机械设计基础课程设计-V带--单级斜齿圆柱齿轮减速器F=620V=1.6D=260.doc

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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：V带单级斜齿圆柱齿轮减速器设计者： 班 级: 学 号： 指导教师：时间: 2012/01/03目录一、传动方案拟定.3二、电动机的选择.4三、计算总传动比及分配各级的传动比.5四、运动参数及动力参数计算.5五、齿轮的设计计算.6六、轴的设计计算.10七、滚动轴承的设计计算.21八、键联接的选择及计算.25九、联轴器的选择.26十、 减速器的润滑与密封.27十一、 参考文献.28计算过程及计算说明一、传动方案拟定（1） 设计题目：设计一用于带式运输机上的一级斜齿圆柱齿轮减速器（2） 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限5年，环境最高温度35。

2、（3） 原始数据：运输带工作拉力 F=620N；带速V=1.6m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D=260mm。一：传动方案拟定（已给定）1）、外传动为v带传动 2）、减速器为一级圆柱斜齿轮减速器3）、方案简图如下：.4）、该工作机有轻微振动，由于V带具有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准程度高，大幅度降低了成本。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机，电压380V2、电动机功率选择：（1）电动机工作所需的有效功率为P= FV/1000=6201.6/1000=1.00KW

3、（2）传动装置的总功率： 带传动的效率带=0.96 齿轮传动效率齿轮=0.97 联轴器效率联轴器=0.99 滚筒效率滚筒=0.96 轴承效率轴承=0.98总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.950.9920.970.990.96=0.85（3）电机所需的工作功率：Pd= P/总=1.00/0.85 =1.18KWn=601000v/D=（6010001.6）/3.14260=118r/min按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=35。取V带传动比i2 =24，则总传动比理时范围为i=620。故电动机转速的可选范围为nd=inw=（620）118=7082360r/m

4、in根据Po选取 电动机的额定功率Ped，使Pm=(11.3)Po=1.181.534KW查手册得Ped =1.5KW选电动机的型号：Y 100L-5则 n满=940r/min 三、计算总传动比及分配各级的传动比 工作机的转速 n=601000v/(D) =6010001.6/3.14260 =117.59r/mini总=n满/n=940/117.59=7.99查表取i带=2 则 i齿=7.99/2=4.00四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速n0=n满 =940(r/min)nI=n0/i带=940/2=470（r/min）nII=nI/i齿=470/4.00=117.5(r/min)

5、nIII=nII=117.5(r/min)2、 计算各轴的功率（KW）P0=Pd=1.18KWPI=P0带=1.180.96=1.13KWPII=PI轴承齿轮=1.130.980.97=1.07KWPIII=PII联轴承=1.070.990.98=1.04KW3、 计算各轴扭矩（Nmm）T0=9550P0/n0=95501.18/940=11.99NmTI=9550PI/nI=95501.13/470=22.96 NmTII=9550PII/nII=95501.07/117.5=86.97 NmTIII =9550PIII/nIII=95501.04/117.5=84.53 Nm 五、齿轮传动

6、的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 参考表6-2初选材料。小齿轮选用45Cr,齿面硬度为217286HBW。大齿轮选用45钢，齿面硬度197286HBW；根据小齿轮齿面硬度247HBW和大齿轮齿面硬度217HBW,按图10-21a线查得齿面接触疲劳极应力为：限 Hlim1 =693MPa Hlim2=566 Mpa按图10-20b线查得轮齿弯曲度疲劳极限应力为：EF1 =586Mpa EF2=426 Mpa按图10-20c查得接触寿命系数KHN1=1.02 KHN2=1.1按图10-20c查得弯曲寿命系数YN1=0.9 YN2=0.95 其中N1=60rn1tn=601(940/2)53

7、0016=6.7710 8N2= N1/4.00=1.6910 8 根据要求取安全系数S=1H1=(KHN1Hlim1) /S=(1.02693) =706.86 MPaH2 =( KHN2 Hlim2)/S=(1. 1 566)=622.6MPa (2) 按齿面接触疲劳强度设计由d12.23(KT1/d)(u+1/u)(ZE /H) 2 1/3确定有关参数如下可用齿数比：u= 470/117.5根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为对称布置由表10-7取d=1.11) 转矩T1T1=95.510 5P/ n =95.510 51.13/470 =22960.64Nm2) 2) 载荷系数k 由原动

8、机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。试选K=1.23）由表10-6得材料的弹性影响系数ZE=189.9 d12.32(KT1/d)(u+1/u)(ZE /H) 2 1/3=2.32(1.222960.64 / 1.1 ) ( 4.00 + 1 / 4.00 ) ( 189.9/706.86 ) 2 1/3=45.78mm(3) 确定齿轮传动主要参数及几何尺寸中心距a=（1+u）d1/2=（1+4.00）45.78/2 =114.45mm取a=115mm取标准m=2取=15Z1 =d1cos/m=（45.78cos15）/2=22.11取Z1=23则Z2=u Z1=

