機械設(shè)計課程設(shè)計三角帶——單級圓柱減速器

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計任務(wù)書1 傳動方案的擬定及說明4 電動機的選擇4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5 傳動件的設(shè)計計算5 軸的設(shè)計計算8 滾動軸承的選擇及計算14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算16 連軸器的選擇16 減速器附件的選擇17 潤滑與密封18 設(shè)計小結(jié)18 參考資料目錄18 設(shè)計題目：三角帶單級圓柱減速器 第一組 中南大學xxx學院 設(shè)計者：xxx 指導教師：xxx 二八年一月 計算過程及計算說明 一、傳動方案擬定 第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動 （1） 工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動，使用年限20年，小批量生產(chǎn)，工作為雙班工作制，運輸帶速允許誤差正負5。

2、 （2） 原始數(shù)據(jù)：工作拉力f=3000n；帶速v=1.50m/s； 滾筒直徑d=400mm。 二、電動機選擇 1、電動機類型的選擇： y系列三相異步電動機 2、電動機功率選擇： （1）傳動裝置的總功率：由表2-4查得： 總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒帶 =0.960.98720.970.990.960.96 =0.83 (2)電機所需的工作功率： p工作=fv/1000總 =30001.50/10000.86 =5.42kw 由第二十章表20-1選取電動機額定功率p額=5.5kw 3、確定電動機轉(zhuǎn)速： 計算滾筒工作轉(zhuǎn)速： n筒=601000v/d =6010001.50/400 =72r/min

3、 按書p4表21推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動單級減速器傳動比范圍ia=36。取三角帶傳動比i1=24，則總傳動比理時范圍為ia=624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n=（624）72=4321728r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。 比較列表： 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)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：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，可見第方案比較適合，則選n=1500r/min 。 4、確定電動機型號 根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為y132s-6。 其主要性

4、能：額定功率：5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2。質(zhì)量68kg。 三、計算總傳動比及分配各級的傳動比 1、總傳動比：i總=n電動（滿載）/n筒=1440/72=20 2、分配各級傳動比 （1） 據(jù)指導書，取齒輪i =6（三角帶i=36合理） （2） i總=i齒輪i帶 i帶=i總/i齒輪=20/6=3.3所得i帶符合一般單級減速器傳動比的常用范圍（24）。 四、傳動裝置運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） ni=n電機（滿載）=1440r/min nii=ni/i帶=1440/3.3=432(r/min) niii=nii/i齒輪=432/6=72(r/mi

5、n) 2、 計算各軸的功率（kw）p計與p額很接近，按電動機的額定功率p計算各軸輸入功率： pi=p工作=5.5kw pii=pi帶=5.50.96=5.28kw piii=pii軸承齒輪=5.280.9870.96 =5.03kw 3、 計算各軸扭矩（nmm） ti=9.55106pi/ni=9.551065.5/1440 =36475.7nmm tii=9.55106pii/nii =9.551065.28/432 =116722.2nmm tiii=9.55106piii/niii=9.551065.03/72 =667173.6nmm 將計算結(jié)果匯總列表： 五、傳動零件的設(shè)計計算 1、

6、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算 （1）求計算功率pc 由課本p218表13-8得：ka=1.2 pc=kap=1.25.5=6.6kw（2）選擇普通三角帶截型根據(jù)pc=6.6kw，n電機（滿載）=1440r/min，由書p219圖13-15查出此坐標點位屬于a型 （3）確定帶輪大小基準直徑由課本p219表13-9，推薦的小帶輪基準直徑不小于 75mm 現(xiàn)取dd1=90mm 由書式（13-9）得dd2=n1/n2dd1（1-e）=（1440/432）90（1-0.02）=294mm 由課本p219表13-9，取dd2=300mm雖使n2略有減小，但其誤差小于5%，在允許范圍內(nèi)： 實際從動輪轉(zhuǎn)速n2=n1

7、dd1/dd2（1-e）=144090/300*0.98 =423.36r/min 轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=432423.36/432 =0.021200（適用） （5）確定帶的根數(shù)z 根據(jù)課本表13-3 p0=1.07kw由式13-9得傳動比i=d2/d1（1-e）=300/90.0.98=3.4 根據(jù)課本表13-5 p0=0.17kw 由小帶輪包角1=160根據(jù)課本表13-7k=0.95 根據(jù)課本表13-2kl=1.01 由課本式（13-15）得 z= pc/(p0+p0)kkl =6.6(1.07+0.17) 0.951.01 =5.1qu6 (6)計算軸上壓力 由課本表13-1查

