71带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器

机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院1目录一、传动方案拟定~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2二、电动机的选择~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2三、计算总传动比及分配各级的传动比~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3四、运动参数及动力参数计算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3五、传动零件的设计计算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~4六、轴的设计计算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~7七、键联接的选择及计算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~14八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~15九、润滑与密封~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~16十、设计小结~~~~~~~~~~~~~~~~~~~17十一、参考资料目录~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1709机制01班孙贤林湖南电气职业技术学院二0一0年十二月十四日机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院2一、传动方案拟定第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1）工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2）原始数据：滚筒圆周力F=2.5KN；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=450mm。运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95=0.86(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=2500×1.5/1000×0.86=4.36KW3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=60×1000V/πD=60×1000×1.5/π×450=63.69r/min根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比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）×63.69=382~1273r/minF=1.7KNV=1.4m/sD=220mmη总=0.86Pd=2.76KWNw=121.5r/minIc=3~5i=6~20nd=729~2430r/min机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院3符合这一范围的同步转速有960r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有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）传动装置的传动比KW同转满转总传动比带齿轮1Y132s-6310009607.932.632Y100l2-431500142011.6833.89综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100l2-4。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.682、分配各级传动比（1）取i带=3（2）∵i总=i齿×i带π∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、计算各轴的功率（KW）PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KWPII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW3、计算各轴转矩Y100l2-4i总=11.68i带=3i齿3.89nI=473.33(r/min)nII=121.67(r/min)nw=121.67(r/min)PI=2.64KWPII=2.53KWTd=18.56N·m机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院4Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N·mTI=9.55p2入/n1=9550x2.64/473.33=53.26N·mTII=9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N·m五、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带截型由课本[1]P189表10-8得：kA=1.2P=2.76KWPC=KAP=1.2×2.76=3.3KW据PC=3.3KW和n1=473.33r/min由课本[1]P189图10-12得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由[1]课本P190表10-9，取dd1=95mmdmin=75dd2=i带dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30mm由课本[1]P190表10-9，取dd2=280带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×95×1420/60×1000=7.06m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450=1605.8mm根据课本[1]表（10-6）选取相近的Ld=1600mm确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm(4)验算小带轮包角α1=1800-57.30×(dd2-dd1)/a=1800-57.30×(280-95)/497=158.6701200（适用）（5）确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本图10-9得P1=1.4KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得△P1=0.17KW查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得KL=0.99Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]=3.3/[(1.4+0.17)×0.94×0.99]TI=53.26N·mTII=198.58N·mPC=3.3KWV=7.06m/sLd=1605.8mma=497mmα1=158.670Z=3机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院5=2.26(取3根)(6)计算轴上压力由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式（10-20）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062=134.3kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)=791.9N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：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6-8，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215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=×20=77.8取z2=78由课本表6-12取φd=1.1(3)转矩T1T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N·mm(4)载荷系数k:取k=1.2(5)许用接触应力[σH][σH]=σHlimZN/SHmin由课本[1]图6-37查得：σHlim1=610MpaσHlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn计算N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109N2=N/i=1.36x109/3.89=3.4×108查[1]课本图6-38中曲线1，得ZN1=1ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610Mpa[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：F0=134.3kNFQ=791.9NZ1=20z2=78N1=1.36x109N2=3.4×108m=2.5机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院6d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=49.04mm模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度σbb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×78mm=195mm齿宽：b=φdd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mmb1=60mm(7)复合齿形因数YFs由课本[1]图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)许用弯曲应力[σbb]根据课本[1]P116：[σbb]=σbblimYN/SFmin由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为：σbblim1=490Mpaσbblim2=410Mpa由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin=1计算得弯曲疲劳许用应力为[σbb1]=σbblim1YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa[σbb2]=σbblim2YN2/SFmin=410×1/1=410Mpa校核计算σbb1=2kT1YFS1/b1md1=71.86pa[σbb1]σbb2=2kT1YFS2/b2md1=72.61Mpa[σbb2]故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2=(50+195)/2=122.5mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度Ｖ=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因为Ｖ＜６m/s，故取８级精度合适．d1=50mmd2=195mmb1=60mmb2=55mm[σbb1]=490Mpa[σbb2]=410Mpa中心矩a=122.5mmＶ=1.23m/s机械设计基础课程设计说明书带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2007.12.27安徽机电职业技术学院7六、轴的设计计算从动轴设计1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa2、按扭转强度估算轴的最小直径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≧C3/nP查[2]表13-5可得，45钢取C=118则d≧11