單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定2二' 電動(dòng)機(jī)的選擇.2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比4四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.5五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12七' 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算-19八、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 22設(shè)計(jì)題目：V帶一一單級(jí)圓柱減速器機(jī)電系01機(jī)電工程班 設(shè)計(jì)者：魏煥輝學(xué)號(hào)：29號(hào)指導(dǎo)教師：夏耘-OO三年六月十四日計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明F=1000NV=2.0m/s D=500mm L=500mm n 滾筒=76.4r7min n 總=0.8412 P 工作=2.4KW 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y132S-6i 總=12.57 據(jù)手冊(cè)得i齒輪=6 i

2、帶=2.095 ni =960r/mi n一、傳動(dòng)方案和I IF第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)(1)工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載 荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。(2)原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1000N;帶速V=2.0m/s； 滾筒直徑D=500mm；滾筒長(zhǎng)度L=500mm。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇：丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：(1)傳動(dòng)裝置的總功率：22=n qay n qr2y n Q7X n qqx n qa=0.85電機(jī)所需的工作功率：P 工作二FV/1000 n 總=1000X 2/1000X0.8412=2.4KWFo=158.01 N Fq =

3、1256.7N i 齒=6 Zi=20 Z2=120 u=6 Ti=50021.8N mm a Hiimzi =570Mpa a HlimZ2=350Mpa9Nl1=1.28X109Nl2=2.14X108Znt1=0.92Znt2=0.98(tHi=524.4Mpa (t h 2=343Mpadi=48.97mm m=2.5mmdi=50mm d2=300mm b=45mm bi =50mmYFa1=2.80 Ysa1 = 1.55 YFa2=2.1 4 Ysa2=1.83nn=458.2r/mi n n m=76.4r/min Pi=2.4KW Pn=2.304KW Pm=2.168KWT

4、 i=23875N mmT n=48020N mm Tm=271000N mm dd2=209.5mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 dd2=200mm Q2 =480r/mi n V=5.03m/s 210mm < ao< 600mm 取 ao=5OO Ld=1400mm ao=462mm Z=4 根3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n 筒=60 X 1000V/ n D=60X 1000X 2.0/n X 50 =76.43r/mi n按手冊(cè)P7表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng) 一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍h=36。取V帶傳動(dòng)比I 1=24,則總 傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I工624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選

5、范圍為 n'd=l ； Xn筒=(624)X 76.43=459-1834r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速 有 750、1000、和 1500r/mino根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng) 機(jī)型 號(hào)：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書(shū)P15頁(yè)第一表。綜合考 慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳 動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合，則選n=1000r/mino 4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y 132S-6。其主要性能：額定功率：3KW,滿載轉(zhuǎn)速960r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量63kg。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配

6、各級(jí)的偉動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：途二門(mén)電動(dòng)/n筒=960/76.4=12.572、分配各級(jí)偉動(dòng)比(1)據(jù)指導(dǎo)書(shū)P7表1,取齒輪i齒輪=6 (單級(jí)減速器i=36 合理)(2) ./i總勻齒輪x I帶i 帶二i 總/i 齒輪=12.57/6=2.095 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1 >計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速(r/min)ni=n 電機(jī)=960r7minnn=ni/i 帶=960/2.095=458.2(r7min)nni= nn/i 齒輪=458.2/6=76.4(r/min)2、計(jì)算各軸的功率(KW)Pi=P工作=2.4KWPii=PiX n 帶=2.4X 0.96=2.304KWPiii=PhX n

7、軸承x n 齒輪=2.304x 0.98X 0.96 =2.168KW3、計(jì)算各軸扭矩(N mm)Ti=9.55X 106Pi/ni=9.55X 106X 2.4/960 =23875N mmT n=9.55X 106Pii/nii=9.55X 106X 2.304/458.2 =48020.9N mmTiii =9.55X 106Piii/niii=9.55 X 106X 2.168/76.4 =271000N mm 五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇普通V帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2Pc=KaP=1.2X 3=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用

8、A型V帶(2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由課本圖510得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75 100mm貝ij取 ddi=100mm>dmin=75dd2=n n2 ddi=960/458.2X 100=209.5mm 由課本 P74 表 5-4,取 dd2=200mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 抽'=iidd/dd2=960X 100/200 =480r/mi n轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2' 2=458.2-480/458.2=-0.048Vo.05(允許)帶速 V: V= n ddi m/60X 1000=n X 100X 960/60X 1000 =5.03m/s 在525m/s范圍