8、得q=0.1kg/m，由式（13-17）單根v帶的初拉力： f0=500pc/zv（2.5/k-1）+qv2 =5006.6/66.8(2.5/0.95-1)+0.16.8*6.8n =137n 則作用在軸承的壓力fq， fq=2zf0sin1/2=26137sin160/2 =1639 2、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力和精度等級 考慮小功率傳遞，所以采用軟齒面。根據(jù)課本選7級精度，齒面精糙度ra1.63.2m。1、 (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒輪按7級精度制造。p178 六、軸的設(shè)計計算 輸入軸的設(shè)計計算已知傳遞的功率為p1=5.28，主動軸的轉(zhuǎn)速為n1=432，小

9、齒輪分度圓直徑d1=76，嚙合角d=20，輪轂寬度b小齒輪84mm，工作時為單向轉(zhuǎn)動。解：1、選擇軸的材料、熱處理方式，確定許用應(yīng)力(按教材表141、398)軸名材料熱處理硬度抗拉強度許用彎曲應(yīng)力主動軸45號鋼調(diào)制217255650mpa300mpa4.軸得初步設(shè)計根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖，如圖2-2?？紤]到直齒圓柱齒輪傳動，選用角接觸球軸承，采用內(nèi)嵌式軸承蓋實現(xiàn)軸承兩端單向固定，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案，如圖2-2示。軸與其它零部件相配合的具體情況見

10、后裝配。圖 2-23、計箅軸各段直徑 計算項目 計 算 內(nèi) 容計算結(jié)果1、計算d12、計算d23、計算d：4、計算山5、計算d5根據(jù)課本并查表14-2得：c=118107，取a=115(取較大值)=115 (5.28/432)1/3mm=26.49mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 d=26.49(1+5%)mm=27.8軸的標準直徑系列圓整dl=30 d2起軸向定位作用d2=d1+2h=d1+2(3-5)d1=36-40，按軸的標準直徑系列取d2=38 d3=d2（15）mm37-41，d3必須與軸承的內(nèi)徑一致，按軸的標準直徑系列d340。軸承主要承受勁向力，選深溝球軸承型號為6208，b1

11、8，d80，g22.8，c0r=15.8 起軸向定位作用， d4=d3+(1-5)mm=41-45按軸的標準直徑系列，取=45 mm d即為小齒輪部分，將作為分度圓的直徑，即=76 mm。=45 mm， d7=d3=40，同一軸上的軸承選用同一型號，以便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型。d1=30d2=35d3=40d4=45d5=404、計笪軸各段長度 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果1、計算ll2、計算l23、計算l34、計算l45、計算l5l1=(1.52)d1=45-60， ll=58l2=（1015）+b+m=10+40=50初選用嵌入式軸承蓋和油溝密封，脂潤滑查表169 ,b=12(

12、158頁)m=l-3-b軸承小=8+c1+c2+(510)-3一b軸承小=8+（45-50）-18-12=28式中8、cl、c2查表31。3=12小查表41(24頁),若me取m=e即可。與軸承相和封油盤配合，于是取=b+2=30mm 一般情況下，齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離取1015 mm查表41(24頁), =12d5150小齒輪做成齒輪軸，l5b小齒輪=84l6=l4=12l7=l3=30l1=58l2=50l3=40l4=70l5=40(二)從動軸的設(shè)計計算 已知傳遞的功率為p11=5.03，從動軸的轉(zhuǎn)速為n11=72，大齒輪分度圓直徑d2=456嚙合角=20輪轂寬度b大齒輪78mm，工作

13、時為單向轉(zhuǎn)動。 解：1、選擇軸的材料、熱處理方式，確定許用應(yīng)力(按教材表141、) 軸名 材料熱處理 硬度抗拉強度ob許用彎曲應(yīng)力o川b從動軸45號鋼正火170-217600mpa275 mpa畫出軸的結(jié)構(gòu)示意圖計算軸各段直徑 計算項目 計 算 內(nèi) 容計算結(jié)果1、計算d，2、計算d23、計算d34、計算d45、計算d56、計算d6根據(jù)課本并查表14-2得：c=118107，取a=115(取較大值) d147.3,軸上有一個鍵槽，故軸徑增大5d1=d1”（1+5%）49.7，為使所選軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器。，相配合的聯(lián)軸器選 yl10 型凸緣聯(lián)軸器，軸徑相應(yīng)圓整為dl=50

