用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书.docx

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用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器说明书

设计任务书

计算机辅助设计与制造专业

机械设计基础课程设计任务书

设计题目：

设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。

已知条件：

运输带工作拉力F;运输带工作速度v（允许运输带速度误差为土5%）;滚筒直径D;两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；空载起动；工作年限5年；环境最高温度

35C;小批量生产。

原始数据：

题号

运输带工作拉力（N）

运输带工作速度

（m/s）

卷筒直径（mm）

备注

1

1100

1.50

250

直齿软齿面

2

1150

1.60

260

斜齿软齿面

3

1200

1.70

270

直齿软齿面

4

1250

1.50

240

斜齿软齿面

5

1300

1.55

250

直齿软齿面

6

1350

1.60

260

斜齿硬齿面

7

1450

1.55

250

直齿硬齿面

8

1500

1.65

260

斜齿硬齿面

9

1500

1.70

280

直齿硬齿面

10

1600

1.80

300

斜齿硬齿面

二应完成的工作

1.减速器装配图1张；

2.零件工作图2张（从动轴、齿轮）

3.设计说明书1份。

系主任：

教研室主任：

指导教师：

发题日期年月曰

完成日期年月曰

1.目的：

本课程设计运用所学的《制图》、《金属工艺学》、《公差与配合》、《力学》、

《设计基础》的知识进行一次较全面的设计能力的训练，其基本目的是：

1.培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力。

2.培养学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤。

3.达到对学生进行基本技能的训练，例如：

计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。

2.要求：

要求每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。

在设计过程中必须做到：

1.随时复习教科书、听课笔记及习题。

2.及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和

创造性。

3.认真计算和绘图，保证计算正确和图纸质量。

4.按预定计划循序完成任务。

三.设计内容：

1.电动机的选择及运动参数的计算；

2.V带的传动设计；

3.齿轮传动的设计；

4.轴的设计（低速轴）；

5.滚动轴承的选择及验算（低速轴）；

6.键的选择计算及强度校核（低速轴）；

7.联轴器的选择（低速轴）；

8.润滑油及润滑方式的选择；

9.绘制零件的工作图和装配图；

（1）绘制零件的工作图；

①大齿轮的零件图；②低速轴的零件图；

（2）减速器的装配图；

注：

零件图包括：

（1）尺寸的标注；

（2）公差；（3）精度；（4）技术要求。

装配图包括：

（1）尺寸标注

（2）技术特性（3）零件编号（4）编写零件明细表、标题

栏。

10.编写设计说明书

（1）目录；

（2）设计题目：

原始数据及工作条件，传动装置简图；

（3）设计计算：

要有详细的设计步骤及演算过程；

（4）对设计后的评价；

（5）参考文献资料。

四•设计进程

1.准备阶段（0.5天）

（1）设计前详细研究和分析设计任务书和指导书，明确设计要求和设计内容，根据原始数据和工作条件，确定一个较全面合理的设计方案。

（2）复习有关课程，参考有关资料，对所设计项目进行方案比较选出最优

2.设计计算阶段（2~2.5天）

（1）电动机的选择及传动装置运动参数的计算；

（2）V带的传动设计；

（3）齿轮传动的设计；

（4）轴的设计（低速轴）；

（5）滚动轴承的选择及验算（低速轴）；

（6）键的选择计算及强度校核（低速轴）；

（7）联轴器的选择；

（8）润滑油及润滑方式的选择；

（9）减速器的结构设计；

3.绘图阶段（6~6.5天）

（1）大齿轮的零件图；

（2）低速轴的工作图；

（3）减速器的装配图（高速轴画成齿轮轴）

4.编写设计说明书（1天）

5.答辩或考察阶段（0.5天）

五.注意事项：

1.设计时发现问题，首先应自己考虑，查找资料，提出自己的看法和意见,与指导教师磋商，不应向指导教师寻求答案。

2.贯彻三边的设计方法，即边计算、边绘图、边修改的方法。

3.设计时学生必须在规定的教室进行设计，未经批准不得缺席，经常迟到

或旷课者，除按考勤记录外，视情节轻重，影响设计成绩。

已知条件，运输带工作拉力F=1350kw，运输带速度V=1.6m/s，滚筒直径D=260mm,

