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质处理，齿面硬度为229286HBW，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为169217HBW。齿轮精度初选8级(2)、初选主要参数 Z1=20 ，i= 5 Z2=Z1i=205=100（3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值 载荷系数 查课本表13-8 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=

12、9.55106P/n1=9.551063.2/320 =95500Nmm 4.接触疲劳许用应力 由表13-32得 应力循环次数：一年工作300天，两班制N1=60njLh=6032011030016=N2=N1/i=9.21610/5=5.由图13-34查接触疲劳寿命系数Zn1=1.02, Zn2=1.1取SH=1 则 取 6.计算小齿轮分度圆直径：由表13-9按齿轮相对轴承对称布置取d=1.08 由课本表13-10 ZE=189.8 区域系数 ZH=2.5于是 d1 = =53.8 mm取d=50mm7.验算初选精度等级是否合适：齿轮圆周速度V=0.84m/sV6m/s 所以8级精度适合8.

13、确定主要参数：齿数：Z1=20 Z2=205=100模数 m=d1/Z1=50/20=2.5正好是标准模数分度圆直径：小齿轮d1=mZ1=2.520=50mm 大齿轮 d2=mZ2=2.5100=250mm齿顶圆直径： 齿根圆直径：中心距：（d1+d2）/2=（50+250）/2=150mm齿宽：b=dd1=1.0850mm=54mm（取b2=60mm） b1=b2+5mm=65mm齿距：p=m=3.142.5=7.85mm全齿高：=（21+0.25）2.5=5.625mm齿顶高：=12.5=2.5mm基圆直径：db1=d1cos=50cos20=500.94=47mm Db2=d2cos=5

14、0cos20=2500.94=235mm9.按齿根校核弯曲接触强度计算：齿形系数YFS由图13-30得YFS1=4.35:；YFS2=3.9弯曲疲劳许用应力 由图13-31得 由图13-33得弯曲疲劳寿命系数： 按一般可靠性要求取安全系数为则 校核计算 10.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大齿轮的尺寸如下：轴孔直径 d=50mm轮毂直径 D1=1.6d=1.650=80mm轮毂长度 L=60mm轮毂厚度 0=(34)mm=68mm(取8mm）轮毂内径 D2=d2-2h-2 =250-25.62528=222.75mm（取D2=230mm）腹板厚度 c=0.3b

15、=0.360=18mm齿轮倒角 n=0.5m=0.52.5=1.25mmn1=320r/minP=3.2kwZ1=20Z2=100i=5七 轴的设计1， 输入轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选用45钢正火处理，查表19-15 轴 的输入功率为P=2.65 KW 转速为n=320 r/min按扭转强度初估轴的最小直径，查表19-14，取A=115d(3)确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段，由于大带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，d=2

16、31.05mm=24.15mm;取D1=25mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =（4-1）15+29=63 mm 则第一段长度L1=70mm右起第二段直径取D2=31mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=50mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6207型轴承，那么该段的直径为D3=35mm，长度为L3=17mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=40mm，长度取L4= 23mm 右起第五段，该段为齿轮轴段

17、，由于齿轮的齿顶圆直径为48mm，分度圆直径为50mm，齿轮的宽度为65mm，则，此段的直径为D5=50mm，长度为L5=65mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=40mm 长度取L6= 23mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=35mm，长度L7=17mm两轴承跨距为L=128mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=50mm作用在齿轮上的转矩为：T =9550P/n1=9550(2.65320)=79 Nmm 求圆周力：FtFt=2000T/d1=(200079)/50=3160N 求径向力FrFr=Fttan

18、=3160tan200=1137.6NFt，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RHA=Ft/2 =3160/2=1580 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RvA=RvB =Fr/2=1137.6/2=568.8 N（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MHC= RHAL/2=1580（0.1282）=101.120 Nm 垂直面的弯矩：MvC1= MvC2=RvAL/2=568.8（0.1282）=36.40Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= 79 Nm （8

19、）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）轴危险截面所需的直径为考虑到该截面上开有键槽，故将轴颈增大5%， 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下：D1=25mmL1=70mmD2=31mmL2=50mmD3=35mmL3=17mmD4=48mmL4=23mmD5=50mmL5=65mmD6=40mmL6= 23mmD7=35mmL7=17mmFt=3160NmFr=1137.6Nm=0.6-1=55Mpa输入轴1234567D（mm）25313540504035L（mm）70501723652317 输出轴的设计计算(1) 确定轴上零

20、件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45钢正火，查表19-15 轴的输入功率为P=2.54 KW 转速为n=64 r/min按扭转强度初估轴的最小直径，查表19-14，取A=115d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，d=39.11.05mm=41.05mm查表20-1 K=1.5根据计算转矩TC=KT=1.5379=568Nm，查标准GB/T 50142003，选用LH3型弹性柱销联轴器，d=42mm轴段长L1=70

21、mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取48mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=52mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6210型轴承，轴承宽度为20mm,那么该段的直径为50mm，长度为L3=45mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为250mm，则第四段的直径取55mm,齿轮宽为b=60mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=58mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5

22、=63mm ,长度取L5=7mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=57mm，长度L6=16mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=50mm，长度L7=20mm两轴承跨距为L=126mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d1=250mm作用在齿轮上的转矩为：T =9550P/n1=9550(2.5464)=379 Nmm 求圆周力：FtFt=2000T/d1=(2000379)/250=3032N 求径向力FrFr=Fttan=3032tan200=1091.52NFt，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在

