皮帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器

1、攀枝花學院學生課程設(shè)計（論文）題 目： 設(shè)計皮帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器 學 號： 200910601134 所在院(系)： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 2009級機制4班 指 導 教 師： 李澤蓉 職稱： 教授 2011年 12 月 18 日攀枝花學院教務(wù)處制一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書目錄一、 課程設(shè)計的目的 3二、 課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù) 3三、課程設(shè)計的步驟 4四、傳動方案的分析與擬定 5五、計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動7六、V帶選擇 8七、高速齒輪傳動設(shè)計及校核計算 10八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核計算 14九、滾動軸承的選擇及校核計算 18十、鍵聯(lián)接的

2、選擇及校核計算 19十一、聯(lián)軸器的選擇校核計算 20十二、減速器附件的選擇 21十三、箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 22十四、潤滑與密封 23十五、主要參考文獻 24十六、技術(shù)條件 25十七、課程設(shè)計體會 27設(shè)計題號：C8一、課程設(shè)計的目的：機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學生在校期間第一次較全面的設(shè)計能力訓練，在實踐學生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。本課程設(shè)計的教學目的是：1、綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設(shè)計訓練，從而使這些知識得到進一步鞏固和擴張。2、學習和掌握設(shè)計機械傳動和簡單機械的基本方法與步驟，培養(yǎng)學生工程能力及分析問題、解決問

3、題的能力。3、提高學生在計算、制圖、計算機繪圖、運用設(shè)計資料、進行經(jīng)驗估算等機械設(shè)計方面的基本技能。二、課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù)：1、課程設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)包括傳動裝置全部設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體如下：1）閱讀設(shè)計任務(wù)書，分析傳動裝置的設(shè)計方案。2）選擇電動機，計算傳動裝置的運動參數(shù)和運動參數(shù)。3）進行傳動零件的設(shè)計計算。4）減速器裝配草圖的設(shè)計。5）計算機繪制減速器裝配圖及零件圖。2、課程設(shè)計的主要任務(wù)：1）設(shè)計減速器裝配草圖1張。2）計算機繪制減速器裝配圖1張、零件圖2張（齒輪、軸等）3）答辯。三、課程設(shè)計的步驟：1、設(shè)計準備準備好設(shè)計資料、手冊、圖冊、繪圖用具、計算用具、坐標紙等。閱讀設(shè)計任務(wù)書，

4、明確設(shè)計要求、工作條件、內(nèi)容和步驟；通過對減速器的裝拆了解設(shè)計對象；閱讀有關(guān)資料，明確課程設(shè)計的方法和步驟，初步擬訂計劃。2、傳動裝置的總體設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動裝置的總體方案；計算功率并選擇電動機；確定總傳動比和各級傳動比；計算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。3、傳動裝置的總體方案分析傳動裝置的設(shè)計方案直觀地反應(yīng)了工作機、傳動裝置和原動機三者間的運動和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機的性能要求，保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。四

5、、傳動方案的分析與擬定（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10年，小批量生產(chǎn)，工作為二班工作制，環(huán)境清潔。數(shù)據(jù)如下:已知帶傳動帶棍子轉(zhuǎn)速150r/min,減速機輸入功率1.6kw傳動方案擬定 帶式輸送機的傳動裝置簡圖1電動機；2三角帶傳動；3減速器；4聯(lián)軸器；5傳動滾筒；6皮帶運輸機2.選擇電動機1）電動機類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動機容量根據(jù)傳動裝置總效率及查表2-4得：V帶傳動1=0.945；滾動軸承2 =0.98；圓柱齒輪傳動 3 =0.97；彈性聯(lián)軸器4 =0.99；滾筒軸滑動軸承

