鏈傳動-一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書Ⅰ

1、學(xué)號0908490112成績課程設(shè)計說明書設(shè)計名稱 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計題目 一級減速器設(shè)計 設(shè)計時間 2011.7.02 2011.7.15 學(xué) 院 交通與機械工程學(xué)院 專 業(yè) 物流工程 班 級 09-1班 姓 名 張賽朋 指導(dǎo)教師 趙德宏 2011 年 7 月 14 日 機械課程設(shè)計任務(wù)書班級物流09-1姓名張賽朋學(xué)號0908490112題目：皮帶運輸機的 一 級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計一、傳動簡圖二、原始數(shù)據(jù)：輸送帶工作拉力F1500 N，滾筒直徑D300mm，輸送帶速度V 1.6m/s。三、工作條件：單班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，有輕度沖擊，環(huán)境溫度 25 °C。四、使用年限：壽

2、命 10年 。五、輸送帶速度：允許誤差±5%。六、設(shè)計工作量1、減速器裝配圖1張（A1）。2、零件圖1張（A3）。3、設(shè)計說明書1份。目錄1、傳動方案擬定.22、電動機的選擇.23、計算總傳動比及分配各級的傳動比.44、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.55、傳動零件的設(shè)計計算.66、軸的設(shè)計計算.127、滾動軸承的選擇及校核計算.198、鍵聯(lián)接的選擇及計算.229、設(shè)計參考資料目錄10、結(jié)束語計算過程及計算說明結(jié)果1、傳動方案擬定第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級鏈傳動1.1工作條件：使用年限10年，工作為二班工作制，載荷稍有波動，環(huán)境多灰塵。1.2原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1500N；帶速

3、V=1.6m/s；滾筒直徑D=300mm；滾筒長度L=500mm。1.3傳動簡圖（圖1）2、電動機選擇2.1電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2.2電動機功率選擇：2.2.1傳動裝置的總功率：總=聯(lián)×2軸承×齒輪×鏈×滾筒 =0.99×0.982×0.97×0.90×0.95×0.96=0.7572.2.2電機所需的工作功率：P工作=FV/1000總=1500×1.6/1000×0.757F=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滾筒=76.4r/min總=0.

4、76P工作=3.17KW=3.17KW圖12.2.3確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.6/×300=101.9r/min 按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36。取鏈傳動比I1=13，則總傳動比理時范圍為Ia=318。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ia×n筒=（318）×76.43=305.71834.2r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比

5、方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。2.2.4確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132M1-6。其主要性能：額定功率：4.0KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量73kg。3計算總傳動比及分配各級的偉動比3.1總傳動比：i總=n電動/n筒=960/101.9=9.423.2分配各級偉動比據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取鏈i鏈=2.5（單級減速器i=36合理）電動機型號Y132M1-6i總=9.42據(jù)手冊得I鏈=2.5i帶=

6、3.77i總=i齒輪×I鏈i齒輪=i總/ i鏈=9.42/2.5=3.774運動參數(shù)及動力參數(shù)計算4.1計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機=960r/minnII=nI/i齒輪=960/3.77=254.6(r/min)4.2計算各軸的功率（KW）PI=P電動機×聯(lián)=4.0×0.99=3.96 KWPII=PI×軸承×齒輪=3.96×0.96×0.97=3.76KW4.3計算各軸扭矩（N·mm）TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×3.96/960=39400N

7、83;mmTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×3.76/254.6 =141000N·mm 5傳動零件的設(shè)計計算5.1齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級nI =960r/minnII=254.6r/minPI=3.96KWPII=3.76KWTI=39400N·mmTII=141000N·mm 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240285HBW。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度229286HBW；根據(jù)課本P139表6-12選9級精度。 (2)按齒面接觸疲

8、勞強度設(shè)計 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=3.77 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=3.77×20=76 實際傳動比I0=76/20=3.8傳動比誤差：i-i0/I=3.8-3.77/3.77=0.79%<2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=6由課本P126表6-10取d=0.9 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.96/960 =39400N·mm (4)載荷系數(shù)k 由課本P128表6-7取k=1.5 (5)許用接觸應(yīng)力HH1= (380+HBW)Mpa=(380+260)Mp

