课程设计说明书-陈永豪-数控1404 - 图文

温州职业技术学院

设计说明书

课题名称：带式运输机上单级

圆柱齿轮减速器设计

姓 名 陈永豪 学 号 14013403 系 部 机械工程系 专 业 数控技术 指导教师 林潘忠

2016年 05 月 18 日 浙江温州

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目录

设计任务书……………………………………………………………………3

第一章 绪论

1.1设计目的……………………………………………………………4 1.2传动方案的分析与拟定……………………………………………4

第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算

2.1 电动机类型及结构的选择…………………………………………5 2.2 电动机选择…………………………………………………………5 2.3 确定电动机转速……………………………………………………5 2.4确定传动装置的总传动比和分配级传动比………………………5 2.5动力运动参数计算…………………………………………………6

第三章 传动零件的设计计算

减速器外部零件的设计计算--普通V形带传动………………………7

第四章 齿轮的设计计算

4.1直齿圆柱齿轮………………………………………………………8 4.2齿轮几何尺寸的设计计算

4.2.1 按照接触疲劳强度计算……………………………………8 4.2.2 按齿根弯曲接触强度校核计算……………………………9 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定………………………………………9 4.3齿轮的结构设计……………………………………………………9

第五章 轴的设计计算

5.1输入轴的设计………………………………………………………11 5.2输出轴的设计………………………………………………………14 5.3轴强度的校核………………………………………………………17

第六章 轴承、键和联轴器的选择

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6.1轴承的选择及校核…………………………………………………18 6.2键的选择计算及校核………………………………………………18 6.3联轴器的选择………………………………………………………19

第七章 减速器润滑、密封

7.1润滑的选择确定……………………………………………………20 7.1.1润滑方式……………………………………………………20

7.1.2润滑油牌号及用量…………………………………………20 7.2 密封的选择确定……………………………………………………20

第八章 减速器附件的选择确定……………………………………20 第九章 箱体的主要结构尺寸计算…………………………………21 第十章 减速器的绘制与结构分析

10.1拆卸减速器…………………………………………………………22 10.2分析装配方案………………………………………………………22 10.3分析各零件作用、结构及类型……………………………………22 10.4减速器装配草图设计………………………………………………22 10.5完成减速器装配草图………………………………………………23 10.6减速器装配图绘制过程……………………………………………23 10.7完成装配图…………………………………………………………24

10.8零件图设计…………………………………………………………24

第十一章 设计总结………………………………………………………26 参考文献……………………………………………………………………27

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第一章 绪论

1.1 设计目的

（1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。

（3）培养查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理等设计方面的能力。

1.2传动方案拟定

1、传动系统的作用及传动方案的特点：

机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。 2、传动方案的分析与拟定

1、工作条件：使用年限8年，工作为一班工作制，载荷平稳，室内工作。 2、原始数据：滚筒圆周力F=2200N；

带速V=2.0m/s；

滚筒直径D=300mm；

3、方案拟定：

采用Ｖ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。

图1 带式输送机传动系统简图

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2.1选择电动机 （1）选择电动机类型 按已知工作要求和条件选用Y系列 （2）确定电动机功率 工作装置所需功率Pw按式（2-2）计算 F?v Pw?ww kW 1000??w 式中，Fw?2200N,vw?2m/s，工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取 ?w?0.96。代入上式得： 电动机额Fw?vw2200?2 Pw???4.58 kW 定功率 1000??w1000?0.96Pm=5.5kw 电动机的输出功率P0按式（2-1）计算： P P0?w kW ? 式中，?为电动机轴至滚筒轴的传动装置总效率。 2由式（2-4），???b??g??r??c；由表2-4，取V带传动效率?b?0.96，滚动 轴承效率?r?0.995，8级精度齿轮传动效率?g?0.97，滑块联轴器效率?c?0.98， 则 2 ??0.96?0.97?0.995?0.98?0.90 Pw4.58 kW 故 P0???0.96?0.97?0.9952?0.98?5.07 因载荷平稳，电动机额定功率 ?m只需略大于?0即可，按表8-169中Y系列电 Pm为5.5kW。数据，选电动机的额定功率 动机技术 （3）确定电动机转速 滚筒轴作为工作轴，其转速为： 6?104vw6?104?2 ??127.32r/min nw? ?D??300按表2-1推荐的各传动机构传动比范围：V带传动比范围ib'?2~4，单级圆柱 齿轮传动比范围ig'?3~5，则总传动比范围应为i'?2?3~4?5?6~20，可见电动 机转速的可选范围为： ' n'?ib?nw?(6~20)?127.32?763.92~2546.40 r/min 符合这一范围的同步转速有1440r/min，由表8-184选常用的同步转速为选定电动1440r/min的Y系列电动机Y132S机型号为-4。 Y132S-4 2.2计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 （1）传动装置总传动比 nm1440 ??11.31 i? nw127.32 （2）分配传动装置各级传动比 由式（2-5），i?ib?ig，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比ib?3，i带=3 i齿=3.77 i11.31?3.77 则齿轮传动比ig??