两班制，连锁单项运转，载荷轻微冲击，空转启动，工作年限5年，环境最高温度35C,

小批量生产。

电动机的选择

（1）选择电动机类型：

按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

（2）选择电动机型号：

电机所需的工作功率为pdPw

其中，PwFv（w取1）

1000w

则Pdpw电

1000w

由电动机至运输机的传动总效率

总为，

其中,带轮=°.97,轴承=0.995,齿轮=0.97,联轴器=0.995,滚筒=0.96

则，总=0.970.99520.970.9950.960.89

刚厂PwPV12501.5c和

即，Pdw2.1kw

100010000.89

滚筒

_2

总—带轮轴承齿轮联轴器

（3）电动机的转速：

计算滚筒工作转速：

n筒=60X1000V/nD=60X1000X1.5/nX240=119.4r/min

根据合理的传动比范围，初选V带的传动比i=2--4,齿轮的传动比i=3--5

nd（2~4）（3~5）119.4（6~20）119.4（716.4~2388）r/min

电动机的技术特性和外形及安装尺寸公表14-1,表14-2,符合这一范围电动机的同步转

速有750r/min,1000r/min,1500r/min，有三种适用的电动机型号可供选择，如图:

传动比方案比较

从动比

万案

电动机型号

额定功率

/kw

电动机转速r/min

传动装置的传动比

同步转速

满载转速

总传动

比

V带传动比

齿轮传动

比

1

Y100L2-4

3

1500

1420

11.8

2.95

4

2

Y132S-6

3

1000

960

8.04

2

4.02

3

Y132M-8

3

750

710

5.95

2

2.975

Y132S-6比较合适，因此选定型号

额定功率

Ped/kW

同步转速

n/（rmin1）

满载转速

nm/（rmin1）

起动转矩额定转矩

最大转矩额定转矩

3

1000

960

2

2

综合考虑，电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择为Y132S-6，所选电动机的主要性能和外观尺寸如下：

电动机（Y132S-6）的主要外形尺寸和安装

中心

高H

外形尺寸

L（HC/2HD）HD

底脚安装尺寸

AB

地脚螺栓空

直径K

轴外伸尺寸

DE

112

475345315

216178

12

3880

计算各轴的运动和动力参数

（1）、

计算各轴的功率：

齿轮轴功率：

R=pdX带=2.1X0.97=2.037kw

轴功率：

Pi=piX轴承齿轮=2.037X0.995X0.97=1.97kw

卷筒轴功率：

Pm=RiX轴承联轴器=1.97X0.995X0.995=1.95kw

（2）、

各轴的转速：

齿轮轴:

n=nm/i带=960/2=480r/min

轴：

nn

=nm/（i带i齿轮）=960/（24.02）=119.4r/min

联轴器：

nm=nn=119.4r/min

（3）、

各轴的转矩：

电动机轴:

TPd

Td=9550=9550X2.1/960=20.89Nm•

nm

齿轮轴：

TP

Ti=9550」=9550X2.037/480=40.53Nm•

轴：

Ti=

=9550丄=9550X1.97/119.4=157.57Nm•n2

联轴器：

Ps

T皿=9550一=9550X1.95/119.4=155.97Nm

运动和动力参数的计算结果

参数

轴名

电动机轴

I轴

II轴

滚筒轴

转速n（r/min）

960

480

119.4

119.4

功率P（kw）

2.1

2.037

1.97

1.95

转矩T（N•m）

20.89

40.53

157.57

155.97

传动比i

2

4.02

1

效率n

R

1=0.97

Pd

邑=0.96

P

0.99

四、带传动的设计

已知带传动选用Y系列异步电动机，其额定功率P=3,主动轮转速nw960，从动轮转速ni480，传动比i2，两班制工作，有轻度冲击。

（1）、V带设计:

项目

设计与说明

主要结果

计算功率

查教材P156取KA1.3

Pc

Pc

3.9kw

PcKAP1.333.9kw

选V带型

取A型V带

号

根据Pc,n查教材图8-11选区A型V带

确定带轮

查表8-8,选dd1=100mm,从动轮基准直径为

基准直径

dd1

100mm

dd1,dd2

n1960

dd21ddj100200mm

dd2

200mm

n2480

验算带速

dd1nj

V5.024m/s

度V

V=5.024m/s

601000

V在5m/s~15m/s范围内，故带的速度合适

初选中心距a0400mm

确定V带

基本V带

长度

的基准长

2

（dd2dd1）

l0

1277.25mm

度和传动

1。

2a0一（dd1dd?

