设计课题带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器的设计

1带式输送机传动装置设计计算说明书设计课题带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器的设计机械系（院）班级姓名学号学习小组同组成员指导教师20～20学年第1学期2机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定…………….………………………………4二、电动机的选择…………………………………………….5三、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…………………………………………..15七、传动轴的设计………………………….…………………..18八、箱体的设计………..…………………….………………….27九、键连接的设计………………………………………………29十、滚动轴承的设计……………………………………………31十一、润滑和密封的设计………………………………………32十二、联轴器的设计……………………………………………33十三、设计小结……………………………………………….....333《机械设计》课程设计任务书一、设计题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器二、传动方案图：三、原始数据输送带压力F（N）1500N输送带速度v(m/s)1.5sm滚筒直径D（mm）250mm四、工作条件：输送机连续工作，单向运转，工作中有轻微振动，空载起动，两班制工作，输送带速度容许误差为±5%，要求尺寸较为紧凑，电动机与输送带滚筒轴线平行。使用期限为10年，减速器中等批量生产。要求齿轮传动中心距在90～130mm之间。五、设计工作量：1、减速器装配图一张（A1图纸：手工图或CAD图）2、零件图2张（一个组应有一套完整的非标准零件的零件图）3、设计说明书一份4计算过程及计算说明一、传动方案拟定第八组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动１、工作条件：使用年限５年，工作为一班工作制，载荷平稳，环境清洁。２、原始数据：滚筒圆周力F=1500N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=250mm；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。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5二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此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。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×η２３×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η１=0.96，η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝０.99则：η总=0.96×0.98３×0.97×0.99×0.96=0.83所以：电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=(1500×1.5)/(1000×0.83)=4.5(kw)63、确定电动机转速卷筒工作转速为：n卷筒＝60×1000·V/（π·D）=(60×1000×1.5)/（250·π）=77.3r/min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=(16～24)×77.3=463.8～1855.2r/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7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=960/77.3=12.42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：8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）2、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＝12.42/2.8＝4.44四、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9（1）计算各轴的转数：Ⅰ轴：nⅠ=nm/i0=960/2.8=342.86（r/min）Ⅱ轴：nⅡ=nⅠ/i1=324.86/4.44=77.22r/min卷筒轴：nⅢ=nⅡ（2）计算各轴的功率：Ⅰ轴：PⅠ=Pd×η01=Pd×η1=4.5×0.96=4.32（KW）Ⅱ轴：PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3=4.32×0.98×0.97=4.11（KW）卷筒轴：PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4=4.11×0.98×0.99=4.07（KW）由指导书的表1得到：η1=0.96η2=0.98η3=0.97η4=0.9910计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550·Pd/nm=9550×4.5/960=44.77N·mⅠ轴：TⅠ=Td·i0·η01=Td·i0·η1=44.77×2.8×0.96=120.33N·mⅡ轴：TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η4=120.33×4.44×0.98×0.99=518.34N·m卷筒轴输入轴转矩：TⅢ=TⅡ·η2·η4=502.90N·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=4.32×0.98=4.23KWP’Ⅱ=PⅡ×η轴承=4.23×0.98=4.02KW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=120.33×0.98=117.92N·mT’Ⅱ=TⅡ×η轴承=518.34×0.98=507.97N·mi0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0.9811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4.544.779602.80.96Ⅰ轴4.324.23120.33117.92342.864.440.95Ⅱ轴4.114.02518.34507.9777.221.000.97卷筒轴4.073.99502.90492.8477.22五.V带的设计（1）选择普通V带型号由PC=KA·P=1.1×5.5=6.05（KW）根据课本P134表9-7得知其交点在A、B型交界线处，故A、B型两方案待定：方案1：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9-2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P134表9-5查得KA=1.1由课本P132表9-2得，推荐的A型小带轮基准直径为75mm~125mm12=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由表9-3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=155.01120合适确定带的根数Z=PC/（(P0+△P0)·KL·Kα）=6.05/（（0.95+0.11）×0.96×0.95）=6.26由机械设计书表9-4查得P0=0.95由表9-6查得△P0=0.11由表9-7查得Kα=0.95由表9-3查得KL=0.9613故要取7根A型V带计算轴上的压力由书9-18的初拉力公式有F0=500·PC·（2.5/Kα-1）/z·c+q·v2=500×6.05×（2.5/0.95-1）/（7×5.02）+0.17×5.022=144.74N由课本9-19得作用在轴上的压力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×7×242.42×sin(155.01/2)=1978.32N方案二：取B型V带确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮d1=140mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×140×(1-0.02)=384.16mm由表9-2取d2=384mm(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）=960×140·π/（1000×60）=7.03m/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）由课本表9-2得，推荐的B型小带轮基准直径125mm~280mm140.7×（140+384）≤a0≤2×（140+384）366.8≤a0≤1048初定中心距a0=700，则带长为L0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0)=2×700+π·（140+384）/2+（384-140）2/(4×700)=2244.2mm由表9-3选用Ld=2244mm的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm验算小带轮上的包角α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(384-140)×57.3/697.9=160.0120合适确定带的根数Z=PC/（(P0+△P0)·KL·Kα）=6.05/（（2.08+0.30）×1.00×0.95）=2.68故取3根B型V带计算轴上的压力由书9-18的初拉力公式有F0=500·PC·（2.5/Kα-1）/z·c+q·v2=500×6.05×（2.5/0.95-1）/（3×7.03）+0.17×7.032=242.42N由课本9-19得作用在轴上的压力由机械设计书表9-4查得P0=2.08由表9-6查得△P0=0.30由表9-7查得Kα=0.95由表9-3查得KL=1.0