6、5 =0.94P(電動機)=P(減速機輸入功率)/P(v帶傳動比) =1.6/0.945=1.69kw(總效率)= （v帶）x (滾動軸承)x (滾動軸承)x (滾動軸承)x (滾動軸承)x (圓柱齒輪傳動) x(彈性聯(lián)軸器) =0.945x0.96x0.96x0.96x0.96x0.97x0.99 =0.8363P(工作電機所需功率)= (總效率)/ P(電動機) =1.69/0.836 =2.02kw。（3）電動機額定功率Ped 由表20-1選取電動機額定功率Ped =2.2kw。3）電動機的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動機轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍i1

7、=24,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2 =36，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= ni1i2 =9003600r/min方案電動機型號額定功率（kw）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）傳動裝置的傳動比同步滿載總傳動比V帶傳動單級減速器1Y100L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，方案1相對價格便宜，但方案2的傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)更緊湊，價格也可下調(diào)，因此采用方案2，選定電動機的型號為Y100L1-4。4）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸查出Y100L1-4型電動

8、機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用（略）。五.計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置傳動比i= nm/ n =1420/150=9.46 2）分配各級傳動比 取V帶傳動的傳動比i1 =3，則單級圓柱齒輪減速器傳動比為 i2= i /i1=3.15所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動和單級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電動機軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=1420r/min nI=n0/i1=1420/3473 r/minnII=nI/i2=473/3.15150r/min2）各軸輸入功率按電動機額定

9、功率Ped 計算各軸輸入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/1420=14.79NmTI=9550x PI/nI=9550x2.079/3=6.618NmTII=9550x PII/nII=9550x1.976/150=125.805Nm六、V帶選擇1 選擇V帶的型號根據(jù)任務(wù)書說明，每天工作8小時，載荷平穩(wěn)，由精密機械設(shè)計的表7-5查得KA =1.0。則PI=Tn/9550=1.3KWPd=PIKA =1.02.2=2.2kW

10、 根據(jù)Pd=2.2和n1=1420r/min,由機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計圖7-17確定選取A型普通V帶。2 確定帶輪直徑D1，D2。由圖7-17可知，A型V帶推薦小帶輪直徑D1=125140mm?？紤]到帶速不宜過低，否則帶的根數(shù)將要增多，對傳動不利。因此確定小帶輪直徑D1=125mm。大帶輪直徑，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.02) 由查機械設(shè)計表9-1，取 D2=315mm。3 檢驗帶速v v=2.5m/s25m/s4 確定帶的基準長度根據(jù)公式729：0.7（D1+D2）a2（D1+D2）初定中心距500mm依據(jù)式（7-12）計算帶的近似長度L= 1708.9mm由表7-3選取Ld=1

11、800mm，KL=1.015 確定實際中心距a=545.6mm6 驗算小帶包角1 =16007 計算V帶的根數(shù)z。由表7-8查得P01.40，由表7-9查得Ka=0.95，由表7-10查得P0=0.11，則V帶的根數(shù) =1.52根 取z=28 計算帶寬BB=（z-1）e+2f由表7-4得：B=35mm七高速齒輪傳動設(shè)計1） 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HB1 =240大齒輪：45鋼，正火，HB2 =190模數(shù)：m=2齒數(shù)：z1=24 z2=96齒數(shù)比： u=z2/z1=96/24=4精度等級：選8級（GB10095-88）齒寬系數(shù)d: d =0.83 （推薦取值：0.81.4）齒

12、輪直徑：d1=mz1=48mm d2=mz2=192mm壓力角：a=200齒頂高：ha=m=2mm齒根高：hf=1.25m2.5mm全齒高：h=(ha+hf)=4.5mm中心距：a=m(z1+z2)/2=120mm小齒輪寬：b1=dd1=0.8348=39.84mm大齒輪寬：根據(jù)機械設(shè)計,為保證全齒寬接觸，通常使小齒輪較大齒輪寬，因此得：b2=40mm1 計算齒輪上的作用力設(shè)輸入軸為1，輸出軸為2圓周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N徑向力：Fr1=F1ttana=800.7N Fr2=F2ttana=749.2N軸向力為幾乎為零 2）齒輪許用應(yīng)力H F 及校

