带式运输机传动装置中的单级圆柱齿轮减速器

机械设计基础课程设计2009~2010学年（一）班级：姓名：学号:机械设计课程--带式运输机传动装置中的单级圆柱齿轮减速器目录设计任务书…………………………………………………….1传动方案的拟定及说明……………………………………….4电动机的选择………………………………………………….5计算传动装置的运动和动力参数…………………………….6传动件的设计计算…………………………………………….7轴的设计计算…………………………………………………10联轴器的选择…………………………………………………14滚动轴承的选择及计算………………………………………17键联接的选择及校核计算……………………………………20减速器箱体箱盖、附件的计算………………………………21润滑与密封……………………………………………………23设计小结………………………………………………………23参考资料目录…………………………………………………23一．总体布置简图1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—滚筒；6—联轴器二．工作情况：载荷平稳、单向旋转三．原始数据运输带工作拉力F=2.2KN运输带速度V=1.4m/s滚筒的直径D=400mm卷筒效率=0.96带速允许偏差（％）：+5或-5使用年限（年）：8工作制度（班/日）：2四．设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.直齿轮传动设计计算3.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写五．设计任务1．减速器总装配图一张2．齿轮、轴零件图各一张3．设计说明书一份六．设计进度1、第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、第二阶段：轴与轴系零件的设计3、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：单级圆柱齿轮减速器。设计内容计算及说明结果(一).电动机的选择和各级传动比的计算1．电动机类型和结构的选择2．电动机容量的选择3．电动机转因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。1）工作机所需功率PwPw＝Fw×Vw=3.21kW2）传动装置的总效率：η总=η带轴承×η联轴器×η齿轮=0.96×××0.98×0.97=0.903）输出功率：P。=Pw/η总=3.21/0.90=3.56KW确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：=60×1000Vw/πD=60×1000×1.4/π×400=66.85r/min按表2-1中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Pw＝3.21kWη总=0.90P。＝3.56kW=66.85r/min速的选择4．电动机型号的确定5.计算传动比1）．计算总传动比2）．合理分配各级传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×66.85=401.1~1337r/min符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min两种，为减少电动机的重量和价格，有表8-18选常用的同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M1-6,其满载转矩=960r/mini总=/=14.36由i总=iv×ic,取V带传动比iv=3则齿轮传动比ic=i总/iv=4.79各轴转速、输入功率、输入转矩项目电动机轴高速轴I低速轴II转速（r/min）96032066.8566.85由课本[1]P189表10-8得：kA=1.2P=3.56KW选Y132M1-6i总＝14.36基本符合题目所需的要求，计算传动装置的运动和动力参数，传动装置的总传动比及其分配（二）.传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带B型（2）确定带轮基准直径，并验算带速（3）确定带长和中心距PC=KAP=1.2×3.56=4.27KW据PC=4.27KW和n1=960r/min由课本[1]P189图13-12得：选用B型V带由[1]课本P190表13-9，取d1=160mmdmin=125d2=i带d1(1-ε)=3×160×(1-0.01)=470mm由课本[1]P190表13-9，取d2=475带速V：V=πd1n1/60×1000=π×160×960/60×1000=8m/s在5~25m/s范围内，带速合适。初定中心距a0=1.5(d1+d2)=1.5×(160+475)mm=954mm初步取a0=900符合0.7(d1+d2)a02(d1+d2)根据课本[1]式(13-2)得带长L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=2825mm表(13-2)选取相近的Ld=2800mm根据课本[1]式(13-2)确定中心距a≈a0+(Ld-L0)/2=912mmα=1800-57.30×(d2-d1)/a选用B型V带V=8m/s带速合适。中心距a=912mm(4)验算小带轮包角（5）确定带的根数(6)计算轴上压力2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热=（适用）单根V带传递的额定功率.据d1和n1，查课本表13-3得P1=2.66KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表13-5得△P1=0.30KW查[1]表13-1，得Kα=0.97；查[1]表13-2得KL=1.05Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]=4.8/[(2.66+0.30)×0.97×1.05]=1.63(取2根)由课本[1]表13-1查得q=0.17kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=229N则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(α1/2)=902N所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表[1]表11-1，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为α=Z=2根FQ=902N处理(2)按齿面接触疲劳强度设计215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。确定有关参数如下：传动比i齿=4.79取小齿轮齿数Z1=25。则大齿轮齿数：Z2=i×Z1=4.79×25=119.85取z2=120故实际传动比i=120/25=4.8由课本表11-6取φd=1.0T1=9.55×106×P1/n1=1.02×105N/mm模数：m=d1/Z1=69.7/25=2.82mmm取3齿宽：b=φdd1=1.0×69.7mm=69.7mm取b2=70mmb1=75mm分度圆直径：d1=mZ1=3×25mm=75mmd2=mZ2=3×120mm=360mm齿轮传动的中心矩:a=(d1+d2)/2=(75+360)/2=217.5mm取a=218mm齿形系数=1.59=1.82（课本【1】图11-9）45钢，调质m取3a=218mm（3）验算轮齿弯曲强度(4)计算齿轮的圆周速度（5）齿轮几何尺寸计算（三）.轴的设计计算:1、选择轴的材料确定许用应力=2.72=2.22（课本【1】图11-8）计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×320×75/60×1000=1.26m/s因为V＜6m/s，故取8级精度合适．da1=d1+2ha1=（z1+2ha*）m=81mmda2=d2+2ha2=（z2+2ha*）m=366mmh=（c*+2ha*）m=9mmhf=（c*+ha*）m=3.75mmha=ha*m=3mm选轴的材料为45号钢，调质处理。查[1]表14-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：d≥C查[2]表14-2可得，45钢取C=110V=1.26m/s2、按扭转强度估算轴的最小直径3、从轴的结构设计则d≥c×(p/n)1/3=110×(3.30/66.85)1/3mm=40.35mm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=45mm轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。（1）、联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查设计手册可得联轴器的型号为LT6联轴器Y型d=30mmL=112mm（2）、确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈联轴器的型号为LT6d=30mmL=112mm配合分别实现轴向定位和周向定位（3）、确定各段轴的直径将估算轴d=45mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=50mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=55mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=58mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=55mm.(4)选择轴承型号.由[2]P270初选深沟球轴承,代号为6309,查手册可得:轴承宽度B=25mm,安装尺寸D=100mm,故轴环直径d5=65mm.(5）确定轴各段直径和长度Ⅰ段：d1=45mm长度取L1=87mmII段:d2=50mmd1=45mmd2=50mmd3=55mmd4=58mmd6=55mm4.主动轴的设计1）、选择轴初选用6309深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为25mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为13mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为15mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+25+13+15）=55mmIII段直径d3=55mmL3=L1-L=55mmⅣ段直径d4=58mm长度与右面的套筒相同，即L4=71mmⅤ段直径d5=65mm.长度L5=12mm最后一段直径d6=55mm.长度L6=28mm选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表14-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：d5=65mmL1=87mmL2=55mmL3=55mmL4=71mmL5=12mmL6=28mm的材料确定许用应力2）、按扭转强度估算轴的最小直径3）、轴的结构设计d≥C查[2]表13-5可得，45钢取C=110则d≥c×(p/n)1/3=110×(3.42/320)1/3mm=24.23mm考虑键槽的影响以系列标准，取d=30mm轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。（1）、联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查设计手册可得联轴器的型号为LT6联轴器（2）、确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位（3）、确定各段轴的直径将估算轴d=30mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=35mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=40mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=42mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环