9、a=640 Mpa H2= (380+0.7HBW)Mpa=(380+0.7×u=6i齒=3.8Z1=20Z2=76H1=640MpaH2=548Mpa240)Mpa=548MpaF1= (155+0.3HBW)Mpa=(380+0.7×8 260)Mpa=233MpaF2= (140+0.2HBW)Mpa=(140+0.2×240)Mpa=188Mpa(6)由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431.5×39400×(3.8+1)/0.9×3.81/3mm=

10、49.86mm模數(shù)：m=d1/Z1=48.86/20=2.493mm根據(jù)課本P107表6-1取標準模數(shù)：m=2.5mm確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×76mm=300mm計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+76)=120mm根據(jù)課本124齒寬：b=dd1=0.9×50mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=76由查表得F1=233 MpaF2=188Mpad1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mma =120mm

11、YFa1=2.97YFa2=2.23YF1=2.97 YF2=2.23 (8)校核齒根彎曲疲勞強度F1=2kT1 YF1/bd1m=2×1.5×39400×2.79/45×50×2.5=58.6MPaF1=233MPaF2=F1× YF2 / YF1 =46.8 MPaF2=188MPa故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 (9)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000=1.2m/s圓周由課本p124表9-5 齒輪精度等級為9級6軸的設(shè)計計算 6.1 輸

12、入軸的設(shè)計計算6.1.1按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書P21例題（1）、初步確定減速器外伸段軸頸d=（0.81.0）d電機=（0.81.0）×38=30.438mm（2）、選擇聯(lián)軸器由傳動裝置工作條件擬選用彈簧柱銷連軸器（GB5014F1=233MpaF2=188MpaV =1.2m/s85）。計算轉(zhuǎn)矩Tc =KAT=1. 5×39.8=59.7NmT=9.55P/n= 39.8Nm 其中KA =1.25 1.5此處取1.5查表2.51及核對軸頸后選擇HL3聯(lián)軸器（3）、最后確定減速器告訴軸外伸段直徑為d=32mm6.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

13、計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=32mm 長度取L1=90 mm h=2c c=1mmII段:d2=d1+2h=32+2×1=34mm 初選用深溝球球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為17mm. 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。取套筒長為d=32mmd1=32mmL1=90mmd2=34mm17mm ，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱

14、體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為64mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（64+17+2）=83mmIII段直徑d3=38mmL3=50 -2=48mm段直徑d3=38mmh=2c c=2mmd4=d3+2h=38+2×2=42 mm 長度與右面的套筒相同，即L4=5mm段直徑d5=34mm. 長度L5=29mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=255mm6.1.3按彎矩復(fù)合強度計算求分度圓直徑：已知d1=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T1=39400N·mm求圓周力：Ft根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=2×39400/

15、50=1579NL2=83mmd3=38mmL3=48mmd4=42mmL4=5mmd5=34mmL5=29mmL=255mmFt =1579NFr=573.6N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1579×tan200=573.6N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=42mm(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=286.8NFAZ=FBZ=Ft/2=798.5N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=286.8×21=6.02N

16、3;m (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）FAY =286.8NFBY =798.5NFAZ =798.5NMC1=6.02N·m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=798.5×21=16.76N·m (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(6.022+16.762)1/2=17.8N·m (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=141N·m (6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：MC2=16.76N&

17、#183;mMC =17.8N·mT=141N·mMec=MC2+(T)21/2=17.892+(1×141)21/2=142N·m (7)校核危險截面C的強度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=142/0.1×383=25.9MPa< -1b=60MPa該軸強度足夠。 6.2 輸出軸的設(shè)計計算6.2.1按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBW）根據(jù)課本P235頁式（10-2），表（10-2）取c=120dc(P3/n3)1/3=120(3.76/254.6)1/3=29.44mm取d=34mm6.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

18、（1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承從右面裝入。Mec =142N·me =25.9MPa<-1bd=34mm （2）確定軸的各段直徑和長度 初選6027型深溝球軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為18mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為21.5mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。 (3)按彎扭復(fù)合強