第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算 ib3

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2.3计算传动装置的运动和动力参数 （1）各轴转速由式（2-6） Ⅰ轴（入轴） nⅠ? Ⅱ轴（出轴） nⅡ?nm1440??480 r/min ib3

nI=480（r/min） n480Ⅰ??127.32 r/min ig3.77nII=127.32（r/min） 工作轴（滚筒轴） nw?nⅡ?127.32 r/min （2）各轴输入由式（2-7） Ⅰ轴（入轴） P kW Ⅰ?P0??b?5.07?0.96?4.87nW=127.32（r/min） Ⅱ轴（出轴） ????I??r??g?4.87?0.995?0.97?4.70kW ?P?????4.70?0.995?0.98?4.58 kW 工作轴（滚筒轴） P wⅡrcPo=5.07k （3）各轴输入转矩由式（2-8） w ?4.87 Ⅰ轴（入轴）TI?9550I?9550??96.89N?m nI480P?4.87kw14.70?352.54N?m nII127.32P4.58 工作轴（滚筒轴） Tw?9550w?9550?343.54 N?m nw127.32P5.07 电动机轴输出转矩T0?95500?9550??33.62 N?m nm1440将以上算得的运动和动力参数列表如下： Ⅱ轴（出轴）TII?9550?II?9550? P2?4.70kwPw?4.58kw参数 轴名 电动机轴 转速n（r/min） 1440 5.07 功率p（kw） 转矩T(N?传动比i 效率? 入轴 480 4.87 96.89 3.77 0.965 出轴 127.32 4.70 352.54 滚筒轴 127.32 4.58 343.54 1.00 0.975 m) 33.62 3 0.96 T0=33.62 (N﹒m) T1=96.89 (N﹒m) T2=352.54 (N﹒m) Tw=343.62 (N﹒m)

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第三章 传动零件的设计计算 3.1减速器外部零件的设计计算----普通V形带传动 设计普通V形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向，主动轮转速n1?1440r/min，带型为A型，电动机功率P?5.5kW,两班制工作，载荷平稳。 序号 1 2 3 计算项目 计算功率 选择带型 确定带轮基准直径 计算内容

Pc?KAP?1.2?5.5kW 据Pc 选A型带 d1=125mm d2=400mm ?6.6kW和n1?1440r/min 由图10-12选取 由表10-9确定dd1 dd2?idd1(1??)?10-9取标准值 1440?125?(1?0.02)?367.3480，查表4 验算带速 5 验算带长 πdd1n1π?125?1440?m/s 60?10060?1000 ?9.42m/s初定中心距a0?800mm v?Ld0?2a0??(dd1?dd2)(dd2?dd1)222?4a0?4?800]mm ?[2?800??(125?400)(400?125)2 ?2448.3mm由表10-2选取相近的Ld6 确定中心距 ?2500mm a?a0?(Ld?Ld0)/2 ?[800?(2500?2448.3)/2]mm ?826mmamin?a?0.015Ld?(826?0.015?2500)mm?788.5mmamax?a?0.03Ld?(826?0.03?2500)mm?901mm 7 验算小带轮包角 ?1?180??57.3??(dd2?dd1)/a ?180??57.3??(400?125)/826 ?160.92? 带中心距a=826mm 小轮包角合适

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8 单根V带传递的额定功率 据dd1和n1查图10-11得

P1?2kW 序号 9 计算项目 计算内容 据带型及i查表10-5得 选3根V带 i?1时10 单根V带的额定功率增量 确定带的根数 ?P1?0.17kW 查表10-6：K??0.95 查表10-7：Kl?1.09 Z?Pc/[(P1??P1)K?Kl] ?6.6/[(2?0.17)?0.95?1.09]?2.94查表10-1 11 单根V带的初拉力 q?0.10kg/mF0?500[(2.5/K?)?1](Pc)?qv2Zv12 作用在轴上的力 带轮的结构和尺寸 6.6?? ??500[(2.5/0.94)?1]()?0.10?9.422?N3?9.42?? ?199.40NFQ?2ZF0sin(?1/2)?2?3?199.40sin(160.92?/2)N ?2?3?199.40sin80.46?N?1179.85N 13 以小带轮为例确定其结构和尺寸，由图10-7选定小带轮为实心轮，轮槽尺寸及轮宽按表10-3计算，并参查《简明机械零件设计实用手册》，从而画出小带轮工作图。

