用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器

1结构设计(2)计算说明书设计题目:用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速箱设计学院专业学号设计者指导教师完成日期2目录一、设计任务书..................................................................................................................................................3二、传动方案的分析与拟定...............................................................................................................................3三、电动机的选择计算...............................................................................................................................................................4四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算..................................................................................................6五、传动零件的设计计算...................................................................................................................................8六、V带设计....................................................................................................................................................19七、轴的设计计算及其强度校核........................................................................................................................21八、键的校核计算..........................................................................................................................................31九、附件的结构设计........................................................................................................................................32十、设计心得....................................................................................................................................................36参考文献...........................................................................................................................................................373一、设计任务书（一）、题目：设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.（二）、原始数据：运输带工作拉力F:8000N运输带工作速度v:1.10m/s卷筒直径D:300mm（三）、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微震动，使用期限为10年,小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±5%.二、传动方案的分析与拟定（1）为满足工作机的工作要求（如所传递的功率及转速），且综合考虑其在结构简单、尺寸紧凑、加工方便、高传动效率，使用维护方便等方面的要求，对本次设计采用展开式二级圆柱齿轮减速器。该设计更能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且使用维护方便。传动方案简图如下所示计算结果4对传动简图中各标号零件的说明：1—电动机2---联轴器3—二级圆柱齿轮减速器4—运输带5---带筒三、电动机的选择计算（一）、选择电动机的类型和结构形式：根据工作要求采用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，结构形式为卧式封闭型。（二）、确定电动机的功率：按照傅燕鸣主编《机械设计课程设计手册》（后文简称《机设》）中式（13-3，4），电动机所需工作功率为：wpPd03.703001.16000060000nwDv（r/min）min)/(03.70nrw计算结果5工作机所需功率为：8.8100010.1*80001000FvPwkw因为齿轮齿面选用硬齿面的且转速不高，所以选择7级精度齿轮，效率为η齿轮=0.98，V带效率为η带=0.95，因为有震动，故选用弹性联轴器，效率为η联轴器=0.99,滚动轴承效率为η轴承=0.99，卷筒轴滑动轴承效率为η滚筒=0.96传动装置的总效率为：滚筒联轴器2轴承4齿轮带总所需电动机功率为：6.1083.08.8总wdpPkw因载荷平稳，电动机的额定功率Ped选略大于Pd即可。由表2-1，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为11kw。（三）、确定电动机的型号由《机设》表5-5可知V带传动比i=2-4。二级圆柱齿轮减速器为i2’=8-40.则总传动比的范围为I’=16-160,故电动机转速的可选范围为～11204.848.112003.70)160～16(nd符合这一范围的同步转速有1500r/min,3000r/min二种。方案对比：6电动机的转速越高，磁极对数越少，其尺寸和重量也就越小，价格越低。当选用转速高的电动机，由于电动机转速与工作机转速差别较大，会使传动比过大，致使结构尺寸和重量增加，价格反而也会有所提高，综合考虑选用1500r/min的转速的电动机，选择型号Y160M-4。电动机数据及总传动比：四、传动装置的运动及动力参数的选择和计算（一）、传动装置总传动比的确定和分配1、传动装置总传动比85.2003.701460总wmnni其中，mn为选定的电动机的满载转速2、分配传动装置各级传动比减速器的传动比为i，取带传动比为395.6385.20i两级展开式圆柱齿轮减速器214.1~3.1(ii），1i为高速级传动比，2i为低速级传动比。取213.1ii取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比方案电动机型号额定功率Ped/KW电机转速n/(r/min)同步转速满载转速1Y160M1-211300029302Y160M-41115001460701.395.6*3.11i则高速级的传动比31.23.112ii(二)、传动装置运动及动力参数的计算1、计算各轴转速：n₀=nm=1460r/minn1=n0/1i=1460/3=486.67r/minn2=n1/i12=486.67/3.01=161.68r/minn₃=n₂/i₂₃=161.68/2.31=69.99r/min2、计算各轴功率：P₀=Pd=10.6kwP1=P0*η带=10.6*0.95=10.07kwP2=P1*η轴承η齿轮=10.07*0.99*0.98=9.77kwP3=P2*η轴承η齿轮=9.77*0.99*0.98=9.48kwP4=P3*η轴承η联轴器=9.48*0.99*0.99=9.29kw3、计算各轴转矩:T0=9550P0/n0=9550×10.06/1460=69.34N.MT1=9550P1/n1=9550×10.07/486.67=197.61N.MT2=9550P2/n2=9550*9.77/161.68=577.09N.MT3=9550P₃/n₃=9550*9.48/69.99=1690.17NT4=9550P4/n4=9550*9.29/69.99=1267.60N.M5、将运动和动力参数的计算结果加以总结，列出表格如8下所示各轴运动和动力参数参数电动机轴高速轴中间轴低速轴转速(r/min)1460496.67161.6869.99功率(kw)10.610.079.779.48转矩(n.m)69.34197.61577.091293.53传动比33.012.31效率0.950.970.97五、传动零件的设计计算------------减速箱内传动零件设计圆柱齿轮传动：一、选择材料，确定许用应力由《机械设计第八版》表10-1得，小齿轮采用45钢，调质处理，硬度为250HBW；大齿轮采用45钢，正火处理，硬度为200HBW；两者硬度差为50HBW。二、高速轴齿轮对计算选1轴上小齿轮齿数为25，得到2轴上大齿轮齿数为z2=i齿z1=3.01×25=75.25，取z2=75，压力角为=13︒1.按齿面接触疲劳强度设计小齿轮分度圆直径：3212）][（*1*2THdttzzKdEH确定公式中各参数：9①取kt=1.6②小齿轮转矩为T2=197.61N/m③由表5-26选齿宽系数d=1④由表5-25查得弹性影响系数21pa8.189MZE⑤由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为1limH=500MPa，2Hlim=310MPa⑥力循环次数：N1=Lhjn160=60*486.67*1*(1*8*10*300)=7.008810/N1N2=7.0088×108/(60/26)=2.336810⑦由图10-23查取接触疲劳寿命系数：kN1H=0.92k2HN=0.97⑧取失效概率为1%，安全系数S=1，得需用接触应力150092.01lim11SKHHNH=460MPa131097.02lim22SKHHNH=300.7MPa则][H=438.35MPa⑨由图5-12选取区域系数ZH=2.44。⑩由图5-13查得1=0.78，2=0.84，=1+2=1.62（2）计算：①试算小齿轮分度圆直径3212）][（*1*2THdttzzKdEH103235.4388.18944.201.3101.362.1131061.1976.12d1t=92.39mm②圆周速度10006067.48639.92100060v2t1nd=2.35m/s③计算齿宽b及模数mntb=td1d=192.39=92.39mmmnt=1cosd1tz=2513cos39.92。=3.6mmh=2.25mnt=2.253.6=8.1mmb/h=92.39/8.1=11.41mm④计算纵向重合度=0.318tan1zd=0.318125tan13=1.84⑤计算载荷系数K。由5-1得KA=1.0;根据v=1.034m/s,齿轮7级精度查5-6得动载荷系数KV=1.09，HK=1.321，查图5-5得FK=1.281;查5-22得HK=FK=1.1故载荷系数为K=KAKVHKHK=1.01.091.11.321=1.58⑥按实际载荷系数校正所得的分度圆直径。1d=mm003.926.158.139.92d331ttKK⑦计算模数mnmn=mm6