19、度計算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=141N·m求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=2×141×103/190=1484.2N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1484.2×0.36379=540.2N兩軸承對稱LA=LB=42mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=1484.2/2=270.1NFAZ=FBZ=Ft/2=540.2/2=742.1NNFt =1484.2NFAX=FBY =270.1NFAZ=FBZ =742.1

20、NMC1=5.67N·mMC2=15.58N·mMC =5.08N·m (2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=270.1×42=5.67N·m (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=742.1×42=15.58N·m (4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（5.672+5.082）1/2 =5.08N·m (5)計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=5.082+(1×141)21/2 =141.09N

21、83;m (6)校核危險截面C的強度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=141.09/(0.1×1903)=25.7Mpa<-1b=60Mpa此軸強度足夠7滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命10×365×8=29200小時Mec =141.09N·me =25.7Mpa<-1b軸承預(yù)計壽命29200h7.1計算輸入軸承 （1）已知n1=960r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=573.6N初先兩軸承為深溝球軸承6207型根據(jù)課本P214（例）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=361.

22、4N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=361.4N FA2=FS2=361.4N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=361.4N/573.6N=0.63FA2/FR2=361.4N/573.6N=0.63根據(jù)課本P192表（12-12）得e=0.44FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)計算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本P191表（12-10）取f P=1.5根據(jù)課本P212（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×573.6+0)=

23、860.4NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×573.6+0)= 860.4N (5)軸承壽命計算P1=P2 故取P=860.4NFS1=FS2=361.4Nx1=1y1=0x2=1y2=0P1=860.4NP2=860.4N深溝球軸承=3根據(jù)手冊得6207型的Cr=19800N由課本P191（12-11）式得LH=16670/n(ftCr/P)=16670/960×(1×19800/750.3)3=319503.90h>29200h預(yù)期壽命足夠7.2計算輸出軸承 (1)已知n=254.6r/min Fa=0 FR=FAZ=540

24、.2N試選6207型深溝球軸承根據(jù)課本P265表（11-12）得FS=0.63FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63×540=340.6N (2)計算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=340.6N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=340.6/540.2=0.63FA2/FR2=340.6/540.2=0.63LH=319503.9h預(yù)期壽命足夠FR =540.2NFS1=340.6Nx1=1y1=0x2=1y2=0根據(jù)課本P192表（12-12）得：e=0.68FA1/FR1

25、<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2=1 y2=0 (4)計算當(dāng)量動載荷P1、P2根據(jù)P191表（112-10）取fP=1.5根據(jù)式（12-19）得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×540.2)=810.3NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×540.2)= 810.3N (5)計算軸承壽命LHP1=P2 故P=810.3 =3根據(jù)手冊P71 6207型軸承Cr=19800N根據(jù)課本P191 表（12-9）得：ft=1根據(jù)課本P212 （11-10c）式得Lh=16670/n(ftCr/P) =1

26、6670/254.6×(1×19800/810.3)3 =952266.9h>29200h此軸承合格8鍵聯(lián)接的選擇及校核計算8.1輸入軸采用平鍵聯(lián)接軸徑d1=32mm,L1=80mmP1=810.3NP2=810.3NLh =952266.9h故軸承合格查手冊得，選用A型平鍵，得：鍵A 10×8 GB1096-79 l=L1-b=80-10=70mmT1=39.4N·m h=8mm根據(jù)課本P243（10-5）式得p=4T2/dhl=4×39400/32×8×70 =8.79Mpa<R (110Mpa)8.2輸入軸

27、與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d2=38mm L2=40mm T=39.4N·m查手冊P51 選A型平鍵鍵12×8 GB1096-79l=L3-b=40-12=28mm h=8mmp=4T/dhl=4×39400/38×8×28 =18.5Mpa<p(110Mpa)8.3輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d3=44mm L3=40mm T=141 N·m查手冊P51 選用A型平鍵鍵12×8 GB1096-79l=L2-b=40-12=28mm h=8mm據(jù)課本P243式（10-5）得p=4T/dhl=4×141000/44×8×28=57.2Mpa<A型平鍵10×8p=8.79MpaA型平鍵12×8p=18.5MpaA型平鍵12×8p =57.2Mpap9設(shè)計參考資料目錄所用到的參考資料都可以列出，如：1機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計：孫德志主編，沈陽：東北大學(xué)出版社，20