帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器例題

1、帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器(計算過程及計算說明)一、傳動方案擬定設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（圖）（1） 工作條件：使用年限10年，工作為兩班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F = 1300N；帶速v = 1.4m/s；滾筒直徑D = 250mm。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)傳動裝置的總效率： = 帶×聯(lián)軸器×齒輪×3軸承     由手冊表1-7查得帶=0.96、聯(lián)軸器=、齒=、軸承=。故 = 0.96×0.99×0

2、.97×0.993    = 0.895(2)工作機所需的功率Pw：Pw = Fv/1000w 由手冊表1-7查得w=0.96，故Pw = 1300×1.4/(1000×0.96) = 1.896kw(3)所需電動機的功率Pd：Pd = Pw/ = 1.896/0.895= 2.12kw3、確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒工作轉(zhuǎn)速：nw = 60×1000v/D = 60×1000×1.4/(×250) = 107.00r/min  按手冊表13-2推薦的傳動比合理范圍，取圓柱

3、齒輪傳動傳動比范圍i齒 = 35。取V帶傳動比i帶 = 24，則總傳動比的合理范圍為i = 620。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd' = i × nw =（620）× 107.00 = 6422140r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。方案 電動機型號 額定功率/kw 電動機同步轉(zhuǎn)速(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 軸伸直徑 1 Y132S-8 2.2 750 710 2.0 38 2 Y112M-6 2.2 1000 940 2.0 28 3 Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 28 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手

4、冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳動方案。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2方案比較適合，則選n = 1000r/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Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i = nm/nw = 940/107 = 8.782、分配各級傳動比（1） 據(jù)手冊表1-7，取齒輪i齒 = 4（單級減速器i = 35合理）（2） i = i齒 × i帶 i帶 = i /i

5、齒 = 8.78/4 =2.2四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI = nm = 940r/minnII = nI/i帶 = 940/2.2 = 427.27r/minnIII = nII/i齒 = 427.27/4 = 106.82r/min2、 計算各軸的功率（kW）PI = Pd = 2.12 KWPII = PI × 帶 = 2.12 × 0.96 = 2.035kw PIII = PII × 軸承 × 齒 = 2.035 × 0.99 × 0.97 = 1.954kw3、 計算各軸扭矩（N·

6、m）TI = 9.55 × 106 × PI/nI = 9.55 × 106 × 2.12/940 = 2.154 × 104 N·mmTII = 9.55 × 106 × PII/nII = 9.55 × 106 × 2.035/427.27 = 4.548 × 104 N·mmTIII = 9.55 × 106 × PIII/nIII = 9.55 × 106× 1.95/106.82 = 1.753 × 105 N

7、83;m  五、傳動零件的設(shè)計計算1、 V帶傳動的設(shè)計計算(1) 選擇普通V帶由課本表13- 查得：KA = 1.3，PC = KAP = 1.2 × 2.12 = 2.544kw又nI = nm = 940r/min，由課本圖13- 得：選用A型V帶。(2) 確定帶輪基準直徑d1、d2由課本表13- 和圖13- 中推薦的小帶輪基準直徑為80100mm，故  取d1 = 100mm > dmin = 80   d2 = id1 = 2.2 × 100 = 220mm選取標準值d2 = 224mm實際傳動比 i

8、 = d2/d1 = 224/100 = 2.24(3) 驗算帶速vv = d1n1/(60×1000) = ×100×940/(60×1000)     = 4.92 < 5 m/s ，帶速不合適。重新設(shè)計。取d1 = 140mm    d2 = id1 = 2.2 × 140 = 308mm選取標準值d2 = 315mm實際傳動比 i = d2/d1 = 315/140 = 2.25v = d1n1/(60×1000) = ×140×940/(6

9、0×1000)     = 6.89 > 5 m/s ，帶速合適。(4) 確定V帶基準長度Ld和中心矩a初步選擇中心距 a0 = (0.72)(d1+d2) = (0.72)(140+315) = 318.5910取a0 = 600 mmmm根據(jù)課本表13- 取Ld = 2000mm實際中心距：  mm(5) 驗算小帶輪包角1由課本式(13- )得，合適。(6) 確定V帶的根數(shù)z由課本式(13- )得根據(jù)d1 = 140mm， n1 = 940r/min，查表13- 用線性插入法得：P0 = 1.62kW又i = 2.

10、25，查表13- 用線性插入法得：P0 = 0.108kW 由表13- 得KL = 1.03，由表13- ，用線性插入法得K = 0.962，由此可得：取z = 2根(6)計算作用在帶輪軸上的壓力FQ由課本表13- 查得q = 0.10kg/m，由式13- 得V帶的初拉力：N作用在軸上的壓力FQ， N(7)設(shè)計結(jié)果：選用2根A-2000，GB11544-89V帶，中心距a = 600mm，帶輪直徑d1=140mm， d2 = 250mm，軸上壓力FQ = 585.3N。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  考慮減速器傳遞功率不在

11、，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40MnB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為260HBS(表11- )；大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬220HBS(表11- )。由圖11- ，查得：Hlim1 = 700MPa，Hlim2 = 560MPa。由表11- ，SH=1.1，故MPa， MPa由圖11- ，查得：Flim1 = 240MPa，F(xiàn)lim2 = 190MPa。由表11- ，SF=1.3，故MPa， MPa  (2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由課本表11- ，取K = 1.1，齒寬系數(shù)a = 0.4。r/minkW按式11- ，計算中心距mm初取a = 125mmmmm。由課本表4- ，取m

