_機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-V帶-單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器F=4，V=3，D=600

中南大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：V帶單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)人：?jiǎn)挝唬喊鄬W(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：日期：2009年1月7日星期三設(shè)計(jì)題目：V帶單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)要求：如下圖，用于膠帶運(yùn)輸?shù)膯渭?jí)圓柱齒輪減速器，傳送帶允許的速度誤差為。雙班制工作，有粉塵，批量生產(chǎn)。運(yùn)輸帶曳引力F=4KN，運(yùn)輸帶速度V=3m/s，卷筒直徑D=600mm，使用年限為10年。圖中1為電動(dòng)機(jī)，2為帶傳動(dòng)，3為單級(jí)齒輪減速器，4為聯(lián)軸器，5為卷筒，6是傳送膠帶。設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程為方便計(jì)算見(jiàn)，以下的計(jì)算及說(shuō)明中，帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)中，均以高速輪作為1，低速輪為2.設(shè)計(jì)過(guò)程及說(shuō)明一、確定傳動(dòng)方案由題目要求可知，需設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)工作條件：雙班制工作，有分吃，批量生產(chǎn)，使用年限為10年。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶曳引力F=4KN；帶速V=3.0m/s；滾筒直徑D=600mm；使用年限10年。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：（1）傳動(dòng)裝置的總功率：=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.960.9920.980.990.95=0.8672（2）輸出功率：P輸出=*4*312FVKW(3)電機(jī)所需的工作功率：P工作=P輸出/=12/0.867213.84KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：滾筒工作轉(zhuǎn)速：60/60*3/(*0.6)95.9/minnVDr滾筒由手冊(cè)查知，一級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比i齒輪為36，V帶的傳動(dòng)比i帶為24，但在工程應(yīng)用中，由于齒輪和帶輪的傳動(dòng)比較大，容易是大齒輪或大帶輪過(guò)大而成為飛輪，工程中常用的i齒輪小于4，且i帶也不宜過(guò)大，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為16*16)*95.5(7641528)/minnnr電動(dòng)機(jī)滾筒（8）（8復(fù)合條件的常用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有1000r/min，1500r/min。如果選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則總的傳動(dòng)比i=1000/95.5=10.47；而選用1500r/min的電動(dòng)機(jī)，i=1500/95.5=15.7。相比而言，1000r/min的電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比要小，較好。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)較為合適，故選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n為1000r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180L-6。主要參數(shù)如下：額定功率：15KW，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速970r/min，質(zhì)量195kg，輸出軸直徑48mm。三、傳動(dòng)比的確定及分配1、總傳動(dòng)比i：i/970/95.510.15nn電動(dòng)機(jī)滾筒2、傳動(dòng)比的分配：由手冊(cè)推薦值選擇齒輪傳動(dòng)比i齒輪=3.5，V帶的傳動(dòng)比i帶=3，則i實(shí)際=3*3.5=10.5。因?yàn)镮I實(shí)際（I）/=0.0345，誤差小于5%，故可取。四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算nn970r/min帶1電動(dòng)機(jī)211NNn/I970/3323.3r/min帶帶帶齒輪2nn95.5r/min齒輪滾筒2、各軸功率的計(jì)算選大帶輪和小齒輪的公共軸為軸1，大齒輪的軸為軸2，則2/(*)12/0.95*0.99*0.9912.89PPKW輸出帶聯(lián)軸器軸承（）12/(*12.89/0.98*0.9913.28PPKW齒輪聯(lián)軸器）（）3、各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算由*/Pn6T=9.55*10可得:1T=3.80*510N*mm,2T=1.29*610N*mm五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）、V帶帶型的選擇選擇窄V帶截型，取工作系數(shù)AK=1.2，則*1.2*1518cAPKPKW，由cP和n帶1及課本中的窄V帶選型圖可得，應(yīng)選擇SPA型窄V帶。（2）、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并檢驗(yàn)帶輪的速度窄V帶選型圖推薦小帶輪的直徑為90180mm，現(xiàn)選小帶輪直徑為1d帶=125mm。