13、驗ZH節(jié)點齒合系數(shù)。對于標準直齒輪，an=20,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù)，。當兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時，當兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時ZE=271；Z重合系數(shù)，。對于直齒輪，Z=1。.K載荷集中系數(shù)，由機械設(shè)計手冊選取，k =1.08Kv動載荷系數(shù)，機械設(shè)計手冊，kv=1.02計算得 H=465.00 Nmm-2對應(yīng)于NHO的齒面接觸極限應(yīng)力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理條件，由機械設(shè)計手冊；=2HBS+69=240x2+69=549Nmm-2。SH安全系數(shù)。對于正火、調(diào)質(zhì)、整體淬火的齒輪，去SH=1.

14、1；KHL壽命系數(shù)。式中NHO：循環(huán)基數(shù)，查機械設(shè)計手冊，NHO=1.5x107；NH：齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 Nmm-2H=465.00 Nmm-2=529.04 Nmm-2因此接觸強度足夠B齒寬，=0.83x48=39.84；許用彎曲應(yīng)力；由機械設(shè)計手冊得=1.8x240=432 Nmm-2，=1.8，=1 （齒輪雙面受載時的影響系數(shù)，單面取1，雙面區(qū)0.70.8），（壽命系數(shù)）循環(huán)基數(shù)取4x106 ,循環(huán)次數(shù)=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF

15、齒形系數(shù)。由機械設(shè)計手冊，YF=3.73計算得=240 Nmm-2F=113.45 Nmm-2F因此彎曲強度足夠八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 軸的材料選用45鋼2 估算軸的直徑由機械設(shè)計手冊，查表1軸的最小直徑d取C=110或=30計算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm3 軸的各段軸徑根據(jù)機械設(shè)計P363，當軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動軸承內(nèi)圈定位時，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公

16、差數(shù)值。按照這些原則輸出軸的軸徑由小到大分別為：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；輸入軸的軸徑由小到大分別為：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。4 軸的各段長度設(shè)計1) 根據(jù)機械設(shè)計得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離（軸承用油潤滑時）：3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的距離：L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋凸緣厚度：e=10mm 2) 帶輪寬：35mm 聯(lián)軸器端：60mm1) 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可

17、以確定各段軸長，由小端到大端依次為：輸出軸：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm輸入軸：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm5 軸的校核計算根據(jù)機械設(shè)計手冊對于輸出軸校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點反力：La:28.5帶輪中徑到軸承距離，Lb：67.5mm兩軸承間距離。校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N類似方法求水平面內(nèi)支點反力：V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定： ； F0單根V帶的張緊力（N）Pd計算功率Pd=2.079Kw ;ZV帶的根數(shù)；=6.2 ms-1（為帶速）Ka包角修正系

18、數(shù)Ka=0.95qV帶單位長度質(zhì)量q=0.10（kgm-1）精密機械設(shè)計表7-11計算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中軸到軸承距離）N,MA=FrLa=21352.2NmmMB=0同理求得： M=A=FtLa=58662.4 NmmM=B=FzLc=38190 NmmNmmNmm已知T=52800Nmm，選用軸的材料為45鋼，并經(jīng)正火處理。查機械設(shè)計手冊，其強度極限=600Nmm-2 ，與其對應(yīng)的=55N mm-2，=95 Nmm-2故可求出Nmm同理得MvB=31098.7 Nmmmm在結(jié)構(gòu)設(shè)計中定出的該處直徑dA=25mm,故強度足夠。同理對高速軸的校核中： d=3

19、3.2mm, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中定出的該處直徑d=35mm,故強度足夠。九、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)任務(wù)書上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)機械設(shè)計選擇輕窄（2）系列，其尺寸分別為：內(nèi)徑：d1=25mm,d2=35mm外徑：D1=50mm. D2=48mm寬度：B1=12mm，B2=14mm滾動軸承的當量載荷為：0，X=1；Y=0；則C額定動載荷，由機械設(shè)計手冊計算符合要求而題目要求的軸承壽命為，故軸承的壽命完全符合要求十、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1根據(jù)軸徑的尺寸，由機械設(shè)計高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵C10X28 GB1096-79大齒輪與軸