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第四章 齿轮的设计计算 4.1直齿圆柱齿轮 按输入的转速480 r/min，传动比3计算，传动功率4.87kw,连续单向运转，载荷平稳来计算。 解： （1）选择材料与热处理方式。所设计的齿轮传动属于闭式传动，通常采用软齿面的钢制齿轮，查阅表6-7，选用价格便宜便于制造的材料；小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为260HBW，大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBW，硬度差45HBW较合适。 (2)选择精度等级。运输机是一般机械，速度不高，故选择8级精度。 (3)按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据式(6-41)

小齿轮为45钢调质，齿面硬度为260HBW 大齿轮为45号钢正火，齿面硬度为225HBW 1）载荷因数K。圆周速度不大，精度不高，齿轮关于轴承对称布置，按表 6-9取K=1.2。 2）转矩T1 66 T1?9.55?10P/n1?9.55?10?4.87/480N?mm?96892.71N?mm 3）接触疲劳许用应力[?H]，据式（6-42） ?[?H]?HminZN SHmin 由图6-36查得：?Hlim1?610MPa，?Hlim2?500MPa；接触疲劳寿命系数 ZN:按一年300工作日，单班每天8h计算，由公式N?60njth得 8 N1?60?480?10?300?8?6.912?10 N2?N1/i?6.912?108/3.77?1.83?108 查图6-37中曲线1，得 9 ZN1?1.02 (N1?N0,N0?10) ZN2?1.14 按一般可靠性要求，取SHmin?1，则有 ?Hmin1zN1610?1.02 [?H1]??MPa?622.2MPa SHmin1 ?Z500?1.14[?H2]?Hmin2N2?MPa?570MPa SHmin1 4）计算小齿轮分度圆直径d1。由表6-11，取?d=1.1，则有 6712KT1u?1367121.2?96892.713.77?1d1?3()?()??mm?57.01mm ?H?du5701.13.77 取d1?60mm 5）计算圆周速度v ?n1d13.14?480?60 v???1.51m/s 60?100060?1000 因v?6m/s，故取8级精度合适。

6712KT1u?1 d1?3()[?H]?du- 8 -

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（4）确定主要参数，计算主要几何尺寸。 1）齿数。取z1?20，i?3.77，则z2?z1i?20?3.77?75.4?76mm。 2）模数m m?d1/z1?60/20mm?3mm 3）分度圆直径

d1?z1m?20?3mm?60mmd2?z2m?76?3mm?228mm 4）中心距a Z1=20 Z2=76 i带=3 i齿=3.77 a?(d1?d2)/2?(60?228)/2mm?144mm 5）齿宽b b??dd1?1.1?60mm?66mm 取 b2?66mm,b1?b2?5mm?71mm b1取72mm (5)校核弯曲疲劳强度。根据式 ?bb? 2)弯曲疲劳许用应力[?bb] 2KT1YFS?[?bb] bmd1 1)复合齿形因数YFS。由图6-39得：YFS1?4.35,YFS2?4.00 SFmin 由图6-40得弯曲疲劳极限应力?bblim:?bblim1?490MPa,?bblim2?410MPa 由图6-41得弯曲疲劳寿命系数[?bb]??bblimYN ［σH］=570Mpa [σbb] =410MPa YN:YN1?1(N1?N0,N0?3?106),YN2?1(N2?N0,N0?3?106) 弯曲疲劳的最小安全系数SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin?1。 计算得弯曲疲劳许用应力为 ?=3.77 [?bb1]?[?bb2]? 3）校核计算 ?bblim1SFminYN1?YN2490MPa?1?490MPa1?bblim2SFmin410MPa??1?410MPa1 ?bb1??bb2 2KT12?1.2?96892.71YFS1??4.35MPa?78.05MPa?[?bb1]b1md172?3?602KT12?1.2?96892.71?YFS2??4MPa?78.30MPa?[?bb2]b2md166?3?60 故弯曲疲劳强度足够。

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