單機減速器V帶設計機械設計課程設計

1、機械設計基礎課程設計任務書（機電與汽車工程學院2016級）一、設計課題設計題目：帶式輸送機傳動裝置減速器設計原始數(shù)據(jù)組別驅(qū)動卷筒的圓周力 F（KN）驅(qū)動卷筒的直徑D（mr）i運輸帶的線速度v（m/s）使用年限T（年）1542026245001316362006423001653806工作情況：平穩(wěn)，兩班制（連續(xù)16個小時），每月工作20天二、工作量1、設計說明書一份2、大齒輪零件圖一張3、低速軸（大齒輪軸）零件圖一張三、設計說明書的內(nèi)容：1、擬定傳動方案2、選擇電動機3、計算總傳動比和分配傳動比4、傳動裝置運動和動力參數(shù)5、v帶的設計（1）普通v帶傳動的設計計算（2）小帶輪結(jié)構(gòu)設計，畫出結(jié)構(gòu)圖

2、，標上尺寸&齒輪傳動設計計算（按直齒圓柱輪傳動設計）（1）直齒圓柱輪傳動設計計算（2）直齒圓柱齒輪幾何尺寸，算出兩個齒輪的幾何尺寸（3）大齒輪結(jié)構(gòu)設計，畫出結(jié)構(gòu)圖，標出尺寸7、低速軸（大齒輪軸）的結(jié)構(gòu)尺寸設計與受力分析計算。畫出結(jié)構(gòu)圖，標上尺寸，畫 出軸的受力分析圖，計算出支座反力，為滾動軸承壽命計算做準備8、聯(lián)軸器的選擇9、低速軸（大齒輪軸）上的滾動軸承壽命計算（選擇深溝球軸承）10、設計小結(jié)11、參考書目四、設計進度安排表（供參考）階段主要工作內(nèi)容時間（天）-一一下達任務書，作有關(guān)說明，并做好有關(guān)準備工作-二二完成總體方案計算及相應說明書的內(nèi)容。-三完成設計書5-6四完成設計書7-

3、9，完成軸的設計五完成零件圖，并完成說明書的其余部分六整理計算中的有關(guān)內(nèi)容，寫好說明書，并做好答辯準備七答辯，終結(jié)五設計要求設計過程參考設計指導書進行，在設計之前務必先通過讀并消化第一篇及相關(guān)內(nèi)容機械設計課程設計計算說明書一、傳動方案擬定 4二、電動機的選擇 5三、 確定傳動裝置總傳動比及分配各級的傳動比 . 7四、傳動裝置的運動和動力設計 .8五、 普通V帶的設計 .10六、 齒輪傳動的設計 .13七、軸的設計 .18八、滾動軸承的設計 19九、聯(lián)軸器的設計 20十、設計小結(jié) . 21計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第三組：帶式輸送機傳動裝置減速器設計1、工作條件：載荷平穩(wěn)，使用年限6年，

4、工作為二班工作制（連續(xù)小時），每月工作 20 天。2、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=4000N帶速 V=3m/s；滾筒直徑D=500mm方案擬定：采用V帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便。1. 電動機帶傳動4. 連軸器 5. 滾筒 二、電動機選擇1、電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇3. 圓柱齒輪減速器6.運輸帶Y 系列三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低 廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機 械。2、電動機容量選擇：電

5、動機所需工作功率為：式(1) : P d=Pw/n a (kw)由式(2) : P w=F V/1000 (KW)由電動機至運輸帶的傳動總效率為：2n 總=niXn 23X4 4X4 5式中：n i、n 2、n 3、n 4、n 5分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器 和卷筒的傳動效率。取n 1 =, n 2= , n 3 =， n 4=0 . 97 n 5=0 . 9 6貝U：n 總=xxxx =所以：電機所需的工作功率：R = FV/1000 n 總=(4000 X 3)/(1000 X = (kw)3、確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n卷筒=60 X 1000 V/ (冗 D)=(60X 1

6、000X 3)/ (4 20n)= r/min根據(jù)機械課程設計手冊P 4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I'=36。取V帶傳動比I 1 ' = 24 。則總傳動比理論范圍為：Ia'=62 4。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范為N' d=I ' aX n 卷筒=(6 24) X=r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000、1500和3000r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出三種適用的電動機型號：(如下表)方 案電動機型 號額定 功率電動機轉(zhuǎn)速(r/min)電動機重量N參考價格傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比V帶傳動減速器1