取=0.98，由于傳動(dòng)比I帶=3，則2d帶=I帶*1d帶*(1-)=367.5mm，查手冊(cè)取2d帶=355mm，則i帶=21d/d*(1)帶帶=2.90，i=i齒輪*i帶=2.90*3.5=10.15=i，符合總的傳動(dòng)比，故設(shè)計(jì)時(shí)要保證齒輪傳動(dòng)比i齒輪為3.5不變。實(shí)際從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速：2n帶1n齒輪=1n/970/2.90334.5r/mini帶帶帶速11*d*n/60V帶帶=6.25m/s,在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3）、確定帶長(zhǎng)和中心距由課本公式012120.7d+d)2d+d)a帶帶帶帶（可得，中心距0a在336960mm之間。現(xiàn)取中心距0a=500mm，則V帶理論長(zhǎng)度為:200012212*d+d)/2(dd)/4Laa帶帶帶帶（=1780.4mm查V帶基本長(zhǎng)度表可得，應(yīng)取V帶長(zhǎng)度為dL=1800mm，則實(shí)際中心距a為：a00/2daLL+（）=509.8mm（4）、驗(yàn)算小輪包角由000121180(dd)/*57.3154.1a帶帶>0120可知，所選的帶輪直徑，帶長(zhǎng)及中心距適用。（5）、確定帶的根數(shù)由手冊(cè)查得所選SPA型窄帶的各參數(shù)如下:0P=2.98kw,0P=0.37kw,K=0.93,LK0.95則00/*18/2.980.37*0.95*0.936.08cLZPPPKK（）（）取Z=6，過(guò)載率為（6.08-6）/6=0.013<5%,故滿(mǎn)足條件。（6）、計(jì)算軸上的力查課本上V帶截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，則單根V帶初拉力為：20500/(*V)*(2.5/1)469.8cFPZKqVN作用在軸上的壓力為：012*sin(/2)5494.2QFZFN2、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）、選擇齒輪材料及精度等級(jí)大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度197286HBS，小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為217286HBS，都屬于軟齒面。按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核。根據(jù)課本上齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用表選7級(jí)精度，齒面粗糙度Ra1.63.2m。(2)、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由于齒輪傳遞的力及功率較大，現(xiàn)選擇齒輪模數(shù)m=4，工作系數(shù)K=1.2，查手冊(cè)知，45鋼的抗接觸疲勞極限為lim550620HMPa，40Cr調(diào)質(zhì)后的抗接觸疲勞極限為lim650750HMPa。取H=1，則lim/700HHHMPa。選擇齒寬系數(shù)d=0.9，則213122KT*(1)*(*Z85.4mm*u*EHdHuZd齒輪），11Z/m21.345d齒輪齒輪取1Z齒輪=22，則Zi*Z77齒輪2齒輪齒輪1由d=m*Z可得，1d齒輪=88mm，d齒輪2=308mmd=0.9，則b=0.9*1d齒輪=79.2mm取b=80mm，則2b齒輪=80mm，2bb1090mm齒輪1齒輪中心距a=（1d齒輪+d齒輪2）/2=198mm（3）、按彎曲強(qiáng)度校核齒輪查表可得，Sa1Y=1.57,Sa2Y=1.72,Fa1Y=2.89,Fa2Y=2.28取FS=1.25，由課本常用齒輪材料及其力學(xué)性能表可得：F1=410480Mpa，F(xiàn)2=560620Mpa由Flim/FFS可得：F1=464Mpa，F(xiàn)2=360Mpa2F11Sa1Fa1F12YY/bmZ146.95MPKTa齒輪1（）2F22Sa2Fa2F22YY/bmZ36.3MPKTa齒輪2（）所以齒輪的抗彎曲強(qiáng)度足夠。（4）、計(jì)算齒輪圓周速度1*n/60Vd齒輪齒輪1=1.54m/s，合適。六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算兩根軸都選用45#鋼調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS1、初步估算軸的直徑由手冊(cè)查知，按扭剪強(qiáng)度估算軸徑的公式為：3/dAPn。其中P為軸所傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速，是系數(shù)，實(shí)心時(shí)，=1，A與材料及受力有關(guān)，查手冊(cè)可知，A=133144.可得3111/45.4dAPnmm：，3222/68.9dAPnmm故選取1d=50mm，2d=70mm。2、高速軸的設(shè)計(jì)及校核（1）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，小齒輪兩端用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承都用套筒定位，則采用過(guò)渡配合固定。、確定軸各段直徑和長(zhǎng)度軸的最小直徑1d=50mm，現(xiàn)選取各初軸肩的高度差為5mm，則安裝滾動(dòng)軸承的軸的直徑d為60mm。初選用6212型深溝球軸承，其內(nèi)徑為60mm,外徑為110mm，寬度為22mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。初取套筒長(zhǎng)為20mm。根據(jù)上述各參數(shù)，畫(huà)出軸的草圖，由草圖可得，兩滾動(dòng)軸承的支撐跨距為L(zhǎng)=90+2*20+22=152mm(2)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已求得1d齒輪=88mm求轉(zhuǎn)矩：已求得1T=3.80*510Nmm求圓周力：51122*3.80*108636.488tTFNd齒輪求徑向力：0*tan8636.6*tan203143.4rtFFN因?yàn)樵撦S上兩軸承對(duì)稱(chēng)，所以：LA=LB=76mm繪制該軸的受力圖及扭矩圖如下所示：由受力圖可得:/21571.7AYBYrFFFN51122*3.80*108636.488tTFNd齒輪由兩邊對(duì)稱(chēng)，知截面C的彎矩也對(duì)