用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械零件設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明書）machined component design( design specifications )題 目: 用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)：用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速箱二、運(yùn)動(dòng)簡圖1.v帶傳動(dòng)； 2.單級(jí)減速器；3.運(yùn)輸帶；4.聯(lián)軸器；5.電動(dòng)機(jī)；6.卷筒。三、原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力 1150 ；運(yùn)輸帶工作速度 1.6 ；運(yùn)輸帶速度允許誤差 5% ；卷筒直徑 260 ；工作年限 6 年 2 班制。四、設(shè)計(jì)工作量減速器裝配圖（a1號(hào)圖紙） 1 張；零件工作圖（a3號(hào)圖紙） 3 張；1. 大帶輪工作圖1張；2. 低速

2、軸工作圖1張；3. 大齒輪工作圖1張。 設(shè)計(jì)說明書 1 份。五、設(shè)計(jì)期限指導(dǎo)教師： 發(fā)題日期：目 錄1傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算42傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1帶傳動(dòng) 2.2 齒輪傳動(dòng)3軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 3.1高速軸（小齒輪軸）設(shè)計(jì) 3.2低速軸（大齒輪軸）設(shè)計(jì)4軸承的壽命計(jì)算 4.1高速軸軸承壽命計(jì)算 4.2低速軸軸承壽命計(jì)算5其它零部件選用及強(qiáng)度校核 5.1鍵的強(qiáng)度校核 5.2聯(lián)軸器的選用 5.3鑄鐵減速箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸6技術(shù)要求7參考文獻(xiàn)8設(shè)計(jì)小結(jié)計(jì) 算 及 說 明主 要 結(jié) 果1傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算1.1工作機(jī)功率1) 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉應(yīng)力：f=1150 n 運(yùn)輸帶工作速度： v=1.6 m/s工作

3、年限6年2班制2) 傳動(dòng)效率：查【1】14頁表2-3得v帶傳動(dòng)效率：滾動(dòng)軸承效率：8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)效率：彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：傳動(dòng)滾筒效率：3) 總效率：4) 輸入電機(jī)功率：因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，所以電動(dòng)機(jī)功ped率略大于pd即可，取 ped=2.2kw。5) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 由【1】10頁表2-1得：v帶的傳動(dòng)比范圍：24，由【1】 1014頁表2-2得：一級(jí)圓柱齒輪減速器則總傳動(dòng)比的220，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍220,得電動(dòng)機(jī)的可選范圍為：（220）117.53=2362351 r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min，將這三種方案列表進(jìn)

4、行比較，由【1】203頁表17-1得：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率ped/kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/min)電動(dòng)機(jī)質(zhì)量m/kg總傳動(dòng)比ia同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1y1325-82.2750720636.042y112m-62.21000940458.003y100l-42.2150014303412.17表中所列方案3電動(dòng)機(jī)質(zhì)量輕，價(jià)格便宜，但總傳動(dòng)比最大，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本大，方案1中電動(dòng)機(jī)質(zhì)量最重，且價(jià)格昂貴，綜合考慮，現(xiàn)選用方案2。即選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：y112m-6。由【1】204頁表17-3得：電動(dòng)機(jī)軸伸出端長： e=60mm電動(dòng)機(jī)軸中心高： h=112mm電動(dòng)機(jī)軸直徑： d=28mm1.

5、2確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1) 總傳動(dòng)比：2) v帶傳動(dòng)比取齒輪的傳動(dòng)比為i齒=3.5，得：1.3計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1) 0軸（電動(dòng)機(jī)軸）p0=pd=2.14kw n0=nm=940 r/min2) 軸（高速軸）3) 軸（低速軸） 4) 軸（滾筒軸） 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/(nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比ia效率電機(jī)軸2.1421.749402.2860.96高速軸2.054447.71411.23.50.96低速軸1.973160.36117.510.98滾筒軸1.934157.2117.52傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1帶傳動(dòng)1) 計(jì)算功率：已知傳

6、動(dòng)載荷平穩(wěn)，為兩班制工作，工作機(jī)為輕載荷輸送機(jī)。由【2】218頁表13-8查的：ka=1.2故計(jì)算功率：2) 選用v帶型號(hào):選用普通v帶 已知：pc=2.64 kw,n0=940 r/min由【2】219頁圖13-15得點(diǎn)位于a型區(qū)域，故選用a型 3) 大、小帶輪直徑：已知為a型帶輪由【2】219頁表13-9得：，現(xiàn)選取d1=125mm取d2=280mm4) 驗(yàn)算帶速v：在520m/s內(nèi)，所以帶輪直徑是合適的。5) 求v帶基準(zhǔn)長度ld和中心距a：初步選取中心距: a0=1.5(125+280)=607.5mm,取a0=600mm符合： 初步確定v帶基準(zhǔn)長度： 由【2】212213表13-2得：