7、Y160M2-215300029301252Y160L-415150014601443Y180L-61510009701953綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器傳動比， 可見第方案比較適合。此選定電動機型號為 Y160L-4電動機主要外形和安裝尺寸：其主要性能:中心高H外形尺寸L X(AC/2+AD) X HD底角安裝尺寸AX B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DX E裝鍵部位尺寸F X GD160600XX 385254X2541542 X 11012X 8三、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比:由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速 nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n1、 可得傳動裝置總傳動比為：

8、ia=nm/n=nm/n卷筒總傳動比等于各傳動比的乘積分配傳動裝置傳動比ia=i ox i(式中i o、i分別為帶傳動和減速器的傳動比)2、分配各級傳動裝置傳動比：根據(jù)指導書 P7表1 ,取i o=(普通V帶i=24)因為：ia = i o x i所以：i = ia /i o四、傳動裝置的運動和動力設計：將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為I軸，H軸， 以及i o,i i, 為相鄰兩軸間的傳動比n oi, n億 為相鄰兩軸的傳動效 率 PI， PH， 為各軸的輸入功率( KW) TI， TH， 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (Nm n i ,n h , 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(r/min )可按電動機軸至工作運動

9、傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數(shù)1 、 運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算( 1)計算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：I軸：ni=nm/ i o=146O/=584 (r/min )H 軸：n h = n i / i i =584/= r/min卷筒軸：z = n h( 2)計算各軸的功率：I 軸：P i =PdXn oi =Pd Xn i=x =( KW)H軸：P h = P i Xn 12= P i Xn 2Xn 3=xx = (Kvy卷筒軸：P 山=Pn 23= pn 2 n 4=xx = (KW電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550 Pd/n m=9550X1460= N mI 軸：Ti = Td i 0 n

10、01= Td i 01=xx = N mH軸：Tn = T i i 1 n 12= T i i 1 n 2 n 4= xxx = N m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T rn = T nn 2 n 4=xx = N m計算各軸的輸出功率：由于in軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P' i =Pi Xn 軸承=x = KWP' n = P n Xn 軸承=X = KW計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于in軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：貝U：T' i = T i Xn 軸承=x = N mT' n = T n Xn 軸承=x = N m綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下:軸名效率

11、P(KW轉(zhuǎn)矩T(N - m轉(zhuǎn)速n傳動比效率輸入輸出輸入輸出r/minin電動機軸1460I軸584軸卷筒軸五.V帶的設計(1 )選擇普通V帶型號由 Pc=Kv P=X 15=18 ( KW)根據(jù)課本P134表9-7得知其交點在B型交界線處，方案：取B型V帶確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速：則取小帶輪 d i=140mmd2=ni di (1- e )/n 2=i di (1- e )= X 140X =343mm由表9-2取d2=343mm雖使n2略有減少，但其誤差小于 5%故允 許)帶速驗算：V=n 1 d1 n / (1000 X 60)=1460X 140 n / (1000 X 60)

12、= m/s介于525m/s范圍內(nèi)，故合適確定帶長和中心距 a：-(d1+d2) < aow 2 (d1+d2)X( 140+343)w aow2X( 140+343)< ao < 966初定中心距 a0=500 ，則帶長為2Lo=2 ao+n(di+d2) + (d2-d 1) /(4 ao)2=2 X 5oo+n(14o+343) /2+ (343-14。) /(4 X 5。)= mm由表9-3選用Ld=16oo mm的實際中心距a=a o+(L d-L o)/2=5oo+/2=驗算小帶輪上的包角a ia i=18°-(d 2-d i) x a=18o-(343-

13、14o) X =>12o 合適確定帶的根數(shù)Z=P c/ (Po+A Po) Ka Kl)=18/( +)XX ) =故取7根B型V帶計算軸上的壓力由書 9-18 的初拉力公式有2Fo=500 Pc - (Ka - 1) /z c+q v=5oo X 18X() / (7X)+X = N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力Fq=2 z Fo sin( a /2)=2 X 7XX sin2) = Ndr !dkfdh . rdo :d帶輪示意圖如下:1:25S2S2六、齒輪傳動的設計:(1) 、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號