20、連接的鍵為：鍵 C15X28 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C5X25 GB1096-792鍵的強度校核 齒輪與軸上的鍵 ：鍵C15X28 GB1096-79bh=158,L=28,則Ls=L-b=28-15=13mm圓周力：Fr=2TII/d=9880N擠壓強度：=123.5125150MPa=p因此擠壓強度足夠剪切強度：=66120MPa=因此剪切強度足夠鍵C10X28 GB1096-79和鍵C5X25 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。十一、 聯(lián)軸器的選擇及校核計算 根據(jù)軸徑的和機械設(shè)計選擇聯(lián)軸器的型號：GB3852-83 J1一對組合軸孔直徑：d=30mm,長

21、度：L=60mm 十字滑塊聯(lián)軸器（1） 選擇聯(lián)軸器類型，為緩和振動和沖擊，選擇十字滑塊聯(lián)軸器（2） 選擇聯(lián)軸器型號，計算轉(zhuǎn)矩，由表16-1查取 K = 1.3 ， 按式（16-1）計算 Tc=KT=K9550xP/n=253.2 Nm按計算轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和軸徑，因此選用 十字滑塊 型十字滑塊聯(lián)軸器，查得有關(guān)數(shù)據(jù)，額定轉(zhuǎn)矩Tn = 500 Nm，許用轉(zhuǎn)速n= 250 r/min。 滿足TcTn, nn, 適用。十二、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M106油面指示器選用游標尺M10起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘放油螺塞選用外六角油塞及墊片M106根據(jù)機

22、械設(shè)計選擇適當型號：起蓋螺釘型號：GB578386 M1012,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M1012,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M1012,材料Q235螺栓：GB578286 M1080，材料Q235補回了許多以前沒學好的知識，同時鞏固了這些知識，提高了運用所學知識的能力。十三、箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算箱體用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成，箱體主要尺寸計算參看唐曾寶機械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表51箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm）機座壁厚5機蓋壁厚15機座凸緣厚度b5機蓋凸緣厚度b 15機座底凸緣厚度b 210地腳螺釘直徑D

23、f10地腳螺釘數(shù)目N4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d112機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑d28軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d410定位銷直徑D10凸臺高度h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準箱體外壁至軸承座端面距離l1 C1+C2+(58)=34大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離110齒輪端面與內(nèi)機壁距離2 10機蓋、機座肋厚m1 ,m25， 5軸承端蓋外徑（凸緣式）D260， 60十四、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(shè)油溝

24、、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(shè)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。十五、主要參考文獻教材機械設(shè)計；機械設(shè)計手冊第一卷；機械設(shè)計手冊第二卷機械設(shè)計手冊第三卷機械設(shè)計手冊第四卷機械設(shè)計手冊第五卷機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊1、 陳立德機械設(shè)計基礎(chǔ)第2版北京：高度教育出版社，20042、 機械設(shè)計師手冊編寫組機械設(shè)計師手冊北京：機械工業(yè)出版社，19983、 吳宗澤羅圣國機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第2版北京：高等教育出版社，19994、 龔 義機械設(shè)計課程設(shè)計指導書第2版 北京： 高等教育出版社，19905、 盧頌峰 機械零件機械90 零件課程課程課程設(shè)計手冊北京：中央廣播電視大學出版社，19856、 浙江大學機械零件教研室，機械零件課程設(shè)計杭州：浙江大學出版社，19837、 上海交通大學機械原理及設(shè)計零件教研室機械零件課程設(shè)計19808、 哈爾濱工業(yè)大學等機械零件課程設(shè)計指導書北京：高等教育出版