）

1277.25mm

中心距

24a°

a

374mm

查P146表8-2，选取V带的基准长度ld1250mm

计算实际中心距aa0也一仏374mm

02

验算主动

-J-J-J-J

轮上包角

a1180一2157.3164.68

120

ai

a

a1

164.68

由n1960r/min,dd“100mm,杳p\152表8-4a,

计算V带

Z=5

的根数z

P。

0.95,

P00.1,Ka0.96,Kl0.93

Pc

z

4.16

（P）

P°）KaKi

取z

5根

计算V带

查表得：

q

0.10kg/m

合适的初

F0

127.03N

拉力F0

500FC

“2.52

10

F0

（——1）qv127.03N

zv

Ka

计算作用

fq

1258.96N

在轴上的

Fq

2zF0sin-11258.96N

载荷

2

五、齿轮的设计

已知，R2.037,门！

480r/min,T,40.53Nm,i14.02,0.96。

项

目

计算与说明

主要结果

选择材料

据课本表10-1，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS根据课本表10-8，选择7级精度。

齿面粗糙度Raw1.6~3.2

卩m

按齿形制GB/T123691990齿形角20°，顶隙系数

c0.2，齿顶咼系数ha1，螺旋角m0°，轴夹角

90，不变位，齿咼用顶隙收缩齿。

传动比u=z?

/Z1=4.02

节锥角1arctan"1/u）13.96

29013.9677.04

不产生根切的最小齿数：

Zmin2ha*cos'sin2=15.292

选z1=20，z2=uz1=4.02X20=80.4取z2=80

精度7级

按齿根弯曲强度计算

~2~

公式：

dit>2.923KT1_

¥HR10・5ru

1选载何系数Kt=1.2，小齿轮传递的扭矩「=95.5X

10P?

/n2=4.053X10N-mm选取齿宽系数R=1，由课

1本表10-6查得材料弹性影响系数ZE189.8MPa"。

由图

10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

Hiim1600MPa,大齿轮的接触疲劳极限hlim2550MPa。

2计算应力循环次数

N仁60njL=60*480*1*（2*8*365*10）=1.68*109

N2=1.68*10A9/4.02=0.42*10A9

由图10-19查得接触疲劳寿命系数Khn10.95

khn20.87

3计算接触疲劳许用应力

[H]1KHN1lim1/S0.95600570MPa

[H]2KHN2lim2/S0.87550478.5MPa

4试算小齿轮的分度圆直径代入H中的较小值得

12

1zkt

d1t>2.323E12=95.64mm

\HR10.5Ru

5计算圆周速度V

Vd1tn1/601000（95.64480）/6010002.4m

/s

6计算齿宽

bd?

d1t195.6495.64mm

m=d1/z=95.64/20=4.782mm

h=2.25mt=2.254.782=10.7595mm

b/h=95.64/10.7597=8.89

⑦计算载荷系数

齿轮的使用系数载荷状态均匀平稳，查表10-2得

Ka=1.0。

由图10-8查得动载系数Kv=1.1。

由表10-3查得齿间载荷分配系数Kh=Kf=1。

查表10-4得轴承系数KH1.436,查图10-13Kf1.3

KKaKvKhKh11.111.4361.5796

按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径

d1d1t?

K/Kt=95.64xV1.5796/1.2=105.2mm

m=d1/z=105.2/20=5.26mm

取模数m=6mm

确

疋

中心距：

amn（Z1_Z2）300mm

齿

2

a

300mm

轮

d1mzi120mm

d1

120mm

主

分度圆直径：

d2

480mm

要

d2mz2480mm

参

bi

120mm

数

正弄bidd11201120mm

齿宽：

b2

125mm

及

b2125mm

v

3.0144m/s

几

人步d1n13.14120480

何

算：

、/2CM44m/s

验算：

v3.0144111/o

尺

601000601000

寸

校

核

查表10-5得YFa1=2.8,Ysa1=1.55,YFa2=2.22,Ysa2=1.77

齿

面

取安全系数SF=1.4由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数

接

触

Kfn1=0.85,Kfn2=0.88

强

按脉动循环变应力确定许用弯曲应力

度

[F]1KFN1FE1/S（0.85500）/1.4303.57MPa

[f]2Kfn2fe2/S（0.88380）/1.4238.86MPa

根据弯曲强度条件公式

2KTMaiYsa1

bm2（10.5r）2z

F1

2KTlYFalYSa1

22

bm（10.5r）Z1

=48.27MPa

2K「YFa2YSa2

22

bm（10.5r）Z2

=11.97MPa

H1H1

H2h2

安全

结构设计及零件图

六、轴的设计

1、齿轮轴的结构设计

结构如图,

项目

设计与说明

主要结果

选料

#

#

45钢调质217〜255HBS

选45

钢

估算最小处

dC3匹18.61mm'