14、，半聯(lián)軸器長l=112。 d2起軸向定位作用d2=d1+2a1=d1十2(3-5) =56-60，因d2必須符合軸承密封元件的要求，取d2= 58(p158)。 d3=d2+(15)mm=59-63，d3必須與軸承的內(nèi)徑一致，圓整d3=60。所選軸承型號為6212，b=22，d=110， cr=36.8，cor=27.8 d4=d3+(15)mm=61-65，為裝配方便而加大直徑，應(yīng)圓整為標準直徑：一般取0,2,5,8為尾數(shù)。取d4=65 d5起軸向定位作用d5=d4+2a4=d4+2(3-5) =71-75，d5=72(取整) d6=d3=60，同一軸上的軸承選用同一型號，以便于軸承座孔鏜制

15、和減少軸承類犁。d1=45d2=55d3=60d4=62d5=75d6=60 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果 1、計算ll 2、計算l2 3、計算13 4、計算l4 5、計算l5 6，計算l6 半聯(lián)軸器的長度l=112，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故第1段的長度應(yīng)比l略短一些，取l1=110 l2= （1015）+b+m=10+36=46初選用嵌入式軸承蓋和油溝密封，脂潤滑查表169 ,b=12(158頁)m=l-3-b軸承大=8+c1+c2+(510)-3一b軸承大=8+（45-50）-22-12=24式中8、cl、c2查表31。3=12查表41(24頁),若me

16、取m=e即可。與軸承相和封油盤配合，于是取=b軸承+3+（b小-b大）/2=48mm 一般情況下，齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離取1015 mm查表41(24頁), l4=b大齒輪一276 l5=+（b小-b大）/2=14取整 與軸承相配合，查軸承安裝尺寸寬度=22mm,于是取l6=bz軸承大+3=22+12=34l1=82l2=50l3=54l4=58l5=22l6=455、校核軸的強度 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果兩軸承中心間跨距=150mm （1） 計算齒輪受力轉(zhuǎn)矩 =667173.6nmm齒輪切向力=2*667173.6/456=2.926kn徑向力： f=tan=2.926tan20

17、=1.065kn（2） 計算支反力和彎矩并校核因為該軸兩軸承對稱，所以：la=lb=75mm(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=0.533nfaz=fbz=ft/2=1.463n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=0.55963=35.217nm (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=1.53663=96.768nm (4)繪制合彎矩圖（如圖d）mc=(mc12+mc22)1/2=(35.2172+96.7682)1/2=102.977nm (5)

18、繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：t=9.55（p2/n2）106=667173.6nmm (6)繪制當量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)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=26.62+(148)21/2=675.1nm (7)校核危險截面c的強度e=mec/0.1d33=673.495/0.14563=0.07mpalh，合適 (二)從動軸承的選擇與驗算 已知軸頸直徑d3=60，n11=72，rva=1557，rw=1557，運轉(zhuǎn)過程中有輕微沖擊 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1、確定軸承的基本參數(shù) 2、計算當量動負荷p 3、計算基本額定壽命 由軸承型

19、號查課程設(shè)計附表得軸承的基本參數(shù) p二rva、r中較大者書附表1得cr=36.8kn 因球軸承，故e=3，查教材表16-8，16-9取fp=1.2，ft=1 代入計算得：lh=1499317=16*365*20=116800故所選軸承合適。(1h可查表或按大修期確定)p=1.2lhlh，合適注意：如壽命過大，則重選軸承型號，取輕或特輕系列八、鍵的選擇與校核(一)主動軸外伸端處鍵的選擇與校核 已知軸與帶輪采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為t1116722.2n.mm，軸徑為d1=30，軸長l1=58帶輪材料為鑄鐵，軸和鍵的材料為45號鋼，有輕微沖擊六、鍵的選擇與驗算 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果1)

