帶式運輸機的單級圓柱齒輪減速器

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：⑴傳動裝置的總效率：n=n帶Xn聯(lián)軸器Xn齒輪Xn3軸承由手冊表1-7查得n帶=0.96、n聯(lián)軸器=、n齒=、n軸承=。故n=0.96x0.99x0.97x0.993=0,895（2）工作機所需的功率Pw：wPw=Fv/1000nw由手冊表1-7查得nw=0.96,故Pw=1300x1.4/（1000x0,96）=1.896kw⑶所需電動機的功率PdPd=Pw/n=1.896/0.895=2.12kw3、確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒工作轉(zhuǎn)速：nw=60x1000v/nD=60x1000x1.4/（nx250）=107.00r/min按手冊表13-2推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動傳動比范圍i齒=3?5。取V帶傳動比力帶=2?4,則總傳動比的合理范圍為i=6?20。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 四 "nd'=iXnw=（6?20）X107.00=642?2140r/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1Y132S-82.27507102.0382Y112M-62.210009402.0283Y100L1-42.2150014202.228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m亞（1）據(jù)手冊表1-7,取齒輪i齒=4（單級減速器i=3~5合理）（2）???i=i齒xi帶 "二i帶=1/i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/min

nIII=nII/i齒=427.27/4=106.82r/min2、計算各軸的功率(kW)PI=Pd=2.12KWPII=PIxn帶=2.12x0.96=2.035kwPIII=PIIxn軸承xn齒=2.035x0.99x0.97=1.954kw3、計算各軸扭矩(N.m)TI=9.55x106xPI/nI=9.55x106x2.12/940=2.154x104N-mmTII=9.55x106xPII/nII=9.55x106x2.035/427.27=4.548x104N-mmT1n=9.55x106xPIII/nIII=9.55x106x1.95/106.82=1.753x105N-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=1.2x2.12=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(zhǔn)直徑d1、d2由課本表13-和圖13-中推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為80?100mm，故取d1=100mm>dmin=80d2=id1=2.2x100=220mm選取標(biāo)準(zhǔn)值d2=224mm實際傳動比i=d2/d1=224/100=2.24(3)驗算帶速vv=nd1n1/(60x1000)=nx100x940/(60x1000) =4.92<5m/s，帶速不合適。重新設(shè)計。取d1=140mmd2=id1=2.2x140=308mm選取標(biāo)準(zhǔn)值d2=315mm實際傳動比i=d2/d1=315/140=2.25v=nd1n1/(60x1000)=nx140x940/(60x1000) =6.89>5m/s，帶速合適。(4)確定V帶基準(zhǔn)長度Ld和中心矩a初步選擇中心距 a0=(0.7?2)(d1+d2)=(0.7~2)(140+315)=318.5~910取a0=600mmL=2a+-(d+d)+(d2—"2=2x600+-x(140+315)+(315—140)20 021 2 4a 2 4x6000兀 (315—140)2=2x600+-x(140+315)+( — -=1927mm2 4x600根據(jù)課本表13-取L根據(jù)課本表13-取Ld=2000mm一 L—L實際中心距：a氏a+t 0=600+0 22000—19272二636mm(5)驗算小帶輪包角叫由課本式(13-)得合適。a=180o—d2—d1x57.3。=180。-315—140x57.3。=164.2。>120。，合適。a 636(6)確定V帶的根數(shù)z由課本式(13-)得P c (P+AP)KK0 0 aL根據(jù)d1=140mm,n1=940r/min,查表13-用線性插入法得：P0=1.62kW又i=2.25,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Ka=0.962,由此可得：2.544z- (1.62+0.108)*0.962義1.03=1.49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:500P,2.5八-(--T)+qvzvKa500義2.5442義6.89(2.5 \義 1+0.10*6.892-152.3N10.962 )作用在軸上的壓力FQ，a 一一164.2。 一一F-2zsint-2義2*152.3義sin——=585.3Ne2 2(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，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：oHlim1=700MPa,oHlim2=560MPa。由表11-,SH=1.1,故QH1]-o—Hlim1SH700-636MPa， Q]-1.1 H2o—Hlim2SH560——-509MPa1.1由圖11-查得：%im1=240Mpa，%im2190MPa。由表11-,SF=1.3,故o[O ]——Flim1F1 SF

240-185MPa，1.3

o[O ]——Flim2F2 SF

獸-146MPa1.3(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)中a=0.4。n 940n- - - ——— -417.8r/mini 2.25帶T-9.55x10T-9.55x106xiiP-unii2.035-9.55義106義 417.8-4.652義104kW按式11-878-3.902a>(按式11-878-3.902a>(u+1)3'『335￥KT—ii-(3-+叱5H丫口X4.652X104x 0.4x3.902-118.8mmi2.25帶，計算中心距初取a=125mmm-(0.01~0.02)a-(0.01~0.02)x125-1.25~2.5mmm。由課本表4-，取m=2mm。則小齒輪齒數(shù)：了.2x125 _255則小齒輪齒數(shù)：了- -25.5m(1+i)2x(1+3.902)取z1=25,則z2=iz1=3.902x25-98，取取z1=25,實際傳動比ijlB齒25=3.92，i-i 3.92—3.902 齒= =0.46%<5%，合適。i3.902JLB齒確定中心距a=1m(z實際傳動比ijlB齒25=3.92，i-i 3.92—3.902 齒= =0.46%<5%，合適。i3.902JLB齒確定中心距a=1m(z+z)=1x2x(25+98)=123^2 ] 2 ^2齒寬b=Wa=0.4x123=49.2mma取b2=50mm，b1=55mm。(3)驗算輪齒彎曲疲勞強度由課本圖11-按課本式11-查得YF1=2.73,YF2=2.22。計算彎曲應(yīng)力2KTY IIF1