14、鋼調(diào)質(zhì)， 齒面硬度為250HBS大齒輪選用45號鋼正火，齒面硬度為 200HBS(1) 、初選主要參數(shù)Z 1=20 , u= Z 2=Zi u=20X =70查P180圖P182 圖得a h iim1 =575MPaa h iim2 =560Mpaa F lim1 =250MPa a F lim2 =225Mpaa h 1 = a h iim1 =X 575MPa=a h 2 = a h iim2 =X 560MPa=a f 1 = a f iim1 =X 250MPa=a f 2 = a f iim2 =X 225MPa=(2) 按接觸強度設計。圓柱齒輪分度圓直徑d 1>CmAi 3：

15、kT1 2-u 1、屮 d a H2 u取a h= a h 2=小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 T仁x 106x P/m=x 106x 584=217x 103 N mr=217 N m查 P180 表 8-15 表 8-14 得 Ad= C m=1 取書 b=,由于原動機為電動機，中等沖擊，選8級精度。荷載系數(shù)選 K=。(3) 計算小齒輪分度圓直徑d 1> CmAd 3 匚衛(wèi)二= d1=、屮 d a H2 U 確定模數(shù)由公式 m=d/z 1=20=查P144表8-1取標準模數(shù)值 m=5 確定中心距a=m(z i+Z2)/2=5(20+70)/2=225 mm計算齒寬 b = d a=x 225=180

16、(mrj)取 bi=185mm b 2=b=180計算零件尺寸(4)校強度由課YfS1=,ha=m=5d=mz=100p=5 nhf=db=d cos as=5 n /2h=da=d+2ha=110e=5 n /2c=df=u=225核彎曲本 P180表查的YFS2=,Cm=1, An=帶入式課本(8-62)CmAKiTYFS1bd1m112.631.5217.334.3818097.285= < 彷 F1CmAKTYFS2bdm112.631.5217.333.3818097.285= < 彷 F2故滿足齒根彎曲疲勞強度要求軸的設計輸出軸的設計計算(1) 確定軸上零件的定位和固定

17、方式(如圖)1, 5滾動軸承 2 軸 3 齒輪 4 套筒6 密封蓋7 鍵8 軸承端蓋9 軸端擋圈10 半聯(lián)軸器(2) 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為Pn = KW轉(zhuǎn)速為n n = r/mi n根據(jù)課本P205 (13-2 )式，并查表13-2，取c=110110312.89128.0451.17 mm(3) 確定軸各段直徑和長度0從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應該增加5% 取55mm根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩 Tc=Kax Tn = x =,查標準GB5014-85,選用HL4彈性聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為 I仁84mm軸段長L仁82mm0右起

18、第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取62 mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸 器左端面的距離為15mm故取該段長為L2=58mm0右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6213型軸承，其尺寸為 dx Dx B=65x 120x 23,那么 該段的直徑為65mm長度為L3=45右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%大齒輪的分度圓直徑為350mm則第四段的直徑取70mm齒輪寬為b=180mm為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=178mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，定位軸肩，

19、取軸肩的直徑為 D5=80mm，長度取L5=15mm 右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為Ds=O65mm長度L6=50mm(4) 求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d仁350mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 = x 105N - mm 求圓周力：Ft=2T2/d 2=2 x x 105/350=求徑向力 Fr=Ft tan a =x tan200 =1876N（ 5）軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力 學模型。水平面的支反力： RA=RB= Ft /2 = 2577 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0那么 RA'

20、 =RB' =Fr x 121/242= 938 N（6）畫彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩： MC=RAx 121= Nm垂直面的彎矩： MC1'= MC2' =RA' x 76= Nm合成彎矩：（ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= x 103x P2/n 23=x 10 x = N m（8）畫當量彎矩圖因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a =可得右起第四段剖面 C處的當量彎矩：（9）判斷危險截面并驗算強度1 右起第四段剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大， 所以剖面C為危險截面。已知 M，C2= , (T b=650 Mpa彷-i =60Mpa貝e= M'，c2W= M'，C2/ D43)=X 1000/ X 703)=< t -i 右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險截面:3T e= MD/W= Md/ Di )=X 1000/ X 553)= Nm< t -i 所以確定的尺寸是安全的。以上計算所需的圖如下:繪制軸的工藝圖（見圖紙）Tf11丁