單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動說明書

1、 . . . 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書一、傳動方案擬定.2二、電動機(jī)的選擇.2三、計算總傳動比與分配各級的傳動比.4四、運(yùn)動參數(shù)與動力參數(shù)計算.5五、傳動零件的設(shè)計計算.6六、軸的設(shè)計計算.12七、滾動軸承的選擇與校核計算.19八、鍵聯(lián)接的選擇與計算.22設(shè)計題目：V帶單級圓柱減速器機(jī)電系01機(jī)電工程班設(shè)計者：煥輝學(xué) 號：29號指導(dǎo)教師：夏耘二三年六月十四日計算過程與計算說明一、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：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

2、筒長度L=500mm。二、電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動機(jī)2、電動機(jī)功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒 =0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/1000總=1000×2/1000×0.8412=2.4KW3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×2.0/×50=76.43r/min 按手冊P7表1推薦

3、的傳動比合理圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比圍Ia=36。取V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時圍為Ia=624。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍為nd=Ia×n筒=（624）×76.43=4591834r/min符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。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(jī)型號：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動機(jī)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=1000r/min 。4、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率與同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為

4、Y132S-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、計算總傳動比與分配各級的偉動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=960/76.4=12.572、分配各級偉動比（1） 據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=6（單級減速器i=36合理）（2） i總=i齒輪×I帶i帶=i總/i齒輪=12.57/6=2.095四、運(yùn)動參數(shù)與動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機(jī)=960r/minnII=nI/i帶=960/2.095=458.2(r/min)nIII=nII/i齒輪=458.2/6=76.4(r/min)2、 計算各軸的功率

5、（KW）PI=P工作=2.4KWPII=PI×帶=2.4×0.96=2.304KWPIII=PII×軸承×齒輪=2.304×0.98×0.96 =2.168KW3、 計算各軸扭矩（N·mm）TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960=23875N·mmTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×2.304/458.2 =48020.9N·mmTIII=9.55×106PIII/nIII=9.55&#

6、215;106×2.168/76.4 =271000N·mm五、傳動零件的設(shè)計計算1、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算（1） 選擇普通V帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.2×3=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75100mm 則取dd1=100mm>dmin=75 dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm由課本P74表5-4，取dd2=200mm實際從動輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960×

7、;100/200 =480r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=458.2-480/458.2 =-0.048<0.05(允許)帶速V：V=dd1n1/60×1000=×100×960/60×1000 =5.03m/s在525m/s圍，帶速合適。（3） 確定帶長和中心矩根據(jù)課本P84式（5-14）得0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+200)a02×(100+200)所以有：210mma0600mm由課本P84式（5-15）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0 =2&#

8、215;500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500 =1476mm根據(jù)課本P71表（5-2）取Ld=1400mm根據(jù)課本P84式（5-16）得：aa0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2 =500-38 =462mm(4)驗算小帶輪包角1=1800-dd2-dd1/a×57.30 =1800-200-100/462×57.30=1800-12.40=167.60>1200（適用）（5）確定帶的根數(shù)根據(jù)課本P78表（5-5）P1=0.95KW根據(jù)課本P79表（5-6）P1=0.11KW根據(jù)課本P81表（5-7）K=0.96

9、根據(jù)課本P81表（5-8）KL=0.96由課本P83式（5-12）得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.9/(0.95+0.11)×0.96×0.96 =3.99(6)計算軸上壓力由課本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032N =158.01N則作用在軸承的壓力FQ，由課本P87式（5-19）FQ=2ZF0sin1/2=2×4×158.01sin1

10、67.6/2=1256.7N2、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料與精度等級 考慮減速器傳遞功率不在，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；根據(jù)課本P139表6-12選7級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式（6-15）確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=6 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=6×20=120實際傳動比I0=120/2=60傳動比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用

11、齒數(shù)比：u=i0=6由課本P138表6-10取d=0.9 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2 =50021.8N·mm (4)載荷系數(shù)k由課本P128表6-7取k=1 (5)許用接觸應(yīng)力HH= HlimZNT/SH由課本P134圖6-33查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)=1.28×109NL2=NL1