bm2z

12x1.1x4.652x104x2.73 55.9<[o]50x22x25 f1Y—F2OYF1F12.22一———x55.9=45.4<[o]，安全。2.73 f2 “(4)確定齒輪的精度兀dnv= —60x1000兀x2x25x417.860000=1.094m/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=2x25=50mm，d2=mz2=2x98=196mm齒頂圓直徑:d=d+2h*m=50+2x1x2=54mm，=d+2h*m=196+2x1x2=200mm，2a齒根圓直徑:=d—2(h*+c*)m=50—2x(1+0.25)x2=45mm，1 ad-d-2(h*+c*)m=196-2x(1+0.25)x2-191mm。f2 2a(6)計算齒輪上的作用力2T——氏d12x4.652x10450=1860.8n=Ftg=Ftga=1860.8xtg20。=604.6n11=-F，F(xiàn)=-F11 r2 r1地腳螺釘輒工承養(yǎng)汽箱螺釘■吊環(huán)螺釘定位銷K二Ci+c二+[3,5）ni[i）WDe【地腳螺釘輒工承養(yǎng)汽箱螺釘■吊環(huán)螺釘定位銷K二Ci+c二+[3,5）ni[i）WDe【以施】螺栓和螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近）D2的確定見表有.3-5吊包I抽塞箱座六、軸的設(shè)計計算（一）輸入軸（1軸）的設(shè)計計算1、按扭矩初估軸徑選用40MnB調(diào)質(zhì)，硬度241~286HBs.一P根據(jù)課本式14- 計算最小軸徑d>C3,一niii由課本表14-查得C=107~98，取C=102，則d>102義3：竺353'417.8—17.3mm2、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①段裝小帶輪：d1=28mm長度取L1=50mmh=2a2=手冊 mm

②段:d2=d1+2h=28+2 =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?？紤]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+(2?3)=13mm,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12=C]+c2+M(5?10)-B-13=70mm，③段裝軸承:d3=d=40mm，L3=B+J3+(2-3)=31mm④段:直徑d4=d3+2a=40+ =47mm，L4=/2-(2-3)=13mm⑤段:直徑d5=d=40mm，L5=B+/3+(2~3)=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241-286HBS根據(jù)課本式14- 計算最小軸徑d>C1%Iiii由課本表14-查得C=118?107，則TOC\o"1-5"\h\z. 2035d>(118?107)義\47-8=28.17?29mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計型 .. 川 .. △居3、確定軸各段直徑和長度①段裝聯(lián)軸器GYH4：d1=32mm長度取11=60-2=58mm?/h=2a2=手冊 mm②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。③段裝軸承:d3=d=45mm,13=B+/3+(2?3)+J2+(b1-b2)/2+(2?3)=19+10+2+13+2.5+2=48.5mm④段裝齒輪:直徑d4=d3+2a=40+ =47.5mm,14=b2-(2?3)=50-2=48mm⑤段為軸環(huán):直徑d5=d4+2a=48+ =60mm。⑥段裝軸承:d6=d=45mm4、軸的強度校核

(1)求水平面的支承反力 FAH=Fbh=FJ2=1860.8/2=930.4N(2)畫水平面的彎矩圖C點的彎矩M=F*63=930.4義63=58615.2N.mmCHAH(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M=F*63=302.3義63=19044.9N.mmCVAV(5)畫合成彎矩圖M=、M2+M2=%.586152+19044.92=61631.5NmmC'?CHCV(6)畫轉(zhuǎn)矩圖：T=iT=3.902x4.652x104=181521N-mmiii齒ii⑺求危險截面的當(dāng)量彎矩①最大彎矩處M=.:M2+(aT)2=.,161631.52+(0.6x181521)2=125141.5N-mmeCCC②最細(xì)處M=.、：M2+(aT)2=\；02+(0.6x181521)2=108912.6N-mm(8)計算危險截面處的直徑①裝齒輪處由表14-查得oB=650MPa，由表14- 查得[o-1b]=60MPa，則

=27.53mmd“工二守1251415=27.53mm3.0.1巴b] 30.1x60考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大4%,故d=1.04x27.53=28.62<d4=47.5mm②裝聯(lián)軸器處d22d221 e——=33.0.1巴/ 31：^1I:26.28:0.1x60考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大4%,故d=1.04x26.28=27.33<d1=32mm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L=8x2x8x250=32000小時h軸承受力F=0F=fF2+F2=.,；302.32+930.42=978.3N-mm故P=F=978.3Na rAVAH r軸承受力=4831.2n<Cr1x9783f60x106.82=4831.2n<Cr1I 106 )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,[op]=110MPa。由d1=32mm,由課本表10-9bxh=10x8,鍵長L=60-(5~10)=50mm。4T 4x181521二70.9<[5]o= =二70.9<[5]pdhl32x8x(50-10)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、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