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機械設計課程設計計算說明書設計題目 V帶單級圓柱減速器班級 工業(yè)工程一班學號 200906070116設計者 安顯偉指導老師 付 維2011年6月計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第一組第十六個數(shù)據(jù)：設計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器（1） 工作條件：雙班制工作，有輕度振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動使用年限為五年，運輸帶允許誤差 %5 。（2） 原始數(shù)據(jù)：運輸帶卷筒轉速150轉/分，減速箱軸輸出功率4馬力。二、電動機的選擇1、電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用電動機類型：Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機。2、確定電動機的功率：（1）傳動裝置的總效率：=帶齒輪軸承2 =0.960.980.992=0.922(2)電機所需的工作功率：工作機所需功率為 Pw=4馬力=2942W Pd=Pw =2942/0.922 =3190.89W3、確定電動機轉速：滾筒軸的工作轉速： nw=150轉/分按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍i減速器=36。取V帶傳動比iv=24，則總傳動比理時范圍為ia=624。故電動機轉速的可選范圍為nd=ianw=（624）150=9003600r/min符合這一范圍的同步轉速有750、1000、1500和3000r/min。根據(jù)容量和轉速，由于3000r/min的電動機效率太差，一般不選。由有關手冊查出有三種適用的電動機型號，因此有三種傳支比方案：如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min。根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y 112M-4 其主要性能：額定功率：4KW，滿載轉速1440r/min，額定轉矩2.2。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：ia=nmnw =1440150 =9.62、分配各級傳動比普通V帶的傳動比iv的一般范圍是24，可以選擇偏中的數(shù)，取iv2.83、i減速器=iai=56(i=24) i減速器=ia/iv =3.4 并且，ivdmin=75d2=i帶d1(1-)=3100(1-0.02)=294 mm由課本表13-9，取d2=300mm帶速V：V=d1n1/601000=1001440/（601000） =7.54m/s在523.1m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3） 確定帶長和中心距0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+300)a02(100+300) 所以有：280mma0800mm所以，初定中心距a0=600mmV帶基準長度：L0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=2600+3.14(100+300)+(300-100)2/4600=1844.7mm確定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=600+(2000-1844.7)/2=678mm (4) 驗算小帶輪包角1=180-57.3 (d2-d1)/a=180-57.3(300-100)/678=163120（適用） （5） 確定帶的根數(shù)單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)d1和n1，課本P214表13-3得 P0=1.32KWi1時單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及iv查課本P217表13-6得 P0=0.56KW包角修正系數(shù)。查課本P217表13-7，得K=0.95；查課本P212表13-2得 KL=1.03Z= PC/(P0+P0)KKL=4.8/(1.32+0.56) 0.951.03=2.609 (取3根) (6) 計算軸上壓力由課本P212表13-1查得q=0.1kg/m，由課本式（13-17）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x4.8 (2.5/0.95-1)/(37.54) +0.10x7.542 =178.80kN則作用在軸承的壓力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23178.80 sin(163/2)=1061.2N2、齒輪傳動的設計計算（1）選擇齒輪材料及精度等級：考慮減速器傳遞功率，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度。(2)按齒面接觸疲勞強度設計由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3確定有關參數(shù)如下：傳動比i齒= i減速器=3.4取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=3.4 20=68 實際傳動比I0 =68/20=3.4傳動比誤差：(i-i0)/I=(6-6)/6=0%2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=6 (3)轉矩T1軸2：T1=9550P2n2=56822.03 (4)載荷系數(shù)k : 取k=1.2取m=2.5分度圓直徑：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.568mm=170mm查課本P175表11-6 得d=1齒寬：b=d d1=150mm=50mm取b2=50mm b1=55mm (5)計算齒輪傳動的中心矩aa=(d1+d2)m/2= (50+170)2.5/2=275mm六、軸的設計計算輸入軸的設計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度21723.15HBS根據(jù)課本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=107d107 (2.86/55.80)1/3mm=19.4mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.4(1+5%)mm=20.69選d=20.4mm2、軸的結構設計（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=20mm 