20、鍵的類型 及其尺寸 選擇2)驗算擠壓 強度3)確定鍵槽尺寸及相應(yīng)的公差帶輪傳動要求帶輪與軸的對中性好，故選擇a型平鍵聯(lián)接。根據(jù)軸徑d=30，由表14-1(140頁)，查得：鍵寬b=8，鍵高h=7，因軸長l1=58，故取鍵長l=50將l=l-b=50,帶入書式10-26擠壓應(yīng)力為 44.47由教材表1010得，輕微沖擊時的許用擠壓應(yīng)力100-120mpa，ap，故擠壓強度足夠。附表14-1得，軸槽寬為8n90.030軸槽深t=40mm，。轂槽寬為8js90.018，轂槽深h=3.3 mm。 鍵bh 鍵長l=5053.58apop強度足夠4)繪制鍵槽工作圖 (二)從動軸外伸端處鍵的選擇與校核 已知

21、軸與聯(lián)軸器采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為t11=667173.6，寬度l1=110器、軸和鍵的材料皆為鋼，有輕微沖擊 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果1)鍵的類型 及其尺寸 選擇2)驗算擠壓 強度3)確定鍵槽尺寸及相應(yīng)的公差帶輪傳動要求帶輪與軸的對中性好，故選擇a型平鍵聯(lián)接。根據(jù)軸徑d=50表14-1，查得：鍵寬b=16，鍵高h=10因軸長l1=110鍵長l=100將i=lb，代入公式帶入書式10-26得擠壓應(yīng)力為 63.54由教材表333查得，輕微沖擊時的許用擠壓應(yīng)力100-120mpa，ap，故擠壓強度足夠。 (以為例)由附表14-1(140頁)得，軸槽寬為16n9-043，軸槽深t=60mm

22、，r6對應(yīng)的極限偏差為：。轂槽寬為20js90.0215轂槽深h=4.3 mm。h7對應(yīng)的極限偏差為0.030 鍵bh 鍵長l=7052.41apop強度足夠 (三)從動軸齒輪處鍵的選擇校核 已知軸與齒輪采用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩為t11=667173.6，寬度l4=52齒輪、軸和鍵的材料皆為鋼，有輕微沖擊 計算項目 計 算 內(nèi) 容 計算結(jié)果1)鍵的類型 及其尺寸 選擇2)驗算擠壓 強度3)確定鍵槽尺寸及相應(yīng)的公差考慮是軸端連接，故選擇c型平鍵聯(lián)接。根據(jù)軸徑d=65，由表14-1(140頁)，查得：鍵寬b=18，鍵高h=11因軸長l1=76，故取鍵長l=66將i=lb，代入公式得擠壓應(yīng)力為 169

23、.67由教材表1010得，輕微沖擊時的許用擠壓應(yīng)力100120mpa，ap，故擠壓強度不夠。故采用兩個鍵相隔1800布置 (以為例)由附表10-33(165頁)得，軸槽寬為18n9-0430，軸槽深t=70mm，r6對應(yīng)的極限偏差為：。轂槽寬為18js90.0215轂槽深h=4.4 mm。h7對應(yīng)的極限偏差為0.030 鍵bh 鍵長l=4559.17aptc許用轉(zhuǎn)速：n1=3200n11hl彈性柱銷聯(lián)軸器tc=631.96聯(lián)軸器的選擇結(jié)果 型 號 軸孔直徑 軸孔長度 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速hl44511212504000十、箱體、箱蓋主要尺寸計算箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，采用ht200灰鑄鐵鑄造而成。箱體主要尺寸計算如下：名稱符號尺寸箱體厚度具體內(nèi)容參照23頁表5-18mm十、減速器附件的設(shè)計說明：按課程設(shè)計4753頁進行設(shè)計，對每一種附件，說明其作用，并畫出結(jié)構(gòu)示意圖。(一)窺視孔蓋和窺視孔的設(shè)計作用：檢查傳動件的嚙合、潤滑、接觸斑點、齒側(cè)間隙及向箱內(nèi)注入潤滑油 結(jié)構(gòu)示意圖窺視孔開在機蓋的頂部，應(yīng)能看到傳動零件嚙合，并有足夠的大小，以便于檢修。(二)排油孔與油塞作用：排放污油，設(shè)在箱座底部結(jié)構(gòu)示意圖放