V带―单级斜齿圆柱齿轮减速器_课程设计

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机电工程系机电二班设计者：学号：指导教师：二○○九年12月19日2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、传动零件的设计计算………………………………….….6六、轴的设计计算………………………………………….....13七、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…26八、键联接的选择及计算………..……………………………30九、联轴器的选择………………………………………….....31十、减速器附件的选择………………………………….….32十一、润滑与密封…………………………………………....343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单级斜齿圆柱齿轮减速器（2）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷平稳；工作年限5年，环境最高温度35℃；小批量生产。（3）原始数据：运输带工作拉力F=1560N；带速V=1.3m/s（允许运输带速度误差为±5%）；滚筒直径D=250mm。一：传动方案拟定（已给定）1）、外传动为v带传动2）、减速器为单级圆柱齿轮减速器3）、方案简图如下：.F=1560NV=1.3m/sD=250mm1-电动机2-带传动3-减速器4-联轴器5-滚筒6-传送带21456344）、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2、电动机功率选择：（1）电动机工作所需的有效功率为Pd=FV/1000=1560×1.3/1000=2.028KW（2）传动装置的总功率：查表可得：带传动的效率η带=0.96齿轮传动效率η齿轮=0.98联轴器效率η联轴器=0.99滚筒效率η滚筒=0.96滚动轴承效率η轴承=0.98η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.982×0.98×0.99×0.96=0.876（3）电机所需的工作功率：Pd=P/η总=2.028/0.876=2.315KWη总=0.8765查手册得Ped=3KW选电动机的型号：Y100L2-4则n满=1420r/min三、计算总传动比及分配各级的传动比工作机的转速n=60×1000v/(πD)=60×1000×1.3/3.14×250=99.363r/mini总=n满/n=1420/99.363=14.291查表取i带=3则i齿=14.291/3=4.764四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速n0=n满=1420(r/min)nI=n0/i带=1420/3=473.333（r/min）nII=nI/i齿=473.333/4.764=99.356(r/min)nIII=nII=99.356(r/min)2、计算各轴的功率（KW）P0=Pd=2.315KWPI=P0×η带=2.315×0.96=2.222KWPII=PI×η轴承×η齿轮=2.222×0.98×0.98=2.134KWPIII=PII×η联×η轴承=2.134×0.99×0.98Pd=2.315KW电动机型号Y100L2-4Ped=3KWn满=1420r/minn=99.363r/mini总=14.291i带=3i齿=4.764n0=1420r/minnI=473.333r/minnII=99.356r/minnIII=99.356r/minp0=2.315KWPI=2.222KWPII=2.134KWPIII=2.071KW6=2.071KW3、计算各轴扭矩（N·mm）T0=9550P0/n0=9550×2.315/1420=15.569N·mTI=9550PI/nI=9550×2.222/473.333=44.831N·mTII=9550PII/nII=9550×2.134/99.356=205.118N·mTIII=9550PIII/nIII=9550×2.071/99.356=199.062N·m五、传动零件的设计计算1、带轮传动的设计计算(1)选择普通V带截型由表3-5得：kA=1.2Pca=KAP=1.2×2.315=2.778KW由图3-12得：选用SPZ型窄V带(2)确定带轮基准直径，并验算带速由表3-2和表3-9取主动轮基准直径为dd1=71mm从动轮基准直径dd2=idd1=3×71=213mmT0=15.569N·mTI=44.831N·mTII=205.118N·mTIII=199.062N·m7取dd2=224mm带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×71×1420/60×1000=5.28m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(71+224)≤a0≤2×(71+224)所以有：206.5≤a0≤590初步确定a0=300mm由L0=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0得：L0=2×300+π(71+224)/2+(224-71)2/4×300=1082.65mm由表3-7确定基准长度Ld=1120mm计算实际中心距a≈a0+Ld-L0/2=300+（1120-1082.65）/2=318.675mm(4)验算小带轮包角α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30=1800-（224-71）/318.675×57.30=152.501200（适用）（5）确定带的根数选用SPZ型Z=3根dd1=71mmdd2=224mmV=5.28m/sLd=1120mma=318.675mmα1=152.50F0=149.99NFQ=874.14N8由n0=1420r/mindd1=71mmi=3查表3-3b和表3-4b得P0=1.25kw△P0=0.22kw查表3-6得Kα=0.93查表3-7得KL=0.93由Z=Pca/[p]=KAP/(P1+△P1)KαKL得：=1.2×2.315/(1.25+0.22)×0.93×0.93=2.185取Z=3(6)计算张紧力F0由表3-1查得q=0.07kg/m，则：F0=500Pca/（ZV）（2.5/Kα-1）+qV2=500×2.778/（3×5.28）×(2.5/0.93-1)+0.07×5.282N=149.99N则作用在轴承的压轴力FQ：FQ=2ZF0sinα1/2=2×3×149.99×sin152.50/2=874.14N2、齿轮传动的设计计算（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45钢,调质;齿面硬度为197~286HBW。