12、/i=1.28×109/6=2.14×108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，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431×50021.8×(6+1)/0.9×6×34321/3mm=48.97mm模數(shù)：m=d1/Z1=4

13、8.97/20=2.45mm根據(jù)課本P107表6-1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F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×120mm=300mm齒寬：b=dd1=0.9×50mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)課本P136（6-

14、53）式：F= Flim YSTYNT/SF由課本圖6-35C查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由圖6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應(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 計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1&#

15、215;50021.8/45×2.52×20)×2.80×1.55Mpa=77.2Mpa< F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×120)×2.14×1.83Mpa=11.6Mpa< F2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 (9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm (10)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60&

16、#215;1000=1.2m/s六、軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)課本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7×(1+5%)mm=20.69選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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=22

17、mm 長度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mmd2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其徑為30mm,寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體壁，軸承端面和箱體壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(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，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5 h=2c=2×1.5

18、=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm長度與右面的套筒一樣，即L4=20mm但此段左面的滾動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)查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取：（30+3×2）=36mm因此將段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm (3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知d1=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/d2=50021.8/50=1000.436N求徑向力Fr根據(jù)課本P

19、127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1000.436×tan200=364.1N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm (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=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N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=182.05×50=9.1N·m (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=500.2×50=25N·m (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=

20、(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×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循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(1×48)21/2=54.88N·m (7)校核危險截面C的強(qiáng)度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< -1b=60MPa該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#

21、調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)課本P235頁式（10-2），表（10-2）取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，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渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，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度 初選7207c型角接球軸承，其徑為35mm，寬度為17mm。考慮齒輪端面和箱

22、體壁，軸承端面與箱體壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。 (3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：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）式得Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1806.7×0.36379=657.2N兩軸承對稱LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=

23、FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N·m (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N·m (4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1N·m (5)計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1×271)21/2 =275.06N·m (6)校核危險截面C的強(qiáng)度由式（10

24、-3）e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)=1.36Mpa<-1b=60Mpa此軸強(qiáng)度足夠七、滾動軸承的選擇與校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命16×365×8=48720小時1、計算輸入軸承 （1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=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）得軸承部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+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=315.1N FA2=FS2

25、=315.1N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P263表（11-8）得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)計算當(dāng)量載荷P1、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P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N (5)軸承壽命

26、計算P1=P2 故取P=750.3N角接觸球軸承=3根據(jù)手冊得7206AC型的Cr=23000N由課本P264（11-10c）式得LH=16670/n(ftCr/P)=16670/458.2×(1×23000/750.3)3=1047500h>48720h預(yù)期壽命足夠2、計算輸出軸承 (1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本P265表（11-12）得FS=0.063FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N (2)計算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS

27、2 Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本P263表（11-8）得：e=0.68FA1/FR1<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2=1 y2=0 (4)計算當(dāng)量動載荷P1、P2根據(jù)表（11-9）取fP=1.5根據(jù)式（11-6）得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(

28、1×903.35)=1355N (5)計算軸承壽命LHP1=P2 故P=1355 =3根據(jù)手冊P71 7207AC型軸承Cr=30500N根據(jù)課本P264 表（11-10）得：ft=1根據(jù)課本P264 （11-10c）式得Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/76.4×(1×30500/1355)3 =2488378.6h>48720h此軸承合格八、鍵聯(lián)接的選擇與校核計算軸徑d1=22mm,L1=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A 8×7 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48N·m h=7mm

29、根據(jù)課本P243（10-5）式得p=4T2/dhl=4×48000/22×7×42 =29.68Mpa<R(110Mpa)2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35mm L3=48mm T=271N·m查手冊P51 選A型平鍵鍵10×8 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4×271000/35×8×38 =101.87Mpa<p(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手冊P51 選用A型平鍵

30、鍵16×10 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mm據(jù)課本P243式（10-5）得p=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<pF=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滾筒=76.4r/min總=0.8412P工作=2.4KW電動機(jī)型號Y132S-6i總=12.57據(jù)手冊得i齒輪=6i帶=2.095nI =960r/minnII=458.2r/minnIII=76.4r/minPI=2.4KWPII=2.304KWPIII=2.168KWTI=23875N·mmTII=48020N·mmTIII=271000N&