長度取L1=34mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=20+221.5=26mmd2=30mm寬度為16mm.II段長：L2=（12+5+29）=46mmIII段直徑d3=40mm初選用6208型深溝滾軸軸承，其內(nèi)徑為40mm,寬為18mmL3=18+10+10=38mm段直徑d4=50mm用的是齒輪軸長度與右面的套筒相同，即L4=65mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=114mm(3)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d1=20mm求轉矩：已知T1=55770Nmm求圓周力：Ft根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=55770/50=2230N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Fttan=2230tan200=811N(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=405.5NFAZ=FBZ=Ft/2=405.5N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=405.557=23.1Nm(3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=111557=63.6Nm(4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(23.12+63.62)1/2=94.2Nm(5)繪制扭矩圖（如圖e）轉矩：T=9.55（P2/n2）106=55.8Nm(6)繪制當量彎矩圖（如圖f）轉矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=94.22+(0.655.8)21/2=100Nm(7)校核危險截面C的強度由式（6-3）d=Mec/0.1d31/3=99.6/0.1601/3=25.5mm36040h預期壽命足夠2、計算輸出軸承(1)已知n2=99.4r/min試選6211型深溝滾動球軸承根據(jù)手冊P71 6211型軸承Cr=43200N根據(jù)課本P264 表（11-10）得：ft=0.9根據(jù)課本P264 （11-10c）式得Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/99.4(0.943200/761)3=1679999h36040h此軸承合格八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1、輸入軸與V帶聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d1=20mm,L1=34mm查手冊得，選用A型平鍵，得：鍵A 625 GB1096-79 l=21T1=56.9Nm h=6mm根據(jù)課本P243（10-5）式得p=4T2/dhl=456900/20621=94.8MpaR(110Mpa)2、輸出軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=65mm L3=22mm T=261.3Nm查手冊P51 選A型平鍵鍵1436 GB1096-79l= 22mm h=9mmp=4T/dhl=4261300/65922=81.2Mpap(110Mpa)3、輸出軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=35mm L2=82mm T=253.5Nm查手冊P51 選用A型平鍵鍵1050 GB1096-79l=40mm h=8mm據(jù)課本P243式（10-5）得p=4T/dhl=4253500/35840=90.5Mpap九、減速器箱體、箱蓋及附件的設計計算1、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M181.5油面指示器選用游標尺M12起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳.放油螺塞選用外六角油塞及墊片M181.5根據(jù)機械設計基礎課程設計表5.3選擇適當型號：起蓋螺釘型號：GB/T5780 M1830,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M8X12,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱體的主要尺寸：(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1= 4.0625 取z=8(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.58=12(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.58=12(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.58=20(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12= 0.036150+12=17.4(取18) (7)地腳螺釘數(shù)目n=4 (因為a250) (8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.7517.4= 13.05 (取14) (9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取10) (10)連接螺栓d2的間距L=150-200(11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4 (取6)(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.810=8(14)df.d1.d2至外箱壁距離C1(15) Df.d2(16)凸臺高度：根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。(17)外箱壁至軸承座端面的距離C1C2（510）(18)齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離：9.6 mm (19)齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離：=12 mm (20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)軸承端蓋外徑D（555）d3 D軸承外徑(22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉為準，一般取SD2.九、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度12m/s，當m20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。2.滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。結果n滾筒=99.4r/min總=0.86P工作=2.98KW電動機型號Y112M-3i總=14.5據(jù)手冊得i齒輪=4.83i帶=3nI =55.80r/minnII=99.4r/minPI=2.86KWPII=2.72KWTI=19.76NmTII=261.29Nmdd2=294mm取標準值dd2=300mmn2=55.80r/minV=7.54m/s取a0=678mmLd=1844.7mmZ=3根F0=134.8NFQ =796.5Ni齒=4.83Z1=20Z2=99T1=56.9Nmd1=50mmd2=23.10mma=150mmd=20mmd1=20m