一级带式圆柱齿轮减速箱课程设计及计算说明书

1《一级带式圆柱齿轮减速箱课程设计及计算说明书》目录一、传动方案的分析与拟定…………….………………………………3二、电动机的选择……………………………………………………….4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比……………….…….6四、传动装置的运动和动力设计………………………………………..7五、普通V带的设计………………………………………………….10六、齿轮传动的设计…………………………………………………..12七、传动轴的设计………………………………….…………………..17八、箱体的设计………..…………………………….………………….25九、键连接的设计………………………………………………………27十、滚动轴承的设计……………………………………………………27十一、润滑和密封的设计………………………………………………28十二、联轴器的设计……………………………………………………29十三、设计小结…………………………………………………….....29十四、参考资料…………………………………………………….....302设计题目：《一级带式圆柱齿轮减速箱课程设计及计算说明书》机械系：***设计者：***学号：******指导教师：***※※※※※※※※※※※※设计课题※※※※※※※※※※※※※※设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器两班制工作，常温下连续单向运转，空载起动，载荷平稳，室内工作，环境有轻度粉尘，每年工作300天，减速器设计寿命10年，电压为三相交流电（220V/380V）.运输带允许速度误差：±5％原始数据题号A9运输带拉力F（KN）2.8运输带速度V（m/s）0.8卷筒直径D（mm）335设计任务要求：1.减速器装配图纸一张（１号图纸）2.轴、齿轮零件图纸各一张（３号图纸）3.设计计算说明书一份（设计说明书约25页，A4纸，小四号字，1.5倍行距，具体的要求按毕业设计的要求）。3※※※※※※※※※一、传动方案拟定※※※※※※※※※1、该方案的设计任务是用于带式运输机的转动装置2、工作条件：使用年限10年，每年工作300天，工作为两班工作制，载荷平稳，环境有轻度粉尘，电压为三相交流电（220/380V）。3、原始数据：滚筒圆周力F=2800N；带速V=0.8m/s；滚筒直径D=335mm；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。(传动系统简图如下所示)1.电动机2.V带传动3.圆柱齿轮减速器4.连轴器5.滚筒6.运输带4※※※※※※※※※※二、电动机选择※※※※※※※※※※1、电动机类型和结构的选择：因为Y系列三相异步电动机，该系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。故选择Y系列三相异步电动机。2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：Ｐd＝ＰＷ／ηa(kw)由式(2)：ＰＷ＝ＦV/1000(KW)因此Pd=FV/1000ηa(KW)由电动机至运输带的传动总效率为：η总=η１×η２2×η３×η４×η5式中：η1、η2、η3、η4、η5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取η1１=0.96，η2＝0.98，η3＝0.97，η4＝0.99。η5=0.96则η总=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85所以：电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=(2800×0.8)/(1000×0.85)=2.64(kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为：n卷筒＝60×1000·V/（π·D）=(60×1000×0.8)/（335·π）=45.6r/min5根据手册Ｐ７表１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Ｉ’=3～６。取Ｖ带传动比Ｉ１’=２～４。则总传动比理论范围为：Ｉa’＝６～２４。故电动机转速的可选范为N’d=I’a×n卷筒=(6～24)×45.6=273.6～1094.4r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：电动机主要外形和安装尺寸：6中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD132520×345×315216×1781228×8010×41※※※※※※※三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比※※※※※※由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为：ia=nm/n=nm/n卷筒=960/45.6≈21总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0×i（式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比）72、分配各级传动装置传动比：根据指导书P7表1，取i0=2.8（普通V带i=2～4）因为：ia＝i0×i所以：i＝ia／i0＝21/2.8＝7.5※※※※※※四、传动装置的运动和动力设计※※※※※※将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴，Ⅱ轴，......以及i0,i1，......为相邻两轴间的传动比η01，η12，......为相邻两轴的传动效率PⅠ，PⅡ，......为各轴的输入功率（KW）TⅠ，TⅡ，......