7、 ld=1800mm再計(jì)算實(shí)際中心距：6) 驗(yàn)算小帶輪包角：所以合適。7) 求v帶根數(shù)：已知n1=940 r/min,d1=125mm,由【2】214215頁表13-3,得：傳動(dòng)比： 已知i帶2，且為a型帶輪，小輪轉(zhuǎn)速為940 r/min由【2】216頁表13-5，查得： 已知=164.6，由【2】表13-7，并結(jié)合線性校正得：已知ld=1800mm，由【2】212213頁表13-2得：kl=1.01取z=2。 8) 求作用在帶輪上的預(yù)緊力和壓力已知為普通a型v帶，由【2】212頁表13-1查得： q=0.1 kg/m單根v帶的預(yù)緊力為：作用在軸上的壓力fq皮帶輪名稱結(jié)果名稱結(jié)果名稱結(jié)果帶型a

8、型傳動(dòng)比i帶=2.286根數(shù)2基準(zhǔn)直徑dd1=125mm基準(zhǔn)長度ld=1800mm預(yù)緊力174.83ndd2=280mm中心距a=576.91mm壓軸力693n9) v帶結(jié)構(gòu)參數(shù)由【2】224頁表13-10得：槽型abd11mmhamin2.75mme15mmfmin9mmhmin8.7mmmin6mm34由【3】149頁表12-3得： 選用板孔式帶輪2.2 齒輪傳動(dòng)1) 選擇材料許用應(yīng)力小齒輪選用45#鋼，選用調(diào)制處理；大齒輪選用45#鋼，選用正火處理。 由【2】166頁表11-1得： 2) 計(jì)算大小齒輪的許用接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力已知齒輪為一般可靠度，再由【2】171頁表11-5得：其中兩齒面

9、的接觸應(yīng)力應(yīng)是相等的，所以取其中較危險(xiǎn)的，即較小的許用接觸接觸應(yīng)力： 3) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 已知裝置原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，載荷為有中等沖擊的載荷，由【2】169頁表11-3得：k=1.32 已經(jīng)求得t1=4.77104 nm3 已知齒輪相對于軸承為對稱布置，齒輪所選材料為軟齒面，由【2】175頁表11-6得：d=14 已經(jīng)求得u=3.505 已知45#鋼為鍛鋼，由【2】171頁表11-4得：ze=189.86 已知齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以zh=2.5 7 已求得h=341 mpa將上述值代入公式得：取齒數(shù)z1=30，則z2=303.5=105 再由【2】57頁表4-1，選用第一系列，取m=2.5

10、，則：齒寬：中心距：4) 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度已知z1=30,z=105由【2】173頁圖11-8得： yfa1=2.52 yfa2=2.18已知z1=30,z=105由【2】173頁圖11-8得：ysa1=1.65 ysa2=1.795) 齒輪的圓周速度 由【2】168頁表11-2,得知可選用8級(jí)精度。6) 大、小齒輪齒頂圓、和齒根圓大小已知所選齒輪為正常齒制，由【2】58頁表4-2得：齒頂圓：齒根圓： 3 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算3.1高速軸（小齒輪軸）設(shè)計(jì)1) 選用材料選用45，且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的安裝和固定要求，將軸分為七段軸段：安裝v帶輪；軸段：軸肩；軸段：安裝軸承；軸

11、段：過渡段；軸段：齒輪；軸段：過渡段；軸段：安裝軸承。3) 各軸段軸徑最小軸徑已選用45鋼，由【2】245頁表14-2得c=118107。已知p=2.0544 kw，n=411.2 r/min,帶入公式得考慮到一個(gè)鍵的存在軸徑應(yīng)該擴(kuò)大5%7%， 再考慮到與v帶的配合及由【1】82頁表9-3中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)選取d1=25mm。軸徑由【2】243頁圖14-10中公式： 由【1】37頁表5-1得：其中c1一般取1.6或2，可以得到：現(xiàn)綜合考慮兩種情況，取d2=33 mm軸徑和d2=33mm，所以初選用深溝球軸承6207。由【1】120121頁表12-1得其內(nèi)徑為35mm，所以d3=d7=35mm。軸徑和