9、內(nèi),帶速合適。(T Fliml =290Mpa (T Flim2 =210MpaYnt1=0.88Ynt2=0.9Yst=2Sf=1.25(t Fi=77.2Mpa (t F2=11.6Mpa a =175mmV =1.2m/s d=22mm di =22mmLi=50mm d2=28mm L2=93mm da=35mm l-3=48mm d4=41mmL4=20mm d5=30mm L=100mm Ft =1000.436N Fr=364.1N Fay=182.05N Fby=182.05NFaz =500.2NMc1=9.1N mMc2=25N m Me =26.6N m T=48N mM

10、ee =99.6N m (Te =14.5MPa<(T-lb d=35mmFt =1806.7NFax=Fby =328.6N Faz=Fbz =903.35N Mc1=16.1N m Mc2=44.26N m Me =47.1 N m Mee =275.06N m(Te =1.36Mpa<(T-lb 軸承預(yù)計(jì)壽命(3)確定帶長(zhǎng)和中心矩根據(jù)課本84式(5-14)得0. 7(ddi+dd2)WaoW2(dd 什 dd2)0. 7(100+200)= ao< 2X (100+200)所以有：210mm ao< 600mm由課本P84式(515)得：Lo=2ao+1.57(d

11、di+dd2)+(dd2-ddi)/4ao=2 X 500+1.57(100+200)+(200-100)V4 X 500 =1476mm根據(jù)課本P71表(5-2)取Ld=1400mm根據(jù)課本P84式(5-16)得：a ao+Ld-L o/2=5OO+(1400-1476)/2 =500-38 =462mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角a i=180°-dd2-ddi/aX 57.3°=180-200-100/462X 57.3。=180°-12.4°=167.6。>120。(適用)(5)確定帶的根數(shù)根據(jù)課本 P78 表(5-5) Pi=0.95KW根據(jù)課本

12、P79表(5-6)-Pi=0.11KW根據(jù)課本P81表(5-7) K a =0.96根據(jù)課本P81表(5-8) Kl=0.96由課本83式(5-12)得Z=Pc/P '昨心 Pi)KaKL=3.9/(0.95+0.11) X 0.96X 0.96 =3.99(6)計(jì)算軸上壓力48720hFs1 =Fs2=31 5.1 NXi =1 yi=0 X2 = 1 y2=0 Pi=750.3N P2=750.3N LH=1047500h 預(yù)期壽命足 夠Fr =903.35N Fs1=569.1NXi =1 yi=0 X2= 1 y2=0Pi=1355N P2=1355NLh =2488378.6

13、h 故軸承合格A型平鍵8X 7c p=29.68Mpa A型平鍵10X8c p=101.87Mpa A型平鍵16X 10由課本P70表5-1查得q=0.1kg/m,由式(5-18)單根V帶的初拉力： 2Fo=5OOPc/ZV (2.5/K a -1) +qV2=500 X 3.9/4X 5.03X (2.5/0.96-1 )+0.1 X 5.032N=158.01N則作用在軸承的壓力Fq,由課本P87式(5-19)Fo=2ZFoSi na i/2=2 X 4X 158.01s in 167.6/2=1256.7N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選擇齒輪材料及精度等級(jí)考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪

14、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;根據(jù)課本P139 表6.12選7級(jí)精度。齒面精糙度Ra< 1.6-3.2 P m(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由 ch76.43(kTi (u+1)/6 du c h2)1/3由式(6-15)確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=6取小齒輪齒數(shù)1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZi=6X 20=120實(shí)際傳動(dòng)比lo=120/2=60傳動(dòng)比誤差：i-iJI=66/6=O%v2.5%可用齒數(shù)比：u=io=6由課本P138表6-10取© d=0.9(3)轉(zhuǎn)矩T1Ti=9.55X 1

15、06X P/ni=9.55X 106X 2.4/458.2=50021.8N mm(4)載荷系數(shù)k由課本P128表67取k=1(5)許用接觸應(yīng)力(THTh卜THiimZNT/SH 由課本 P134 圖 6-33 查得：T Hiimzi =570MpaT HiimZ2 =350Mpa由課本P133式6-52計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NlNLl=60n1rth=60X 458.2X 1X (16X 365X 8) =1.28X 109NL2=NLi/i=1.28 X 109/6=2.14X 108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：Znt1 =0.92 Znt2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，