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度156~217HBW；根据小齿轮齿面硬度236HBW和大齿轮齿面硬度190HBW,按9图6-6MQ线查得齿面接触疲劳极应力为：限σHlim1=580MPaσHlim2=530Mpa按图3-7MQ线查得轮齿弯曲度疲劳极限应力为：σEF1=244MpaσEF2=204Mpa按图6-8a查得接触寿命系数ZN1=1.02ZN2=1.1按图6-8b查得弯曲寿命系数YN1=0.9YN2=0.95其中N1=60rn1tn=60×1×(1420/3)×5×260×16=5.9×108N2=60rn2tn=60×1×(1420/3×4.764)×5×260×16=1.2×108查表6-3，取最小安全系数SHmin=1.1SFmin=1.25[σH1]=(Hlim1/SH)ZN1=(1.0580/1.1)×1.02=537.8MPa[σH2]=(Hlim1/SH)ZN2=(1.530/1.1)×1.1=530MPa[σF1]=(σEF1/SF)YN1×0.8=(244/1.25)×0.9×0.8=140MPa[σF2]=(σEF2/SF)YN2×0.8=(204/1.25)×0.95×0.8=124MPa(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥[(2KT1/φd)(u+1/u)(ZHZEZβ/σH)2]1/3确定有关参数如下αHlim1=580MpaαHlim2=530MpaσEF1=244MpaσEF2=204Mpa10可用齿数比：u=Z2/Z1=nI/n2=473.33/99.356=4.764根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为对称布置由表取φd=1.21)转矩T1T1=9550P/nI=9550×2.222/473.333=44.831N·m2)载荷系数k由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查表可得，K=1.23）查图，查表可得初取β=15°CZH=2.43ZE=189.9Zβ=COSβ1/2=0.983d1≥[(2KT1/φd)(u+1/u)(ZHZEZβ/σH)2]1/3=[(2×1.2×44.831/1.2)(4.764+1/4.764)(2.43×189.9×0.983)2]1/3=42.58mm(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+4.764）×42.58/2=122.7mmi齿=4.764u=4.764T1=44.8318N·mm11取a=125mm由经验公式m=（0.007~0.02）a=1.12~3.2取标准m=2.5Z1=d1cosβ/m=（42.58cos15°）/2.5=18.56取Z1=22则Z2=uZ1=4.7644×22=104.8取Z2=104反算中心距a=m/2(Z1+Z2)cosβ=2.5/2(22+104)cos15°=155a=155符合要求实际传动比u0=Z2/Z1=104/22=4.727传动比误差(u-u0)/u=(4.764-4.727)/4.764×100%=0.777%5%(允许)螺旋角β=arccosm（Z1＋Z2）/2a=arccos2.5×（22＋104）/（2×155）=11.1863°在8°~15°内，合适确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1/cosβ=2.5×22/cos11.1863°=56mmd2=mZ2/cosβ=2.5×104/cos11.1863°=265mm齿顶高ha=h*am=1×2.5=2.5mma=125mmZ1=22Z2=104β=11.1863°d1=56mmd2=265mm12齿根高hf=(h*a+c*)=(1+0.25)×2.5=3.125mm齿全高h=ha+hf=5.625mm齿顶圆直径da1=d1+2ha=56.065+2×2.5=61mmda2=d2+2ha=265+2×2.5=270mm齿根圆直径df1=d1-2hf=56-2×3.125=49.75mmdf2=d2-2hf=265-2×3.125=259.75mm中心距a=m/2(Z1+Z2)cosβ=2.5/2(22+104)cos15°=155齿宽：b=φdd1=1.2×56mm=67.2mm取b1=67mmb2=b1-(5~10)mm=60mm(4)计算齿轮的圆周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×56×473.333/60×1000=1.389m/s查表6-9应选择9级精度，但为了满足各种要求选取7级(5)精确计算载荷KT1=KAKaKβKVT1K=KAKaKβKV查表4-6，KA=1;查图6-9KV=1.12查表6-6Ka=1.4查表6-5φd=1.2，得Kβ=1.07K=KAKaKβKV=1×1.4×1.07×1.12=1.68KT1=KAKaKβKVT1=1.68×44.831=75.32N·mha=2.5mmhf=3.125mmh=5.625mmda1=61mmda2=270mmdf1=49.75mmdf2=259.75mmb1=67mmb2=60mmV=1.389m/s13KFtI=2