12、 = 2mm。 則小齒輪齒數(shù)：取z1 = 25，則z2 = iz1 = 3.902 × 25 98，取z2 = 98。實際傳動比 ，合適。確定中心距 齒寬 mm取b2 = 50mm，b1 = 55mm。(3) 驗算輪齒彎曲疲勞強度由課本圖11- 查得YF1 = 2.73，YF2 = 2.22。按課本式11- 計算彎曲應(yīng)力，安全。(4) 確定齒輪的精度m/s由課本表11- 選8級精度。(5) 主要幾何尺寸分度圓直徑：d1 = mz1 = 2 × 25 = 50mm，d2 = mz2 = 2×98 = 196mm齒頂圓直徑：mm，mm，齒根圓直徑：mm，mm。(6)

13、計算齒輪上的作用力NN，六、軸的設(shè)計計算(一) 輸入軸(I軸)的設(shè)計計算1、按扭矩初估軸徑選用40MnB調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS根據(jù)課本式14- 計算最小軸徑由課本表14- 查得C = 10798，取C = 102，則mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計俯視圖草圖3、確定軸各段直徑和長度段裝小帶輪：d1=28mm   長度取L1=50mmh=2a  a=手冊 mm段:d2 = d1+2h =28+ =35mm初選用6208型深溝球軸承，其內(nèi)徑為d=40mm,寬度為B=18mm，外徑D=80mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為3+(23)=1

14、3mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮帶輪和箱體外壁應(yīng)有一定距離L'而定，為此，取該段長為l2=c1+c2+(510)-B-13=70 mm，段裝軸承:d3 = d =40mm， L3=B+3+(23)=31mm段:直徑d4=d3+2a=40+ =47mm，L4=2-(23) =13mm段:直徑d5=d=40mm，L5=B+3+(23) =31mm（二）輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初估軸徑選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS根據(jù)課本式14- 計算最小軸徑由課本表14- 查得C = 118107，則mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3、確定軸各段直徑和長度段裝聯(lián)軸器GYH4：d1=32mm

15、   長度取l1=60-2=58mmh=2a  a=手冊 mm段:d2 = d1+2h =32+ =40mm初選用6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為d=45mm,寬度為B=19mm，外徑D=85mm。段裝軸承:d3 = d =45mm， l3=B+3+(23)+2+(b1-b2)/2+(23)=19+10+2+13+2.5+248.5mm段裝齒輪:直徑d4=d3+2a=40+ =47.5mm，l4=b2-(23) =50-2=48mm段為軸環(huán):直徑d5= d4+2a =48+ =60mm。段裝軸承:d6 = d =45mm4、軸的強度校核(1)求水平面的支承反力 FA

16、H=FBH=Ft2/2=1860.8/2=930.4N(2) 畫水平面的彎矩圖C點的彎矩 N·mm(3)求垂直面的支承反力 FAV=FBV=Fr2/2=604.6/2=302.3N(4)畫垂直面的彎矩圖C點的彎矩 N·mm(5)畫合成彎矩圖 N·mm(6)畫轉(zhuǎn)矩圖： N·mm(7)求危險截面的當量彎矩 最大彎矩處 N·mm最細處 N·mm(8)計算危險截面處的直徑裝齒輪處由表14- 查得B=650MPa，由表14- 查得-1b=60MPa，則mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大4，故 <d4=47.5 mm裝聯(lián)軸器處考慮到鍵槽對

17、軸的削弱，將d值加大4，故 <d1=32 mm所以，此軸強度足夠。七、校核滾動軸承的壽命由課本附錄1查得軸承6209的Cr=31.5kN，C0r=20.5kN。又根據(jù)已知條件，軸承預(yù)計壽命小時軸承受力      Fa=0   N·mm故P=Fr=978.3NN<Cr八、鍵連接的選擇和計算裝聯(lián)軸器軸段，鍵選45鋼，由表10-10，p=110MPa。由d1=32mm，由課本表10-9，鍵長L=60-(510)=50mm。<p鍵的強度足夠。檢查：（1）電動機型號、電動機輸出軸的軸徑、軸伸出長度

18、、電動機的中心高； （2）聯(lián)軸器的型號、孔徑范圍、孔寬和拆裝尺寸要求； （3）各傳動件的主要尺寸和參數(shù)，如齒輪傳動中心距、分度圓直徑、齒頂圓直徑以及齒輪的寬度； （4）軸承的類型； （5）箱體的結(jié)構(gòu)方案（剖分式或整體式）； （6）所推薦箱體結(jié)構(gòu)的有關(guān)尺寸。 畫裝配圖時，應(yīng)選好比例尺，布置好圖面。草圖的比例尺應(yīng)與正式圖比例尺同，并優(yōu)先用1：1比例尺，以便于繪圖并有真實感。 減速器裝配圖一般需三個視圖才能完全表達各主要零部件的相對位置、尺寸和結(jié)構(gòu)，必要時附加些局部試圖和剖視圖，并應(yīng)盡量將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系表達在一個視圖上。根據(jù)傳動件尺寸的大小，參考類似結(jié)構(gòu)估計出減速器的結(jié)構(gòu)大小，并考慮標題欄、明細表、零件號、技術(shù)要求等的位置，作好圖面的合理布置。