12、這一部分為軸承和齒輪的過渡段，齒輪分度圓大小為75mm選取d4=d6=45mm。軸徑這一部分為小齒輪，其分度圓大小為75mm，齒頂圓大小為80mm。4) 各軸段長度軸長v帶輪的孔徑長度為42mm，軸長應(yīng)該比其短23mm，現(xiàn)選取其長度為l1=40mm。軸長由【1】142頁表13-21得：再由【1】120121頁，表12-1得：b=17mm由【1】140頁，表13-17得：擋油環(huán)伸入內(nèi)箱壁13mm，選取為2mm觀察裝配圖可得：軸長觀察圖可得：軸長和觀察裝配圖可以得到：由【1】表4-1得：?。?=10所以：軸長軸長此段長度為過渡區(qū)域，所以最后再進(jìn)行計(jì)算：已知所用螺栓為m16，由【1】30頁表4-1得

13、：c1=22mm，c2=20mm，=8mm由【1】120121頁表12-1得：b=17mmk2為啟出螺釘?shù)谋匾嚯x，取為k2=40mm由【1】35頁圖5-9得：5) 校核高速軸的強(qiáng)度首先對軸的受力情況進(jìn)行分析：齒輪力的作用簡化至齒輪中點(diǎn)。 v帶輪上壓力作用點(diǎn)簡化至帶輪輪緣中點(diǎn) 支反力的作用點(diǎn)簡化至滾動(dòng)軸承中點(diǎn)分別為a、b點(diǎn)由上圖可以看到，軸上分別存在徑向平面的力和軸向的力。再對各段長度進(jìn)行計(jì)算： 周向上：徑向上根據(jù)受力平衡分析： 聯(lián)立求解得：接著進(jìn)行彎矩的計(jì)算：可以得到彎矩圖：可以由圖得a點(diǎn)合成彎距maa=74.5nm最大，對這一點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度的校核即可。選取=0.6，則：軸的材料選用45鋼，查的

14、b=650mpa，由【2】246頁表14-3得：-1b=60mpa。最危險(xiǎn)截面的直徑為：d。此處為安裝軸承處，所以這一軸段直徑為35mm23.7mm。所以滿足強(qiáng)度要求。3.2低速軸（大齒輪軸）設(shè)計(jì)1) 選擇材料選用45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)零件的安裝和固定要求，軸應(yīng)該分為六段：軸段：安裝聯(lián)軸器；軸段：軸肩；軸段：安裝軸承；軸段：安裝大齒輪；軸段：軸肩；軸段：軸承。3) 各軸段直徑軸徑此軸中有兩個(gè)鍵槽，所以，可以增大107%2，可以得到：已知我們選用lt型彈性套柱銷聯(lián)軸器，由【1】147頁表14-4查得應(yīng)該選用lt5的聯(lián)軸器，軸孔的直徑可以選為：32或35，取為d1=35mm。軸徑

15、這一段軸作為軸肩進(jìn)行使用，查【1】82頁表9-3，選取為d2=45mm。軸徑這一軸段安裝軸承，d2=45mm，軸承內(nèi)徑必須大于這一值，查【1】120121頁表12-1得到，可選用6210的深溝球軸承，其內(nèi)徑大小為50mm，所以d3=50mm。軸徑這一段的是用于安裝齒輪的，按照【1】82頁表9-3，選取大于50mm的標(biāo)準(zhǔn)值，取d4=56mm。軸段這一段起軸肩作用，選取h=5mm，得：軸徑這一段也是安裝軸承的，所以d6=50mm4) 各軸段長度軸長一直選用lt5軸孔直徑為35mm的聯(lián)軸器，由【1】147頁得軸孔長度為82mm，l1=82-2=80mm。軸長已知所用螺栓為m16，由【1】30頁表4-

16、1得：c1=22mm，c2=20mm，=8mm由【1】120121頁表12-1得：b=20mmk2為啟出螺釘?shù)谋匾嚯x，取為k2=40mm由【1】35頁圖5-9得：軸長b為軸承寬度，已查得：b=20mm；e為軸承端蓋厚度，已查得：e=12mm；l為齒輪距內(nèi)箱壁距離，可算得l=12.5mml為安裝間隙，l=2mm。所以：軸長此處安裝齒輪已知b大齒 =75，所以：軸長由【2】243頁圖14-10得：h=5mm，所以：軸長b為軸承寬度，已查得：b=20mm；e為軸承端蓋厚度，已查得：e=12mm；c為倒角為1.5mm；2為擋油環(huán)深入距離（由【1】140頁，表13-17得：擋油環(huán)伸入內(nèi)箱壁13mm，選