9、4.0022=92取Z2=95反算中心距 a=m/2(Z1+ Z2) cos=2/2(23+95) cos15=115a=115符合要求实际传动比u0= Z2/Z1=95/23=4.13 传动比误差(u0-u)/u=(4.13-4.00)/4.00100%=3.25%YFa2YFs2/F2=2.231.80/328.16=0.0122故应对大齿轮进行弯曲强度计算。H=zEzHz2KTI（u+1)/(bd12u)1/2=189.82.50.983 0.767=374.5693MPa齿轮的弯曲疲劳强度足够六、轴的设计计算 输入轴的设计计算1.选择轴的材料确定许用应力由于设计的是一级减速器的输入轴，

10、旋转方向假设左旋，属于一般轴的设计问题，选用45钢 调质处理 硬度217255HBW 查课本表10-1得强度极限，再由表15-1得许用弯曲应力 1=60Mpa1、 估算轴的基本直径1， PII=1.07KW nII=117.5r/min TII=86970Nmm2,求作用在齿轮上的力3,初步确定轴的最小直径根据表15-3，取C=105从动轴：dC(PII/nII) 1/3=105(1.07/117.5) 1/3=21.93考虑有键槽,将直径增大5% 则 d=21.93(1+5%)mm=23.02mm 取d=24mm4,同时选用联轴器型号联轴器的计算转矩，查课本表14-1，考虑到转矩变化很小，故

11、取，则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N.mm。半联轴器的孔径=24mm故取轴的最小径，半联轴器长度L=52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度5,设计轴的结构由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器，为了满足半联轴器轴向定位要求，轴 1段的左端需要制出一轴肩，故取轴2段直径；右端用轴端挡圈定位，取轴端挡圈直径D=30mm。联轴器与轴配合的毂孔长度为了保证轴端挡圈压在轴端上，取轴1段的长度6,初步选定滚动轴承因为轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承.并根据轴

12、2段的直径,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为故轴3段直径d3=d7=30mm，左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册上查得30306型轴承的定位轴肩高度h=3mm，因此，取d6=36mm7,取安装齿轮的轴段的直径d4=34mm；齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为40mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩的高度，故取h=3mm，轴环处的直径d5=40mm。轴环宽度，取8,取轴承端盖的总宽度为10mm。根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖外端面与联轴器左

13、端面的距离l=15mm故取（9）取齿轮距离箱体之间的距离a=15mm，滚动轴承距离箱体一段距离s=5mm，已知滚动轴承宽度T=20mm则低速轴的尺寸基本确定(10)轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 查课本表6-1得1段轴的键槽，4段轴的键槽，键的长度均为28mm（11）确定轴上圆角和倒角取轴端倒角为，圆角半径分别为1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm,（12）按弯扭合成强度校核轴径画出轴的受力图、水平面的弯矩、垂直面内的弯矩，并作出弯矩图作水平面内的弯矩图。支点反力为1-1截面处和2-2截面处的弯矩作垂直平面内的弯矩图，支点反力1-1截面左侧弯

14、矩为1-1截面右侧弯矩为2-2截面处的弯矩为作合成弯矩图1-1截面2-2截面作转矩图T=86970N.mm求当量弯矩因减速器单向运转,修正系数为0.6确定危险截面及校核强度截面1-1、2-2所受的转矩相同，但弯矩，并且轴上还有键槽，故1-1可能为危险截面。但由于也应该对截面2-2校核1-1截面2-2截面又因为许用弯曲应力，满足条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。绘制轴零件图，按比例绘制示意图： 主动轴的设计(1)求高速轴上的转矩T(2)求作用在齿轮上的力（3）选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。查课本表10-1得

15、强度极限，再由表15-1得许用弯曲应力（4）按扭转强度估算轴径根据表15-3查得得因为键槽的存在，所以将直径增大5% 则同理从动轴查手册取。L1=1.75d1-3=46。带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册取，L2=40。段装配轴承且，所以查手册。选用30307轴承。L3=B+5=21+15+5-2=39。（7）取安装齿轮的轴段的直径mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为45mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩的高度，故取h=3mm，轴环处的直径d5=46mm。轴环宽度，取取,有一轴肩定位轴承,高速轴的尺

16、寸基本确定(10)轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 查课本表6-1得1段轴的键槽，4段轴的键槽，键的长度均为键1为36mm,键2为32mm（11）确定轴上圆角和倒角取轴端倒角为，圆角半径分别为1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm,（12）按弯扭合成强度校核轴径画出轴的受力图、水平面的弯矩、垂直面内的弯矩，并作出弯矩图作水平面内的弯矩图。支点反力为1-1截面处和2-2截面处的弯矩作垂直平面内的弯矩图，支点反力1-1截面左侧弯矩为1-1截面右侧弯矩为2-2截面处的弯矩为作合成弯矩图1-1截面2-2截面作转矩图T=22960.64N.mm求当量弯矩因

