用于膠帶運輸機的單級圓柱齒輪減速箱設計

1、 機械零件設計（設計說明書）machined component design( design specifications )題 目: 用于膠帶運輸機的單級圓柱齒輪減速箱設計機械零件設計課程設計任務書一、項目設計：用于膠帶運輸機的單級圓柱齒輪減速箱二、運動簡圖1.v帶傳動； 2.單級減速器；3.運輸帶；4.聯(lián)軸器；5.電動機；6.卷筒。三、原始數(shù)據(jù)運輸帶工作拉力 1150 ；運輸帶工作速度 1.6 ；運輸帶速度允許誤差 5% ；卷筒直徑 260 ；工作年限 6 年 2 班制。四、設計工作量減速器裝配圖（a1號圖紙） 1 張；零件工作圖（a3號圖紙） 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。 設計說明書 1 份。五、設計期限指導教師： 發(fā)題日期：目 錄1傳動參數(shù)計算42傳動零件的設計計算 2.1帶傳動 2.2 齒輪傳動3軸的設計及強度計算 3.1高速軸（小齒輪軸）設計 3.2低速軸（大齒輪軸）設計4軸承的壽命計算 4.1高速軸軸承壽命計算 4.2低速軸軸承壽命計算5其它零部件選用及強度校核 5.1鍵的強度校核 5.2聯(lián)軸器的選用 5.3鑄鐵減速箱體的主要結構尺寸6技術要求7參考文獻8設計小結計 算 及 說 明主 要 結 果1傳動參數(shù)計算1.1工作機功率1) 原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉應力：f=1150 n 運輸帶工作速度： v=1.6 m/s工作

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

4、行比較，由【1】203頁表17-1得：方案電動機型號額定功率ped/kw電動機轉速n/(r/min)電動機質量m/kg總傳動比ia同步轉速滿載轉速1y1325-82.2750720636.042y112m-62.21000940458.003y100l-42.2150014303412.17表中所列方案3電動機質量輕，價格便宜，但總傳動比最大，轉動裝置外廓尺寸大，制造成本大，方案1中電動機質量最重，且價格昂貴，綜合考慮，現(xiàn)選用方案2。即選定電動機型號為：y112m-6。由【1】204頁表17-3得：電動機軸伸出端長： e=60mm電動機軸中心高： h=112mm電動機軸直徑： d=28mm1.

5、2確定傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配各級傳動比1) 總傳動比：2) v帶傳動比取齒輪的傳動比為i齒=3.5，得：1.3計算傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)1) 0軸（電動機軸）p0=pd=2.14kw n0=nm=940 r/min2) 軸（高速軸）3) 軸（低速軸） 4) 軸（滾筒軸） 各軸運動和動力參數(shù)軸名功率p/kw轉矩t/(nm)轉速n/(r/min)傳動比ia效率電機軸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傳動零件的設計計算2.1帶傳動1) 計算功率：已知傳

6、動載荷平穩(wěn)，為兩班制工作，工作機為輕載荷輸送機。由【2】218頁表13-8查的：ka=1.2故計算功率：2) 選用v帶型號: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) 驗算帶速v：在520m/s內，所以帶輪直徑是合適的。5) 求v帶基準長度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帶基準長度： 由【2】212213表13-2得：

7、 ld=1800mm再計算實際中心距：6) 驗算小帶輪包角：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：傳動比： 已知i帶2，且為a型帶輪，小輪轉速為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帶的預緊力為：作用在軸上的壓力fq皮帶輪名稱結果名稱結果名稱結果帶型a

8、型傳動比i帶=2.286根數(shù)2基準直徑dd1=125mm基準長度ld=1800mm預緊力174.83ndd2=280mm中心距a=576.91mm壓軸力693n9) v帶結構參數(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1) 選擇材料許用應力小齒輪選用45#鋼，選用調制處理；大齒輪選用45#鋼，選用正火處理。 由【2】166頁表11-1得： 2) 計算大小齒輪的許用接觸應力和彎曲應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、的接觸應力應是相等的，所以取其中較危險的，即較小的許用接觸接觸應力： 3) 按齒面接觸強度設計1 已知裝置原動機為電動機，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 已知齒輪均為標準齒輪，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) 驗算齒輪彎曲強度已知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 軸的設計及強度計算3.1高速軸（小齒輪軸）設計1) 選用材料選用45，且經(jīng)過調質處理。2) 結構設計根據(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鍵的存在軸徑應該擴大5%7%， 再考慮到與v帶的配合及由【1】82頁表9-3中的標準數(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，所以最后再進行計算：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) 校核高速軸的強度首先對軸的受力情況進行分析：齒輪力的作用簡化至齒輪中點。 v帶輪上壓力作用點簡化至帶輪輪緣中點 支反力的作用點簡化至滾動軸承中點分別為a、b點由上圖可以看到，軸上分別存在徑向平面的力和軸向的力。再對各段長度進行計算： 周向上：徑向上根據(jù)受力平衡分析： 聯(lián)立求解得：接著進行彎矩的計算：可以得到彎矩圖：可以由圖得a點合成彎距maa=74.5nm最大，對這一點進行強度的校核即可。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。所以滿足強度要求。3.2低速軸（大齒輪軸）設計1) 選擇材料選用45鋼，經(jīng)過調質處理。2) 結構設計根據(jù)零件的安裝和固定要求，軸應該分為六段：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的標準值，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)伸入內箱壁13mm，選

17、取為2mm）10.5為軸段套筒長度，應為此處有軸肩段常7mm，所以減去。代入得：5) 軸的強度校核首先對軸的受力情況進行分析：齒輪力的作用點簡化至齒輪中點c 。聯(lián)軸器力的作用點簡化至聯(lián)軸器輪緣中點 d。支反力的作用點簡化至滾動軸承中點，分別為a、b點。由圖可以看到存在周向和徑向上的力。然后對各長度進行計算： 周向上的受力：徑向上的受力：接著進行彎矩計算：得到彎矩圖：可以看到c點處的彎矩最大，進行校核：最危險截面的直徑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，滿足強度要求。4軸承的壽命計算4.1高速軸軸承壽命計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度校核5.1鍵的強度校核皮帶輪：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構尺寸 總效率：=0.859pd=2.14kw電動機功率：ped=2.2kw電動機型號：y112m-6電動機軸伸出端長：e=60mm電動機軸中心高：h=112mm電動機軸直徑：d=28mm總傳動比：ia=8.00v帶傳動比：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