17、取為2mm）10.5為軸段套筒長度，應(yīng)為此處有軸肩段常7mm，所以減去。代入得：5) 軸的強(qiáng)度校核首先對軸的受力情況進(jìn)行分析：齒輪力的作用點(diǎn)簡化至齒輪中點(diǎn)c 。聯(lián)軸器力的作用點(diǎn)簡化至聯(lián)軸器輪緣中點(diǎn) d。支反力的作用點(diǎn)簡化至滾動(dòng)軸承中點(diǎn)，分別為a、b點(diǎn)。由圖可以看到存在周向和徑向上的力。然后對各長度進(jìn)行計(jì)算： 周向上的受力：徑向上的受力：接著進(jìn)行彎矩計(jì)算：得到彎矩圖：可以看到c點(diǎn)處的彎矩最大，進(jìn)行校核：最危險(xiǎn)截面的直徑d：軸的材料選用45鋼，查的b=650mpa，由【2】246頁表14-3得：-1b=60mpa。所以“考慮到此處安裝齒輪，有鍵的存在，所以將d加大5%。而此處的直徑為56mm27.

18、51mm，滿足強(qiáng)度要求。4軸承的壽命計(jì)算4.1高速軸軸承壽命計(jì)算這根軸沒有承受軸向力，即fa=0,由【2】280頁表16-11，得e=0，且x=1，y=0，即：p=frmax=1255n已知，軸承工作溫度低于100，由【2】279頁表16-8得：ft=1已知，載荷存在中等沖擊，由【2】279頁表16-9得：fp=1.5已知，選用6207的軸承，由【1】120121頁表12-1得：c=25.5kn已求得： n=411.2 r/min已知選用深溝球軸承，由【2】278頁得：=3代入得：已知，采用六年兩班制工作，所以需要壽命：l=628525=24960h所以，所選軸承符合要求。4.2低速軸軸承壽命

19、計(jì)算這根軸沒有承受軸向力，即fa=0,由【2】280頁表16-11，得e=0，且x=1，y=0，即：p=frmax=236.16n已知，軸承工作溫度低于100，由【2】279頁表16-8得：ft=1已知，載荷存在中等沖擊，由【2】279頁表16-9得：fp=1.5已知，選用6207的軸承，由【1】120121頁表12-1得：c=35kn已求得： n=117.5 r/min已知選用深溝球軸承，由【2】278頁得：=3代入得：已知，采用六年兩班制工作，所以需要壽命：l=628525=24960h所以，所選軸承符合要求。5其它零部件選用及強(qiáng)度校核5.1鍵的強(qiáng)度校核皮帶輪：已知，選用平鍵連接：已求得：

20、t=47.7nm，d=25mm已知d=25mm，查【1】115頁表11-6得：h=7mm；l=32mm；b=8mm由【2】159頁圖10-37得：l=l-b=32-8=24mm代入：已知皮帶輪為鑄鐵制造，且載荷存在輕微沖擊，由【2】158頁表10-10得：p=55mpa45.43mpa=p所以鍵的強(qiáng)度滿足要求。大齒輪：已求得：t=160.36nm，d=56mm已知d=25mm，查【1】115頁表11-6得：h=10mm；l=63mm；b=16mm由【2】159頁圖10-37得：l=l-b=63-16=47mm代入：已知齒輪用鋼制造，且載荷存在輕微沖擊，由【2】158頁表10-10得：p=110

21、mpa24.37mpa=p所以鍵的強(qiáng)度滿足要求。5.2聯(lián)軸器的選用由【1】147頁表14-14查找，最終選用型號(hào)為lt5的彈性套柱銷聯(lián)軸器。軸孔直徑選用35mm。5.3鑄鐵減速箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 總效率：=0.859pd=2.14kw電動(dòng)機(jī)功率：ped=2.2kw電動(dòng)機(jī)型號(hào)：y112m-6電動(dòng)機(jī)軸伸出端長：e=60mm電動(dòng)機(jī)軸中心高：h=112mm電動(dòng)機(jī)軸直徑：d=28mm總傳動(dòng)比：ia=8.00v帶傳動(dòng)比：i帶=2.286p0=2.14kwn0=940 r/mint0=21.74 nmp1=2.0544kwn1=411 r/mint1=47.71nmp2=1.973kwn2=117.5r/m

22、int2=160.4nmp3=1.934kwn3=117.5r/mint3=157.2nmka=1.2pc=2.64kwd1=125mmd2=280mmv=6.15 m/sld=1800mma=576.71mm1=164.6p0=1.37i帶=2.286k=0.9638kl=1.01z=2f0=174.83 nfq=693.0 nbd=11mmhamin=2.75mme=15mmfmin=9mmhmin=8.7mmmin=6mm=34k=1.3t1=4.77104 nmd=1ze=189.8zh=189.8 h=341 mpad167.59mmz1=30z2=105m=2.5d1=75mmd2=262.5b1=80mmb2=75mma=168.75mmyfa1=2.52y