为各轴的输入转矩（N·m）nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转矩（r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数：Ⅰ轴：nⅠ=nm/i0=960/2.8=342.86（r/min）Ⅱ轴：nⅡ=nⅠ/i18=324.86/4.44=43.31r/min卷筒轴：nⅢ=nⅡ（2）计算各轴的功率：Ⅰ轴：PⅠ=Pd×η01=Pd×η1=2.64×0.96=2.53（KW）Ⅱ轴：PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3=2.53×0.98×0.97=2.41（KW）卷筒轴：PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4=2.41×0.98×0.99=2.33（KW）计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550·Pd/nm=9550×2.64/960=26.26N·mⅠ轴：TⅠ=Td·i0·η01=Td·i0·η1=26.26×2.8×0.96=70.59N·mⅡ轴：TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η4=70.59×4.44×0.98×0.99=304.08N·m卷筒轴输入轴转矩：TⅢ=TⅡ·η2·η4=295.02N·m计算各轴的输出功率：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=2.53×0.98=2.48KWP’Ⅱ=PⅡ×η轴承=2.41×0.98=2.36KW计算各轴的输出转矩：由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：T’Ⅰ=TⅠ×η轴承=70.59×0.98=69.18N·mT’Ⅱ=TⅡ×η轴承由指导书的表1得到：η1=0.96η2=0.98η3=0.97η4=0.99i0为带传动传动比i1为减速器传动比滚动轴承的效率η为0.98~0.995在本设计中取0.989=304.08×0.98=298.00N·m综合以上数据，得表如下：轴名效率P（KW）转矩T（N·m）转速nr/min传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴2.6426.269602.80.96Ⅰ轴2.532.4869.1870.59342.864.440.95Ⅱ轴2.412.36298.00304.0843.311.000.97卷筒轴2.332.29289.06295.0243.3110※※※※※※※※五.V带的设计※※※※※※※※※（1）选择普通V带型号由PC=KA·P=1.1×3=3.3（KW）根据课本得知其交点在A、B型交界线处，故A、B型两方案待定：初取A型V带确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮d1=100mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×100×(1-0.02)=274.4mm由表取d2=274mm(虽使n2略有减少，但其误差小于5%，故允许)带速验算：V=n1·d1·π/（1000×60）由课本表8-7查得KA=1.1由课本查表得，推荐的A型小带轮基准直径为75mm~125mm11=960×100·π/（1000×60）=5.024m/s介于5~25m/s范围内，故合适确定带长和中心距a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（100+274）≤a0≤2×（100+274）262.08≤a0≤748.8初定中心距a0=500，则带长为L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)=2×500+π·（100+274）/2+（274-100）2/(4×500)=1602.32mm由书本可选用Ld=1400mm的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84mm验算小带轮上的包角α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(274-100)×57.3/398.84=155.01120合适确定带的根数Z=PC/（(P0+△P0)·KL·Kα）=3.3/（（0.95+0.11）×0.96×0.95）=3.42故要取4根A型V带计算轴上的压力计算单根v带的初拉力的最小值（F0）min由书本表8-3得A型带的单位长度质量为q=0.1kg故：F0=500·PC·（2.5-Kα）/z·Kα·v+q·v2143N计算压轴力Fp最小值Fpmin=2·z·F0·sin(α/2)=2×4×143×sin(155.01/2)=1073N12※※※※※※※※六、齿轮传动的设计※※※※※※※※※(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。A:选直齿轮圆柱齿轮传动B：运输机为一般工作机器，v不高，故选择7级精度C:材料选择。由书本表10-1，选择小齿轮材料为40cr调质，硬度为280HBS，,大齿轮选材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS。(2)、初选主要参数Z1=24，u=4.44Z2=Z1·u=244.44=106.56取ψd=1由书本图10-19取接触疲劳寿命系数1hnK=0.90；2hnK=0.95.（3）按齿面接触疲劳强度计算计算小齿轮分度圆直径d1≥32112.32］［σΨεHHEZZZuudkT确定各参数值○1载荷系数查书本查表取K=1.2○2小齿轮转矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.48/342.86=6.9104N·mm○3材料弹性影响系数由课本得ZE=189.8MPa○4许用应力查课本图取MPaH6001lim］［σMPaH5502lim］［σ13取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得1H=0.90600=540MPa2H=0.95550=522.5MPa取两式计算中的较小值，即［σH］=522.5Mpa于是d1≥32112.32］［σΨHEZuudkT=324.55228.18944.4144.4110.962.122.32=69.4mm（4）由书本式10-13计算应力循环次数911106.728103002196060j60N