16、按一般可靠度要求選取安全系 數(shù)Sh=1.0T hi 1 = T Hiimi Znt Sh=570X 0.92/1 .OMpa=524.4MpaT h2= T Hiim2ZNT2/Sn =350X 0.98/1 .OMpa =343Mpa故得：di>76.43(kTi (u+1)/© du Th2)"3=76.431 X 50021.8X (6+1)/0.9X 6X 343 mm =48.97mm模數(shù)：m=di/Zi=48.97/20=2.45mm根據(jù)課本P107表61取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本P132 (6-48)式T F=(2kTi

17、/bm2Z,YFaYsaW T h確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：ch=mZi=2.5X 20mm=50mm d2=mZ2=2.5X120mm=300mm齒寬:b= ddi=0.9 X 50mm=45mm取 b=45mm d=50mm齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)Ysa根據(jù)齒數(shù)Z1=2O,Z2=12O由表6-9相得YFa1=2.80Ysa1 = 1.55YFa2=2.1 4Ysa2=1.83(8)許用彎曲應(yīng)力KT F根據(jù)課本P136 (6-53)式：T F= T Flim Y stY Nt/Sf由課本圖6-35C查得：T Fiimi=290Mpa T Fiim2 =21 OMpa由圖 6-36 查

18、得：Ynt1=0.88 Ynt2=0.9試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Yst=2按一般可靠度選取安全系數(shù)Sf=1.25計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力T f1 = T Fiimi YstYnt1/Sf=290 X2X 0.88/1.25Mpa=408.32MpaT f2= T Fhm2 YstYnt2/Sf =21 OX 2X 0.9/1.25Mpa =302.4Mpa 將求得的各參數(shù)代入式(6-49)2TFi=(2kTi/bm2Zi)YFaiYsai2=(2 X 1 X 50021.8/45X 2.5 X 20) X 2.80X 1.55Mpa=77.2Mpa< T f 12T F2=(2kTl/bm2

19、Z2)YFalYsa12=(2 X 1 X 50021.8/45X 2.5 X 12O)X 2.14X 1.83Mpa=11,6Mpa< T f2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z 計(jì) Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(10)計(jì)算齒輪的圓周速度VV= n dim/60 X 1000=3.14X 50 X 458.2/60X 1000=1.2m/s六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217-255HBS 根據(jù)課本P235 (10-2)式,并查表10-2,取c=1151/3d> 115 (2.304/45

20、8.2)mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%,則d=19.7X (1+5%)mm=20.69選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)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/左：醒而口人E7左小丁直八WI |、1左山、工n +心，士國(guó)| KZ匚段：di=22mm 長(zhǎng)度取 Li=50mm / h=2c c=1.5mmII 段:d2=di+2h=22+2x2X 1.5=28mmd2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為 16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁

21、應(yīng)有一 距 離。取套筒長(zhǎng)為20mm,通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封 蓋的寬 度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該 段長(zhǎng)為55mm,安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm，故II段 長(zhǎng)：1_2= (2+20+16+55) =93mmIII 段直徑 d3=35mmLs=L i-L=50-2=48mmW段直徑d4=45mm由手冊(cè)得：c=1.5h=2c=2x 1.5=3mmd4=d3+2h=35+2 x 3=41 mm長(zhǎng)度和右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)?。?30+3X 2) =36mm因此

22、將W段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為36mmV 段直徑 d5=30mm.長(zhǎng)度 L5=19mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知di=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8N mm求圓周力：Ft根據(jù)課本P127 (6-34)式得Ft=2T2/di =50021.8/50=1000.436N求徑向力Fr根據(jù)課本P127 (6-35)式得Fr =Ft tana =1000.436X tan20°=364.1 N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=50mm(1)繪制軸受力簡(jiǎn)圖(如圖a)(2)繪制垂直面彎矩圖(如圖b)軸承支反力： Fay=F