23、轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RHA=Ft/2 =3032/2=1516 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RvA=RvB =Fr/2=1091.52/2=545.76 N （6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MHC= RHAL/2=1516（0.1262）=95.5 Nm 垂直面的弯矩：MvC1= MvC2=RvAL/2=545.76（0.1262）=34.40Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= 379 Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）轴危险截面所需的

24、直径为考虑到该截面上开有键槽，故将轴颈增大5%， 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下：D1=42mmL1=70mmD2=48mmL2=52mmD3=50mmL3=45mmD4=55mmL4=58mmD5=63mmL5=7mmD6=57mmL6=16mmD7=50mmL7=20mmFt=3032NmFr=1091.52NmRA=RB=545.76NMC=95.5NmMC1= MC2=41.09 NmMC1=MC2=34.4NmT=379 Nm=0.6-1=55Mpa输出轴1234567D（mm)42485055635750L(mm）7052455871620 八 轴的配合（一）输入

25、轴1.输入轴与大带轮的配合输入轴与大带的配合采用基孔制，配合代号25H7/p6，（优先级配合）查表2-2 IT6=13m IT7=21m 2-3 p的下偏差 ei=22m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（22+13）m=+35mH7的上偏差ES=EI+IT7=（0+21）m=+21m （过盈配合）2. 输入轴与齿轮的配合采用基孔制，配合代号50H7/p6（优先级配合）查表2-2 IT6=16m IT7=25m 2-3 p的下偏差 ei=26m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（26+16）m=+42mH7的上偏差ES=EI+IT7=（0

26、+25）m=+25m （过盈配合）（二） 输出轴1.输出轴与齿轮的配合采用基孔制，配合代号 55H7/p6（优先级配合）查表2-2 IT6=19m IT7=30m 2-3 p的下偏差 ei=32m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（32+19）m=+51mH7的上偏差ES=EI+IT7=（0+30）m=+30m （过盈配合）九键联接的公差（一） 输入轴 1.输入轴与大带轮联接采用A型普通平键，正常联接 查表5-15 轴槽 N9 轮毂槽 JS9查表5-14 此段轴径d1=25mm,L1=70mm查表5-13，得：平键 bh=87 公称=4.0 2.输入轴与齿轮1联接采

27、用A型普通平键，正常联接 查表5-15 轴槽 N9 轮毂槽 JS9查表5-14 此段轴径d5=50mm,L5=65mm查表5-13，得：平键 bh=149 公称=5.5 （二）输出轴1.输出轴与齿轮2联接采用A型普通平键，正常联接 查表5-15 轴槽 N9 轮毂槽 JS9查表5-14 此段轴径d4=55mm,L4=60mm查表5-13，得：平键 bh=1610 公称=6.0 2.输出轴与联轴器联接采用A型普通平键，正常联接 查表5-15 轴槽 N9 轮毂槽 JS9查表5-14 此段轴径d1=42mm,L1=70mm查表5-13，得：平键 bh=128 公称=5.0 九滚动轴承的选择与公差根据条

28、件，轴承预计寿命Lh1030016=48000小时（一） 输入轴的轴承与轴配合的公差1.选择深沟球轴承2.选择轴承型号查课本表11-5，选择6207轴承 轴承宽度17mm3. 选择轴承的精度等级 因为是旋转精度，运动平稳性要求不高，中等负荷，中等转速机构，所以选择P0级查表7-2 轴承公差带为H7，采用基孔制35H7/p6（优先级配合）查表2-2 IT6=16m IT7=25m 2-3 p的下偏差 ei=26m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（26+16）m=+42mH7的上偏差ES=EI+IT7=（0+25）m=+25m （过盈配合） 4.其他参数的确定 查表7

29、-5 轴颈=4.0m 轴肩=12m 外壳孔肩=20m 查表7-6 配合面的表面粗糙度公差等级为IT6 Ra=1.6m（二） 输出轴的轴承与轴的配合及公差1.选择深沟球轴承2.选择轴承型号查课本表11-5，选择6210轴承 轴承宽度20mm3.选择轴承的精度等级 因为是旋转精度，运动平稳性要求不高，中等负荷，中等转速机构，所以选择P0级查表7-2 轴承公差带为H7，采用基孔制50H7/p6（优先级配合）查表2-2 IT6=16m IT7=25m 2-3 p的下偏差 ei=26m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（26+16）m=+42mH7的上偏差ES=EI+IT7=

30、（0+25）m=+25m （过盈配合）4.其他参数的确定 查表7-5 轴颈=4.0m 轴肩=12m 外壳孔肩=20m 查表7-6 配合面的表面粗糙度公差等级为IT6 Ra=1.6m十联轴器的选择与配合的公差（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算计算转矩TC=KAT=1.5379=568.5Nm，其中KA为工况系数，由课本表14-1得KA=1.5（3） 型号选择查表20-1 K=1.5根据计算转矩TC=KT=1.5379=568Nm，查标准GB/T 50142003，选用LH3型弹性柱销联轴器，d=42mm轴段长L1=70m

31、m联轴器与输出轴的配合4.联轴器与输出轴的配合采用基孔制，配合代号42H7/p6（优先级配合）查表2-2 IT6=16m IT7=25m 2-3 p的下偏差 ei=26m 2-4 H的下偏差 EI=0P6的上偏差es=ei+IT6=（26+16）m=+42mH7的上偏差ES=EI+IT7=（0+25）m=+25m （过盈配合）公差输入轴输出轴大带轮 .小齿轮 .轴承 联轴器. 大齿轮. 十一、设计小结 机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。泉州机电系10数控（2）第一组： O(_)O公差配合与测量技术