17、减速器单向运转,修正系数为0.6确定危险截面及校核强度截面1-1、2-2所受的转矩相同，但弯矩，并且轴上还有键槽，故1-1可能为危险截面。但由于也应该对截面2-2校核1-1截面2-2截面由表15-1得许用弯曲应力，满足条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。七、滚动轴承的设计计算根据轴承型号30306查设计手册取轴承基本额定动载荷为：C=59000N；基本额定静载荷为： 求两轴承受到的径向载荷将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知：求两轴承的计算轴向力对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力，Y由设计手册查得为1.9，因此可以估算：则轴有向左窜动的趋势，轴承1被压紧

18、，轴承2被放松求轴承当量动载荷 查设计手册知e=0.31查课本表13-5得径向载荷系数和轴向载荷系数轴承1 轴承2 因轴承运转中有轻微冲击,查课本表13-6得 则 验算轴承寿命因为,所以按轴承1的受力大小验算选择轴承满足寿命要求.2、高速轴轴承的校核根据轴承型号30307查设计手册取轴承基本额定动载荷为：C=75200N；基本额定静载荷为： 求两轴承受到的径向载荷将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知：求两轴承的计算轴向力对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力，Y由设计手册查得为1.9，因此可以估算：则轴有向右窜动的趋势，轴承1被压紧，轴承2被放松求轴承当量动载荷 查

19、设计手册知e=0.31查课本表13-5得径向载荷系数和轴向载荷系数轴承1 轴承2 因轴承运转中有轻微冲击,查课本表13-6得 则 验算轴承寿命因为,所以按轴承1的受力大小验算选择轴承满足寿命要求.八、键联接的选择及校核计算1、主动轴d28mm,考虑到键在轴中部安装，故选键830GB/T1096-1990,b=8mm,L=32mm,h=8mm,t=4mm,k=h-t=4mm,选择45钢，许用挤压应力p=100MPap=2T/dkl=222960.64/28432 =12.81MpaR(100Mpa)则强度足够，合格2、从动轴d24mm,考虑到键在轴中部安装，故选键880GB/T1096-1990

20、,b=8mm,L=80mm,h=7mm,t=4mm,k=h-t=3mm,选择45钢，许用挤压应力p=100MPap=2T/dkl=286970/8380 =90.59MpaR(100Mpa)则强度足够，合格3从动轴与齿轮联接处d=50mm,考虑键槽在轴中部安装，故选键1650 GB/T1096-1990,b=16mm,L=50mm,h=9mm,t=5.5mm,k=h-t=3.5mm,选择45钢，许用挤压应力p=100MPap=2T/dkl=286970/583.550 =19.88Mpa3050mm(4)每千瓦功率的油池体积为0.350.7L.4、 密封方法（1）选用嵌入式端盖易于调整，内圈采

21、用封油圈进行密封；（2）油尺处以及排油孔处用石棉胶纸密封；( 3 ) 视孔盖处用石棉橡胶纸密封.十一、参考文献机械设计基础（第五版）杨克桢 程光蕴 李仲生 机械设计课程设计 王慧 吕宏F=620NV=1.6m/sD=260mm总=0.85Pd=1.18KW电动机型号Y 100L-5Ped=1.5KWi总=7.99i带=3i齿=4.00no=940 r/minnI =470r/minnII=117.5r/minnIII=117.5r/minPo=1.18 KWPI=1.13KWPII=1.07KWPIII=1.04KWT0=11.99NmTI=22.96NmTII=86.97NmTIII=84.

22、53NmHlim1=693MpaHlim2=566MpaEF1 =586MpaEF2=426 MpaN1=6.7710 8N2=1.6910 8S=1 H1=706.86MPaH2=622.6MPai齿=4.00u=4.00T1=22960.64Nmm=2.0=15a=115mmZ1=23Z2=95=10.48d1=46.78mmd2=193.22mmha=2.0mmhf=2.5mmh=4.5mmda1=50.78mmda2=197.22mm df1=41.78mmdf2=189.22mmb1=51mm b2=56mmV =1.15m/s选取9级K=1.20zE=189.8zH=2.5H=37

23、4.5ZV1=23.39ZV2=96.61 1=60Mpa TII=86.97Nmd2=187.12mmFt=929.56NFr=344.07NFa=171.95Nd=24mmKa=1.3Tca=113061mmd=24mmd1=24mmL=52mmL1=38mmd2=28mmD=30mml1=36mmd3=d7=30mmd6=36mmd4=34mmd5=40mml7=20.75mmh=3mml4=36mml5=6mml=15mml2=25mml3=44mml6=8mm T=86970N.mmd1=28mm L1=46mm。d2= 33mm L2=40mmd3=35mm，L3=39mmd4=40mmL4=43mmd5=46mm L5=6mmd6=43mmL6=14mmd7=35mmL7=23mmT=22960.64N.mmC=59000N C=75200Nb=8mm,L=32mm,h=8mm,t=4mm,k=4mm,p =12.81Mpab=8mm,L=80mm,h=7mm,t=4mm,k=3mm,p =90.59Mpab=16mm,L=50mm,h=9mm,t=5.5mm,k=3.5mmp=19.88Mpa