23、by=Fh2=182.05NFaz=Fbz=Fh2=500.2N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎 矩 為Md=FAyL/2=182.05X 50=9.1 N m(3)繪制水平面彎矩圖(如圖c)yT截面C在水平面上彎矩為：Mc2=FazL/2=500.2X 50=25N m(4)繪制合彎矩圖(如圖d)2 2 1/2 2 2 1/2Mc=(Mci2+Mc22) =(9.12+252) =26.6N m繪制扭矩圖(如圖e)轉(zhuǎn)矩：T=9.55X( P2/n2)x 106=48N m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖(如圖f)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取 a =1,截 面C處的當(dāng)量彎矩

24、：2 2 1/2Mec=M c2+(a T)22 2 1/2=26.62+(1 X 48產(chǎn)=5488N m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式(6-3) 33(T e=Mec/0.1cb3=99.6/0.1 X413=14.5MPa< (T-ib=60MPa 該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度(217255HBS)根據(jù)課本P235頁(yè)式(10-2),表(10-2)取c=115 1/31/3d > c(P3/n3) =115(2.168/76.4)=35.08mm取 d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸的零件定位，固定和裝配單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱

25、體中央，相對(duì)兩軸 承 對(duì)稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周 向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定 位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左 軸承 從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面 裝入。(2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為17m mo考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng) 有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm,貝U該段長(zhǎng)41mm,安裝 齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271N m 求圓周力Ft:根據(jù)課本P127 (6-34)

26、式得3Ft=2T3/d2=2 X 271 X 10/300=1806.7N 求徑向力Fr根據(jù)課本P127 (6-35)式得Fr=Ft tana =1806.7X 0.36379=657.2N 兩軸承對(duì)稱二 LA=LB=49mm(1)求支反力 Fax、Fby> Faz> FbzFax=Fby=F"2=657.2/2=328.6NFAz=FBz=Ft/2=1806.7/2=903.35N(2)由兩邊對(duì)稱，書(shū)籍截C的彎矩也對(duì)稱 截面C在垂直面彎 矩為M ci =FayL/2=328.6 X 49=16.1 N m(3)截面C在水平面彎矩為Mc2=FazL/2=903.35X 4

27、9=44.26N m(4)計(jì)算合成彎矩Mc= ( Mc12+Mc22) 1/2=(16.12+44.262) 1/2=47.1 N m(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得a=12 21/2 2 21/2Mec=M c2+( a T)2 =47.12+(1 X 271 )2=275.06N m(6)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由太(10-3)3(T e=Mec/ (0.1 d) =275.06/(0.1 X 453)=1.36Mpa< c -ib=60Mpa 此軸強(qiáng)度足夠七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽 命16 X 365X 8=48720 小時(shí)1、計(jì)算輸入軸承(1)已知nn

28、=458.2r/min兩軸承徑向反力：Fri=Fr2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型 根據(jù)課本P265 (11-12)得軸承內(nèi)部軸向力Fs=0.63Fr 貝！J Fs1 =Fs2=0.63Fr1 =315.1 N/ Fsi+Fa=Fs2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端Fa1=Fs1=315.1NFa2=Fs2=31 5.1N(3)求系數(shù)x、vFa Fr1=31 5.1 N/500.2N=0.63Fa2/Fr2=315.1N/500.2N=0.63 根據(jù)課本 P263 表(11-8)得e=0.68Fai/Fr1VCX1 = 1FA2/FR2O X2=1yi=0

29、y2=0(4)計(jì)算當(dāng)量載荷Pi、P2根據(jù)課本P263表(11 -9)取f p=1.5根據(jù)課本P262 (11-6)式得Pi=fp(xiFRi+yiFAi)=1.5X (1 X 500.2+0)=750,3NP2=fp(X2FRi+y2FA2) =1.5X (1 X 500.2+0)=750.3N(5)軸承壽命計(jì)算Pi=P2 故取 P=750.3N 角接觸球軸承£ =3根據(jù)手冊(cè)得7206AC型的Cr=23000N由課本P264 (11-10© 式得LH=16670/n(ftCr/P)&3=16670/458.2X (1 X 23000/750.3) =1047500h>48720h 預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸承(1)已知 nm=76.4r/minFa=0 Fr=Faz=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本P265表得Fs=0.063Fr,則Fs1=Fs2=0.63Fr=0.63X 903.35=569.1 N(2)計(jì)算軸向載荷Fa1、Fa2