\n

d1

20mm

的轴径d1

考虑到有键槽，将直径增大3%

d3%19.1mm，标准化d120mm

②轴段

h1取5mm

d2

30mm

d2d12h|201030mm

d3

35mm

色轴段（与其相配轴承30207,

d4

45mm

确定各轴段

d=35mm,D=72mm,T=18.25mm,B=17mm）

d5

66mm

的直径

h2取2.5mm

d6

45mm

d7

35mm

d3d22h230535mm

0轴段

d7d335mm

0轴段

h3取5mm

d4d32h3351045mm

0轴段

d6d445mm

0轴段

与齿轴牙顶直径相等d555mm

2、齿轮轴的长度设计

结构如图,

项

目

设计与说明

主要结果

各

段

0轴段

查《机械设计手册》设计好的轮毂长度为54mm

L1L（2~5）54252mm

0轴段

去接近已设计好的主动齿轮厚度

轴长计算

B齿轮=125mm

L51255130mm

⑦轴段

查以确定好的轴承30207,B=17mm,挡油环厚度取5mm

L7171523mm

③轴段

L3L723mm

辺轴段

暂定L420mm

⑥轴段

L6L420mm

②轴段

c15~20mm取15mm

d取25mm

L2cd152540mm

L152mm

L240mm

L323mm

L420mm

L5130mm

L620mm

L723mm

跨距与总长

跨距：

L=轴承厚度B+2挡油环厚度+L4L5L6=197mm

总长：

「总=LL7308mm

跨距：

L197mm

L总308mm

总、

校核轴的弯矩组合强度

1、主动轴的空间受力简图:

222

2、计算扭矩：

「46960Nmm

Ti

9.55106p40530Nm

ni

Ft675.5Nmm

3、计算合成弯矩:

分度圆直径：

d=120mm

圆周力：

Ft

2Ti

240530675.5N.mm

Fr253.34Nmm

齿轮的压力角:

径向力：

Fr

轴向力：

Fa

di

20

Fttan

cos

Fttan

120

253.34Nmm

167.92Nmm

Fa167.92Nmm

4、水平受力计算:

水平受力图

Fah337.75Nmm

Fbh337.75Nmm

Mch24149.125Nmm

支反力：

Fah

Fbhf33775Nmm

弯矩：

Mch

Fah（L5号）24149.125Nmm

5、垂直的受力分析:

垂直面受力图

Fr

&Bf為C

Fg

支反力：

FavFbvFr126.67Nmm

2

L1L,

MbvFav（号3）4750.125Nmm

弯矩：

MCV1Fav-L总FBV（号号）16340.43Nmm

MCV2Fav（LsL4）9056.905Nmm

22

MBMBV4750.125Nmm合成弯矩：

MC1JmChMCV129157.99Nmm

MC2,MCHMCV225791.62Nmm

6、作当量弯矩图，当扭剪应力为脉动循环变应力时，取系数a=0.6

Fbv

FAV

MBV

MCV1

MCV2

Mb

Mc1

MC2

126.67Nmm

126.67Nmm

4750.125Nmm

16340.43Nmm

9056.905Nmm

4750.125Nmm

29157.99Nmm

25791.62Nmm

B

%卜

Ug

叫

-^rrnTTrnninrT

z

TTn-™_粘口

HB

IV.

TlHirnr^

L

MCaB

24777.59N

mm

MCBC1

37967.8N

mm

MCaC2

25791.62N

mm

Me25791.62Nmm

出駛姻

McaB.MB（aT）224777.59Nmm

22

MCBC1vMC1（aT）37967.8Nmm

MCaC2MC225791.62Nmm

7、最大弯矩，由当量弯矩图可见，C处的当量弯矩最大为

MeMCaC137967.8Nmm

&计算危险截面处直径

查表11-1-1，强度极限b650MPa

查表11-1-3，许用弯曲应力1660MPa

则d3|Me79.54mm

\0.116

由于d=123mm>22.1mm

故所设计轴的直径强度足够

3、从动轴的结构设计

d3d22h250mm

CDd7d350mm

④轴段

h3取0.5mm

d4d32h351mm

有一个键槽，所以增大4%

4%d4